DE3780287T2 - Erreger fuer die ausleuchtung einer uebertragungsantenne. - Google Patents
Erreger fuer die ausleuchtung einer uebertragungsantenne.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Strahlungsquelle für Telekommunikationsantennen.
- Die Entwicklung der Nachrichtentechnik, insbesondere über Satelliten (Senden und Empfang von Daten, Empfang von Fernsehprogrammen) erfordert besonders gute Antennen.
- Um diese Qualitäten sicherzustellen,muß eine Strahlungsquelle mit Drehsymmetrie und guten Polarisationseigenschaften verwendet werden.
- Die schnelle Zunahme der Zahl der möglichen Verbraucher erfordert jedoch die Suche nach sehr preiswerten Produkten.
- Klassische Strahlungsquellen, deren Diagramme eine gute Drehsymmetrie bieten, sind Antennen vom gewellten Horntyp, die sehr teuer in der Herstellung sind.
- Die bekannten Strahlungsquellen mit Wellenfallen, die den Vorteil einer preiswerten Herstellung besitzen, zeigen eine geringe Richtwirkung, die aber ausreicht, um eine Parabolreflektor zu beleuchten. Sie bestehen aus Bauteilen mit einer Symmetrieachse (kreisförmigen Hohlleiter, Falle, ...) und müssen von einem Standard-Rechteck-Hohlleiter gespeist werden. Diese Speisung erfolgt über eine Übergang, der entweder kontinuierlich oder Schritt für Schritt erfolgt.
- So beschreibt eine französische Patentanmeldung, die unter der Nummer 2 096 684 veröffentlicht wurde, eine Vorrichtung zum Koppeln eines kreisförmigen Hohlleiters mit einem drehsymmetrischen Parabolref lektor, die einen im Modus TE11 angeregten kreisförmigen Hohlleiter besitzt, der mit einem ersten Ende im Brennpunkt des Reflektors liegt, während sein anderes Ende an einen rechteckförmigen Hohlleiter angeschlossen ist. Ein unvollständiger zylindrischer ringförmiger Hohlraum umgibt das erste Ende des Hohlleiters. Ein Übergangselement, das aus einer Folge von Hohlleiterabschnitten besteht, deren Formen und Abmessungen sich zunehmend verändern, stellt die Verbindung mit dem Rechteckwellenleiter her.
- Ein kontinuierlicher Übergang muß aber lang sein, um gute Anpassungseigenschaften zu haben. Ein Übergang Schritt für Schritt, wie er in dem oben erwähnten Dokument beschrieben ist, erlaubt zwar eine Verringerung der Länge, aber er ist durch preiswerte Methoden kaum herzustellen.
- Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu vermeiden.
- Sie schlägt hierzu eine Strahlungsquelle für Telekommunikationsantennen vor, die aufweist:
- - einen strahlenden Abschnitt mit einer kreisförmigen Öffnung,
- - einen Übergangshohlleiter, bestehend aus fortschreitend veränderten Hohlleiterabschnitten,
- - einen Verbindungsflansch für einen rechteckigen Hohlleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle aus gießfähigem Material besteht, daß der strahlende Abschnitt aus einem Flanschkragen besteht, der mit mindestens zwei konzentrischen Rillen versehen ist, die zwei Fallen bilden, und daß die Quelle Mittel zu ihrer Befestigung in einer Halterung aufweist.
- Eine solche Quelle hat den großen Vorteil, eine Breitbandquelle (10,7 - 12,75 GHz) zu sein, die einen Antennenreflektor beleuchten kann, und zwar mit einer sehr hohen funkelektrischen Qualität, mit ausreichenden mechanischen und klimatischen Qualitäten selbst unter sehr schwierigen Voraussetzungen und unter Einsatz wirtschaftlicher Technologien bei deren industrieller Entwicklung. Die Erfindung ermöglicht nämlich die Herstellung eines vollständig integrierten Bauteils durch Gießen und bietet somit eine preiswerte Herstellung im Vergleich zu den Strahlungsquellen bekannter Art, die durch Elektroformung oder Elektroerosion erhalten wurden.
- Die Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen hervor.
- Figur 1 zeigt eine halbgeschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Quelle.
- Figur 2 zeigt im Querschnitt entlang der Ebene II-II in Figur 1 durch die erfindungsgemäße Quelle.
- Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Quelle entlang de Ebene III-III in Figur 1.
- Die erfindungsgemäße Quelle 10 ist ein Hohlleiter, der an seinem einen Ende eine kreisförmige Öffnung 11 und an seine anderen Ende eine rechteckige Öffnung 12 besitzt.
- - einen strahlenden Abschnitt 13, der mit zwei Fallen 14 und 15 und der Öffnung 11 versehen ist, deren Durchmesser die Betriebsfrequenz bestimmt,
- - einen Übergang 16 zwischen dem Abschnitt 13 und einem in der Figur nicht gezeigten Standard-Rechteckhohlleiter, der den Anschluß an einen MikrowelLenkopf erlaubt,
- - einen Flansch 17, der diesen Übergang 16 beendet und einen Anschluß an diesen Rechteckhohlleiter erlaubt.
