DE2151488A1

DE2151488A1 - Antennenvorrichtung fuer zwei verschiedene Frequenzbaender

Info

Publication number: DE2151488A1
Application number: DE19712151488
Authority: DE
Inventors: Masahiro Karikomi; Masaki Koyama; Hiroyuki Kumazawa; Sadakuni Shimada
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1970-10-17
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1972-04-20
Also published as: FR2112310B1; US3763493A; FR2112310A1; GB1370669A; JPS5119742B1

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF O1E1/QÖ

PATENTANWÄLTE £ I O I H ö ö

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Anv;altsakte 21 667

Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Tokyo / Japan

Antennenvorrichtung für zwei verschiedene Frequenzbänder i

Die Vorrichtung betrifft eine Antennenvorrichtung mit zwei Reflektoren, insbesondere eine solche, bei der ein Abzweigfilter, im folgenden Frequenzweiche genannt, das mit dielektrischen Bauteilen aufgebaut ist, in der Nähe des einen Reflektors angebracht ist, sodaß die Wellen zweier Frequenzbänder im Antennenbereich verzweigt oder überlagert werden können.

Bei V/eit Verkehrs systemen, bei denen Nachrichtensatelliten als

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Relaisstationen verwendet v/erden, wird die Verblendung voii zwei oder mehr Frequenzbändern empfohlen", so ζ.3. das Ml-crowellenband von ¹I - β GHz und das Quasi-Millimeterband να%_ζ 17 - 3o GHz. Eine Antennen vorrichtung für ein solches Weit*·. verkehrssystem muß die Möglichkeit einer gleichzeitigen überlagerung oder Verzweigung der Frequenzgruppen des /ii krowellenbandes und des Quasi-Millimeterbandes bieten.Dieses Problem wird durch die Verbindung von Frequenzweichen für die verschiedenen Frequenzbänder mit Cassegrain-Antennen, die heute allgemein bei Weitverkehrssystemen im "Mikrcwellenbereich eingesetzt werden, gelöst. Bei den oben beschriebenen Antennenvorrichtungen werden zwei Wellenleiter über eine Anzahl von Schlitzen, die untereinander den gleichen Abstand haben, miteinander gekoppelt.Auf diese Weise entsteht eine Frequenzweiche nach Art der Wellenleiter, die wiederum mit der Antennenzuleitung der Antennenvorrichtung verbunden ist. Beim Senden werden in der Frequenzwei -* ehe die beiden Signalkomponenten des Mikrowellenbandes uhd des Quasi-Millimeterbandes, die über die beiden verschie denen Wellenleiter zugeführ^-mrden, einander überlagert. Die überlagerten Signale werden über eine Antennenzuleitung einem Hauptstrahler zugeführt, von dem Neben- und dem Haupt reflektor reflektiert und in den Raum abgestrahlt. Beim Empfang werden die ankommenden Wellen erst vom Hauptreflektor aufgenommen, zum Nebenreflektor geworfen und über den Hauptstrahler in die Antennenzuleitung reflektiert. In der Frequenzweiche werden die Signale in ein Signal im Mikrowel -

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lenband und eines im Quasimillirrxt =roand verzv/eigt ur.i in die beiden verschiedenen Wellenleiter weitergeleite".;.

Die Anzahl der Schlitzein der Frequenzweiche, muß jedoch vergrößert werden, wenn die Frequenz der zu übertragerder Signale erhöht xiird. Da darüberhinaus die Signale im Quasimillimeterband, deren Frequenz vier-bis fünfmal höher ist als die in Mikrowellenband, gleichzeitig mit den Signalen im Mikrowellenband gesendet oder empfangen werden, besteht die Möglichkeit, daß die mit dem Hauptstrahler verbundene Antennenzuleitung im Verhältnis zu den Signalen im Quasi-Millimeterband überdimensioniert ist. Hierdurch werden möglicher-weise unerwünschte Schwingungen höherer Ordnung des Quasi-Millimeterbandes in der Frequenzweiche und in der Antennenzuleitung erregt, wodurch die Güte der übertragenen Signale sehr herabgesetzt wird. Die uner wünschten Oberschwingungen erzeugen einen Nachlauffehler, wenn die Antenne bei der Verfolgung eines Nachrichtensatelliten nachgeführt wird. Darüberhinaus treten in den Wänden der Wellenleiter der Frequenzweiche Wärmeverluste auf _> sobald ein Signalstrom fließt. Dieser Wärmeverlust ist die

er

Ursache für eine Verschlechtlung des Nutzsignal - Störsignal - Temperaturverhältnisses (G/T) der Antennenvorrich tung. Die Verwendung einer Frequenzweiche, die Wellenleiter aufweist, ist daher nicht vorteilhaft,wenn breitbandige Wellen überlagert oder verzweigt werden sollen, die sich von einem verhältnismäßig niedrigen Frequenzband bis zu einen hohen Frequenzband, dessen Frequenz um ein Mehr -

