DE19945062A1 - Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete, Antennensystem und Verfahren zur Oberflächenermittlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reflektor mit geformter Oberfläche für elektromagnetische Wellen, wobei eine lokale Formgebung des Reflektors (1) derart ausgelegt wird, daß der Reflektor (1) mehrere, räumlich getrennte Foki (10a, 10b, 110a, 110b) aufweist. Es können dadurch von räumlich getrennten Strahlern (4a, 4b, 40a, 40b) ausgehende elektromagnetische Strahlbündel (5a, 5b, 50a, 50b), insbesondere solche verschiedener Frequenz oder Frequenzbänder, die den Reflektor (1) ausleuchten, auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet (3, 3a, 3b) gerichtet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor für elektromagnetische Wellen mit speziell geformter Oberfläche und ein Antennensystem mit einem Reflektor mit geformter Oberfläche. Solche Reflektoren mit geformten Ober­ flächen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.

So beschreibt EP 0 920 076 ein Antennensystem mit einem Reflektor mit ge­ formter Oberfläche, wobei zwei Strahlbündel, die von getrennten Strahlern ausgehen, auf zwei unterschiedliche Ausleuchtgebiete fokussiert werden.

In EP 0 915 529 wird die Möglichkeit beschrieben, mit Hilfe eines Reflektors mit geformter Oberfläche aus mehreren Strahlbündeln mehrerer Strahler, die über ein geeignetes Verteilnetzwerk zusammengeschaltet werden, ein einzi­ ges Strahlbündel zu formen, das auf ein Ausleuchtgebiet gerichtet wird.

US 4,298,877 beschreibt einen Reflektor mit geformter Oberfläche, der dazu dient, zwei Strahlbündel auf zwei verschiedene Empfänger (Satelliten) zu fo­ kussieren.

US 5,684,494 schlägt eine Fokussierung getrennter Strahlbündel unter­ schiedlicher Polarisation durch eine Reflektoranordnung aus zwei Reflektoren vor, wobei jeder der Reflektoren als Gitterreflektor ausgebildet ist und nur für eine der Polarisationsrichtungen wirksam ist.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Reflektoren sind nur einge­ schränkt für Anwendungen geeignet, bei denen eine bidirektionale Strahlrich­ tung mit einer effektiven Entkopplung für Senderichtung und Empfangsrich­ tung zu einem gemeinsamen Ausleuchtgebiet verwirklicht werden soll, insbe­ sondere gekoppelt mit der Möglichkeit der Verwendung gleicher Frequenzen und/oder gleicher Polarisation für Senderichtung und Empfangsrichtung. Es bestehen bislang folgende Probleme:

• - Bei einem einfachen konstruktiven Aufbau mit einem gemeinsamen Strahler für Senderichtung und Empfangsrichtung und unter Verwendung eines Reflektors besteht keine ausreichende Entkopplung zwischen der Senderichtung und der Empfangsrichtung der elektromagnetischen Strahlung. Diese muß durch zusätzliche Bausteine wie z. B. Frequenzwei­ chen bei getrennter Sende- und Empfangsfrequenz, wie es in der Kommu­ nikationstechnik üblich ist, oder Zirkulatoren bei gleicher Sende- und Emp­ fangsfrequenz, wie in der Radartechnik üblich, erzeugt werden.
• - Soll eine Entkopplung durch getrennte Strahler erreicht werden, so sind aufwendige Konstruktionen wie mehrere Reflektoren im Falle der US 5,684,494 nötig, die jedoch die verwendbaren Polarisationsrichtungen einschränken, da unterschiedliche Polarisationsrichtungen für Senderich­ tung und Empfangsrichtung gegeben sein müssen. Dies schränkt die durch die Antennenanordnung übertragbaren Datenmengen deutlich ein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit bereitzu­ stellen, die eine entkoppelte, bidirektionale Übertragung elektromagnetischer Wellen bei maximaler übertragbarer Datenmenge erlaubt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 1. Anspruch 9 umfaßt ein Antennensystem, das einen erfindungsgemäßen Re­ flektor mit geformter Oberfläche beinhaltet. Außerdem umfaßt Anspruch 13 ein Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenform eines Reflektors.

