DE1298160B - Cassegrain antenna for very short electromagnetic waves - Google Patents
Cassegrain antenna for very short electromagnetic wavesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Cassegrain-Antenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem großen Hauptreflektor in Form eines Rotationsparaboloids, in dessen Scheitelbereich ein als Hornparabolantenne ausgebildeter, durch den Paraboloidscheitel hindurchstrahlender Primärstrahler angeordnet ist, der über einen im Aperturbereich des Hauptreflektors befindlichen Hilfsreflektor den Hauptreflektor ausleuchtet, und die in ein um eine vertikale Achse drehbares Drehgestell um eine weitere Drehachse drehbar eingesetzt ist.The invention relates to a Cassegrain antenna for very short electromagnetic waves consisting of a large main reflector in the form of a Paraboloids of revolution, in the apex area of which a horn parabolic antenna primary radiator radiating through the paraboloid vertex is arranged, via an auxiliary reflector located in the aperture area of the main reflector illuminates the main reflector, and the one that can be rotated about a vertical axis Bogie is used rotatable about a further axis of rotation.
Cassegrain-Äntdnnen dieser Art sind beispielsweise durch die »Nachrichtentechnische Zeitschrift«, 1965, Heft 1, insbesondere S. 3 bis 5, bekannt und werden vor allem -als ortsfeste Antennen für den Satellitenfunk eingesetzt. Der Hauptreflektor derartiger Richtantennen hat häufig einen Durchmesser von über 20 nm. Der an der Antenne auftretende Winddruck erfordert bei den derzeit üblichen Ausführungsformen wegen der erforderlichen hohen Konturgenauigkeit außergewöhnlich aufwendige und ein hohes Gewicht mit sich bringende Konstruktionen, wenn nicht ein sogenanntes Radom angewendet wird, das ist entweder eine mittels überdruck aufgeblasene Kunststoffhülle, die die gesamte Richtantenne mit einem gewissen Abstand umschließt, oder eine entsprechende in sich stabile Hüllenkonstruktion. Aus elektrischen und betriebstechnischen Gründen ist es an sich wünschenswert, das Radom zu vermeiden. Weiterhin zeigt sich, daß wegen der aufeinander senkrecht stehenden Drehachsen die für die Verfolgung eines Satelliten erforderliche azimutale. Verfolgungsgeschwindigkeit in der Nähe des Horizonts verhältnismäßig klein ist, während sie in Zenitnähe verhältnismäßig groß ist.Cassegrain-Äntdnnen of this kind are, for example, through the "Telecommunications Zeitschrift «, 1965, Issue 1, especially pp. 3 to 5, are known and are above all -used as stationary antennas for satellite radio. The main reflector of such Directional antennas often have a diameter of more than 20 nm. The one occurring at the antenna Wind pressure requires in the currently usual embodiments because of the required high contour accuracy, extremely complex and heavy with it Bringing constructions, if a so-called radome is not used, the is either a plastic envelope inflated by means of overpressure, which covers the entire Directional antenna with a certain distance enclosing, or a corresponding in itself stable shell construction. For electrical and operational reasons it is desirable in itself to avoid the radome. It also shows that because of of the mutually perpendicular axes of rotation for tracking a satellite required azimuthal. Tracking speed near the horizon is proportionate is small, while it is relatively large near the zenith.