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- faches höher ist, erstrecken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antennenvorrichtung zu schaffen, bei der die Verzweigung und Überlagerung von Frequenzbändern unmittelbar im Antennenbereich stattfindet, ohne eine Frequenzweiche nach Art der Wellenleiter zu verwenden.

Die Erfindung schafft eine Antennenvorrichtung, die eine Frequenzweiche, bei der dielektrische Bauteile benützt werden, aufweist. Die Frequenzweiche bietet die Möglich keit, die hochfrequenten Schwingungen der beiden verschiedenen ,Frequenzbänder zu reflektieren und die Schwingungen des anderen Frequenzbandes durchzulassen,, sodaß eine Verzweigung und eine überlagerung der Welle erzielt werden kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Haupt und - ein Nebenreflektor ge gen üb e^sn geordnet sind, daß in der Nähe des Haupt- oder Nebenreflektors z.B. des Nebenreflektors ein dritter Reflektor, die Frequenz weiche, mit dielektrischen Bauteilen angeordnet ist. Dieser Reflektor ermöglicht es, die Welllen des höheren Frequenzbandes zu reflektieren und die Wellen des niedrigeren Frequenzbandes durchzulassen. Beim Empfang werden die auftreffenden Wellen des ,niedrigeren Frequenzbandes zuerst vom Hauptreflektor zurückgeworfen, durchdringen den dritten Reflektor, werden dann · j:a Xet er.rexL.^.:; ■--.;■ .-. .--V,- "Sflek tiert und laufen Ir H^u;^:. utrar. l--r :?':.:: ·."..- -quenzband zusanrnien. Die Wellen des hchäi/.· . uii

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werden zuerst vom Hauptreflektor reflektiert, und darauf vom dritten Refletor, der Frequenzweiche, auf den Hauptstrahler für das höhere Frequenzband reflektiert. Beim Senden kehrt sich die Ausbreitungsrichtung der Wellen in höheren und im niedrigeren Frequenzband um.

In der Antennenvorrichtung gemäß Erfindung ist wenig stens einer der drei Reflektoren ein parabolischer Reflektor, während die beiden anderen hyperbolische Reflektoren sind. Es besteht auch die Möglichkeit, daß einer der drei ein ebener Reflektor ist, der dann in einem Winkel zu den Achsen der hyperbolischen oder parabolischen Reflektoren " angeordnet ist. Die erstere Ausfuhrungsform der Antennenvorrichtung ist besonders für die Verwendung in einer Erdfunkstation eines Weitverkehrssystems über Satelliten mit zwei Frequenzbändern geeignet, während die zweite Aus führungsform mehr für den Einbau in einen Nachrichtensatelliten selbst geeignet ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungs beispielen näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittzeichnung einer gebräuchlichen Cassegrain-Antenne mit einer Frequenzweiche nach Art der Wellenleiter.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes im ver-

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größertem Maßstab der Frequenzweiche der Vorrichtung nach Fig. 1 .

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittzeichnung einer Ausführungsform der Antennenvorrichtung gemäß Erfindung,

Fig. 5a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fre quenzweiche mit dielektrischen Bauteilen, die in der Antennenvorrichtung gemäß Erfindung' eingesetzt wird.

Fig. 5b zeigt eine Darstellung der grundsätzlichen Wirkungsweise der Frequenzweiche.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung der Kurven des Frequenzganges der Frequenzweiche nach Fig. 5.

Fig. 7-9 zeigen eine schematische Schnittzeichnung von verschiedenen Ausführungsformen der Antennenvorrichtung gemäß Erfindung.

Fig. Io zeigt eine Schnittzeichnung der Antennenvorrichtung gemäß Erfindung bei der Verwendung in einer Erd funksteile.

Fig. 11 zeigt eine Schnittzeichnung der Antennenvorrichtung gemäß Erfindung bei der Verwendung in einem Nach richtensatelliten.

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Fig. 12 zeigt eine Darstellung der Arbeitsweise der Vorrichtung.