Erfindungsgemäß weist die Oberfläche des Reflektors eine lokale Formge­ bung auf, die derart ausgelegt ist, daß der Reflektor zumindest eine Gruppe räumlich getrennter Foki aufweist und von dieser Gruppe von Foki ausgehen­ de Strahlbündel durch den Reflektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Der Reflektor kann aber auch mehrere Gruppen von Foki aufweisen, wobei jeweils von einer Gruppe von Foki ausgehende Strahlbündel durch den Reflektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Es kann dabei im Ausleuchtgebiet eine Fokussierung auf einen gemeinsamen Ausleuchtpunkt, z. B. eine entfernte Empfangsantenne, erfolgen, es können aber auch die Strahlbündel im Ausleuchtgebiet eine bestimmte, sich decken­ de Ausdehnung aufweisen, die weitgehend an die Form des Ausleuchtgebie­ tes, beispielsweise eines Teiles der Erdoberfläche, angepaßt werden kann. In der umgekehrten Strahlrichtung, d. h. ausgehend vom Ausleuchtgebiet in Richtung auf die Foki, erfolgt bei dieser ersten Ausgestaltung eine Fokussie­ rung auf alle Foki, so daß ein Empfänger grundsätzlich in jedem der Foki an­ geordnet sein kann. Die Richtwirkung bzw. Fokussierungswirkung des Reflek­ tors ist hierbei unabhängig von der Frequenz oder der Polarisation der Strahl­ bündel.

In einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung ist eine frequenzselek­ tive Wirkung des Reflektors vorgesehen, d. h. daß sich eine unterschiedliche räumliche Position der Foki für unterschiedliche Frequenzen oder Frequenz­ bänder ergibt oder sich die räumliche Trennung der Foki bei unterschiedli­ chen Frequenzen oder Frequenzbändern verstärkt. Es werden hierbei weiter­ hin die von einer Gruppe von Foki ausgehenden Strahlbündel durch den Re­ flektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet, in der umgekehrten Richtung erfolgt jedoch pro Frequenz oder Frequenzband lediglich eine Fo­ kussierung auf einen der Foki. Ein Empfänger für eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband ist daher in dem entsprechenden Fokus anzuordnen.

In einem Betriebsfall kann der Reflektor dazu verwendet werden, einerseits Strahlbündel, die von einem Sender in einem Fokus ausgehen, auf das Aus­ leuchtgebiet zu richten, andererseits Strahlbündel, die von dem Ausleuchtge­ biet ausgehen, auf einen Empfänger in einem der Foki zu richten. Solche Sender und Empfänger sollen im weiteren allgemein als Strahler bezeichnet werden. Dabei sind unterschiedliche Szenarien für die Wirkung der Strahler als Sender und Empfänger möglich:

a) nicht-frequenzselektive Oberflächenform des Reflektors

Von jedem Strahler, der in einem der Foki angeordnet ist, ausgehende Strahlbündel werden durch den Reflektor zum Ausleuchtgebiet hin gerichtet. Entgegengesetzt gerichtete Strahlbündel werden auf alle Foki fokussiert. Es kann nun der sendende Strahler auch gleichzeitig als Empfänger wirken. Wei­ tere Strahler in den anderen Foki sollten dann auf einer anderen Frequenz betrieben werden. Der Empfang der auf die Foki fokussierten Strahlbündel auch durch andere Strahler als den eigentlichen Empfänger führt jedoch kaum zu einer Beeinträchtigung dieser anderen Strahler, da einerseits eine frequenzspezifische Abstimmung der Strahler erfolgt und andererseits die empfangene Leistung meist weit unter der Sendeleistung der Strahler liegt.

Ist jedoch neben dem sendenden Strahler ein separater Strahler als Empfän­ ger in einem anderen Fokus vorgesehen, so erfolgt ebenfalls kaum eine Be­ einflussung des sendenden Strahlers durch das auch in seinen Fokus fokus­ sierten empfangene Strahlbündel, da wiederum die empfangene Leistung meist weit unter der Sendeleistung der Strahler liegt.

b) frequenzselektive Oberflächenform des Reflektors

Eine Anwendung hierfür ist, daß in einem Fokus ein Strahler angeordnet ist, der lediglich als Sender auf einer bestimmten Frequenz oder in einem be­ stimmten Frequenzband wirkt, während ein weiterer Strahler in einem ande­ ren Fokus angeordnet ist, der lediglich als Empfänger für eine andere Fre­ quenz oder ein anderes Frequenzband wirkt. Ein empfangenes Strahlbündel wird durch die frequenzselektive Wirkung des Reflektors dann lediglich auf den Empfänger fokussiert.

