DE4223138A1

DE4223138A1 - Doppelreflektorantenne

Info

Publication number: DE4223138A1
Application number: DE19924223138
Authority: DE
Inventors: Udo Jarisch; Rainer Schmieg; Armin Dipl Ing Zagarits
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1991-12-21
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1993-06-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelreflektorantenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Doppelreflektorantennen kommen im Bereich der Antennen technik zur Anwendung und können daher beispielsweise in Satelliten, Drohnen, Raketen, Lenkgeschossen, Flugzeugen, Schiffen und Landfahrzeugen eingesetzt werden.

Aus der Satellitentechnik sind Bodenstationen bekannt, de ren Antenne aus einem Hauptreflektor besteht, in dessen Zentrum sich eine Hohlleiteröffnung in Form eines Hohllei terhorns befindet, welche mit einem hinter dem Hauptre flektor angeordneten und mittels eines Gehäuses geschirm ten Hochfrequenz(HF)-Teiles verbunden ist.

Das Hohlleiterhorn ist dabei mit seiner Öffnung in Blick richtung auf einen Subreflektor der Antenne gerichtet. Die Antennenkonfiguration ist von einem Radom umgeben. Der Hauptreflektor und der Subreflektor bestehen in der Regel aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff oder einem Metallgeflecht.

Ferner ist für den Bereich der Flugkörper-Zielsuchköpfe aus DE 38 40 450 A1 ein Modenkoppler bekannt, der auf eine Doppelreflektorantenne arbeitet. Diese Dopplerreflektor antenne weist die Form einer Cassegrain-Antenne auf. Die Antennenkonfiguration besteht aus einem Hauptreflektor, dem gegenüber ein Subreflektor angeordnet ist. Mittig im Hauptreflektor ist die Öffnung eines Hohlleiterhornes mit Blickrichtung auf den Subreflektor realisiert.

In den beiden oben genannten Vorrichtungen werden HF-Si gnale über das Hohlleiterhorn in Richtung des Subreflek tors abgestrahlt und von diesem auf den Hauptreflektor re flektiert, welcher das so reflektierte HF-Signal gebündelt durch das Radom hindurch in den Freiraum abstrahlt. Der Empfang von HF-Signalen erfolgt in umgekehrter Richtung.

Mittels dieser Vorrichtungen sind Antennen realisiert mit einer starren, sich aus der Geometrie der Vorrichtung ergebenden Richtcharakteristik. Eine Änderung der Richt charakteristik ist dabei nicht ohne weiteres möglich. Dies ist jedoch zum Teil im Bereich der Flugkörper erforder lich, um z. B. eine genauere Zielortbestimmung vornehmen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dop pelreflektor-Antenne zu schaffen, deren Richtcharakteri stik schnell änderbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 wiedergege ben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin,

- daß der Hauptreflektor aus einem dielektrischen Träger material besteht, dessen Innenbereich metallisiert ist oder mit Metall belegt ist und welches in seinem Rand bereich eine reversibel oder irreversibel entfernbare Metallisierung auf einer der Hauptreflektorseiten, vorzugsweise auf der dem Subreflektor abgewandten Rück seite des Hauptreflektors aufweist oder
- daß der Hauptreflektor aus einem Metall oder einem me tallisierten Kunststoff besteht, in dessen Strahlungs feld ein metallischer oder metallisierter beweglicher Körper eingebracht ist bzw. dessen Randbereich vom Sub reflektor weg nach hinten klappbar gelagert ist.

Die Änderung der Richtcharakterisitik der Antenne erfolgt derart, daß die Metallisierung im Randbereich des Hauptre flektors entfernt wird, sobald die Richtcharakteristik ge ändert werden soll oder daß in das Strahlungsfeld des Hauptreflektors ein metallisierter oder metallischer be weglicher Körper eingebracht wird, durch dessen Anwesen heit im Strahlungsfeld des Hauptreflektors ebenfalls die Richtcharakteristik geändert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der letzteren Lösung kann dies z. B. in der Form geschehen, daß ein zylindrischer Hohlkörper über die Hohlleiteröffnung geschoben wird und dadurch deren Strah lungsfeld begrenzt.