- Diese Quelle wird nun genauer von ihrem ersten Ende bis zu ihrem zweiten Ende beschrieben.
- - einen zylindrischen FLanschkragen 21, der in der Nähe dieses ersten Endes liegt und dessen Achse die Symmetrieachse Δ der Quelle 10 ist und auf der der ersten Öffnung zugewandten Seite zwei konzentrische Kreisrillen 14 und 15 besitzt, die zwei Fallen bilden,
- - zwei zylindrische konzentrische Telleransätze 18 und 19 im Mittelteil der Quelle, wobei deren Achse die Symmetrieachse Δ der Quelle 10 ist und die Telleransätze Befestigungskragen der Quelle 10 an ihrem Träger sind,
- - einen Druckanschluß 20,
- - den Verbindungsflansch 17 am zweiten Ende der Quelle 10.
- Im Inneren enthält diese Quelle 10 sechs bezüglich zweier senkrechter Schnittebenen P1 und P2 symmetrische Stufen, deren Abmessungen schrittweise abnehmen ausgehend von der kreisförmigen Öffnung 11 bis zur rechteckförmigen Öffnung 12 am zweiten Ende. Es gibt also:
- - zwei erste Stufen 22 und 23 in Form von kreisförmigen Hohlleitern,
- - drei Stufen 24, 25, 26 in Form von rechteckförmigen Hohlleitern, deren Ecken abgerundet sind,
- - eine letzte Stufe 27 in Form eines Rechteckhohlleiters.
- Der äußere Bereich 28 der Quelle entspricht der Stelle, an der das Gußmaterial zwischen zwei für den Guß verwendete Formen hineingelangt.
- Diese Quelle kann nämlich nach folgendem Verfahren hergestellt werden:
- - Gießen eines gießfähigen Materials, z.B. einer Aluminiumlegierung oder eines dielektrischen Materials wie ein Epoxyharz, in eine aus zwei Teilen zusammengefügte Gießform,
- - Trocknen des Gießmaterials,
- - Entformung.
- Wenn das Gießmaterial ein dielektrisches Material ist, dann wird der Rohling anschließend metallbeschichtet, z.B. mit Nickel.
- Die Gießwerkzeuge werden beispielsweise aus einem Spezialstahl gefertigt. Sie enthalten mehrere bewegliche Teile, zu denen hauptsächlich gehören:
- - zwei symmetrische Formen, deren Längsverbindungsebene die Drehachse Δ der erfindungsgemäßen Quelle enthält,
- - einen zentralen Kern, dessen Außenform genau den zylindrischen Hohlleiter gefolgt von dem geradlinigen Übergang wiedergibt.
- Gemäß dem gewählten Gießverfahren wird die Gießform im Inneren der Gießwerkzeuge von einem Gießmaterialspeisesystem (z.B. Aluminium oder Epoxyharz) gefüllt.
- Ein System von beweglichen Auswurfelementen für das Gießstück, wie es dem Fachmann bekannt ist, führt zum Auswurf dieses Gießstücks aus den Formen, ohne es zu verformen, so daß alle seine geometrische Kennwerte erhalten bleiben.
- Die Erfindung bietet den großen Vorteil, daß sie keine Nachbearbeitung erfordert. Außerdem sind die funkelektrische Konzeption und das Herstellungsverfahren einer mittelgroßen Serie oder sogar einer Großserie angepaßt und führen zu niedrigen Gestehungskosten. Ein solches Herstellungsverfahren ermöglicht außerdem die Integration eines Druckansatzstücks ohne Mehrkosten.
- Ein Schutzdeckel kann auf der Öffnungsebene des kreisförmigen Abschnitts 13 befestigt sein. Er kann so das Eindringen von Tropf-Wasser in die Quelle verhindern. Er dient außerdem dazu, die Quelle zu verschließen, wenn sie unter Druck gesetzt wird.
- In einem Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Strahlungsquelle 10
- - aus einer kreisförmigen Öffnung 11 mit einem Durchmesser von 1,2 λ umgeben von zwei Fallen 14 und 15 einer Dicke von 0,085 λ, die hinter der Öffnung angeordnet sind und einen Abstand voneinander von 0,085 λ besitzen, wobei λ die Wellenlänge entsprechend der mittleren Frequenz des Nutzbands ist (± 15% zu beiden Seiten der mittleren Frequenz),
- - aus einem geradlinigen Stufenübergang, wobei nacheinander zwei Stufen eines kreisförmigen Hohlleiters, dann vier Stufen eines rechteckförmigen Hohlleiters, ggfs. mit abgerundeten Ecken, vorgesehen sind (6 Stufen von λg/4 mit λg = geführte Wellenlänge); jede Stufe bildet einen Hohlleiterabschnitt, dessen Querschnitt in den Kreis eingeschrieben ist, den der kreisförmige Hohlleiter mit dem kleinsten Durchmesser des strahlenden Abschnitts bildet.
