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Speisehorn für Antennenanordnungen im Frequenzbereich sehr kurzer
elektromagnetischer Bitellen Die Erfindung betrifft ein Speisehorn für Antennenanordnungen
im Frequenzbereich sehr kurzer elektromagnetischer Vollen, insbesondere für in der
Azimut- und der Flevationsebene schwenkbare Spiegelantennen, das mit wenigstens
einem Umlenkpiegel versehen und derart angeordnet ist, daß sich wenigstens ein Abschnitt
mit horizontal verlaufendem Strahlengang ergibt.
Bekanntlich wirken-
Speisehörner der vorbezeichneten Art als strahlende oder empfangende Antennen und
können gegebenenfalls bereits ohne weitere Hilfsmittel als Antennen in an sich beliebig
ausgebildeten Richtfunksystemen verwendet werden. Sehr häufig verwendet ran derartige
Speisehörner auch in: Spiegelantennen, wie beispielsweise bei den sogenannten Cassegrain-oder
Gregbry-Antennen, bei denen bekanntlich im Sendefall über das Speisehorn ein sogenannter
Fangreflektor angestrahlt wird, der seinerseits wiederum den sogenannten Hauptreflektor
ausleuchtet. Antennen dieser Art werden neuerdings häufig in Bodenstationen für
den Satellitenfunkverkehr eingesetzt. Es sind in diesem Zusammenhang bereits Antennen
bekannt geworden, für deren Witterungsschutz sogenannte Radoms vorgesehen werden,
wobei die konstruktive Ausbildung derart gewählt ist, daß die für den Betrieb erforderlichen
hochfrequenten Geräte, wie beispielsweise empfindliche Empfänger, die in der parametrische
Verstärkereinrichtungelz mit Stickstoff- oder. Heliumkühlung ausgebildet sind, im
a11-gemeinen unmittelbar am Speisehorn angebracht sind. Bei der Drehbewegung der
Antenne müssen demzufolge die gesamten hochfrequenten Geräte mitgeführt werden.
Eine Folge davon ist, daß die Wartung .und die Versorgung dieser Geräte einen erheblichen
zusätzlichen technischen Aufwand bedingt, wenn ein einwandfreies Funktionieren der
gesamten Anordnung gewährleistet sein soll. Abgesehen von dem relativ hohen technischen
Aufwand, den ein Radom erforderlich macht, tritt noch die Schwierigkeit auf, daß
sich durch Regen oder sonstige Niederschläge auf der Radomoberfläche eine dielektrische
Schicht bildet, die sich elektrisch ungünstig auf das Gesamtverhalten der Antenne
auswirkt. Man ist deshalb dazu übergegangen, auch größere Antennen ohne Verwendung
einer Schutzhülle aufzustellen, wodurch sich jedoch wiederum die Schwierigkeit ergibt,
daß die Antenne und gegebenenfalls daran angeschlossene Gerte sämtlichen Witterungseinflüssen
unmittelbar ausgesetzt sind. In
diesem Zusammenhang ist es durch
die Zeitschrift "Bell System echnical Journal't, Vo1.44, Nr.7, insbesondere Seite
1232, bereits bekannt geworden, die unmittelbar an die Antenne bzw. an das Speisehorn
anschließbaren hochfrequenten Geräte mit .Hilfe einer aus dielektrschem Material
bestehenden Abdeckscheibe abzuschirmen, die in der- Aperturebene der Antenne angeordnet
ist und die dadurch in der Zenitstellung der Antenne mit horizontal verlaufender
Scheibenebene zu liegen kommt. Dabei zeigt sich jedoch, daß die sich auf der Scheibe
durch Verschmutzung und Witterungseinflüsse bildenden Ablagerungen ebenfalls ungünstig
auf das Gesamtverhalten der Antenne einwirken, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
den vorstehend geschilderten Schwierigkeiten in verhältnismäßig einfacher -Weise
zu begegnen. Insbesondere soll der Aufbau eines Speisehornes angegeben werden, das
einerseits gegenüber Witterungseinflüssen verhältnismäßig unempfindlich ist, und
das andererseits hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften einem Speisehorn ohne
Abdeckscheibe praktisch gleichwertig ist. Ausgehend von einem Speisehorn für Antennenanordnungen
im Frequenzbereich sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, insbesondere für in der
Azimut- und der Elevationsebene schwenkbare Spiegelantennen, das mit wenigstens
einem Umlenkspiegel versehen und derart angeordnet ist, daß sich wenigstens ein
Abschnitt mit horizontal verlaufendem Strahlengang ergibt, wird diese Aufgabe gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß im horizontal verlaufenden Abschnitt ein ringförmiger
Trägerkörper befestigt ist, dessen Innendurchmesser zumindest näherungsweise mit
der Innendurchmesser des horizontal verlaufenden Spesehornabschnittes übereinstimmt,
daß der Trägerkörper entlang seinem inneren Umfang mit einer Aussparung versehen
ist, und daß in diese Aussparung eine aus dielektrischem Material bestehende Scheibe
eingelegt ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es zeigen in der Zeichnung: Die Pig.1 schematisch ein Speisehorn mit
einem Trägerkörper und einer daran. befestigten Scheibe dielektrischen Materials;
die Fig.2 ein Speisehorn zur Ausleuchtung einer Spiegelantenne; die iig.3 Einzelheiten
im Querschnitt an der in den Figo1. und 2 mit A bezeichneten Stelle; die Fig.4 einen
Querschnitt in der in den Fig.i und 2 mit B-C bezeichneten Schnittebene.