Die Erfindung ermöglicht eine schnelle definierte Änderung des Richtdiagramms der Antenne. Die erfindungsgemäße Doppelreflektorantenne läßt sich preiswert und leicht her stellen. Sie ist beschleunigungsfest. Zudem ist zeichnet sie sich durch ein geringes Gewicht aus.

Im folgenden wird die Erfindung exemplarisch anhand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert, wobei in allen Zeichnun gen gleiche Strukturen gleiche Bezugsszeichen aufweisen. Es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Doppelreflektorantenne mit einem Radom, teilweise im Längsschnitt;

Fig. 2 eine vorteilhafte erste Ausgestaltungsform der Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längs schnitt;

Fig. 3 eine vorteilhafte zweite Ausgestaltungsform der Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längs schnitt;

Fig. 4 eine vorteilhafte dritte Ausgestaltungsform der Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längs schnitt,

Fig. 5 eine Einzelheit Z des Randbereichs der Doppelre flektorantenne nach Fig. 4 im Längsschnitt;

Fig. 6 eine vorteilhafte vierte Ausgestaltungsform der Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längsschnitt;

Fig. 7 eine Einzelheit Z′ des Randbereichs der Doppelre flektorantenne nach Fig. 6 im Längsschnitt;

Fig. 8 eine bevorzugte zweite Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Doppelreflektorantenne mit einem Ra dom im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt ein Schnittbild durch eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Doppelreflektoran tenne mit einem Radom, die beispielsweise in einem Flug körper eingesetzt werden kann.

Die Doppelreflektorantenne besteht aus einem Hauptreflek tor 11, in dessen Zentrum sich eine Hohlleiteröffnung ei- nes hinter dem Hauptreflektor 11 angeordneten und mittels eines Gehäuses 4 geschirmten HF-Teiles befindet. Die Hohl leiteröffnung ist mit einem dielektrischen Strahler 1 ver sehen. Anstelle des hier gezeigten Strahlers 1 kann aber auch z. B. eine Linsengeometrie eingesetzt werden. Die Hohlleiteröffnung ist in Richtung eines Subreflektors 2 ausgerichtet. Die gesamte Vorrichtung ist von einem Radom 3 umgeben.

Der Hauptreflektor 11 besteht aus einem dielektrischen Trägermaterial, bei dem die Rückseite des Innenbereichs 110 metallisiert oder mit Metall belegt ist. Bei dieser Rückseite handelt es sich um die gegenüber dem Subreflek tor 2 entfernter liegende Fläche des Trägermaterials. Zwi schen dem Innenbereich 110 des Hauptreflektors 11 und dem Gehäuse 4 ist ferner ein an die Konturen des Hauptreflek tors 11 angepaßter Block 1101 z. B. in Form eines Metall blocks oder eines metallisierten Kunststoffblocks ausge bildet, der zur mechanischen Stabilisierung des Hauptre flektors 11 dient und zur Erhaltung der Kontur der An tenne.

Ferner weist das Trägermaterial in seinem Randbereich 111 eine entfernbare Metallisierung 12 auf der dem Subreflek tor 2 abgewandten Rückseite des Hauptreflektors 11 auf. Das Gehäuse ist aus Metall gefertigt und HF-dicht.

Der Innenbereich 110 des Hauptreflektors 11 ist kleiner als die dem Hauptreflektor 11 zugewandte Stirnseite des Gehäuses 4, in dem das HF-Teil enthalten ist. Alternativ kann der Innenbereich 110 des Hauptreflektors 11 gleich groß wie die dem Hauptreflektor 11 zugewandte Stirnseite des Gehäuses 4 ausgebildet sein.

Die Änderung der Richtcharakteristik der Antenne erfolgt derart, daß die Metallisierung 12 im Randbereich 111 des Hauptreflektors 11 z. B. durch Abflammung entfernt wird, sobald die Richtcharakteristik geändert werden soll.

Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte erste Ausgestaltungsform der Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längsschnitt.

Der Randbereich 111 des Hauptreflektors 11 ist bei dieser Ausgestaltungsform auf der Rückseite dieses Hauptreflek tors 11 von einer die Metallisierung 12 einschließenden Abdeckung 131 abgedeckt.

Die Metallisierung 12 ist brennbar und in der Abdeckung 131 sind Absorber 13 ausgebildet. Sobald die Richtcharak teristik geändert werden soll, wird die Metallisierung 12 entzündet und verbrannt. Die Absorber 13 dienen dabei pri mär der Absorption von elektromagnetischen Wellen, die durch das dielektrische Trägermaterial des Hauptreflektors 11 auf eventuell hinter dem Hauptreflektor 11 liegende metallische Teile auftreffen und dort reflektiert werden. Sekundär dienen sie zur Absorption der Rauchpartikel, die beim Verbrennen der Metallisierung 12 entstehen.

Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte zweite Ausgestaltungsform der Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längsschnitt.

Der Randbereich 111 des Hauptreflektors 11 ist bei dieser Ausgestaltungsform durch vom Subreflektor 2 weg nach hin ten hin hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch klapp bare, metallische Segmente 14 realisiert. Alternativ hierzu können auch nach hinten faltbare Segmente vorgese hen werden. In einer weiteren alternativen Ausgestaltungs form können die Segmente 14 aus einem metallisierten Dielektrikum bestehen.

Der Hauptreflektor 11 weist auf seiner Rückseite nach hin ten klappbare Scharniere 141 auf, um deren Drehachsen die einzelnen Segmente 14 jeweils nach hinten geklappt werden können. Der Krümmungsradius der Segmentoberfläche ist da bei im nicht weggeklappten Zustand der Segmente 14 iden tisch mit dem Krümmungsradius des nicht klappbar ausgebil deten Innenbereichs 110 des Hauptreflektors 11.

Soll das Richtdiagramm der Doppelreflektorantenne verän dert werden, so werden die Segmente 14 nach hinten, das heißt, richtungsmäßig weg vom Subreflektor 2 geklappt.

Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte dritte Ausgestaltungsform der Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längsschnitt.

In dem dort dargestellten Randbereich 111 weist diese Dop pelreflektorantenne eine Metallisierung auf in Form einer engmaschigen, spinnennetzförmigen Struktur 123, die aus einer von einer Gummihaut umschlossenen Gedächtnislegie rung besteht, die durch Anlegen einer Spannung bzw. eines Stromes in ihrer Geometrie geändert werden kann. Diese in ihrer Geometrie änderbare Struktur 123 liegt an dem Hauptreflektor 11 eng an, solange keine Spannung (Strom) an der (durch die) Struktur 123 anliegt (fließt).

Legt man eine Spannung an bzw. läßt man einen Strom durch die Struktur 123 fließen, so knickt diese infolge des zu vor entsprechend "einprogrammierten Gedächtnisses" der Gedächtnislegierung vom Subreflektor weg in den Bereich hinter den Hauptreflektor 11 ab.

Fig. 5 zeigt die Einzelheit Z der änderbaren Struktur 123 nach Fig. 4 im Längsschnitt, bestehend aus der Metal lisierung 12 in Form der spinnennetzförmig ausgebildeten Gedächtnislegierung. Diese Metallisierung ist von der Gummihaut 121 umgeben. Die Gummihaut 121 sowie die Me tallisierung 12 bilden die in ihrer Geometrie änderbare Struktur 123.

Fig. 6 zeigt eine vorteilhafte vierte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Doppelreflektorantenne nach Fig. 1 im Längsschnitt mit einer Einzelheit Z′, die in Fig. 7 vergrößert dargestellt ist.

Die Metallisierung 12′ des Randbereichs 111 des Hauptre flektors 11 ist hierbei (wie in der Ausgestaltungsform nach Fig. 2) von einer Abdeckung 131 umgeben, wobei an der Nahtstelle 7 zwischen der Abdeckung 131 und dem Hauptre flektor 11 an einer oder an mehreren Stellen (nicht ge zeigte) Druckeinlaßdüsen angeordnet sind.

