DE2454133C2 - Mehrspiegel-Antenne nach Art einer Cassegrain- oder Gregory-Antenne - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrspiegel-An tenne nach Art einer Cassegrain- oder Gregory-Antenne für wenigstens zwei unterschiedliche Frequenzbereiche mit einem Hauptreflektor. einem Subreflektor und einem mindestens zwei Primärstrahler aufweisenden Erregersystem, wobei für jeden der Frequenzbereiche jeweils einer der Primärstrahler für die Ausleuchtung eines ihnen gemeinsamen Umlenkspiegels vorgesehen ist, um den die Primärstrahler auf einem gedachten Ring in einer senkrecht zur Antennenhauptstrahlachse liegenden Ebene angeordnet sind und der zum Umschalten von einem Frequenzbereich in den anderen relativ zu den Primärstrahlern, und zwar senkrecht zu der genannten Ebene, um eine mit der Antennenhauptstrahlachse zusammenfallenden Drehachse bewegbar ist.

Antennen dieser Art sind für bestimmte Anwendungsfälle erforderlich, bei denen innerhalb eines großen Frequenzbereiches, beispielsweise im Verhältnis 1:10, bestimmte Teilfrequenzbänder für Senden und/ oder Empfangen vorgesehen sind. Ein solcher spezieller Anwendungsfall stellt beispielsweise die Überwachung und Analyse von Nachrichtenverbindungen über Satelliten von der Bodenseite her dar. Die Mikrowellen-Antennenanordnung muß in diesem Falle den Empfang von mehreren unterschiedlichen, teils weit auseinanderliegenden Frequenzbändern gestatten.

Dabei muß der Wechsel zwischen den einzelnen Bändern in möglichst kurzer Zeit möglich sein.

Durch die US-Patentschrift 35 34 375 und die Literaturstelle AGARD Conference Pre-Print No. 139, München. 26. bis 30. Nov. 1973, Seiten 29-1 bis 29-9, sind Cassegrain-Antennen bekannt, bei denen für jeden der in Frage kommenden Frequenzbereiche ein Primärstrahler vorgesehen ist und der Subreflektor mittels einer Drehbewegung mechanisch auf einen der verschiedenen Primärstrahler einstellbar ist Der in der Apertur des Hauptreflektors liegende Subreflektor bildet somit den bewegbaren Umlenkspiegel Die feste Anordnung der Primärstrahler erzwingt hier einen gewissen Versatz ihrer Strahlachse gegenüber der Äntennenhauptachse, so daß auch unter Berücksichtigung der mechanischen Einstellbarkeit des Subreflektors auf den sich jeweils in Betrieb befindlichen Primärstrahler keine optimale Ausnutzung der an sich gegebenen Eigenschaften einer solchen Antenne möglich ist Abgesehen davon, daß eine Einrichtung zur Erzeugung der mechanischen Drehbewegung im Strahlungsfeld des Hauptreflektors sehr störend und an dieser Stelle ai:ch konstruktiv ziemlich aufwendig ist, ergeben sich bei dieser bekannten Antenne also deswegen Schwierigkeiten, w eil die Primärstrahler nicht in der Hauptstrahlungsachse der Antenne liegen und deswegen ein asymmetrischer und zur Ausrichtung auf die einzelnen Primärstrahler um die Hauptstrahlungsachse der Antenne drehbarer Subreflektor verwendet werden muß. Dievir Sachverhalt ist nachweislich von den Antennenfachleuten erkannt worden, da gemäß dem zitierten AGARD Pre-Print für ein Dreiprimärstrahlersystem ein Vorschlag gemacht wurde, die Schwierigkeiten mit der exakten Ausrichtung des asymmetrischen Subreflektors auf den jeweiligen Primärstrahler durch Einsatz eines dichroischen Filters vor einem der Primärstrahler und von festen Reflektoren vor einem anderen Primärstrahler zu vermeiden.