Diese Nachteile sind vermieden bei der durch die Zeitschrift »The Bell System Technical Journal«, September 1965, bekanntgewordenen Antenne, bei der die Drehachsen für die Einstellung der Antenne nicht mehr aufeinander senkrecht stehen, wodurch die Verfolgungsgeschwindigkeiten für die Zielverfolgung verhältnismäßig gleichförmig-werden. Für die Speisung der Antenne wird bei dieser bekannten Anordnung jedoch als Primärstrahler ein konischer Hornstrahler verwendet, wodurch die erzielbare Bandbreite der Antenne eingeschränkt wird.These disadvantages are avoided in the case of the magazine »The Bell System Technical Journal ”, September 1965, known antenna, at the the axes of rotation for adjusting the antenna are no longer perpendicular to each other stand, whereby the tracking speeds are proportionate to the target tracking become uniform. In this known arrangement, the antenna is fed however, a conical horn antenna is used as the primary radiator, which makes the achievable Bandwidth of the antenna is restricted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer Cassegrain-Antenne der einleitend beschriebenen Art eine ausreichend hohe Festigkeit und zeitliche Stabilität zu geben, selbst für den Fall, daß das Radom fortgelassen wird, wobei sichergestellt ist, daß die in elektrischer Hinsicht vorteilhafte Speisung der Richtantenne - über ein Hornparabol erhalten bleibt. Die Hornparabolspeisung gibt nämlich dem gesamten Antennensystem den Charakter einer Breitbandantenne; dies ist eine Forderung, die vor allem bei Richtantennen für den Satellitenfunkverkehr von ganz erheblicher Bedeutung ist, weil die dabei zur Anwendung kommenden Frequenzbereiche frequenzmäßig weit auseinander liegen können.The invention is based on the object of a Cassegrain antenna of the type described in the introduction, a sufficiently high strength and time To give stability even in the event that the radome is omitted, whereby it is ensured that the feeding of the directional antenna, which is advantageous in electrical terms - is preserved via a horn parabolic. The horn parabolic feed gives that entire antenna system has the character of a broadband antenna; this is a requirement which is particularly significant in the case of directional antennas for satellite communications This is important because the frequency ranges used are frequency-wise can be far apart.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Cassegrain-Antenne der einleitend geschilderten Art dadurch erreicht, daß die weitere Drehachse gegen die vertikale Drehachse schräg, vorzugsweise unter 45°, geneigt ist, daß das aperturseitige Ende der Hornparabolantenne im Hauptreflektorscheitel um die Achse des Hauptreflektors drehbar gelagert ist, daß im Bereich des anschlußseitigen Endes der Hornparabolantenne eine .weitere senkrecht zur Trichterachse hinsichtlich ihrer.Dreliebene orientierte Drehkupplung vorgesehen ist und daß das dem Anschluß der Hornparabolantenne zugewandte Ende der weiteren Drehkupplung starr auf einer Drehplattform verankert ist, deren Drehachse parallel zur vertikalen Drehachse ausgerichtet und durch den Schnittpunkt von schräger Drehachse und Achse des Hauptreflektors geführt ist.According to the invention, this becomes the introductory part of a Cassegrain antenna described type achieved in that the further axis of rotation against the vertical The axis of rotation is inclined, preferably at 45 °, that the aperture-side end the horn parabolic antenna in the main reflector vertex around the axis of the main reflector is rotatably mounted that in the area of the connection-side end of the horn parabolic antenna Another oriented perpendicular to the funnel axis with regard to its Rotary coupling is provided and that facing the connection of the horn parabolic antenna The end of the further rotating coupling is rigidly anchored on a rotating platform, whose Axis of rotation aligned parallel to the vertical axis of rotation and through the intersection is guided by inclined axis of rotation and axis of the main reflector.
