DE3338937A1

DE3338937A1 - Entfaltbarer antennen-netzreflektor

Info

Publication number: DE3338937A1
Application number: DE19833338937
Authority: DE
Inventors: Franz 8011 Baldham Drachenberg; Horst 8152 Feldkirchen Heinze; Henning Dipl.-Ing. 8150 Holzkirchen Herbig; Knud Kopenhagen Pontoppidan
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1983-10-27
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1985-05-09
Also published as: JPH0568883B2; EP0144672A3; CA1226935A; DE3338937C2; EP0144672A2; EP0144672B1; JPS60173904A; US4642652A

Description

MBB " 2 .10.1983

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Patentabteilung

Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor

Die Erfindung betrifft einen entfaltbaren Antennen-Netzreflektor, mit einer Anzahl von an einem Trägerkörper radial ausschwenkbar gelagerten, ein metallisches Reflektornetz tragenden, starren Tragrippen.

Ein derartiger Antennen-Netzreflektor, wie er vorwiegend in der Satellitentechnik verwendet wird, ist beispielsweise aus Microwaves, März 1974, Seite 14, bekannt.

Der dort geschilderte Netzreflektor weist außer dem an der Oberseite der ausschwenkbaren Tragrippen befestigten Reflektornetz ein weiteres, an den Rückseiten der Tragrippen angebrachtes Justiernetz auf. Letzteres ist in den zwischen den radial ausgeschwenkten Tragrippen befindlichen Sektoren über eine Vielzahl von justierbaren Spanndrähten mit dem Reflektornetz verbunden. Durch die justierbaren Spanndrähte soll erreicht werden, daß das Reflektornetz im entfalteten Zustand auch zwischen den Tragrippen die durch diese bereits vorgegebene, gewünschte parabolische Form möglichst genau annimmt. Die Justierung über diese Vielzahl von Spanndrähten bedeutet jedoch einen erheblichen Arbeitsaufwand, vor allem auch deshalb, weil die Verstellung jedes einzelnen Spanndrahtes sich sofort auf die benachbarten Justierpunkte auswirkt. Diese Schwierigkexten verringern sich in dem Maße, wie die Anzahl der insgesamt verwendeten Tragrippen zunimmt, die in sich starr ausgebildet sind und eine definierte Parabelform vorgeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen entfaltbaren Antennen-Netzreflektor der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem der Justieraufwand zum Einstellen der gewünschten parabolischen Form des Reflektornetzes möglichst gering ist.

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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den Tragrippen in radialer Anordnung jeweils eine oder mehrere Hilfsrippen am Reflektornetz angebracht und mit Hilfe von Spanndrähten justierbar an den benachbarten Tragrippen derart verankert sind, daß die Spanndrähte im entfalteten Zustand des Netzreflektors eine Querkomponente bezüglich der durch das Reflektornetz aufgespannten Fläche aufweisen.

Mit Hilfe der zwischen den Tragrippen am Reflektornetz angebrachten Hilfsrippen wird erreicht, daß das Reflektornetz zumindest im Bereich dieser Hilfsrippen im entfalteten Zustand des Netzreflektors von vornherein eine stetige Krümmung annimmt, denn die mit der punktweisen Justierung mit Hilfe einzelner Spanndrähte verbundenen spitzen Senken im Reflektornetz treten hier nicht auf. Die Anzahl der zwischen den Hilfsrippen und den Tragrippen vorgesehenen Spanndrähte, die aufgrund ihrer Querkomponente in der Lage sind, einen nach hinten gerichteten Zug auf die Hilfsrippen auszuüben, wodurch eine gute Annäherung an die gewünschte parabolische Form erzielbar ist, kann ersichtlich weit geringer gewählt werden als im Falle des oben beschriebenen Doppelnetzkonzeptes. Zwischen den Hilfsrippen und den Tragrippen bzw. zwischen den Hilfsrippen selbst sind keine weiteren Justierpunkte vorgesehen. Der gesamte Justieraufwand kann damit erheblich verringert werden. Außerdem kann die Anzahl der relativ schweren Tragrippen herabgesetzt werden, was sich günstig auf das Gesamtgewicht des Satelliten auswirkt. Andererseits kann die Gesamtzahl der verwendeten Rippen durch den Einsatz der Hilfsrippen vergrößert werden, wodurch wiederum eine Verbesserung der Abstrahlungseigenschaften bewirkt wird. So ist z.B. die Lage und Anzahl der neben der Hauptkeule auftretenden Nebenzipfel des Strahlungsdiagramms davon abhängig,