Die Metallisierung 12′ ist derart ausgebildet, daß eine Gummihaut 121 metallbeschichtet ist, die eine durch Über druck vorzugsweise im Bereich der Nahtstelle 7 knickbare Struktur 124 bildet. Dieser Überdruck kann z. B. durch komprimierte Luft oder Gas erzeugt werden.

Die Abdeckung 131 kann optional ein Überdruckventil oder ein Loch aufweisen, welches in etwa an der dem Hauptre flektor 11 entferntesten Stelle des Gehäuses 131 ausgebil det ist.

Wird die komprimierte Luft über die Druckeinlaßdüsen ein geblasen, so wird die knickbare Struktur 124 vorzugsweise im Bereich der Nahtstelle 7 umgeknickt und in den durch die Abdeckung 131 gebildeten Innenraum gedrückt. Der Luft- oder Gasdruck kann in einer Gaspatrone gespeichert sein oder erst bei Bedarf erzeugt werden. Hierzu kann eine che mische Reaktion ablaufen.

Dieser Vorgang ist durch Erzeugung von Unterdruck in die sem Innenraum durch die Druckeinlaßdüsen reversibel. Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Doppelreflektorantenne ist in Fig. 8 dargestellt.

Wie in Fig. 1 ist in etwa in der Mitte des Hauptreflektors 11 ein dielektrischer Strahler 1, dessen eines Ende im Ge häuse 4 mündet, angeordnet. Der Hauptreflektor 11 ist auch hier von einem Radom 3 umgeben, in dessen Scheitelpunkt in etwa axial zum dielektrischen Strahler 1 der Subreflektor 2 angeordnet ist.

Der Hauptreflektor 11 ist aus Metall oder einem metalli sierten Kunststoff hergestellt. Im Innern des Hauptreflek tors 11 ist ein Hohlraum 93 herausgearbeitet, in dem sich ein beweglicher, zylindrischer Hohlkörper 9 befindet, wel cher entlang des dielektrischen Strahlers 1 bewegt werden kann und diesen je nach Stellung mehr oder weniger voll ständig berandet bzw., wie in Fig. 8 dargestellt, über dessen eigentliche Berandung (Kontur) sogar hinausgeht.

Der Hohlkörper 9 kann hierbei pneumatisch, hydraulisch, oder wie in der Figur gezeigt, elektromagnetisch getrieben werden. Als Antrieb eignet sich, wie dargestellt, z. B. ein Motor 92, an dessen Achsenende sich ein Zahnrad 95 befin det, welches in eine an der Innenwand des Hohlraumes 93 angebrachte Gewindestruktur greift. Der in der Figur exem plarisch dargestellte Hohlkörper 9 besteht aus einem Hohlzylinder 96, Deckel 97 sowie einem axial aufgesetzten kleineren Hohlzylinder 98, dessen lichte Weite geringer ist als die des Hohlzylinders 96. Andererseits ist die lichte Weite dieses kleinen Hohlzylinders 98 etwas größer als der maximale Durchmesser des Strahlers 1, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, so daß eine Passung, aber keine Preß passung entsteht. Der Deckel 97 selbst weist mittig ein Loch mit der lichten Weite des kleineren Hohlzylinders 98 auf.

Durch Veränderung der Stellung des Körpers 9 aufgrund der Drehung des Ankers des Motors 92 wird der kleinere Hohlzy linder 98 in seiner Lage im Strahlungsfeld des Strahlers 1 in bezug auf den Subreflektor 2 und damit auch in bezug auf den Hauptreflektor 11 verschoben, wodurch sich eine Änderung der Richtcharakteristik ergibt.