- - eine kreisförmige Öffnung 11 von 31,5 mm Durchmesser,
- - eine rechteckige Öffnung 12 von 9,9 x 19,2 mm,
- - eine Länge von 76,2 mm.
- Aufgrund der Fallen 14 und 15 besitzt diese Quelle 10 ein sehr symmetrisches Strahlungsdiagramm, nämlich von etwa
- -10 dB bei etwa 50º.
- Eine solche Quelle besitzt ein sehr gutes Stehwellen-Verhältnis von etwa 1,07 für Frequenzen zwischen 10,7 und 12,75 Ghz, und zwar unabhängig davon, ob sie aus metallbeschichtetem Epoxyharz oder aus Aluminium besteht.
- Die Erfindung führt zu einer sehr kompakten und unmittelbar an einen Standard-Rechteckhohlleiter anschließbare Strahlungsquelle. Außerdem ist es möglich, das Bauteil durch sehr wirtschaftliche technologische Mittel herzustellen, wie z.B.
- - Gießen einer Aluminiumlegierung,
- - Gießen eines Epoxyharzes und anschließende Metallbeschichtung,
- - Elektroformung, wobei der Kern nicht zerstört wird,
- - Elektroerosion.
- Erfindungsgemäße Strahlungsquellen können in Massenfabrikation hergestellt werden, beispielsweise
- - durch Gießen einer Aluminiumlegierung in einer Präzisionskokille,
- - Gießen von Epoxyharz mit anschließender Metallisierung, beispielsweise durch Nickel.
- Natürlich wurde die Erfindung nur anhand eines bevorzugten Beispiels beschrieben und dargestellt, so daß wesentliche Elemente durch äquivalente Elemente ersetzt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu sprengen.
Claims (12)
1. Strahlungsquelle für Telekommunikationsantennen, die
aufweist:
- einen strahlenden Abschnitt (13) mit einer kreisförmigen
Öffnung (11),
- einen Übergangshohlleiter (16), bestehend aus fortschreitend
veränderten Hohlleiterstücken,
- einen Verbindungsflansch (17) für einen rechteckigen
Hohlleiter,
dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (10) aus gießfähigem
Material besteht, daß der strahlende Abschnitt (13) aus einem
Flanschkragen (21) besteht, der mit mindestens zwei
konzentrischen Rillen versehen ist, die zwei Fallen (14, 15) bilden,
und daß die Quelle (10) Mittel (18, 19) zu ihrer Befestigung
in einer Halterung aufweist.
2. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Flanschkragen (21) des strahlenden Abschnittes zylindrisch
ausgebildet ist.
3. Quelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Befestigungsmittel zwei zylindrische konzentrische
Telleransätze (18, 19) unterschiedlichen Durchmessers aufweisen, die
im Mittelteil der Quelle (10) außen an dieser angebracht sind.
4. Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ein integriertes Druckanschlußstück
aufweist.
5. Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Übergangshohlleiter mindestens zwei
Übergangshohlleiter (22, 23) mit Kreisquerschnitt aufweist,
auf die mindestens zwei rechteckige Übergangshohlleiter (26,
27) folgen.
6. Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die kreisförmige Öffnung (11) einen
Durchmesser von 1,2 λ besitzt, von zwei Fallen (14, 15) einer Dicke
von 0,085 λ umgeben ist, die sich hinter der Öffnung befinden
und einen gegenseitigen Abstand von ebenfalls 0,085 λ
aufweisen, wobei λ die Wellenlänge entsprechend einer Mittenfrequenz
im Nutzband ist, und daß der Übergangshohlleiter (16)
nacheinander sechs λg/4-Stufen (23, 24, 25, 26, 27) aufweist, wobei
λg die Länge der geführten Welle ist.
7. Quelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übergangshohlleiter nacheinander aufweist:
- zwei Stufen in Form von Hohlleitern (22, 23) mit
Kreisquerschnitt,
- drei Stufen in Form von Rechteckhohlleitern (24, 25, 26) mit
abgerundeten Enden, und
- eine Stufe in Form eines Rechteckhohlleiters (27).
8. Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß sie aus einer Aluminiumlegierung besteht.
9. Quelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dielektrischem Material
besteht, das metallbeschichtet wurde.
10. Quelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
dielektrische Material aus Epoxyharz besteht.
11. Quelle nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit Nickel beschichtet wurde.
12. Verfahren zur Herstellung einer Quelle nach einem
beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Gießwerkzeuge aus Stahl verwendet werden, die zwei
symmetrische Formen, deren Längsverbindungsebene die Symmetrieachse
(Δ) der Quelle einschließt, und einen zentralen Kern
aufweisen.
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