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Das in der Fig.1 dargestellte Speisehorn 1 besteht aus einem kegeligen
Teil 2, an den sich über einen beispielsweise paraboloi-df_örmig ausgebildeten Umlenkspiegel
3 ein zyliridrisch.es Teil 4 anschließt. Das Speisehorn 1 steht über eine Hochfrequenzleitung
5 mit einem Hochfrequenzsender und .oder einem Hochfrequenzempfänger 6 in Verbindung.
Im Zuge des kegelförmigen Abschnittes 2 ist eine Hochfrequenzdrehkupplung 7 angeordnet,
die es ermöglicht, daß der zylindrische Teil 4 sowie der sich an den zylindrischen
Teil anschließende kegelförmige Teil um die Drehachse 8, die bekanntlich auch als
Elevationsdrehachse bezeichnet wird, über einen an sich weitgehend frei wählbaren
Winkel gedreht werden kann, wodurch die Abstrahlungsrichtung der Antenne in der
Elevationsebene einstellbar ist. Bekanntlich ist es in vielen Fällen erforderlich,
daß ein derartiges Speisehorn so angeordnet werden muß, daß sich ein Ab2chnitt mit
horizontal verlaufendem Strahlengang ergibt. Dieser Abschnitt wird im Ausführungsbeispiel
der Fig.1 vom ';egelförmigen eil 2 gebildet. In dem zwischen der Hochfrequenzdrehkupplung
7
und dem zylindrischen Teil der Antenne liegenden Abschnitt, d.1. also im horizontal
verlaufenden Abschnitt 2 des Speisehornes 1, ist ein ringförmiger Träger-. körper
9 vorgesehen, dessen Innendurchmesser zumindest näherungsweise mit demjenigen Innendurchmesser
übereinstimmt, den das Speisehorn an der Befestigungsstelle des Trägerkörpers y
- t. Der Trägerkörper 9 ist mit einer Aussparung 10 verschon, in die eine aus dielektrischem
Material bestehende Scheibe 11 eingelegt ist. Die Scheibe 11 kann beispielsweise
durch eine Klebüng in der Aussparung 10 verankert sein. Um einen gleichmäßigen Anpreßdruck
der Scheibe 11 an den Trägerkörper 9 zu erzielen, erweist es sich als zweckmäßig,
die Scheibe 11 mit Hilfe eines Spannringes 12 an den Trägerkörper 9 anzupressen,
indem beispielsweise der Spannring 12 über den gesamten Umfang mittels Schrauben
am Trägerkörper 9 verankert wird. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die
aus dielektrischem Material bestehende Scheibe 11 nicht unmittelbar den Vlitterüngseinflüssen,
z.B. Regen, ausgesetzt ist. Gleichzeitig wird erreicht, daß sich die Scheibe ?-,
in einem Abschnitt des Trichters 2 befindet, der bereits einen verhältnismäßig großen
Durchmesser im Verhältnis zur mittleren Be-trebst-iellenlänge aufweist, so daß das
elektrische Feld du. -eh die aus dielektrisch-em Material bestehende Scheibe 1 i
praktisch nicht gestört wird.