Claims

1. Doppelreflektorantenne, bestehend aus einem Hauptre flektor, in dessen Zentrum sich eine Hohlleiteröffnung ei nes hinter dem Hauptreflektor in einem Gehäuse angeordne ten HF-Teiles befindet, welches in Richtung eines Subre flektors ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Hauptreflektor (11) aus einem dielektrischen Trägermaterial besteht, dessen Innenbereich (110) me tallisiert ist oder mit Metall belegt ist und welches in seinem Randbereich (111) eine reversibel oder irre versibel entfernbare Metallisierung (12) auf einer der Hauptreflektorseiten, vorzugsweise auf der dem Subre flektor (2) abgewandten Rückseite des Hauptreflektors (11), aufweist, oder
- daß der Hauptreflektor (11) aus einem Metall oder einem metallisierten Kunststoff besteht, in dessen Strah lungsfeld ein metallischer oder metallisierter bewegli cher Körper (9) eingebracht ist bzw. dessen Randbereich (111) vom Subreflektor (2) weg nach hinten klappbar ge lagert ist.

2. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Innenbereich (110) des Hauptreflek tors (11) kleiner oder gleich groß ist wie die dem Hauptreflektor (11) zugewandte Stirnseite des Gehäuses (4).

3. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (111) des Hauptreflek tors (11) auf der Rückseite dieses Reflektors (11) von ei ner die Metallisierung (12) einschließenden Abdeckung (131) abgedeckt ist.

4. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Metallisierung (12) brennbar ist und in der Abdeckung (131) Absorber (13) ausgebildet sind.

5. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Metallisierung (12) von einer Gummi haut umschlossen ist und eine Struktur (124) bildet, wel che mittels eines Überdruckes sich von dem Hauptreflektor (11) zumindest teilweise lösen läßt.

6. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Abdeckung (131) oder im Hauptre flektor (11), vorzugsweise an der Nahtstelle (7) zwischen Hauptreflektor (11) und Abdeckung (131) eine oder mehrere Druckeinlaßdüsen angeordnet sind.

7. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich (111) des Hauptreflek tors (11) aus hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch klappbaren oder faltbaren Segmenten (14) realisiert ist, die vom Subreflektor (2) weg nach hinten geklappt werden können.

8. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (12) aus einer eng maschigen, spinnennetzförmig ausgebildeten und aus einer von einer Gummihaut (121) umschlossenen Gedächtnislegie rung bestehenden sowie durch Anlegen einer Spannung bzw. eines Stroms in ihrer Geometrie änderbaren Struktur (123) besteht.

9. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die in ihrer Geometrie änderbare Struk tur (123) an dem Hauptreflektor (11) eng anliegt, solange keine Spannung (kein Strom) an der (durch die) Struktur (123) anliegt (fließt).

10. Doppelreflektorantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Hohlleiter öffnung eine Linsengeometrie oder ein dielektrischer Strahler (1) aufgesetzt ist.

11. Doppelreflektorantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelreflekto rantenne von einem Radom (3) umgeben ist.

12. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß im Inneren des Hauptreflektors (11) ein Hohlraum (93) herausgearbeitet ist, in dem der bewegliche Körper (9) untergebracht und entlang des dielektrischen Strahlers (1) beweglich ausgebildet ist, dergestalt, daß mit einem Teil (98) des beweglichen Körpers (9) das Strah lungsfeld des Strahlers (1) seitlich begrenzbar ist.

13. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Körper (9) pneumatisch oder hydraulisch oder elektromagnetisch angetrieben wird.

14. Doppelreflektorantenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Körper (9) aus einem Hohlzylinder (96) und einem Deckel (97) sowie einem axial zum Hohlzylinder (96) ausgerichteten aufgesetzten kleine ren Hohlzylinder (98) besteht, wobei der Deckel (97) mit tig ein Loch mit der lichten Weite des in seinem Durchmes ser kleineren Hohlzylinders (98) aufweist, und die lichte Weite des kleineren Hohlzylinders (98) größer ist als die größte seitliche Ausdehnung des Strahlers (1) und daß der kleinere Hohlzylinder (98) entlang des Strahlers ver schiebbar ist.