Es kann vorgesehen sein, daß die einzelnen elektromagnetischen Strahlbün­ del unterschiedliche Polarisation aufweisen. Es kann somit neben der räumli­ chen Trennung durch mehrere Foki eine weitere Entkopplung erfolgen. Ande­ rerseits kann aber auch vorgesehen sein, daß die den unterschiedlichen Foki zugeordneten Strahlbündel identische Polarisationsrichtungen aufweisen. Ein erfindungsgemäßer Reflektor weist somit den Vorteil auf, daß für eine ent­ koppelte Übertragung elektromagnetische Wellen mit beliebiger Polarisati­ onsrichtung lediglich ein einziger Reflektor benötigt wird. Somit weist die er­ findungsgemäße Anordnung eine größere Einfachheit und Effektivität auf als der Stand der Technik.

Die geformte Oberfläche des Reflektors kann nun derart ausgelegt sein, daß der Reflektor lediglich zwei Foki besitzt, so daß elektromagnetische Strahl­ bündel, beispielsweise Strahlbündel verschiedener Frequenz oder Frequenz­ bänder, die von zwei räumlich getrennten Strahlern ausgehen, welche in den Foki angeordnet sind, auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet wer­ den. Die Anpassung der Reflektorstruktur erfolgt in diesem Fall somit ledig­ lich auf zwei Strahlungsquellen.

Die Oberflächenformung des Reflektors kann jedoch auch so angepaßt wer­ den, daß der Reflektor mehr als nur zwei Foki aufweist, so daß mehr als nur zwei Strahler Verwendung finden können, deren Strahlbündel auf entspre­ chende Ausleuchtgebiete fokussiert werden. Es können mehrere Gruppen räumlich getrennter Strahler vorgesehen sein, wobei die Oberflächenformung des Reflektors so ausgelegt ist, daß die von einer ersten Gruppe räumlich ge­ trennter Strahler ausgehenden elektromagnetischen Strahlbündel, beispiels­ weise mit verschiedener Frequenz oder Frequenzbändern, auf ein erstes ge­ meinsames Ausleuchtgebiet fokussiert werden und die von einer zweiten oder ggf. weiteren Gruppe räumlich getrennter Strahler ausgehenden elek­ tromagnetischen Strahlbündel auf ein zweites gemeinsames Ausleuchtgebiet fokussiert werden. Jede der einzelnen Gruppen kann dabei zwei oder mehr Strahler umfassen. Die einzelnen Strahler einer Gruppe untereinander können beispielsweise jeweils mit unterschiedlicher Frequenz oder Frequenzbändern betrieben werden, dagegen können die einzelnen Frequenzen oder Frequenz­ bänder parallel in allen Gruppen genutzt werden. Es können natürlich auch innerhalb einer Gruppe gleiche Frequenzen für mehrere Strahler genutzt wer­ den, wie bereits vorstehend beschrieben.

Insbesondere kann der Reflektor einzelne Oberflächenbereiche aufweisen, die jeweils für ein Ausleuchtgebiet und gegebenenfalls auch für eine Frequenz oder ein Frequenzband wirksam sind. Somit muß nicht die gesamte Reflektor­ fläche so ausgelegt sein, daß sie als Ganzes die gewünschte Fokussierungs­ wirkung für die einzelnen Strahlbündel bewirkt. Damit ist auch nicht unbe­ dingt eine komplette Ausleuchtung des gesamten Reflektors durch die ein­ zelnen Strahlbündel erforderlich. Die Ausleuchtung kann vielmehr auf die für ein bestimmtes Ausleuchtgebiet und gegebenenfalls für eine bestimmte Fre­ quenz bzw. ein bestimmtes Frequenzband wirksamen Oberflächenbereiche beschränkt werden. Dies ermöglicht eine weitergehende Optimierung der Re­ flektoroberfläche für die einzelnen Frequenzen bzw. Ausleuchtgebiete.

Der Reflektor kann weiterhin Oberflächenbereiche aufweisen, die zur Erzie­ lung einer Isolationswirkung in Gebieten dienen, die den Ausleuchtgebieten benachbart sind. Solch eine Isolationswirkung dient dazu, die Ausleuchtung weitgehend auf die einzelnen Ausleuchtgebiete zu reduzieren und in der Nachbarschaft der Ausleuchtgebiete, insbesondere auch zwischen den Aus­ leuchtgebieten, evtl. störende Streuausleuchtungen, z. B. durch Nebenkeulen oder kreuzpolare Anteile der Strahlbündel, weitgehend zu reduzieren. Auch können dadurch gewisse, den Ausleuchtgebieten benachbarte Gebiete, in denen eine Ausleuchtung in jedem Fall vermieden werden soll, ausgeblendet werden. Werden auch für diesen Zweck separate Bereiche der Reflektorober­ fläche vorgesehen, so können auch diese weitgehend unabhängig von den anderen Oberflächenbereichen des Reflektors optimiert werden, um die ge­ wünschte Wirkung in möglichst idealer Weise zu erzielen. Es können zu die­ sem Zweck aber auch Oberflächenbereiche genutzt werden, die gleichzeitig für benachbarte Ausleuchtgebiete und gegebenenfalls andere Frequenzen oder Frequenzbänder wirksam sind.