Der Subreflektor. der imi/ier noch asymmetrisch ausgebildet sein muß. kann dann allerdings fixiert sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Mehrspiegel-Antenne der einleitend beschriebenen Art eine Lösung anzugeben, bei der der Subreflektor symmetrisch ausgebildet werden kann und auch bei Einsatz eines anderen Primärstrahlers nicht bewegt werden muß. Darüber hinaus soll die Lösung nach der Erfindung auch hinsichtlich der Anzahl der Primärstrahler und damit der Z?hl der betriebsfähigen Frequenzbe-

reiche einen größeren Spielraum offenlassen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Umlenkspiegel ein zusätzlicher, hinter eir.sr zentralen Öffnung des Hauptreflektors angeordneter Reflektor ist. und daß der Umlenkspiegel

zusammen mit den ebenfalls hinter dem Hauptreflektor liegenden Primärstrahlern das Antennen-Erregersystem bildet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Verwendung eines drehbaren passiven Umlenkspiegel

in der angegebenen Anordnung die Möglichkeit gibt, eine Vielzahl von wahlweise einschaltbaren Primärstrahlern vorzusehen, ohne daß hierdurch Konzessionen an die Güte der Strahlcharakteristik der Antenne gemacht werden müssen.

Bei beweglichen Mehrspiegel-Antennen, die entsprechend der Erfindung ausgeführt und mit zwei gegenüberliegenden Primärstrahlern versehen sind, ist es sinnvoll, die Strahlerachse der beiden Primärstrahler

mit der Elevationsachse der Antenne zusammenfallen zu lassen. Auf diese Weist ist es möglich, unabhängig von der Drehung der Antenne die beiden Primärstrahler fest anzuordnen.

Insbesondere bei beweglichen Antennen, bei denen ein Betrieb in wahlweise mehr als zwei Frequenzbereichen möglich sein soll ist es vorteilhaft, wenigstens einen der Primärstrahler durch eine Anordnung von wenigstens zwei Einzelstrahiern zu ersetzen, die im Sinne eines gege iseitigen Austausches wahlweise in die vorgegebene Strahler-Sollstellung versetzbar sind.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten

F i g. 1 und 2 die Aufsicht und die Seitenansicht eines Teils einer Mehrspiegel-Antenne nach der Erfindung,

Fig.3 eine weitere Mehrspiegel-Antenne nach der Erfindung.

Die Anordnung nach den F i g. 1 und 2 besteht aus den beiden Antennengeräten 1 und 2 mit den Hornstrahler darstellenden Primärstrahlern 11 und 22, die in einer Ebene E auf einander gegenüberliegenden Seiten eines passiven Umlenkspiegel 3 angeordnet s«id Der Umlenkspiegel ist mit dem Antrieb 4 über die Drehachse 5 verbunden, die mit der Antennenstrahiachse zusammenfällt. Die weiteren in F i g. t in unterbrochener Linie dargestellten, nicht näher bezeichneten Antennengeräte mit Hornstrahlern sollen verdeutlichen, daß eine praktisch beliebige Anzahl von Primärstrahlern in der Ebene E rund um den passiven Umlenkspiegel 3 herum angeordnet sein können. Je nach Darstellung des passiven Umlenkspiegels 3 ist eines der Antennengeräte mit seinem Hornstrahler und damit die Antenne für den hierdurch vorgegebenen Frequenzbereich betriebsfähig.

Bei der in Fig.3 dargestellten Mehrspiegel-Antenne handelt es sich um eine Cassegrain-Antenne, die um eine Azimitachse AA drehbar ist. mit dem Hauptreflektor 31. dem Subreflektor 32, der konzentrischen Öffnung 30 im Hauptreflektor 31 und den Stützen 34 für den Subreflektor "JL Wie F i g. 3 ferner erkennen läßt, ist in unterbrochener Linie ein Subreflektor 33 eingezeichnet, der anstelle des Subreflektors 32 ebenfalls zur Anwendung kommen könnte. Bei Verwendung eines Subreflektors 33 wird anstelle von einer Cassegrain-Antenne von einer Gregory-Antenne gesprochen. Während der Subreflektor 32 ein Paraboloid oder Hyperpoloid ist. -st der Subreflektor 33 ein Ellipsoid. Bei dieser Mehrspiegel-Antenne bildet der passive Umlenkspiegel 3 zusammen mit den Primärstrahlern das Erregersystem. Wie Fig. 3 erkennen läßt, sind entsprechend den F i g. 1 und 2 auf gegenüberliegenden Seiten des passiven Umlenkspiegels 3 Antennengeräte 6 und 8 angeordnet, die dabei jedoch jeweils zwei Hornstrahler darstellende Primärstrahler 61,62 und 81,82 aufweisen. Die Antennengeräte 6 und 8 sind jeweils in einer Achse 7 und 9, die parallel zu der Elevationsachse EA der