Nach Fig. 1 weist eine übliche Cassegrain-Antenne Io einen Hauptreflektor 11, einen Nebenreflektor 12, einen im Mittelpunkt des Hauptreflektors 11 angebrachten Hauptstrahler 13, eine Antennenzuleitung 14 und eine Frequenzweiche 15 mit zwei Wellenleitern 16 und 17 auf. Beim Senden werden die zwei Signalkomponenten verschiedener Frequenzbänder, so z;B. des Quasi-Millimeterbandes und des Mikrowellenbandes, die jeweils durch die entsprechenden Wellenleiter 16, bzw. 17 zugeführt werden, in der Fre quenzweiche 15 überlagert, zur Antennenzuleitung Ik übertragen und vom Hauptstrahler 13 abgestrahlt. Die vom Hauptstrahler 13 abgestrahlten elektromagnetischen WeI len werden vom Nebenreflektor 12 und vom Hauptreflektor 11 nacheinander reflektiert und in den Raum abgestrahlt. Beim Empfang werden die auf treffenden Strahlen vonv..HÄÖ^treflektor 11 zum Nebenreflektor 12 reflektiert, der sie zum Hauptstrahler 13 überträgt, von wo aus sie über die Antennenzuleitung Ik zur Frequenzweiche 15 gelangen. In der Frequenzweiche 15 werden die Wellen in die Signalkomponenten im Quasi-rMillimeterband bzw. im Mikrowellenband zerlegt. Die" getrennten Signale werden über die Wellenleiter l6, bzw. 17 zu einer Empfangseinrichtung (nicht ge zeigt) übertragen.

Fig. 2 und 3 zeigen einen vergrößerten Schnitt durch die

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Frequenzweiche 15« Die beiden Wellenleiter lC und 17 sind über eine Anzahl von Schützen Io miteinander gekoppelt. Die Schlitze IS haben im wesentlichen gleichen Abstand voneinander und die Durchla&charakteristik des Kopplers ist so ausseiest, daß sie rät dem Quasi-Hillimeterband übereinstimmt. Im Falle des Empfangs werden daher die ankommenden vie 11 en über die Antennenzuleitung l'l in Richtung des Pfeiles 19 zur Frequenzweiche 15 geleitet, liier werden die Wellen so verzweigt; daß die Signalkomponente des Quasi-Millimeterbandes durch die Schlitze 18 in den Wellenleiter Io geleitet v/erden, während die Sirmalkomponenten im Mikrowellenband über den Wellenleiter 17 geleitet werden. Beim Senden ist die Ausbreitung der Signalkomponenten natürlich umgekehrt. Die in der Frequenzweiche 15 überlagerten Signalkomponenten im Quasimillimeterband und im Mikrowellenband werden den Hauptstrahler I¹I zugeführt.

Viie bereits erläutert„ ist es jedoch nicht vorteilhafteine Frequenzv;eiche der beschriebenen Art_a die zv,^rei Viellenleiter Io und 17 aufweist ₃ mit der Antennenzuleitung einer Cassegrainantenne zu verbinden, da es mit vielen Problemen verbunden ist₃ Wellen^ die den erheblichen Frequenzunterschied vom Mikrowellenband zum Quasimillimeterband aufv:eisen₃ in einer derartigen Frequenzweiche zu verzweigen oder zu überlagern.

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Fig. ·4 zeigt eine schematische Schnittzeichnung einer Antennenvorrichtung gemäß Erfindung zur Erläuterung ihrer grundsätzlichen Arbeitsweise.Gegenüber einem parabolischen Hauptreflektor lol mit dem Brennpunkt Io2, sind ein erster parabolischer Hebendeflektor lo"3 mit dem Brennpunkt Io2 und ein zweiter Hebenreflektor 1ο4, der eine hyperbolische Oberfläche aufweist, angebracht. Der-zweite üebenreflektor Io4 weist eine Frequenzweiche mit dielektrischen Bauteilen auf, v;ie dies im einzelnen noch zu erläutern ist. Elektromagnetische Wellen höherer Frequenzbänder, wie zum Beispiel des Quasimillimeterbandes, werden daher reflektiert, während die Wellen niedriger Frequenzbänder, wie z.B. des Mikrowellenbandes durchgelassen v/erden. In dem zum Brennpunkt Io2 des hyperbolischen Reflektors Io4 konjugierten Brennpunkt Io5 ist ein Hauptstrahler Iod für das höhere Frequenzband angebracht. Im Mittelpunkt des Hauptreflektors lol ist ein Hauptstrahler Io7 für das niedrigere Frequenzband angebracht.