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Patentabteilung

wieviel Rippen insgesamt verwendet werden. Je mehr parabolische Rippen nämlich vorhanden sind, desto weiter schieben sich die Nebenzipfel nach außen. Der erfindungsgemäße Antennen-Netzreflektor stellt somit ein einfaches und kostengünstiges Konzept dar, das in vielen Fällen mit Vorteil anwendbar sein wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Konzeptes liegt darin, daß Temperaturänderungen sich insofern in geringerem Maße auswirken, als die Spanndrähte nunmehr direkt an den thermisch relativ stabilen Tragrippen befestigt sind, und nicht mehr an dem Justiernetz, welches thermisch bedingten Kontraktionen bzw. Dehnungen stärker ausgesetzt ist, wodurch die Justiergenauigkeit beeinträchtigt wird. Bei der Justierung erweist es sich zudem als günstig, daß sich die Verstellung eines Justierpunktes in weit geringerem Maße auf die benachbarten Justierpunkte auswirkt, als dies beim oben geschilderten Doppelnetzkonzept der Fall ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Abbildungen näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer Weise:

Fig. 1a einen entfalteten Antennen-Netzreflektor in

Draufsicht,
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Fig. 1b den Netzreflektor der Fig. 1a im Querschnitt,

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Patentabteilung

Fig. 2 die Anordnung einer sowie mehrerer Hilfsrippen zwischen zwei Tragrippen,

Fig. 3 den Querschnitt eines an einer Hilfsrippe befestigten Justierstückes,

Fig. 4 ausschnittweise einen gefalteten Netzreflektor, bei dem die Hilfsrippen durch Halterungsbüqel an den Tragrippen verankert sind,

Fig. 5 in sich einklappbare Tragrippen,

Fig. 6 ausschnittweise eine Hilfsrippe mit biegsamem Gelenkbereich.

in Fig. 1a ist in Draufsicht ein entfalteter Antennen-Netzreflektor dargestellt. Der Netzreflektor weist insgesamt 12 Tragrippen 3 auf, sowie ebenfalls 12 in den Sektoren zwischen den Tragrippen 3 angeordnete Hilfsrippen 4. An den Tragrippen 3, genauer über diesen, ist mit Hilfe von Abstandshaltern 16 (sh. Fig. 1b) ein Reflektornetz 2 aufgespannt, das möglichst genau die Form eines Rotationsparaboloids annehmen soll. Das Netz besteht aus Metalldraht oder metallisierten Fäden, beispielsweise aus Kunststoff. Je nach den Anforderungen hinsichtlich der Betriebswellenlänge wird die zulässige Maschenweite gewählt. Die Tragrippen 3 sind an einem Trägerkörper 1 (sh. Fig. 1b) schwenkbar gelagert, und zwar derart, daß sie aus dem in den Fig. 1a und 1b dargestellten entfalteten Zustand senkrecht nach oben geschwenkt werden können. Der Werkstoff der Tragrippen 3 sollte so gewählt werden, daß die Rippen eine hohe Eigensteifigkeit besitzen und gleichzeitig möglichst leicht sind. Hierfür kommen insbesondere faserverstärkte Kunststoffe in Frage. Die Länge der Abstandshalter 16 ist an die gewünschte parabolische Form angepaßt. Die Hilfs-

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-j rippen 4 sind nicht an dem Trägerkörper 1 , sondern lediglich am Reflektornetz 2, vorzugsweise auf dessen Oberseite, befestigt, beispielsweise verklebt oder vernäht. Sie werden durch hier nur schematisch dargestellte Spanndrähte 5, die an den Tragrippen 3 befestigt sind, von der Unterseite des Reflektornetzes 2 her unter Spannung gesetzt. Um die Hilfsrippen 4 in die gewünschte parabolische Form zu bringen, können Justierstücke (6)fsh. auch die Fig. 2 und 3) vorgesehen sein, wobei die Hilfsrippen 4 ersichtlich eine gewisse Flexibilität besitzen müssen. Es ist aber auch möglich, die Hilfsrippen 4 eigensteif auszubilden, wobei dann die Justierstücke entfallen bzw. wesentlich einfacher ausgebildet sein können.