Die Oberflächenform des Reflektors kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß die Oberfläche des Reflektors eine Ebene oder gekrümmte Fläche bildet, wobei dieser Fläche eine lokale Feinstruktur aus Erhebungen und Vertiefun­ gen überlagert ist. Die Reflexionswirkung des Reflektors wird somit einerseits durch die globale Formgebung der Reflektoroberfläche (eben oder gekrümmt) bestimmt, andererseits kann die Reflexionswirkung bezüglich der Ausleucht­ gebiete oder Isolationsgebiete, gegebenfalls auch für die einzelnen Frequen­ zen oder Frequenzbänder, durch die lokale Formgebung der Reflektoroberflä­ che angepaßt oder optimiert werden.

Die lokale Formgebung der Reflektoroberfläche kann, ähnlich einer fraktalen Struktur, mehrere Stufen von Feinstrukturen unterschiedlicher Größenord­ nungen aufweisen. Somit ist der globalen Oberflächenstruktur eine erste lo­ kale Oberflächenstruktur einer ersten, kleineren Größenordnung überlagert, der wiederum eine zweite lokale Oberflächenstruktur mit wiederum kleinerer Größenordnung überlagert ist. Es können noch weitere Stufen von lokalen Strukturen überlagert sein, jeweils mit kleinerwerdenden Größenordnungen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt außerdem ein Antennensystem, das einen erfindungsgemäßen Reflektor mit geformter Oberfläche aufweist. Bei einem solchen Antennensystem ist zumindest eine Gruppe erster und zweiter Strahler vorgesehen. Die ersten Strahler einer Gruppe sind dabei räumlich getrennt von den zweiten Strahlern angeordnet. Ohne Beschränkung der All­ gemeinheit soll im folgenden von einem ersten Strahler und einem zweiten Strahler für die erste Gruppe ausgegangen werden. Der erste und zweite Strahler sind jeweils in einem Fokus des Reflektors angeordnet, so daß von dem ersten und zweiten Strahler ausgehende erste und zweite Strahlbündel auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Der erste Strahler wirkt dabei als Sender, der zweite Strahler als Empfänger. Man erhält damit ein Antennensystem, das auf einfache Weise eine entkoppelte, bidirektionale Übertragung von elektromagnetischen Wellen erlaubt.

In einer Weiterbildung dieses Antennensystems ist vorgesehen, daß der erste Strahler für Strahlbündel mit einer ersten Frequenz oder einem ersten Fre­ quenzband ausgelegt ist und der zweite Strahler für Strahlbündel mit einer zweiten, von der ersten Frequenz verschiedenen Frequenz, oder einem zwei­ ten, von dem ersten Frequenzband verschiedenen Frequenzband dient. Eine Anwendung hierzu ist beispielsweise die Verwendung eines solchen Anten­ nensystems in der Nachrichtentechnik, wobei für die Senderichtung eine er­ ste Frequenz oder ein erstes Frequenzband, für die Empfangsrichtung eine zweite Frequenz oder ein zweites Frequenzband verwendet wird.

Es kann nun vorgesehen sein, daß jeder der ersten und zweiten Strahler und die Strukturierung der Oberfläche des Reflektors derart ausgelegt sind, daß jeder der Strahler das gesamte Ausleuchtgebiet ausleuchtet. Es ist somit eine vereinfachte Anordnung vorgesehen, die für ein Ausleuchtgebiet lediglich ei­ nen Strahler für die Senderichtung, insbesondere für eine bestimmte Fre­ quenz oder ein bestimmtes Frequenzband, vorsieht und lediglich einen weite­ ren Strahler als Empfänger, insbesondere für eine weitere Frequenz oder ein weiteres Frequenzband. Grundsätzlich können natürlich auch mehr als zwei Strahler vorgesehen sein, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, daß je­ der der Strahler für eine von den anderen Strahlern verschiedene Frequenz bzw. verschiedenes Frequenzband ausgelegt ist.