Es wird angenommen, daß die mit den durchgehenden Linien Io3 dargestellten Wellen des niedrigeren Frequenzbandes und die mit den gestrichelten Linien Io9 dargestellten Wellen des höheren Frequenzbandes zur gleichen Zeit auf der Antennen vorrichtung loo auf treffen. Die VJellen des niedrigeren Frequenzbandes -.-/erden vom Hauptreflektor lol reflektiert, durchdringen J.-n sweLten Heben reflektor

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die Frequenzweiche mit dielektrischen Bauteilen, und werden dann von dem ilebenreflektor Io3 erneut reflektiert und treffen auf den Hauptstrahler loj als ebene Wellen auf. Diese auftreffenden Wellen werden im Brennpunkt Ho des Reflektors des Hauptstrahlers Io7 fokussiert und in Richtung des Pfeiles 111 weitergeleitet. Die Wellen des höheren Frequenzbandes Io9 v/erden zuerst vom liauptreflektor lol re flektiert, und dann durch den zweiten, hyperbolischen Nebenreflektor Io4, die Frequenzweiche mit dielektrischen Bauteilen, im Brennpunkt Io5 fokussiert und treffen auf den Hauptstrahler I06. Von hier aus werden die VJeIlen in Richtung des Pfeiles 112 weitergeleitet. Selbstverständlich ist die Ausbreitungsrichtung der Wellen beim Senden umgekehrt.

Wie bereits erwähnt, werden gemäß Erfindung die Wellen des höheren und des niedrigeren Frequenzbandes unmittelbar im Antennenbereich verzweigt oder überlagert, überdimensio nierte Wellenleiter, die mit den Hauptstrahlern Io6 urf^lo? verbunden werden, sind daher nicht notwendig. Darüberhin -

if aus ist die Verzweigung und die Überlagerung der Wellen/der gesamten Breite der beiden Frequenzbänder mit einem vernachlässigbaren Verlust und mit einem i-Iiniinum von unerwünschten Oberschwingungen durchführbar.

Fig. 5 zeigt eine Frequenzweiche, aufgebaut mit dielektrischen Bauteilen, zur. Verzweigen von zwei Wellen in verschiedenen Frequenzbändern. Aus Gründen einer einfachen Erläu-

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terung wurden die Quasimillimeterbänder von 18 GHz und 26 GHz> und die Mikrowellenbänder von 4 GHz und 6 GHz gewählt. Uach Fic· 5a v/eist die Frequenzweiche 2oo eine Anzahl von plattenförmigen dielektrischen Bauteilen 2ol bis 2o5 auf, wobei zwei Arten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten verwendet werden. Die Dicke der Elemente 2ol bis 2o5 ist im wesentlichen gleich einem Viertel - z.B. - der Wellenlänge der Mittenfrequenz (23,5 GHz) zwischen den beiden Quasimillimeterbändern von 18 und 26 GKz. Der Filter 2oo ist nach Fig. 5b sehräggestellt. Die überlagerten Wellen 2o6 des Quasimillimeterbandes und des Hikrowellenbandes werden dem Filter 2oo zugeführt. Die wesentlichen Anteile des Quasimillimeterbandes v/erden vom ersten dielektrischen Bauteil 2ol in Richtung 211 reflektiert. Die Restanteile durchdringen das Element 2ol in Richtung 2o7· Die durchdringenden Wellen 2o7 werden dann vom zweiten dielektrischen Bauteil 2o2 reflektiert, sodaß die wesentlichen Anteile des Quasimillimeterbandes in den durchdringenden Wellen 2o7 in Richtung 212 reflektiert werden. Die Restanteile durchdringen das zweite dielektrische Bauteil 2o2 in Richtung 2o8. In der ähnlichen Weise werden die Wellen fortlaufend an den dielektrischen Bauteilen 2o3-2o5 reflektiert, bzw. durchgelassen. Folglich werden die wesentlichen Anteile des Quasimillimeterbandes als die reflektierten Wellen 211, 212 und 213 abgezweigt, während die wesentlichen Anteile des Mikrowellenbandes die durchgelas-

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senen Wellen 21o darstellen.

Die Kurven des Frequenzganges des Filters 2oo nach Fig. 5 zeigt Fig. 6. Die durchgehenden Kurven geben den theoretischen Wert an, während die gestrichelten Kurven, die mit " gemessen " bezeichnet sind, die gemessenen Werte wiedergeben. Auf der Abszisse ist die Frequenz aufgetragen, auf der Ordinate der Durchgangsverlust (T) und der Reflexionsverlust (R). Nach Fig. 6 ist zu erkennen, daß der Filter nach Fig. 5 ausgezeichnet geeignet ist, die Wellen im Quasimillimeterband von 18 bis 26 GHz von den Wellen im Mikrowellenband von 4 bis 6 GHz zu trennen.

