DE2549279A1

DE2549279A1 - Verfahren zur herstellung eines exzentrischen antennenspiegels

Info

Publication number: DE2549279A1
Application number: DE19752549279
Authority: DE
Inventors: Dieter Klement; Johann Oberberger
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1977-05-05
Also published as: DE2549279B2; DE2549279C3

Description

Verfahren zur Herstellung eines exzentrischen
Antennenspiegels Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines exzentrischen Antennenspiegels entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schwenkbare exzentrische Parabolantennen sind beispielsweise für das Meßprogramm auf dem Gebiet der Mikrowellenradiometrie gut geeignet. Bekannte Antennen dieser Art werden aus Metall gefertigt. Dabei wird einerseits als nachteilig angesehen, daß das verhältnismäßig hohe Gewicht der Antenne die Schwenkgeschwindigkeit begrenzt und nur sinusähnliche Schwenkbewegungen erlaubt.
Außerdem ergeben sich bei der Fertigung Probleme maschineller Art, insbesondere weil verhältnismäßig große Drehbänke mit einer exzentrischen Einspanneinrichtung erforderlich sind.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines exzentrischen Antennenspiegels unter Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß eine kostensparende Herstellung mit Hilfe verhältnismäßig einfacher Werkzeuge und Einrichtungen erfolgen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung einer Wachsform, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dient; Fig. 2 und 3 Längsschnitte durch zwei Gipsformen, die zur Herstellung eines Antennenspiegels gemäß der Erfindung dienen; und Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Antennenspiegel gemäß der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Ausbildung eines Formhohlraums in der Oberfläche eines Wachsblocks, welcher zur Herstellung einer Antennen-Negativform mit Gips ausgegossen wird. Die Vorrichtung besteht aus einem Rahmengestell 1, an dem eine Schablone 2 aus Stahlblech um eine Symmetrieachse 2a einer Rotationsfläche pendelnd beweglich montiert ist, so daß durch deren schneidende Kante 3 eine Rotationsfläche beim Verschwenken um die mit der Symmetrieachse zusammenfallende Drehachse überstrichen wird.
In dem Rahmengestell 1 ist eine Stahlwanne 4 einstellbar angeordnet, in der sich ein Wachsblock 5 befindet, in welchem der Formhohlraum ausgebildet werden soll. Durch Pendelbewegungen der Schablone 2 und Nachstellen der Stahlwanne 4 wird aus der Oberfläche des Wachsblocks 5 so tief Wachs ausgeschabt, bis der gewünschte Formhohlraum in dem Wachsblock hergestellt ist.
Die schneidende Kante 3 ist wie bei Metall bearbeitenden Werkzeugen unter einem Winkel von 700 angeschliffen. Die Randzone ist mit einem starken Flachmaterial verstärkt, um ein Verbiegen beim Abschaben von Wachs zu verhindern. An dieser Verstärkung ist ein Griff 6 zum manuellen Verschwenken der Schablone 2 angebracht. Der Boden der Wachswanne ist durch eine Metallplatte verstärkt, damit bei der Bearbeitung auftretende Kräfte nicht zu nachteiligen Deformationen des Formhohlraums führen.
Nach der Fertigstellung des Formhohlraums wird die Stahlwanne 4 aus dem Rahmengestell 1 ausgebaut, um einen Gipsabdruck als Negativform anfertigen zu können. Um eine Trennung des Gipsabdrucks von der Wachsoberfläche zu erreichen, wird die Wachsform mit Paraffinöl bestrichen oder mit einer 0,02 mm dünnen Kunststoffolie überspannt, die sich beim Eingißen von Gips gut an die Form anpaßt. Zur genauen Prüfung der Anpassung der Folie an die Wachs form vor dem Gipsabdruck wird die Folie zunächst mit Wasser angefüllt. Damit man einen Abdruck mit glatter Oberfläche erhält, ist beim Anrühren von Gips darauf zu achten, daß die Masse gleichmäßig mit Wasser durchtränkt ist und sich in einem gießfähigen Zustand befindet. Nach einer von der Größe der Form abhängigen Zeit kann der Gipsabdruck vom Wachs gelöst werden und als Antennen-Negativform 11 (Fig. 2) verwandt werden.
Zur Herstellung eines Antennenspiegels wird die Gipsform 11 in einer erhöhten Lage über einer Holzplatte befestigt, so daß der obere Rand der Gipsform etwa 40 mm über der Holzplatte endet. Über die Gipsform wird dann eine Plastikfolie von etwa 0,1 bis 0,2 mm Stärke derart gespannt, daß sie faltenfrei auf der Oberfläche der Gipsform aufliegt. Das faltenfreie Spannen kann dadurch erreicht werden, daß zuerst die Folie am äußeren Rand der Holzplatte mit Spannadeln befestigt wird, wonach mit einem inneren Nadelring in etwa 20 mm Entfernung vom Gipsrand die Folie nachgespannt wird.