Es können bei dem erfindungsgemäßen Antennensystem auch mehrere Gruppen einzelner Strahler vorgesehen sein. Dabei ist eine erste Gruppe mit ersten und zweiten Strahlern vorgesehen, deren Strahlbündel auf ein erstes Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Die einzelnen Strahler können wiederum für verschiedener Frequenzen oder Frequenzbänder ausgelegt sein. Weiterhin ist zumindest eine zweite Gruppe von Strahlern vorgesehen, deren Strahlbün­ del auf ein zweites Ausleuchtgebiet gerichtet werden, das vom ersten Aus­ leuchtgebiet verschieden ist. Auch die Strahler der zweiten Gruppe können für verschiedene Frequenzen oder Frequenzbänder ausgelegt sein, wobei die einzelnen Gruppen dieselben Frequenzen oder Frequenzbänder nutzen kön­ nen. Grundsätzlich können auch mehr als nur zwei Gruppen von Strahlern vorgesehen werden. Es werden dabei die erste und zumindest eine weitere Gruppe räumlich getrennt voneinander angeordnet. Jede einzelne Gruppe um­ faßt dabei mindestens zwei einzelne Strahler.

Ein Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenstruktur eines Reflektors, der zumindest eine Gruppe räumlich getrennter Foki aufweist, wobei die von ei­ ner Gruppe von Foki ausgehende elektromagnetische Strahlbündel durch den Reflektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden, wird nach­ folgend beschrieben. Das Verfahren kann beispielsweise in Form einer Simu­ lation mit Hilfe eines Computerprogramms oder auch durch wiederholte me­ chanische Verformung eines Reflektors erfolgen.

Ausgehend von einer globalen Oberflächenstruktur für den Reflektor (bei­ spielsweise parabolisch gekrümmt) wird für eine vorgegebene Position von mindestens zwei Strahlern verschiedener Frequenz die Reflexionswirkung des Reflektors bestimmt. Anschließend wird durch zumindest eine erste lokale Variation der Reflektoroberfläche mit einer ersten, noch relativ groben Grö­ ßerordnung, d. h. durch Ausbildung von Erhebungen und Vertiefungen auf der globalen Struktur des Reflektors, die Reflexionswirkung des Reflektors derart abgewandelt, daß für die Position der einzelnen Strahler eine grobe Richtwir­ kung deren Strahlbündel auf das gewünschte Ausleuchtgebiet erfolgt, d. h. es wird in einem ersten, groben Schritt die Bildung räumlich getrennter Foki am Ort der Strahler angestrebt.

Bevorzugt erfolgt in einem zweiten Schritt zur Optimierung der Reflexionswir­ kung eine zweite, feinere lokale Strukturierung der Reflektoroberfläche, nun jedoch mit geringerer Größendimension, die der ersten lokalen Strukturierung überlagert wird, d. h. es werden auf den bereits bestehenden, groben Erhe­ bungen und Vertiefungen feinere Erhebungen und Vertiefungen gebildet. Die Optimierung erfolgt derart, daß die Richtwirkung der von den Strahlern aus­ gehenden Strahlbündel auf das gemeinsame Ausleuchtgebiet verbessert wird, d. h. die Ausbildung räumlich getrennter Foki am Ort der Strahler optimiert wird.

Diese lokale Strukturierung der Reflektoroberfläche kann bei Bedarf in noch weiteren Schritten mit jeweils feinerer Größenordnung der Strukturen iterativ fortgesetzt werden, um ein möglichst gutes Resultat zu erzielen. Man erhält damit eine Art fraktale Struktur der Reflektoroberfläche mit unterschiedlichen Strukturierungen in unterschiedlichen Größenordnungen.

Es kann bei den vorgenannten Optimierungsschritten auch die räumliche Po­ sition der Strahler und deren Ausrichtung, also deren Winkel zueinander und zum Reflektor, variiert werden, wodurch Lage und Größe des vom Strahler ausgeleuchteten Bereiches des Reflektors variiert werden kann. Dadurch kann sichergestellt werden, daß in jedem Fall ein globales Optimum für die einzelnen Optimierungsschritte gefunden wird.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 1 bis 5 ein Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antennensy­ stems,

Fig. 2 schematische Darstellung der Ausleuchtung eines erfindungsge­ mäßen Reflektors durch mehrere Strahler,

Fig. 3 schematische Darstellung der Oberfläche eines erfindungsgemäßen Reflektors,