Die Vorrichtung gemäß Erfindung ist nicht auf die Aus führungsform nach Flg. 4 beschränkt. Veränderungen und weitere Ausführungsformen können gefunden werden, wie in bezug auf Fig. 7 bis 9 im folgenden erläutert wird, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Bei einer Ausführungsform nach Fig. 7 sind sowohl der erste wie der zweite Nebenreflektor zum Reflektieren des höheren und des niedrigeren Frequenzbandes hyperbolische Reflektoren. In den jeweiligen Brennpunkten sind die entsprechenden Hauptstrahler angeordnet. Genauer gesagt, ei>ner der Brennpunkte des ersten hyperbolischen Nebenreflektors 3o3 fällt mit dem Brennpunkt 3o2 des parabolischen Hauptreflektors 3ol zusammen. Der Brennpunkt des anderen hyperbolischen' Nebenreflektors 3o3 1st der Punkt 3o8. Die

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die beiden Brennpunkte 3o2 und 2o8 verbindende Achse steht im Winkel zu der des parabolischen Hauptreflektors 3ol. Gegenüber dem ersten Nebenreflektör 303 ist in seinem Brennpunkt 3°8 der Hauptstrahler 31o zum Empfang des niedrigeren Frequenzbandes angebracht. Einer der Brennpunkte des zweiten hyperbolischen Nebenreflektors, der Frequenzweiche 3o4, die in ihrem Aufbau dem Filter nach Fig. 5 ähnlich ist, fällt mit dem Brenn punkt des Hauptreflektors 3ol zusammen. Der andere Brennpunkt ist der Punkt 3o9· Die Achse des zweiten hyperbolischen Reflektors 3o4 ist ebenfalls in bezug auf die Achse des Hauptreflektors 3ol geneigt, jedoch entgegengesetzt zur Neigung der Achse des ersten Nebenre flektors 3o3. Gegenüber dem zweiten Nebenreflektor 3o4 ist im Brennpunkt 3o9 auf seiner Achse der Hauptstrahler 311 für Empfang oder Senden des höheren Frequenzbandes angebracht. ^ x-

Die mit den durchgehenden Linien 31^ dargestellten auftreffenden Wellen des niedrigeren Frequenzbandes werden zuerst vom Hauptreflektor 3ol reflektiert und laufen im Brennpunkt 3o2 zusammen. Sie durchdringen den zweiten Nebenreflektor oder die Frequenzweiche 3o4 und werden· vom ersten Nebenreflektor 3o3 reflektiert und im Brennpunkt 3o8 fokussiert. Anschließend treffen die Wellen des niedrigeren Frequenzbandes auf den Hauptstrahler 31° und

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werden in Richtung des Pfeiles 313 weitergeleitet. Die mit den gestrichelten Linien 315 dargestellten Wellen des höheren Frequenzbandes v/erden zuerst vom· Haupt re -flektor 3ol und dann vom Nebenreflektor oder Filter 3g4 reflektiert und im Brennpunkt ~$o9> in dem der Haupt strahler 311 angebracht ist, fokuasLert. Die VJellen werden darauf in Richtung des Pfeiles Jl^ weitergeleitet.

Die Antennenvorrichtung 4oo nach Fig. 8 weist -inen ebenen Reflektor 4ol auf, der unter einem V/inkel von 45° zu den Achsen eines ersten und zweiten parabolischen Reflektors ¹Ao?. bzw, 4o3 angebracht ist. Der zweite parabolische Reflektor 4o3 weist eine Frequenzweiche, die mit dielektrischen Bauteilen aufgebaut ist, auf. Die auf treffenden Wellen 4lo des niedrigeren Frequenzbandes werden zuerst von dem ebenen Reflektor ²IoI zurückgeworfen, durchdringen den zweiten parabolischen Reflektor 4o3 und werden darauf vom ersten parabolischen Reflektor Brennpunkt 4o4 fokussiert, in dem ein Haupt strahler so angebracht ist, daß die Wellen des niedrigeren Frequenzbandes in der Richtung des Pfeiles koS weitergeleitet v/erden. Die auftreffenden Wellen ²IIl des höheren Frequenzbandes werden zuerst von dem ebenen Reflektor ¹IoI reflektiert, dann -von dem zweiten parabolischen Reflektor 4o3 zurückgeworfen und im Brennpunkt 4o5, in.de::: ein Haupt strahler 4o9 angebracht ist, fokussiert. Sie werden dann in

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- 15 Richtung des Pfeile-· ¹Jo? weiterpeleitet.