Zur Vermeidung von Peil- bzw. Zielfehlern, die allerdings ,durch Regeleinrichtungen in der Nach-'steuerungseiririchtung der Richtantenne ausgeglichen werden können, empfiehlt es sich, die vertikale Drehachse des Drehgestells mit der Drehachse der Drehplattform zusammenfallen zu lassen. Peil- bzw. Zielfehler kommen dadurch zustande, das zur Justierung der Antenne diese nach einem relativ nahe gelegenen Fixpunkt orientiert wird, der anzupeilende Satellit hingegen relativ sehr weit entfernt ist und demzufolge Parallaxenfehler sich bei der Justierung voll auswirken können.To avoid bearing errors or target errors, which, however, are caused by control devices can be compensated in the direction of control of the directional antenna, it is recommended to align the vertical axis of rotation of the bogie with the axis of rotation of the Collapse rotating platform. Bearing or aiming errors come about that to adjust the antenna to a relatively nearby fixed point is oriented, the satellite to be sighted, however, is relatively very far away and consequently parallax errors can have a full effect on the adjustment.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen in folgendem: Zur Lagerung der Hornparabolantenne im Hauptreflektorscheitel ist ein Drehkranz vorgesehen, dessen Durchmesser vorzugsweise nennenswert größer als der Aperturdurchmesser der Hornparabolantenne ist. Die Hornparabolantenne ist mit einer äußeren Versteifungskonstruktion versehen, und im Bereich der sich im anschlußseitigen Ende der Hornparabolantenne befindenden Drehkupplung ist ein weiterer Drehkranz vorgesehen, der parallelflächig zur Drehkupplung ist und gegen ein entsprechendes Gegenlager auf der Drehplatttörm abgestützt ist.Advantageous embodiments of the invention consist of the following: A turntable is used to mount the horn parabolic antenna in the main reflector vertex provided, the diameter of which is preferably significantly larger than the aperture diameter the horn parabolic antenna is. The horn parabolic antenna has an outer stiffening construction provided, and in the area of the connection-side end of the horn parabolic antenna A further slewing ring is provided which is parallel to the rotating coupling to the rotary coupling and against a corresponding counter bearing on the rotary plate is supported.
Ein Betriebsraum, der zumindest die an die Antenne anzuschließenden Empfänger enthält, ist in Verlängerung des anschlußseitigen Endes der Hornparabolantenne auf der Drehplattform fest angeordnet.An operating room, at least the one to be connected to the antenna Contains receiver is in extension of the connection-side end of the horn parabolic antenna fixed on the rotating platform.
Ein Betriebsraum ist unterhalb der Hornparabolantenne auf der Drehplattform fest angeordnet.An operating room is below the horn parabolic antenna on the rotating platform firmly arranged.
In der Drehachse der Drehplattform ist ein Zugang zu Betriebsräumen oder zumindest zu der Drehplattform vorgesehen, der vorzugsweise zugleich der Zuführung von Leitungen zur Antenne und den an diese anzuschließenden Geräten dient.In the axis of rotation of the turntable there is access to the operating rooms or at least provided for the rotating platform, which is preferably at the same time the feed of cables to the antenna and the devices to be connected to it.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der hierfür dienenden Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels, und zwar als Teilschnitt, F i g. 2 eine Rückansicht des Ausführungsbeispiels, ebenfalls als Teilschnitt, und F i g. 3 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels, auch als Teilschnitt dargestellt.The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail. In the drawing used for this purpose, FIG. 1 is a side view of an exemplary embodiment, specifically as a partial section, FIG. 2 is a rear view of the exemplary embodiment, also as a partial section, and FIG. 3 is a plan view of the embodiment, also shown as a partial section.