Fig. 4 schematische Darstellung der Ausleucht- und Isolationsgebiete, erzielt durch ein erfindungsgemäßes Antennensystem.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Antennensystem, wie es in der Nachrich­ tentechnik Anwendung finden kann und beispielsweise in eine Bodenstation oder einen Kommunikationssatelliten integriert werden kann. Das Antennen­ system weist dabei einen Reflektor mit geformter Oberfläche 1 auf. Eine Gruppe 2 von Strahlern 4a, 4b ist so angeordnet, daß sie im Sendefall den Reflektor 1 zumindest teilweise ausleuchtet. Die Strahler 4a, 4b sind dabei für voneinander verschiedene Frequenzen oder Frequenzbänder ausgelegt. Außerdem sind die Strahler 4a, 4b räumlich getrennt voneinander angeord­ net. Die Strahler 4a, 4b sind in zwei Foki 10a, 10b des Reflektors 1 angeord­ net, so daß von den Strahlern 4a, 4b ausgehende Strahlbündel 5a, 5b, die von der Oberfläche des Reflektors 1 reflektiert werden auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet 3 gerichtet werden. Dieses Ausleuchtgebiet 3 kann sich bei­ spielsweise bei einer Anwendung des Antennensystems in einem Kommuni­ kationssatelliten auf der Erdoberfläche befinden.

Es ist jedoch vorgesehen, daß nicht beide Strahler als Sender arbeiten, son­ dern es soll nur der Strahler 4a als Sender arbeiten, der Strahler 4b dagegen als Empfänger. Das zugehörige Strahlbündel 5b läuft in diesem Fall nicht vom Strahler 4b zum Ausleuchtgebiet 3, sondern in die entgegengesetzte Rich­ tung. Der Reflektor 1 ist durch entsprechende lokale Formgebung der Ober­ fläche als frequenzselektiver Reflektor ausgelegt, so daß vom Ausleuchtge­ biet 3 ausgehende Strahlbündel 5b lediglich in denjenigen Fokus 10b fokus­ siert wird, in dem der Strahler 4b angeordnet ist.

Fig. 2 verdeutlicht die Ausleuchtung der Oberfläche 9 des Reflektors mit ge­ formter Oberfläche 1 durch mehrere Strahler. Es sind hierbei zwei Gruppen 2, 20 von Strahlern vorgesehen, wobei die erste Gruppe 2 aus den Strahlern 4a, 4b besteht, die in einer ersten Gruppe von Foki 10a, 10b des Reflektors 1 an­ geordnet ist, die zweite Gruppe 20 durch die Strahler 40a, 40b gebildet wird, die in einer zweiten Gruppe 110a, 110b von Foki angeordnet ist. Die erste Gruppe 2 von Strahlern sendet das Strahlbündel 5a und empfängt das Strahl­ bündel, 5b, wobei die beiden Strahlbündel 5a, 5b voneinander verschiedene Frequenzen oder Frequenzbänder aufweisen. Analog sendet die zweite Grup­ pe 20 von Strahlern das Strahlbündel 50a und empfängt das Strahlbündel 50b, die wiederum voneinander verschiedene Frequenzen oder Frequenzbän­ der aufweisen. Jedoch können Strahlbündel 5a, 5b, 50a, 50b der beiden Gruppen 2, 20 von Strahlern untereinander gleiche Frequenzen oder Fre­ quenzbänder aufweisen. So kann beispielsweise das Strahlbündel 5a dieselbe Frequenz oder dasselbe Frequenzband aufweisen, wie das Strahlbündel 50a. Entsprechendes gilt für die beiden Strahlbündel 5b und 50b.

Außerdem können die einzelnen Strahlbündel eine beliebige Polarisation auf­ weisen. So können beispielsweise die Stahlbündel 5a, 5b dieselbe Polarisati­ on aufweisen, ohne daß dies die Funktionsfähigkeit des Systems beeinträch­ tigen würde.

Die beiden Gruppen von Strahlern 2, 20 sind derart relativ zum Reflektor 1 bzw. zu dessen Oberfläche 9 angeordnet, daß jeder der Strahler 4a, 4b, 40a, 40b im Sendefall hauptsächlich einen bestimmten Oberflächenbereich 6a, 6b, 60a, 60b des Reflektors ausleuchtet. Jeder dieser Oberflächenbereiche 6a, 6b, 60a, 60b ist somit fast ausschließlich für ein bestimmtes Ausleuchtgebiet 3a, 3b und für eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband wirksam. Im Falle der umgekehrten Strahlrichtung gilt dies entsprechend, da die beiden Strahlrichtungen in entsprechender Weise durch den Reflektor be­ einflußt werden, d. h. es liegt ein reziprokes Verhalten vor.