Wie in den Fig. 2a bis 2c in stark schematisierter Weise dargestellt, können zwischen je zwei Tragrippen 3 eine oder mehrere Hilfsrippen 4 an dem Reflektornetz 2 befestigt sein. Dargestellt sind jeweils Schnitte quer zu den Tragrippen 3, die in diesem Falle als Hohlprofile ausgebildet sind. Das Reflektornetz 2 ist auf der Oberseite der Tragrippen 3 mittels Abstandshaltern 16 befestigt. Die Hilfsrippen 4 liegen zweckmäßig auf der Oberseite des Reflektornetzes 2. Die Justierstücke 6 dienen zur Halterung der Spanndrähte 5, die jeweils an der Unterseite der Tragrippen 3 verankert sind. Die Wirkungsrichtung der Spanhdrähte 5 muß eine quer zum Reflektornetz 2 gerichtete Komponente aufweisen, damit der zur Justierung der Hilfsrippen erforderliche, nach unten bzw. zur Rückseite des Reflektornetzes 2 hin gerichtete Zug resultiert. Als Spanndrähte 5 können beispielsweise Quarzfäden verwendet werden.

Eine mögliche Ausführungsform der in den Fig. 2a bis 2c nur schematisch angedeuten Justierstücke 6 zeigt die

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Fig. 3. Dargestellt ist im Querschnitt ein Teil des Reflektornetzes 2, eine sich quer zur Zeichenebene erstreckende Hilfsrippe 4, die auf der Oberseite des Reflektornetzes 2 aufliegt, sowie das eigentliche Justierstück 6. Letzteres besteht aus einem fest mit einem Hohlrohr 9 verbundenen Teller 10, der an der Unterseite des Reflektornetzes 2 anliegt und beispielsweise über Nietverbindungen 17 mit der Hilfsrippe 4 verbunden ist. In dem Hohlrohr 9 ist ein axial verschiebbares, als 0 Gleithülse 7 ausgebildetes Haiterungsstück vorgesehen. Diese Gleithülse 7 weist an ihrer Außenfläche zwei einander gegenüberliegende, achsparallele Rillen 18 auf, in die zwei entsprechende, an. der Innenseite des Hohlrohres 9 angebrachte Nocken 19 eingreifen. Im unteren Teil weist die Gleithülse 7 eine Gewindebohrung 20, zweckmäßig mit Drehsicherung, auf,.die mit einem Gewindebolzen 8 korrespondiert ₇ dessen Kopf 21 wiederum in einer entsprechenden Einsenkung des Tellers 10 gelagert ist. Bis auf ein geringes Spiel· kann der Gewindebolzen 8

-" nicht in axialer Richtung bewegt werden, und zwar beispielsweise aufgrund eines unterhalb des Kopfes 21 eingelassenen Sperrstiftes 22. Eine Drehung des Gewindebolzens 8 führt ersichtlich dazu, daß die Gleithülse 7 in axialer Richtung auf- oder abbewegt wird. Dadurch werden die Spanndrähte 5, die am unteren Ende der Gleithülse 7 verankert sind, sowie das Reflektornetz 2 mit der darauf angebrachten Hilfsrippe 4 mehr oder weniger unter Spannung gesetzt. Die Hilfsrippen 4 können also an den Stellen, wo die Justierstücke 6 angreifen, mehr oder

■* weniger nach unten, d.h. zur Reflektornetz-Rückseite hingezogen werden.