Eine andere Ausführungsform der Antennenvorrichtung gemäß Erfindung nach Fig. 9 ist der Vorrichtung nach Fig.8 ähnlich, mit dem Unterschied, daß die Frequenzweiche 5o2 eben ist und mit einem bestimmten Abstand auf der einen Seite des ersten ebenen Reflektors 5ol angebracht ist. Gegenüber dem ersten und dem zweiten Reflektor 5ol bzw. 5o2 ist ein parabolischer Reflektor 5o3 angebracht. Ebenso wie bei den oben erläuterten Antennen vorrichtungen, v/eist die Antennenvorrichtung 4oo einen Hauptstrahler 5o*i für Empfang und Senden der Wellen des niedrigeren Frequenzbandes und einen weiteren Hauptstrahler 5o5 für die Vie Ilen des höheren Frequenzbandes auf. Die Kellen de? niedrigeren Frequenzöandes folien den Linie;. *'■■■■'.<. ,«.'r-i - die Vie Ilen der höheren Frequenz den Linien 5o)' folien, Dis· ^"-feeitsweise ist der bereits erläuterten Arbeitsvieise der Antennenvorrichtung nach Fig.8 ähnlich, sodaß auf eine weitere Erläuterung verzichtet wird.

Wie bereits gezeigt, ist eine Reihe von Ausführungsformen der Antennenvorrichtung rre~ä'ß Erfindung möglich. Die Vorrichtungen nach Fig. ¹J und 7 sind z.B. besonders für den Einsatz in Erdfunkstellen von Weitverkehrssyste· men über Satelliten geeignet, während die Vorrichtung nach Fig.8 und 9 für den Einsatz in den Antennen des Satelliten selbst geeignet sind.

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Fig. Io zeigt eine schematische Darstellung einer Antennenvorrichtung gemäß Erfindung für eine Erdfunkstation. Die Antennenvorrichtung weist einen parabolischen Hauptreflektor 6ol mit dem Brennpunkt 623 auf, ferner einen aus Metall hergestellten ersten parabolischen Nebenreflektor 6o2 mit dem Brennpunkt 623 und einen ζ vielten hyperbolischen Nebenreflektor 6o3, eine Frequenzweiche der beschriebenen Art, die eine Anzahl von dielektrischen Bauteilen aufweist. Einer der Brennpunkte des zweiten Nebenreflektors 6o3 fällt mit dem des ersten Nebenreflektors 6o2 zusammen. Der erste und der zweite Nebenreflektor 6o2 und 6o3 werden von den Streben 6o4 gehalten. Die Antennenvorrichtung weist einen Kornreflektor 6o5 zum Empfang des niedrigeren Frequenzbandes und einen Hauptstrahler 624 für den Empfang des höheren Frequenzbandes auf, der im anderen Brennpunkt 606 des hyperbolischen Reflek tors 6o3 angebracht ist. Empfangseinrichtungen 6o7 ^zv. 6o8 für das niedrigere bzw. höhrere Frequenzband sind mittels der Drehgelenke 6o9 bzw. 6lo mit den Hauptstrahlern 6o5 bzw. 624 verbunden. Da die Antennenvorrichtung um die Achse 6l6 schwenkbar ist, werden die fest angebrachten Empfangseinrichtungen 6o7 und 608 koaxial zur Achse 6l6 mit den Hauptstrahlern 6o5 und 624 mittels der Drehgelenke 6o9 und 6lo verbunden.

Kommen die ""VieIlen des höheren und des niedrigeren Fre -

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quenzbandes zur gleichen Zeit an, werden die Wellen des niedrigeren Frequenzbandes vom Hauptreflektor 6ol reflektiert, durchdringen den-zweiten Nebenr'eflektor 6o3j werden vom ersten Nebenreflektor in Form von ebenen Wellen reflektiert, werden darauf vom Hornreflektor 6o5 gebündelt und über eine übertragungsleitung der Empfangseinrichtung 6o7 zugeführt. Die Wellen des höhreren Frequenzbandes werden von dem Hauptreflektor 6ol und von dem zweiten, hyperbolischen Reflektor oder der Frequenzweiche 603 reflektiert und im Brennpunkt 606, in dem'der Hauptstrahler 624 angebracht ist, fokussiert. Hierauf werden die Wellen über eine übertragungsleitung der Empfangseinrichtung 608·zugeführt. Im Falle des Sendens ist die Ausbreitungsrichtung der Wellen umgekehrt.