Fig. 3 verdeutlicht nochmals die Formgebung der Reflektoroberfläche. Die Reflektoroberfläche weist dabei eine globale Formgebung auf, im Fall nach Fig. 1 dabei eine leicht parabolisch gekrümmte Oberfläche. Zusätzlich weist die Reflektoroberfläche 9 eine lokale Formgebung auf, die durch lokale Erhe­ bungen und Vertiefungen unterschiedlicher Größenordnung gebildet wird. Es sind dabei gröbere Erhebungen und Vertiefungen mit einer ersten Größen­ ordnung weitere, feinere Erhebungen und Vertiefungen überlagert, die eine geringere Größenordnung aufweisen. Diese lokalen Erhebungen und Vertie­ fungen finden sich insbesondere in den Strukturbereichen 6a, 6b, 60a, 60b, die für die einzelnen Ausleuchtgebiete 3a, 3b bzw. die zugehörigen Frequen­ zen oder Frequenzbänder wirksam sind. Außerdem ist in Fig. 3 ein zusätzli­ cher Strukturbereich 7 der Reflektoroberfläche 9 dargestellt, durch den die Erzeugung eines separaten Isolationsgebietes 8 bewirkt werden kann. Dieses Isolationsgebiet dient dabei zur Abschattung eines Teiles der Erdoberfläche 12, wie aus der Fig. 4 deutlich wird. Umgekehrt dienen der Strukturbereich 6a dazu, das Strahlbündel 5a auf das zugehörige Ausleuchtgebiet 3a zu rich­ ten, welches ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist. Der Strukturbereich 6b dient dazu, das Strahlbündel 5b, das von dem zugehörigen Ausleuchtgebiet 3a ausgeht, auf den Strahler 4b im Fokus 10b zu fokussieren. Analog dienen die Strukturbereiche 60a und 60b dazu, die Strahlbündel 50a auf das zweite Ausleuchtgebiet 3b bzw. das Stahlbündel 50b auf den Strahler 60b zu rich­ ten.

Eine weitere Isolationswirkung ist nötig, damit die Strahlbündel, die auf die Ausleuchtgebiete 3a und 3b gerichtet werden, praktisch nur das jeweilige Ausleuchtgebiet ausleuchten und nicht bis in das benachbarte Ausleuchtge­ biet reichen, in welchem sie Störungen verursachen könnten. Diese Isolation kann ebenfalls durch eine entsprechende Anpassung der Reflektoroberfläche, wie bereits vorstehend beschrieben, erreicht werden. Wird wie in diesem Bei­ spiel die Ausleuchtung des Ausleuchtgebietes 3a durch die Reflektorbereiche 6a, 6b erzielt, und besteht die Gefahr, daß Streustrahlung auch das Aus­ leuchtgebiet 3b erreicht, so können z. B. die Reflektorbereiche 60a, 60b zu­ sätzlich zu ihrer oben beschriebenen Wirkung so angepaßt werden, daß auf den Reflektor 1 auftreffende Streustrahlung des Strahlbündels 5a, die die Re­ flektorbereiche 60a, 60b erreicht, durch diese derart auf das Ausleuchtgebiet 3b gerichtet wird, daß sie mit der Streustrahlung, die von den Reflektorberei­ chen 6a, 6b auf das Ausleuchtgebiet 3b fällt, destruktiv interferiert und so die effektive Streustrahlung im Ausleuchtgebiet 3b praktisch Null wird. Analoges gilt für die Ausleuchtung des Gebietes 3b und die dadurch verursachte Streustrahlung im Ausleuchtgebiet 3a.

Claims (15)

1. Reflektor für elektromagnetische Wellen mit geformter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Reflektors (1) eine lokale Formgebung aufweist, die derart ausgelegt ist, daß der Reflektor (1) zumin­ dest eine Gruppe räumlich getrennter Foki (10a, 10b, 110a, 110b) aufweist und von einer Gruppe von Foki (10a, 10b, 110a, 110b) ausgehende elektro­ magnetische Strahlbündel (5a, 5b, 50a, 50b) durch den Reflektor (1) auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet (3, 3a, 3b) gerichtet werden.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Re­ flektor (1) eine erste Gruppe von zwei ersten Foki (10a, 10b) aufweist, wobei von den ersten Foki (10a, 10b) ausgehende Strahlbündel (5a, 5b) auf ein er­ stes Ausleuchtgebiet (3, 3a) gerichtet werden.

3. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Re­ flektor mindestens eine zweite Gruppe von zweiten Foki (110a, 110b) auf­ weist, wobei von den zweiten Foki (110a, 110b) ausgehende Strahlbündel (50a, 50b) auf ein zweites Ausleuchtgebiet (3b) gerichtet werden.