Beim Ausführungsbeispiel, das in den F i g. 1 bis 3 wiedergegeben ist, ist angenommen, daß es sich um eine ortsfeste Richtantennenanlage für Satellitenempfang handelt. Aus diesem Grund ist als Basis des gesamten Richtantennensystems ein Betonturm 1 vorgesehen, der bei mobilem Einsatz der Antennenanlage durch eine entsprechende mobile Konstruktion üblicher Art ersetzt sein kann. Der Betonturm 1 ist in seinem Inneren hohl und trägt auf einem Ansatz einen Drehkranz 2 für ein unteres Drehteil, das durch eine Versteifungskonstruktion 4 angedeutet ist. Dieses Drehteil ist um die vertikale Drehachse 3 drehbar. Die Drehung geschieht durch Antriebsmotoren, die über entsprechende Getriebe und Zahnkränze an dem Betonturm 1 einerseits und dem unteren Drehteil andererseits angreifen. Diese Antriebselemente sind in der Zeichnung mit 5 bezeichnet. Das untere Drehteil ist durch eine Abschlußplatte 6 abgeschlossen. Diese Abschlußplatte liegt beim Ausführungsbeispiel unter 45° zu der vertikalen Drehachse geneigt. In dieser Abschlußplatte 6 ist ein Drehkranz 7 eingelagert, der mit seinem anderen mechanischen Anschluß eine Abschlußplatte 9 trägt, die in die Versteifungskonstruktion 10 eines oberen Drehteils übergeht. Auch diese Versteifungskonstruktion ist aus Gründen der übersichtlichkeit der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellt. Die Drehung um die senkrecht zu den Abschlußplatten 6 bzw. 9 orientierte weitere Drehachse 11 erfolgt über ein entsprechendes Getriebe mit Antriebsmotoren, die in der F i g. 1 mit 8 bezeichnet sind und an den Abschlußplatten 6 bzw. 9 angreifen. Die Versteifungskonstruktion 10 des oberen Drehteils trägt an ihrem der Abschlußplatte 9 abgewandten Ende den Hauptreflektor 12 der gesamten Richtantenne. Es ist dies ein Parabolspiegel, der beim Ausführungsbeispiel als mit relativ großem Durchmesser versehen angenommen ist. In diesem Hauptreflektor 12, der in der Versteifungskonstruktion 10 mit abgestützt ist und von dieser auch in seiner Form gehalten wird, ist über mehrere Streben 13 der Hilfsreflektor 14 in der üblichen Weise im Brennbereich des Hauptreflektors 12 gehalten. Im Scheitelbereich des Hauptreflektors 12 ist eine Öffnung vorgesehen, durch die die als Primärstrahler dienende Hornparabolantenne 15 hindurchstrahlt. Die Hornparabolantenne hat die bekannte Ausbildung, daß an einem trichterförmigen Speisungsteil mittels einer Umlenkfläche ein zylinderförmiger Teil anschließt, der die Apertur der Hornparabolantenne begrenzt. Diese Details sind vor allem aus der F i g. 3 deutlich erkennbar. Die Hornparabolantenne 15 ist mit ihrem aperturseitigen Ende über ein Drehlager 16 in dem Hauptreflektor 12 drehbar um die Achse des Hauptreflektors 12 gelagert. Im Bereich des speisungsseitigen Endes, also im Trichterbereich der Hornparabolantenne 15, ist, wie vor allem aus der F i g. 2 erkennbar, eine sogenannte Drehkupplung 17 eingefügt. Diese Drehkupplung 17 ermöglicht, bezogen auf die F i g. 2, daß der links von der Drehkupplung gelegene Trichterteil ohne elektrische Störung gegenüber dem rechts von der Drehkupplung 17 gelegenen Teil um die Trichterachse gedreht werden kann. Derartige Drehkupplungen sind beispielsweise für Radarantennen allgemein bekannt, so daß es eines Eingehens hierauf im einzelnen nicht bedarf. Die Drehkupplung 17 wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich, von einem mechanischen Drehkranz umfaßt, der, wie vor allem die F i g. 2 erkennen läßt, sich gegen eine Drehplattform 18 mechanisch stabil abstützt. Diese Drehplattform ist um eine beim Ausführungsbeispiel achsparallel zur vertikalen Drehachse versetzte Drehachse 23 drehbar. Sie ist zu diesem Zweck über zwei Drehlager 20 in den Betonturm, der die Basis der gesamten Antenne bildet, eingelagert. Die Drehplattform 18 ist weiterhin zugleich als sogenannter Betriebsraum 19 für die Aufnahme von an die Antenne anzuschließenden Geräten, wie den Empfängern, ausgebildet. Damit beim Drehen der Antenne um die weitere Drehachse 11 bzw. um die vertikale Drehachse 3 der Betriebsraum nicht störend mit den Abschlußplatten 6 bzw. 9 kollidiert, ist in den beiden Abschlußplatten jeweils eine entsprechende Aussparung 21 vorgesehen. Der Zugang 22 ist in der Drehachse 23 der Drehplattform' angeordnet. Er kann eine Treppe für das Bedienungspersonal oder einen entsprechenden Aufzug enthalten. Weiterhin können durch diesen Zugang ohne Schwierigkeiten auch die Betriebsleitungen zur Stromversorgung der Geräte und der Antriebe vorgesehen werden. Diese Leitungen können, weil sie am dem Geräteraum abgewandten Ende mit feststehenden Anschlüssen verbunden werden müssen, in an 'sich bekannter Weise über eine Kabelspirale 24 und/oder entsprechende