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Hornparaboiantenrle mit Cassegraintyp-Speisung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Hornparabolantenne für sehr kurze elektromagnetische ellen mit einem
als Parabolausschnitt ausgeführten Reflektor und mit einem bis zum Reflektor verlängerten,
den Speisepunkt enthaltenden und einfach umgelenkten Speisehorn.
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Hornparabolantennen enthalten als Reflektor einen Parabolaussclmitt,
der im allgemeinen senkrecht von unten angestrahlt wiird, so daß die Rückwirkung
des Reflektors auf den Erreger vernachläsigbar ist. Die Wände des Speisehorns sind
bis zum Parabolausschmitt verlängert, wodurch sich eine sehr wirksarne Abschirmung
nach den Seiten und nach hinten ergibt. Da die im Speisehorn angeregte Kugelwelle
bis zum Auftreffen auf den Reflektor durch die leitenden Wände des Speisehorns störungsfrei
geführt wird und somit der sekundären Strahlung kein wesentlicher Anteil der primären
Strahlung überlagert wird, erhält man eine besonderes günstige Strahlungscharakteristik.
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Damit ist die Hornparabolantenne ein besonders leistungsfähiger Antennentyp
mit hoher Winkeldämpfung und großer Bandbreite.
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Neben ihren offensichtlichen Vorteilen hat die Hornparabolantenne
jedoch zwei nennenswerte Nachteile. Erstens muß sie durch eine in der Antennenausgangsöffnung
angebrachte Abdeckplatte aus dielektrischem Material witterungsgeschützt werden
und zweitens weist sie infolge des langen Speisetrichters eine beträchtliche Bauhöhe
auf.
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Außer dem notwendigen Aufwand für Herstellung, Montage und Dichtung
hat die Abdeckplatte die nachteilige Wirkung, daß sie durch Strai?ldäapfung, Streuung
und Refcxion, insbesondere bei hohen
Frequenzen, den theoretisch
zu erwartenden Antennengewinn und die inkeldämpfungmerkbar vermindert.
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Die große Bauhöhe ist nachteilig für die Aufstellung der Antenne,
insbesondere bei den im allgemeinen sehr beengten Platzverhältnissen durch geringe
Abstände zwischen den einzelnen Plattformen von Antennentürmen.
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In dem Aufsatz l'Horn-Fed Parabolic Antenna With Deflectorl', von
A.A.Metrikin, veröffentlicht in l'Telecommunication and Radio Engineering", 6, 1963,
Seiten 9 bis 15, ist eine Hornparabolantenne beschrieben, deren Bauhöhe durch eine
einfache Strahlumlenkung verringert ist. Nachteilig ist hier jedoch, daß die Verkürzung
zwangsläufig mit einer zunehmenden Tiefenabmessung der Antenne verbunden und dadurch
begrenzt ist, und daß außerdem wie bei den klassischen Hornparabolantennen eine
Witterungsschutzplatte erforderlich ist. Bei Verzicht auf die Witterungsschutzplatte
wird zur Verhinderung von Vereisung eine zusätzliche Beheizung notwendig. Weiterhin
ist die realisierbare Verkürzung der Antenne durch die gleichzeitige Zunahme der
direkten Überlagerung von Primär- und Sekundärcharakteristik begrenzt. Da hier die
Umlenkung einer Kugelwellevorgenommen wird, ist außerdem ein großer Umlenkreflektorerforderlich.
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Aus der französischen Patentschrift 2 180 585 ist eine Antenne bekamt,
bei der zwar eine Verringerung der Bauhöhe sowie ein wirksamer Witterungsschutz
durch eine Abdeckkalotte gegeben ist; es handelt sich hier jedoch um einen offenen
Antennentyp, bei dem eine starke Bündelung der Erregerstrahlung erforderlich ist,
um eine Uberstrahlung der Reflektoren zu vermeiden.
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Eine nachteilige Beeinflussung des Antennendiagrammes durch die Uberlagerung
von Strahlungsanteilen des Erregers und des Sekundärreflektors ist hier unvermeidbar.
Infolgedessen werden die bei Hornparabolantennen möglichen Werte hinsichtlich Winkeldämpfung
und Bandbreite von diesem Antennentyp nicht erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Hornparabolantenne
der obengenannten Art eine weitere Lösung anzugeben, die eine Verringerung der Bauhöhe
ermöglicht und durch die unter Vermeidung einer Abdeckplatte ein wirksamer Witterungsschutz
gewährleistet ist.
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Ausgehend von einer Hornparabolantenne für sehr kurze elektromagnetische
Wellen mit einem als Parabolausschnitt ausgeführten Reflektor und mit einem bis
zum Reflektor verlängerten, den Speisepunlct enthaltenden und einfach umgelenkten
Speisehorn, wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Speisung
nach Art einer Cassegrain-Antenne vorgesehen ist, derart, daß zwischen dem Speisehorn
und dem Reflektor (Hauptreflektor) ein aus zwei Hilfsreflektoren bestehendes Umlenksystem
zur doppelten Strahlumlenkung vorgesehen ist.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Bauhöhe von Hornparabolantennen
wesentlich verringert wird, wenn die Anregung einer Kugelwelle in einem Kegel-Speisehorn
(bzw. einer Quasi-Kugelwelle in einem Pyramiden-Speisehorn) einer Hornparabolantenne
über ein Umlenksystem, vorzugsweise gekrümmter Flächen erfolgt.
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Vorteilhaft ist dabei, daß das Speisehorn mit dem Umlenksystem und
dem Hauptreflektor als eine kompakte, in sich geschlossene, lediglich eine Ausgangsöffnung
aufweisende Baueinheit ausgebildet ist, die einen wirksamen Witterungsschutz auch
ohne Abdeckplatte gewährleistet.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Hilfsreflektoren als Parabolausschnitte
ausgeführt sind.