In Fig. 4 ist in stark schematisierter Weise ein Querschnitt durch drei im gefalteten Zustand befindliche Tragrippen 3 dargestellt. Das ebenfalls gefaltete Ref-

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lektornetz 2 trägt zwischen je zwei Tragrippen 3 jeweils eine Hilfsrippe 4 mit den zugehörigen Justierstücken 6. Letztere und damit die Hilfsrippen 4 sind mit Hilfe lösbarer und beim Wiedereinfalten der Antenne wiedereinsteck- bzw. -rastbarer Halterungsbügel 11 an den Abstandshaltern 16 der Tragrippen 3 verankert. Diese Verankerung soll während der Start- und Transportphase aufrechterhalten werden. Dies hat den Vorteil, daß die Hilfsrippen 4 und Justierstücke 6 während dieser mit starken Erschütterungen und Belastungen verbundenen Phase eine definierte räumliche Lage einnehmen und die Justierstücke sich nicht im Reflektornetz verheddern können. Das Reflektornetz ist nur in den relativ schmalen Bereichen zwischen den Rippen frei und steht während der Startphase nur unter den Belastungen seiner Eigenmasse, im Gegensatz zum eingangs diskutierten Doppelnetzkonzept, wo das Reflektornetz während der Startbeschleunigungen noch von der Masse des Justiernetzes sowie der Spanndrähte und ihrer Justierelemente belastet wird.

In Fig. 5 sind zwei in sich einklappbare Tragrippen 13 im hochgeschwenkten bzw. gefalteten Zustand dargestellt, wobei die ebenfalls schematisch gezeigten justierbaren Abstandshalter 16 im entfalteten bzw. aufgeklappten Zustand eine parabolische Kontur nachbilden sollen. Hinsichtlich der nicht dargestellten, den Tragrippen 13 benachbarten und oberhalb bzw. unterhalb der Zeichenebene an dem Reflektornetz 2 befestigten Hilfsrippen muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß diese an den Faltungsstellen 23 des Reflektornetzes 2 die erforderliche Biegsamkeit aufweisen. Dazu können beispielsweise, wie in Fig. 6 dargestellt, an den entsprechenden Stellen der Hilfsrippen 14 Gelenkbereiche 12 vorgesehen sein, die entsprechend biegsam gestaltet sind. Dies kann bei aus

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faserverstärktem Kunststoff hergestellten Hilfsrippen 14 dadurch geschehen, daß die Gelenkbereiche 12 lediglich aus den Fasern ohne Zusatz von Kunstharz' gebildet werden.

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Claims

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Patentansprüche

M.ytentfaltbarer Antennen-Netzreflektor mit einer Anzahl von an einem Trägerkörper radial ausschwenkbar gelagerten, ein metallisches Reflektornetz tragenden,

^q starren Tragrippen, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Tragrippen (3) in radialer Anordnung jeweils eine oder mehrere Hilfsrippen (4) am Reflektornetz (2) angebracht und mit Hilfe von Spanndrähten (5) justierbar an den benachbarten Tragrip-

.JC pen (3) derart verankert sind, daß die Spanndrähte (5) im entfalteten Zustand des Netzreflektors eine Querkomponente bezüglich der durch das Reflektornetz (2) aufgespannten Fläche aufweisen.

2Q 2. Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsrippen (4) jeweils an mehreren, über ihre Länge verteilten Stellen mit besonderen Justierstücken (6) versehen sind, die jeweils senkrecht zum Reflektornetz (2) verschiebbare Halterungsstücke (7) für die Spanndrähte (5) aufweisen.

3. Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterungsstücke (7) mit Hilfe eines axialen Gewindebolzens (8) 3Q axial in einem Hohlrohr (9) verschiebbare Gleithülsen sind und das Hohlrohr (9) jeweils mit einem an der Rückseite des Reflektornetzes (2) anliegenden und an der Hilfsrippe (4) befestigten Teller (10) verbunden ist.

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4. Antennen-Netzreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsrippen (4) im gefalteten Zustand des Netzreflektors an den_tjeweils zu beiden Seiten benachbarten Tragrippen (3) mittels Halterungsbügeln (11) lösbar befestigt sind.

5. Antennen-Netzreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß bei Verwendung ein- oder mehrfach in sich einklappbarer Tragrippen (13) die Hilfsrippen (14) biegsame Gelenkbereiche (12) aufweisen.

6. Antennen-Netzreflektor nach einem der vorher-

gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsrippen (4,14) aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.

7. Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 5 und 6,

dadurch gekennzeichnet , daß die Gelenkbereiche (12) der aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Hilfsrippen (14) aus den Fasern (15) ohne Zusatz von Kunstharz gebildet werden.

8. Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß als Fasern (15) Aramid- oder Kohlefasern verwendet werden.

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