Danach wird ein Leitsilberbelag auf die Trennfolie aufgebracht, der die Spiegeloberfläche ergibt. Der Belag muß dicht und gleichmäßig aufgetragen werden, damit eine einwandfreie homogene und glatte Leitsilberoberfläche erreicht wird. Nach dem Austrocknen des Leitsilberbelags werden mehrere Lagen aus jeweils einer mit einem Zweikomponentenharz getränkten Glasfasermasse aufgetragen, um eine glasfaserverstärkte Kunststoffschale auszubilden. Die erste Schicht enthält eine sehr feine Glasmatte, um eine glatte Spiegeloberfläche zu erhalten. Die folgenden Lagen können aus gröberem Material bestehen. Bei Verwendung handelsüblicher Zweikomponentenkunstharze ergeben sich Aushärtungszeiten von maximal 20 Minuten.
Einen Querschnitt durch eine derartige Kunststoffschale 20 zeigt Fig. 4. Zum Bau von stabilen Parabolantennen findet jedoch vorzugsweise noch eine zweite Kunststoffschale 21 Verwendung, die ähnlich wie die erste Kunststoffschale 20 ausgebildet ist, jedoch keinen Spiegelbelag aufweist. Die Herstellung der hinteren glasfaserverstärkten Kunststoffschale 21, die mit Abstandsscheiben 22 mit der vorderen, den Spiegel aufweisenden Kunststoffschale 20 verbunden wird, erfolgt mit Hilfe einer Gipsform 12 (Fig. 3l, die in entsprechender Weise wie die Gipsform 11 in Fig. 2 hergestellt wird. Die Gipsform 12 für die hintere Kunststoffschale 21 wird jedoch am Rande etwas abgerundet.
Dadurch wird ermöglicht, daß beim Zusammenbau der beiden Kunststoffschalen die Ränder ineinander übergehend miteinander verbunden werden können, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Beide Kunststoffschalen können beispielsweise aus vier Lagen von mit einem Zweikomponentenharz getränkten Glasfasermatten hergestellt werden.
Nach dem Aushärten wird die hintere Kunststoffschale 21 von der Gipsform 12 abgelöst. sie wird am Rande zugeschnitten und so bearbeitet, daß sie beim Zusammenbau mit der vorderen Kunststoffschale 20 genau übereinstimmt.
Auf der vorderen Kunststoffschale 20 auf der Gips form 11 werden in gleichmäßigen Abständen auf deren freiliegender Oberfläche die Abstandsscheiben 22 mit Kunstharz aufgeklebt. Nach dem Aushärten des Harzes an den Abstandsscheiben wird auch auf deren Oberseite Kunstharz aufgetragen. Danach wird die hintere Kunststoffschale 21 auf die vordere Kunststoffschale 20 aufgeklebt. Der Rand der beiden Kunststoffschalen wird ebenfalls mit Kunstharz verbunden, so daß sich eine stabile Konstruktion ergibt. Danach wird die Antennen-Halterung ebenfalls mit glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial an dem Antennenspiegel befestigt. Bei der Herstellung ist darauf zu achten, daß die Antennenteile spannungsfrei und stabil zusammengefügt werden, damit sich der Spiegel nicht durch Eigenspannungen verformen kann.
Erstnach dem Aushärten der Befestigungen wird die komplette Spiegelantenne von der vorderen Gipsform 11 getrennt. Der überstehende Rand wird abgeschnitten und verschliffen.
Zwei mit dem beschriebenen Verfahren angefertigte Antennen wurden auf einer Antennenmeßstrecke vermessen. Die eine Parabolantenne hatte einen Durchmesser von 300 mm und wurde bei einer Frequenz von 32 GHz vermessen. Die andere Antenne hatte einen Durchmesser von 700 mm und wurde bei einer Frequenz von 90 GHz vermessen. Die Meßergebnisse zeigen, daß diese Antennen im Vergleich zu weit schwieriger herzustellenden Antennen aus Metall gleichwertig sind.
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Claims

Patentansprüche 1.Verfahren zur Herstellung eines exzentrischen Antennenspiegels, bei dem eine Antennen-Negativform zur Ausbildung des Antennenspiegels verwandt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß durch Pendelbewegungen einer Werkzeugschablone um eine Symmetrieachse durch deren schneidende Kante eine Rotationsfläche überstrichen wird, während ein Block aus wachsweichem Material aufeinanderfolgend relativ zu der Werkzeugschablone angehoben wird, bis ein vorherbestimmter Formhohlraum in der Oberfläche des Wachsblocks ausgebildet wird, daß dieser Formhohlraum zur Herstellung der Negativform ausgegossen wird, daß die Negativform mit einer Trennfolie überzogen wird, auf welche der Spiegelbelag aufgetragen wird, und daß über dem Spiegelbelag mehrere Lagen aus jeweils einer mit einem Zweikomponentenharz getränkten Glasfasermatte aufgetragen werden, um eine glasfaserverstärkte Kunststoffschale auszubilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine zweite Kunststoffschale ohne Ausbildung eines Spiegelbelags hergestellt und mit der Rückseite der ersten Kunststoffschale mit Hilfe von dazwischengelegten Abstandsscheiben verklebt wird.