Der Kauptreflektor 60I wird von den Streben 6l7 und gehalten,, die mit dem Hauptreflektor und einer LägeTu^g 619 für die Höheneinstellung fest verbunden sind. Er ist mittels eines Motors 6l4 über ein auf der Motorwelle angebrachtes Zahnrad 613, daß im Eingriff mit einem auf der waagrechten Achse βίο angebrachten Zahnrad 612 steht, um die waagrechte Achse 616 schwenkbar. Der Motor 6l4 ist mit der Lagerung 619 fest verbunden. Die Lagerung 619 ist ihrerseits auf einer Führungsschiene 62o auf einem Fundament 621 gelagert und um die Achse 622 schwenk-

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bar. Auf diese V/eise ist die Bewegung und der Horizontalwinkel der Antennenvorrichtung so einstellbar, daß ein Satellit verfolgt v/erden kann.

Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer mechanischen raumfesten Antenne eines Satelliten. Es ist üblich, einen geografisch stationären Satelliten mit einem Spin zu versehen, um seinen Plug zv stabilisieren. Die Antenne des Satelliten muß dann entgegengesetzt zur ■ Richtung des Spins gedreht werden, damit die Strahlrichtung der Antenne zur Erde zeigt. Bei der Satellitenantenne gemäß Erfindung, die nicht zur Achse des Spins symmetrisch ist, müssen sowohl'die beiden Hauptstrahler wie die Verstärkereinrichtungen gedreht werden, wenn sich die Antennenvorriehtung dreht. Eine derartige Antennenvorrichtung wird, eine " Plattform-raumfeste-Antenne " genannt.

Die Satellitenantenne nach Fig. 11 ist gekennzeichnet durch einen metallischen parabolischen Reflektor 7ol mit der Achse 7o3 und dem Brennpunkt 7o6, durch einen anderen parabolischen Reflektor 7o2 mit der Achse 7o4, und dem Brennpunkt 7o5, der ein Filter bzw. Frequenzweiche mit dielektrischen'Bauteilen aufweist, durch einen Haupt strahler 7o8 für das niedrigere Frequenzband^ der in dem Brennpunkt 7oo angebracht ist, durch einer. Hauptstrahler 7o7 für das höhere Frequenzband, der in dsm Brennpunkt

ebener.

7o5 angebracht ist, durch einen/Reflektor 7o9j der im Winkel von k5 zu den Achsen

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703 und 70¹I angebracht ist und von den Streben 711 gehalten wird, und durch eine amförmige Strebe 710 zur Halterung der Reflektoren 701 und 702. Der Satellit 712 weist eine Solarzelle 713 auf, ferner einen Kotor 71*ί zur Erhaltung der raumfesten Lage, dessen VielIe 715 mit .den Reflektoren 701 und 702, den Hauptstrahlern 707 und 708 der Plattform 718, und den Verstärkern 716 und 717 für das hohe und das niedrige Frequenzband fest verbunden ist, und einen Apogäun-Motor 719.

ren.

Beim Empfang werden die Wellen des niedrige/ Frequenzbandes von den ebenen Reflektor reflektiert, durchdringen den Reflektor 702, v/erden von dem Reflektor 701 abermals reflektiert und im Brennpunkt 706 fokussiert. Die gebündelten Wellen werden über den Hauptstrahler 708, der im Brennpunkt 706 angebracht ist, de?r Verstärker 717 zugeführt. Ebenso werden die Wellen des höheren Frequenzbandes zuerst von dem ebenen Reflektor 709 ref^ekj^prt und darauf von dem Reflektor 702 auf den Hauptstrahler 707, der im Brennpunkt 705 angebracht ist, fokussiert. Von dort v/erden sie dem Verstärker 716 zugeleitet.

Die Drehung der Antennenvorrichtung wird durch den Stator 71Ί, der zweckmäMgerweise am Satelliten angebracht ist, und durch die Welle 715, die mit der Plattform 718

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und den Hauptstrahlern der Antennenvorrichtung fest verbunden ist, bewirkt. Stator und Welle bilden einen Motor zur Erhaltung der raumfesten Lage. Auf diese Weise drehen sich die Bauteile der Antenne, die Hauptstrahler und die Verstärker zusammen in einer dem Spin des Satelliten entgegengesetzten Richtung, sodaß der Richtstrahl immer auf die Erde gerichtet ist. Die Satellitenantenne nach Fig. 11 weist die folgenden Vorteile auf. Es treten erstens keine Blockierungen auf, da die Hauptstrahler und ihre Verstrebungen· nicht im Strahlengang liegen. Zweitens ist eine Form der beiden Reflektoren wählbar, bei der ein hoher Wirkungsgrad der Antennen und eine einfache Strahienführung erreichbar sind.

'Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung eines geograpisch stationären Satelliten 8o4 mit einer Antennenvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Reflektoreinricntung 8ol, mit zwei parabolischen Reflektoren, von denen der eine ein dielektrisches Filter der beschriebenen Art ist, und mit einem ebenen Reflektor 8o2, der im Winkel zur Achse 8o3 der Reflektoreinrichtung 8ol angebracht ist. Der geografisch stationäre Satellit 8o4 dreht sich um die Achse 8o3, die senkrecht zu einer Ebene durch den Äquator der Erde 8o5 ist. Ist daher der ebene Reflektor 8o2 unter 45° gegen die Achse 803 geneigt, wird der Richtstrahl 8o6 der Antenne auf den Äquator gelenkt. Soll der

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Strahl ζ.3. auf Japan gerichtet werden, wie Richtstrahl β^ '.-/ird der ebene Reflektor 8o2 in die mit. gestrichelten Linien dargestellte Lage 8o2^l gebracht. Auf diese einfache V/eise ist der Richtstrahl· in jede gewünschte Richtung lenkbar, ohne die Eigenschaften der Antenne nachteilig zu beeinflussen.

Obwohl in den Erläuterungen das dielektrische Filter bzw. Frequenzweiche für die Wellen des niedrigeren Frequenz bandes durchlässig'war, und die Wellen des höheren Frequenzbandes reflektiert hat, kann das Filter auch so ausgelegt werden, daß die Wellen des niedrigeren Frequenzbandes reflektiert und die des höheren Frequenzbandes durchgelassen werden.

Die Erfindung schafft also-ein Abzweigfilter bzw. Frequenzweiche, das aus dielektrischen Bauteilen aufgebaut ist, und auf einer Seite eines von zwei Reflektoren zum Reflektieren von ausgehenden oder empfangenen Wellen an-- -gebracht ist. Das Abzweigfilter bietet die Möglichkeit, eines von zwei Frequenzbändern zu reflektieren, während das andere durchgelassen wird. Auf diese Weise v/erden die beiden Frequenzbänder verzweigt bzw. einander überlagert .

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Claims

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Patentansprüche

A 1. JAntennenvorr lent uns- gekennzeichnet durch einen
ersten und einen zweiten Reflektor (Iol.lo3; 3ol,3o3;

die einander gegenüberliegen und einen Strahl
(lo8,lo9,3lM,315) nacheinander reflektieren» durch einen dritten Reflektor (Io4,304,Wi) ₅ der in der Mähe des einen der beiden anderen Reflektoren angebracht ist_s wobei der dritte Reflektor ein Abzweigfilter (2oo)_a das mit di elektrischen Bauteilen (2ol bis 2o5) aufgebaut ist, aufweist, und die Möglichkeit bietet ₃ eines der beiden Pre quenzbänder des Strahls zu reflektieren und das andere
durchzul ^.ssen, um die beiden Frequenzbänder in zwei verschiedene Richtungen zu verzweigen.
2. Antennenvorrichtunf, nach Anspruch I₃ dadurch gekenn zeichnet, daß das mit dielektrischen Elementen aufgebaute Abzweigfilter die VJeIlen im Quasimillimeterband reflek tiert und die viel 1 en im Mikrowellenband durchläßt.
3. Antennenvorrichtun2 nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Reflektor (1ο1,3ο1) einen para bolischen Reflektor aufweist, und daß der zweite und der dritte Reflektor einen parabolischen oder einen hyperbolischen Reflektor (Io3_;lo4,3o3_;3o4) oder eine Kombination aus beiden auf v/eist.
4. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, cle-aurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der drei, ΐ ·: flektoren ein

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ebener Reflektor (¹IoI₃ScI) let_:, während die beiden übrigen Reflektoren entweder parabolische oder hyperbolische Reflelifcorr-n oder clrra Kombination aus beiden sind; und ca-, die reflektierende Oberfläche des ebenen Reflektors in einem Winkel zu flen Mittelachsen (¹IoOj ^o7j7o3j7o^) der parabolischen und/oder hyperbolischen Reflektoren angebracht iss.

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BAD ORIGINAL