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Die Fig.2 zeigt die erwendung eines Speisehornes in einer verlmältnismäßig
großen SpiegeläntEnne, wie sie beispielsweise für den Satellitenfunkverkehr geeignet
ist. Aus Gründen der besseren Ubersicht ist diese--Antenne nur ausschnitts-\-;cise
dargestellt. Zur Verwendung der Antenne in einer Bodenstation mit feststehenden
Hochfrequenzgeräten ist das Speise-Korn 1 zweimal abgewinkelt und demzufolge mit
den Umlenks»iegeln > und >' versehen. Zur Ausleuchtung eines in der Zeichnung nicht
näher dargestellten Fangreflektors durchbricht
das Speisehorn 1
den Hauptreflektor 15 in dessen Scheitelbereich. Der schräg verlaufende Teil des
Speisehornes 1 setzt sich nach einer leichten Krümmung in der ;`leise fort, daß
die Mittelachse möglichst genau mit der Azimut-Drehachse 16 zusammenfällt, so daß
dann eine weitere Hochfrequenzdrehkupplung, die in der Zeichnung ebenfalls nicht
dargestwilt ist, die Drehung der gesamten Antenne in Azimut-Richtung bewerkstelligen
kann. In der Pig.2 sind ferner noch zu sehn die Stützkonstruktionen 17 für den Hauptreflektor
15, die Stützkonstruktionen 18 für den zylindrischen Teil des Speisehornes
1 sowie die Stützkonstruktionen 19 für den schräg vorlaufenden Abschnitt des Speisehornes
1. Im horizontal ver-Laufenden Abschnitt 2 des Speisehornes 1 ist wiederum eine
Hochfrequenzdrohkuppl.ung 7 angebracht, die die Drehung der Antenne in der Elevationsrichtung,
d.h. also um die E:ie.ationsachse 8, ermöglicht. Im Ausführungsbeispiel der Fig.2
ist der der Halterung der aus dielektrischem Material bestehenden Scheibe 11 dienende
Trägerkörper 9 unmittelbar mit der Hochfrequenzdrehkupplung 7 verbunden. Die Verbindung
erfolgt dabei über am Umfang des Trägerkörpers 9 verteilte, lediglich schematisch
angedeutete Schrauben 20. Zum Anpressen der Scheibe 11 ist wiederum ein Spannring
12 vorgesehen, der mit dem Trägerkörper 9 verschraubt ist. Gegebenenfalls kann die
aus dielektrischem Material bestehende Scheibe 1i zusätzlich mit dem Trägerkörper
9 verklebt sein.
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Die Fig.3 zeigt noch Einzelheiten der in den Fig.' und 2 mit A bezeichneten
Stelle.
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In der Fig.3 ist zumindest teilweise der Trägerkörper 9 sichtbar,
in dessen Aussparung 10 die aus dielektrischem Uaterial bestehende Scheibe 11 eingelegt
ist. Zweckmäßig bildet man die Scheibe 1-1 zur Vermeidung von Kerbwirkungen ,in
der ;,reise aus, daß sie im Bereich der ir Umfangsrichtung verlaufenden
| L-i Zsp<<nilstelle ent\;eder einseitig oder sogar- beidseitig
auf |
| etW« die zrei- bis vierfache Scheibendicke verstärkt ist, und |
| dat3 diese Verüt@:rkung über die Einspann breite, also in Rich- |
| -tLti1L Zum Mi t telpün;ct der Scheibe, geringfügig herausragt,
wie |
| die: in -Piv:3 ohne weiteres zu erkennen ist. Weiterhin ist |
| der Spannring 1'2 sichtbar, -durch den die Scheibe 11-in der |
| bcrei-t'.s erwähnten Weise an den. Trägerkörper 9 angepreßt
werden |
| kann. Die liefe der Aussparung 10, in radialer Richtung be- |
| trt:clitet, vühlt man- zweckmäßig so, daß sie ein ganzzah_I
iges |
| Vielfaches der halben mittleren Betriebsv;ellenlänge unter |
| Beriicl@:sic;:tivuilg d-er Dielektrizitätskonstante der Scheibe
` t |
| betr:gt. !hui diese ;`reise wird der sieh 'durch die Aussparung |
| ergebende elektrische Kurzschluß K an der Ü[email protected] |
| -l,;isclieil den metallischen Trägerkörper 9 und dem metallischen |
| Spannring 12 ebenfalls in einen Kurzsclluß transformiert , |
| wodurch für die im .Speisehorn zu transportierende Energie |