Schleifringanschlüsse verbunden werden.In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is shown, it is assumed that it is a fixed directional antenna system for satellite reception. For this reason, a concrete tower 1 is provided as the basis of the entire directional antenna system, which when the antenna system is used in a mobile manner can be replaced by a corresponding mobile construction of the usual type. The interior of the concrete tower 1 is hollow and carries a turntable 2 for a lower rotating part, which is indicated by a stiffening structure 4, on a shoulder. This rotating part can be rotated about the vertical axis of rotation 3. The rotation is done by drive motors that attack the concrete tower 1 on the one hand and the lower rotating part on the other hand via appropriate gears and gear rims. These drive elements are denoted by 5 in the drawing. The lower rotating part is closed by an end plate 6. In the exemplary embodiment, this end plate is inclined at 45 ° to the vertical axis of rotation. In this end plate 6 a turntable 7 is embedded, which carries with its other mechanical connection an end plate 9 which merges into the stiffening structure 10 of an upper rotating part. This stiffening structure is also not shown in detail for reasons of clarity of the drawing. The rotation about the further axis of rotation 11, which is oriented perpendicular to the end plates 6 and 9, takes place via a corresponding gear with drive motors, which are shown in FIG. 1 are denoted by 8 and attack the end plates 6 and 9, respectively. The stiffening structure 10 of the upper rotating part carries the main reflector 12 of the entire directional antenna at its end facing away from the end plate 9. This is a parabolic mirror which is assumed to have a relatively large diameter in the exemplary embodiment. In this main reflector 12, which is also supported in the stiffening structure 10 and is also held in its shape by this, the auxiliary reflector 14 is held in the usual manner in the focal area of the main reflector 12 via several struts 13. In the apex area of the main reflector 12, an opening is provided through which the horn parabolic antenna 15 serving as the primary radiator radiates. The horn parabolic antenna has the known design that a cylindrical part which delimits the aperture of the horn parabolic antenna is connected to a funnel-shaped feed part by means of a deflection surface. These details are mainly from FIG. 3 clearly visible. The horn parabolic antenna 15 is mounted with its aperture-side end via a pivot bearing 16 in the main reflector 12 so as to be rotatable about the axis of the main reflector 12. In the area of the end on the feed side, that is to say in the funnel area of the horn parabolic antenna 15, as can be seen primarily from FIG. 2 recognizable, a so-called rotary coupling 17 inserted. This rotary coupling 17 enables, based on FIG. 2 that the funnel part located to the left of the rotary coupling can be rotated about the funnel axis without electrical interference with respect to the part located to the right of the rotary coupling 17. Rotary couplings of this type are generally known for radar antennas, for example, so that there is no need to go into this in detail. The rotary coupling 17 is, as can be seen from the drawing, encompassed by a mechanical slewing ring which, like above all FIG. 2 can be seen, is supported against a rotating platform 18 in a mechanically stable manner. This rotary platform can be rotated about an axis of rotation 23 offset axially parallel to the vertical axis of rotation in the exemplary embodiment. For this purpose, it is stored in the concrete tower, which forms the basis of the entire antenna, via two pivot bearings 20. The rotating platform 18 is also designed as a so-called operating room 19 for accommodating devices to be connected to the antenna, such as the receivers. So that when the antenna is rotated about the further axis of rotation 11 or about the vertical axis of rotation 3, the operating space does not interfere with the end plates 6 or 9, a corresponding recess 21 is provided in each of the two end plates. The access 22 is arranged in the axis of rotation 23 of the rotating platform '. It can contain a staircase for the operator or a corresponding elevator. Furthermore, through this access, the operating lines for the power supply of the devices and the drives can also be provided without difficulty. Because they have to be connected to fixed connections at the end facing away from the equipment room, these lines can be connected in a manner known per se via a cable spiral 24 and / or corresponding slip ring connections.