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Besonders günstig ist es, wenn der Brennpunkt des ersten Hilfsreflektors
in den Speisepunkt gelegt ist und der Brennpunkt des zweiten Hilfsreflektors mit
dem Brennpunkt des Hauptreflektors übereinstimmt und wenn außerdem die Größe des
Öffnungswinkels
des zweiten Hilfsreflektors, vom Brennpunkt des
Hauptreflektors aus betrachtet, übereinstimmend mit der Größe des Öffnungswinkels
des Hauptreflektors gewählt ist und wenn die Größe des Öffnungswinkels des Speisehorns
damit übereinstimmend gewählt ist. Es ist dann nämlich eine Außenwandung des Speisehorns
gleichzeitig als strahlenführende Begrenzung der vom zweiten Hilfsreflektor zum
Hauptreflektor reflektierten Welle wirksam.
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Gegenüber der klassischen Ausführung der Hornparabolantenne, bei der
elektrischer Schwerpunkt (Mittelstrahl) und geometrischer Mittelpunkt der Ausgangsfläche
des Hauptreflektors in der Vertikalen gegeneinander versetzt sind, was sich in einer
Verminderung des Flächenwirkungsgrades bemerkbar macht, ergibt sich bei der erfindungsgemäßen
Antenne der weitere Vorteil, daß diese Unsymmetrie durch die doppelte Umlenkung
vermindert und wegen der Korrekturmöglichkeiten der Hilfsreflektoren praktisch eliminiert
werden kann.
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Durch eine gezielte Korrektur der Hilfsreflektoren kann auch die Flächenbelegung
der Antenne in vorteilhafter Weise beeinflußt werden. Weiterhin läßt sich durch
eine Korrektur des Hauptreflektors auch die Phase der Belegungsfunktion im gewünschten
Sinne korrigieren.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
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In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Hornparabolantenne im Zusammenhang
mit einer solchen nach dem Stand der Technik dargestellt. Hierbei ist das Speisesystem
einer Hornparabolantenne klassischer Ausführung, das aus einem Speisepunkt Fi, einem
gestrichelt dargestellten Hornabschnitt 1 und einem Hornabschnitt 2 eines Speisehorns
besteht, ersetzt durch ein erfindungsgemäßes Speisesystem, bestehend aus einem Speisepunkt
F2, einem daran anschließenden Hornabschnitt 5, einem
aus zwei Hilfsreflektoren
6, 7 gebildeten Umlenksystem und dem Hornabschnitt 2 des Speisehorns der bekannten
Hornparabolantenne.
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Bei dem in der Figur dargestellten Ausiührungsbeispiel sind die Hilfsreflektoren
6 und 7 sowie der Hauptreflektor 3 als Parabolausschnitte ausgeführt und so bemessen,
daß die im Hornabschnitt 5 angeregte Kugelwelle nach den beiden Reflexionen an den
Hilfsreflektoren 6 uld 7 im Hornabschnitt 2 wieder als Kugelwelle auftritt, die
von dem Hauptreflektor 3 dann letztlich in eine ebene Welle umgewandelt wird.
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Zur Verbesserung der Anschaulichkeit ist in der Figur zusätzlich ein
Strahlengang eingezeichnet, der erkennen läßt, daß der Brennpunkt des Hilfsreflektors
6 mit dem Speisepunkt F2 und der Brennpunkt des Hilfsreflektors 7 mit dem Brennpunkt
des Hauptreflektors 3 und damit auch mit dem Speisepunkt F1 einer Hornparabolantenne
nach dem Stand der Technik zusammenfällt.
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Die Öffnungswinkel al und a2 der Hornabschnitte 2 und 5 sind im Ausführungsbeispiel
gleich gewählt. Dies ist zwar keine unabdingbare Forderung; es ergibt sich dadurch
jedoch der Vorteil, daß ein Teil 5' des Hornabschnittes 5 gleichzeitig ein Teil
des Hornabschnittes 2 darstellt, wodurch sich zwangsläufig eine in sich geschlossene
Form der erfindungsgemäßen Antenne ergibt.
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Die Öffnungswinkel al und a2 können entsprechend den elektrischen
und mechanischen Anforderungen gewählt werden. Dabei ergeben Winkel zwischen etwa
200 und 400 im allgemeinen einen günstigen Kompromiß zwischen mechanischer Größe
und elektrischer Leistungsfähigkeit der Antenne. Die bei bekannten Antennen dieser
Art erforderliche große Witterungsschutzplatte an der Ausgangs öffnung 4 erübrigt
sich bei der erfindungsgemäßen Antenne und kann dort gegebenenfalls durch ein kleines
und
entsprechend dünnes Fenster am Querschnitt 8 ersetzt werden.
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In der Figur wird deutlich, daß die Länge L1 der klassischen Ausführung
auf die Länge L2 verringert ist, wobei L2 etwa 3/4 bis 2/3 von L1 betragen kann.
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Besonders günstig ist, daß der Speisepunkt F2 für die Verlegung der
Speisehohlleiter sowie für die Montage von Polarisations-und Systemweichen wesentlich
zugänglicher ist als der Speisepunkt F1 einer Hornparabolantenne nach dem Stand
der Technik.
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Außer der geringen Bauhöhe zeichnet sich die erfindungsgemäße Antenne
durch Kompaktheit und mechanische Stabilität aus. Dadurch, daß sie nach allen Seiten
geschlossen ist, ist innerhalb der Antenne bis zur Austrittsöffnung 4 immer eine
leitungsgebundene Welle gewährleistet.
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9 Patentansprüche 1 Figur