| -;'Lilljcznd praktisch der keine F ig . 3 Störung und 4 sollen
auftritt. noch weitere Einzelheiten f'u`r |
| oine z@vec?«3-iä?ige konstruktive Ausbildung erläutert =reqden9 |
| cir@4ci s@cellt, wio bereits er@-"ähnt, die Fig.4 einen Querschnitt |
| längs der in den Fig..1 und 2 mit B-C bezeichneten Schnitt-- |
| ebeici? dar. |
| :L:: den E ig. 3 und 4 ist der horizontal verlaufende Abschnitt
2 |
| des Speisehornes in seiner Wandstärke sichtbar. Die Figo4 |
| li.@t,riederu° den. Trägorkörper 9, den Spannring 12 und die |
| aus dic-lektriscliem @Tateriäl bestehende Scheibe 1
1 erkennen. |
| i::; Tr ixgerk Irrer 9 sind mirei Zentrier bohrüngen 23 vorgesehen, |
| cur c17 die mit Hilfe von teilt-(,eise in der Hochfrequenzdr
eii- |
| k:1j:;1.ng 7 bz;r. in horizontal verlaufenden Abschnitt
2 des |
| Sno:iseloriles i einmündende Bolzen der Trägerkörper 9 mit
dem |
| lio@:i @cilt@@l vorlaufenden Speisehornabschnitt 2 zeigt ie
rt werden |
kann. Vlerden die in Pig.2 mit 20 bezeichneten, am Umfang des Trägerkörpers
9 verteilten Schrauben 20 soviie einer der in den Zentrierbohrungen 23 steckenden
Bolzen gelöst, dann kann der gesamte Trägerkörper 9 um einen der in den Zentrierbohrungen
23 steckenden Bolzen geschwenkt werden, wodurch die aus dielektrischem bestehende
.Scheibe 11 praktisch vollständig aus dem Speisehornabschnitt 2 herausgeschwenkt
werden kann. Damit kommt die Scheibe 11 in die in der Fig.4 ebenfalls sichtbare
Zage 11' und es läßt sich damit eine einfache Reinigung bzvr. auch ein einfaches
Auswechseln der Scheibe 11 erreichen.
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Die Fig.3 und 4 lassen weiterhin einen im Trägerkörper y verlaufenden
Ringkanal 25 erkennen, in den die in radialer Richtung verlaufenden Bohrungen 2¢
einmünden. lm Spannring -"2 sind weitere, in radialer Richtung verlaufende Bohrungen
26 angeordnet. Zweckmäßig bildet man die Bohrungen 26 in der Art von Düsen aus,
so daß sich die Bohrungen 26 in Richtung zum inneren Umfang des Spannringes 12 verjüngen.
Durch geeignete, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Anschlußvorrichtungen
kann über die Bohrungen 24 Warmluft oder auch Preßluf-t eingeblasen werden.. Diese
Luft verteilt sich über den Ringkanal und Wird über die düsenf'-rmigen Bohrungen
26 auf die aus di_ele'@tr ischem T.Tater ial bestehende Scheibe 111 weitergeleitet.
Dadurch läßt sich eine eventuell auf der dem Außenraum zugewandten Seite der Scheibe
11 auftretende Feuchtigkeitsschicht
| rasch abtrocknen. Es können zi-rar die im Spannring 12 angeord- |
| neten Bohrungen 26 über seinen gesamten Umfang verteilt Werden. |
| Zr:ec?:.^@ß:ig beschrNnkt man die düsenförmigen Bohrungen 26
auf |
| einen Umfangswinkel von etwa 2100, wie dies in der Fig.4
ohne |
| ,.-:eitere:: erkennbar ist. In diesem Fall ist lediglich darauf |
| acl@,:en, daß der Spannring 12 dergestalt mit dem Träger- |
| 9 @Terbundexi wird, daß über den sich normaler@-reise
ztvi- |
| :_@@hen i@-@11 Grad bis ot\-"a neunzig Grad erstreckenden E1eva- |
tiönswinkel der Antenne die düsenförmigen Bohrungen 26 eine solche
Zage haben, daß eventuell auftretendes Sprühwässer nicht in die düsenfÖrmigen Bohrungen
26 eindringen kann. Der Elevationswinkel ist in Fig:4 ebenfalls eingezeichnet.
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Als zweckmäßig erweist. es sich, die im Spannring 12-vorgesehenen
düsenförmigen Bohrungen in Form auswechselbarer Düsen auszubilden: Damit läßt sich
je nach Größe der Scheibe 11 und je nach örtlich vorhandenen Gehläseeinrichtungen
der erforderliche Anblasdruck variieren und damit ohne weiteres. vorgegebenen Verhältnissen
anpassen.