ίο Mehrspiegel-Antenne angeordnet ist. drehbar. Auf diese Weise ist es möglich, wahlweise den Primärstrahler 61 oder 62 des Antennengeräts 6 oder wahlweise den Primärstrahler 81 oder 82 des Antennengeräts 8 mit seiner Strahlachse mit der Elevationsachse EA der Mehrspiegel-Antenne in Obereinstimmung zu bringen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei einer Bewegung der Mehrspiegel-Antenne um die Elevationsachse EA das jeweils betriebsaktive Erregerhorn mit seinem Antennengerät diese Bewegung nicht mitzumachen braucht. Anstelle einer Drehung, beispielsweise des Antennengeräts 6, zum Einschw -.ken des Prirnärsirahlers 82 in die Strahler-Soüage beiui übergang von einem Betrieb mit dem Primärstrahler 61 auf einen Betrieb mit dem Primärstrahler 62 kann natürlich auch eine Verschiebung des Antennengeräts 6 in der Zeichenebene vorgenommen werden.

Von Antennengeräten mit zwei und mehr Prirnärstrahlern für unterschiedliche Frequenzbereiche, bei denen der für einen Betrieb vorgesehene Primärstrahler

jo jeweils in eine Sollstellung gebracht wellen muß, kann dann abgesehen werden, wenn die Antennengeräte mit ihren Primärstrahlern auf einer Plattform um den passiven Umlenkspiegel 3 herum angeordnet sind, in deren Ebene die Elevationsachse EA der Mehrspiegel-

J5 Antenne liegt und die um die Elevationsachse EA drehbar ist In diesem Falle ist es entsprechend den F i g. 1 und 2 für einen Betriebsfrequenzwechsel lediglich erforderlich, den passiven Umlenkspiegel 3 in die dem Betriebserregerhorn zugehörige D~ehst :llung

■»ο zubringen.

Bei der Mehrspiegel-Antenne nach Fig.3 hat der pass¹ .e Umlenkspiegel 3 zweckmäßig die Form eines Ausschnitts eines Rotationsparaboloids oder eines Rotationsellipsoids. Die Strahlungscharaku-ristik der

■»' Primärstrahler, die für das jeweilige Frequenzband optimiert sind, ist dabei rotationssymmetrisch mit angenäherter Gauß-Verteilung gestaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Mehrspiegel-Antenne nach Art einer Cassegrain- oder Gregory-Antenne für wenigstens zwei unterschiedliche Frequenzbereiche mit einem Hauptreflektor, einem Sufarefleictor und einem mindestens zwei Primärstrahler aufweisenden Erregersystem, wobei für jeden der Frequenzbereiche jeweils einer der Primärstrahler für die Ausleuchtung eines ihnen gemeinsamen Umlenkspiegels vorgesehen ist, um den die Primärstrahler auf einem gedachten Ring in einer senkrecht zur Antennenhauptstrahlachse liegenden Ebene angeordnet sind und der zum Umschalten von einem Frequenzbereich in den anderen relativ zu den Primärstrahlern, und zwar senkrecht zu der genannten Ebene, um eine mit der Antennenhauptstrahlachse zusammenfallenden Drehachse bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (3) ein zusätzlicher, hinter einer zentralen Öffnung (30) des Haupfr Jlektors (31) angeordneter Reflektor ist, und daß der Umlenkspiegel (3) zusammen mii den ebenfalls hinter dem Hauptreflektor (31) liegenden Primärstrahlern (61, 62, 81, 82) das Antennen-Erregersystem bildet

2. Mehrspiegel-Antenne nach Anspruch I, mit zwei gegenüberliegenden Primärstrahlern, dadurch gekennzeichnet, daß bei schwenkbarer Antennenausführung die Strahlerachse der beiden Primärstrahler (61, 81) mit der Elevationsdrehachse (EA) der Antenne zusammenfällt

3. Mehrspi. «el-Antenne nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß wenigstens einer der Primärstrahler (11, 22; durch eine Anordnung von wenigstens zwei EinzeterahleTi (61/62, 81/82) ersetzt ist. die im Sinne eines gegenseitigen Austausches wahlweise in die vorgegebene Strahler-Sollstellung versetzbar sind.