4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Reflektor (1) einzelne Oberflächenbereiche (6a, 6b, 60a, 60b) aufweist, die jeweils für ein Ausleuchtgebiet (3, 3a, 3b) wirksam sind.

5. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Reflektor (1) einzelne Oberflächenbereiche (7) aufweist, die für die Erzielung einer Isolationswirkung in Gebieten (8, 3b, 3a) die den Aus­ leuchtgebieten (3, 3a, 3b) benachbart sind, wirksam sind.

6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die lokale Formgebung der Oberfläche des Reflektors (1) derart aus­ gelegt ist, daß die räumliche Lage der Foki (10a, 10b, 110a, 110b) frequenz­ abhängig ist.

7. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Reflektor (1) einzelne Oberflächenbereiche (6a, 6b, 60a, 60b) aufweist, die jeweils für ein Ausleuchtgebiet (3, 3a, 3b) und eine Frequenz oder ein Frequenzband wirksam sind.

8. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Reflektor (1) eine globale Oberflächenformgebung aufweist, der iterativ mehrere lokale Oberflächenformgebungen mit feiner werdenden Grö­ ßenordnungen überlagert sind.

9. Antennensystem mit einem Reflektor mit geformter Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und zumindest einer Gruppe mit zumindest ei­ nem ersten und zumindest einem zweiten Strahler (4a, 4b, 40a, 40b), wobei der erste Strahler (4a, 40a) räumlich getrennt von dem zweiten Strahler (4b, 40b) angeordnet ist und der erste und zweite Strahler (4a, 40a, 4b, 40b) je­ weils in einem Fokus (10a, 10b, 110a, 110b) des Reflektors (1) angeordnet sind, so daß vom ersten und zweiten Strahler (4a, 40a, 4b, 40b) ausgehende erste und zweite Strahlbündel (5a, 50a, 5b, 50b) auf ein gemeinsames Aus­ leuchtgebiet (3, 3a, 3b) gerichtet werden.

10. Antennensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strahler (4a, 40a) als Sender und der zweite Strahler (4b, 40b) als Empfänger ausgelegt ist.

11. Antennensystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strahler (4a, 40a) für Strahlbündel (5a, 50a) mit einer ersten Frequenz oder einem ersten Frequenzband und der zweite Strahler (4b, 40b) für Strahlbündel (5b, 50b) mit einer zweiten Frequenz oder einem zweiten Frequenzband ausgelegt ist.

12. Antennensystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine erste Gruppe (2) von Strahlern (4a, 4b) vorgesehen ist, die so angeordnet ist, daß die von den Strahlern (4a, 4b) ausgehenden Strahlbündel (5a, 5b) auf ein erstes Ausleuchtgebiet (3a) gerichtet werden und eine zweite Gruppe (20) von Strahlern (40a, 40b), die so angeordnet ist, daß die von den Strahlern (40a, 40b) ausgehende Strahlbündel (50a, 50b) auf ein zweites Ausleuchtgebiet (3a) gerichtet werden, wobei die erste (2) und zweite Gruppe (20) räumlich getrennt voneinander angeordnet sind.

13. Antennensystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder der ersten und zweiten Strahler (4a, 40a, 4b, 40b) derart angeordnet ist und die Formgebung der Oberfläche des Reflektors (1) derart ausgelegt ist, daß jeder der Strahler (4a, 40a, 4b, 40b) das gesamte Ausleuchtgebiet (3, 3a, 3b) ausleuchtet.

14. Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenformgebung eines Reflek­ tors (1), der zumindest eine Gruppe räumlich getrennter Foki (10a, 10b, 110a, 110b) aufweist, und von einer Gruppe von Foki (10a, 10b, 110a, 110b) ausgehende elektromagnetische Strahlbündel (5a, 5b, 50a, 50b) durch den Reflektor (1) auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet (3, 3a, 3b) gerichtet wer­ den, wobei ausgehend von einer globalen Grundstruktur der Reflektoroberflä­ che für bestimmte Positionen der Strahler (4a, 4b, 40a, 40b) die lokale Ober­ flächenstruktur des Reflektors durch Bildung lokaler Erhebungen und Vertie­ fungen in mehreren iterativen Schritten derart variiert wird, daß eine Fokus­ sierung der Strahlbündel (5a, 5b, 50a, 50b) auf ein gemeinsames Ausleucht­ gebiet (3, 3a, 3b) erzielt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß neben einer lokalen Variation der Reflektoroberfläche auch eine Variation der Posi­ tion der Strahler (4a, 4b, 40a, 40b) relativ zum Reflektor erfolgt.