Beim Ausführungsbeispiel sind die Drehachse 23 und die vertikale Drehachse 3 parallelachsig gegeneinander versetzt. Es ist, wie die Konstruktion nach der F i g. 1 sofort erkennen läßt, möglich, durch entsprechende seitliche Verlagerung einzelner Teile die beiden Achsen zusammenfallen zu lassen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die weitere Drehachse 11 zu der vertikalen Drehachse 3 unter 45° geneigt verläuft, weil dann auch der Zenit über der Antenne voll überstrichen werden kann.In the exemplary embodiment, the axis of rotation 23 and the vertical axis of rotation 3 offset from one another in parallel axes. It is like the construction according to the F i g. 1 can be recognized immediately, possible by shifting it to the side individual parts to let the two axes coincide. It is also advantageous if the further axis of rotation 11 is inclined at 45 ° to the vertical axis of rotation 3, because then the zenith above the antenna can also be completely swept over.
Die Einstellung der Antenne auf einen bestimmten Raumpunkt erfolgt nach dem Elevations- und Azimutwert des betreffenden Punktes in der Weise, daß die Antenne sowohl um die vertikale Drehachse als auch um die hierzu geneigte weitere Drehachse gedreht wird. Der Vorteil der besonderen Anordnung der weiteren Drehachse zur vertikalen Drehachse liegt darin, daß vor allem im Zenitbereich bei einem sich bewegenden Objekt gering bleiben. die Winkelbeschleunigungen der gesamten AntenneThe antenna is adjusted to a specific point in space according to the elevation and azimuth value of the point in question in such a way that the Antenna both around the vertical axis of rotation and around the other inclined to it Rotation axis is rotated. The advantage of the special arrangement of the further axis of rotation to the vertical axis of rotation lies in the fact that especially in the zenith area with one moving object remain low. the angular accelerations of the entire antenna
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1965S0101144 DE1298160B (en) | 1965-12-23 | 1965-12-23 | Cassegrain antenna for very short electromagnetic waves |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1965S0101144 DE1298160B (en) | 1965-12-23 | 1965-12-23 | Cassegrain antenna for very short electromagnetic waves |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1298160B true DE1298160B (en) | 1969-06-26 |
Family
ID=7523553
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1965S0101144 Withdrawn DE1298160B (en) | 1965-12-23 | 1965-12-23 | Cassegrain antenna for very short electromagnetic waves |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1298160B (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3244225A1 (en) * | 1982-11-30 | 1984-05-30 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg | Arrangement for positioning appliances such as antennas, solar generators, etc. |
| EP0274979A1 (en) * | 1986-11-06 | 1988-07-20 | E-Systems Inc. | System for mechanically steering an airborne antenna |
| DE4131861A1 (en) * | 1990-10-08 | 1992-04-09 | Krupp Industrietech | Frame for axisymmetric radiator of electromagnetic waves - has hemispherical carrier and main support of equal dia. rotated by rack=and=pinion drives |
-
1965
- 1965-12-23 DE DE1965S0101144 patent/DE1298160B/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
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Legal Events
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| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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