NO319491B1 - Matehorn, spesielt for toveis satellittkommunikasjonsutstyr - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et matehorn spesielt tiltenkt toveis satellittelekommunikasjonsutstyr og mer.bestemt et slikt horn som innbefatter et sentralt sender/mottakerhom og minst tre separate målehorn som er plassert symmetrisk relativt til symmetrilinjen til matehomet.

De mekaniske og elektriske komponenter for satellittkommunikasjonsutstyr spesielt tiltenkt marine anvendelser må ha en meget høy kvalitet som vil sikre en problemfri og kontinuerlig driftstid på minst 2 år før det finner sted en feilfunksjon. Det kan for eksempel nevnes at mekaniske gyroer som står til rådighet, ikke gir informasjon om meget små forandringer som forekommer i det tredimensjonale rom. Mekanismen til slike gyroer er hemmet av en stor iboende treghet som gjør det umulig å håndtere informasjon raskt nok til å kompensere for hurtige, men små forandringer som utstyret kan utsettes for i marine miljøer.

Utstyr av denne art innbefatter kontrollsystemer som mottar inngangsdata fra sendere i posisjoneringssystemer. Disse inngangsdata oppdateres med hensyn til ikke-linearitet og drift blant annet på grunn av termiske påvirkninger i elektroniske systemer, ved å kalibrere aktivt mot et "sant" signal, dvs. det signal som mottas av en annen antenne og som har sin opprinnelse fra det angjeldende målobjekt, satellitten, hvis høyde og azimuth er veldefinert for de geostasjonære satellitter som kan utgjøre en referanse for "sann" kalibrering.

Det er bare mulig å tilfredsstille den påkrevde sporingsnøyaktighet på 0,1 ved å benytte et virkningsfullt og meget effektivt sporingssystem som er raskt nok til kontinuerlig å spore satellittoverførte signaler og å registrere eventuelle avvik som måtte forekomme i x,y,z-retningene. De produkter som for tiden er kommersielt tilgjengelige, er forbundet med meget høye investeringskostnader (i størrelsesorden ca. SEK 1.000.000). Videre er det vanskelig å finne tekniske løsninger som ville gjøre at kostnaden kunne bli redusert ved fremstilling i store antall.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere de ovennevnte ulemper av teknisk og økonomisk art.

Det nye matehorn i henhold til oppfinnelsen er basert på det grunnkonsept å frembringe en fysisk faseforskjell mellom de innkommende signaler utelukkende på mekanisk måte. Det karakteristiske kjennetegn ved et matehorn i henhold til oppfinnelsen fremgår av de følgende krav.

Et matehorn i henhold til oppfinnelsen av den ovennevnte art er kjennetegnet ved at samtlige horn fremstilles mekanisk i en metallkonstruksjon i ett stykke som innbefatter et sender-mottakerhorn som mottar en gjennomgående senteråpning som kommer sammen med en senderbølgeleder og en mottakerbølgeleder adskilt av filtre av typen ortomodal transduser (OMT), hvor svitsjeanordninger for hvert av målehornene er forankret i metallkonstruksjon og hvor vollgravlignende kanaler er anordnet omkring hver åpning i metallkonstruksjonen for elektromagnetisk å isolere hvert horn i relasjon til de resterende horn.

Oppfinnelsen skal nå forklares med henvisning til den ledsagende

skjematiske tegning, hvor

fig. 1 skjematisk viser en utførelse av matehornet i henhold til oppfinnelsen sett ovenfra, og

fig. 2 viser matehornet gjengitt på fig. 1 sett fra siden.

De illustrerte matehorn innbefatter en sentralt anbragt sender-mottakerhorn 10 og fire separate målehorn 11, 12, 13, 14 som er plassert symmetrisk i relasjon til symmetrilinjen O for matehornet ved rette vinkler til tegnings-

planet.

Alle horn fremstilles mekanisk i en og samme metallkonstruksjon 1. Sender-mottakerhornet 10 har en gjennomgående åpning 100 som kommer sammen med en senderbølgeleder 101 og en mottakerbølgeleder 102 som er adskilt et filter 103 av

ortomodal transdusertype (et OMT-filter). Hvert av målehornene 11, 12, 13, 14 har en bunnbegrenset åpning 110, 120, 130, 140.1 metallkonstruksjonen 1 i et stykke er det forankret en svitsjeanordning 111, 121, 131, 141, f.eks. i form av en målesonde for hvert av de respektive målehorn.

En vollgravlignende kanal 104, 114, 124, 134, 144 er anordnet omkring hver respektiv åpning 100, 110, 120, 130, 140 slik at hvert horn elektromagnetisk er isolert fra hvert av de andre horn.

Det ovenfor omtalte matehorn med fire målehorn 11, 12, 13, 14 er tiltenkt satellittkommunikasjoner med en relativt liten frekvensforskjell mellom sende- og mottakingsfrekvensene, f.eks. en frekvensforskjell på 1:1,05.

Den sentrale åpning 100 har kvadratisk form, og sidene av åpningene 110, 120, 130, 140 til matehornene 11, 12, 13, 14 og sidene av de vollgrav-

lignende kanaler 114, 124, 134, 144 er i alt vesentlig parallelle med tilsvarende sider av åpningen 100 og den vollgravlignende kanal 104 i sender-mottakerhornet 10.

En noe modifisert utførelse av matehornet er ment til satellitt-

kommunikasjoner med en relativt stor frekvensforskjell mellom sende-

frekvensen og mottakingsfrekvensen, f.eks. en frekvensforskjell på 1:1,5. Målehornene er fortsatt fire i antall, men den sentrale åpning 100 og de vollgravlignende kanaler 104 har en sirkulær form, og sidene til åpningene 110, 120, 130, 140 på målehornene 11, 12, 13, 14 og sidene av de voll-

gravlignende kanaler 114, 124, 134, 144 er i alt vesentlig parallelle med de tilsvarende sider av åpningen 100 og den vollgravlignende kanal 104 i sender-mottakerhornet.

Alternativt kan matehornet 10 være forsynt med tre symmetrisk anbragte målehorn 11, 12, 13. Åpningene til de vollgravlignende kanaler kan også ha kvadratisk eller sirkulær form i dette tilfelle, avhengig av hvorvidt

forskjellen mellom sendefrekvensen og mottakingsrfekvensen er liten eller stor.

Hvis en antenne som har et matehorn som innbefatter fire målehorn roterer slik at en frekvensdiagramoppstilling for signalet mottatt av målehomet overført fra en satellitt får et felles skjæringspunkt, vil dette punkt

representere den betingelse at alle fire målehorn i samme grad er "forskjøvet" fra signalkilden (satellitten), dvs. at antennereflektoren er rettet optimalt mot den valgte satellitt.

Matehornet utstyrt med fire målehorn kan fremstilles med en nøyaktighetsgrad som vil oppfylle kravet om en isolering på minst 40 dB mellom målehorn et og en isolering på minst 100 dB mellom målehornet og sender-mottakerhornet. Dette betyr at overføringseffekter på ca. 100 watt innenfor området 14 GHz vil forhindres fra å gi opphav til elektromagnetisk støy i et tilstøtende målehorn som foreligger i den samme metallkonstruksjon og som har en mottakerfrekvens innenfor området 12 GHz. Beregninger indikerer at konstruksjonen er egnet for en økonomisk levedyktig masseproduksjon. Det antas at masseproduserte produksjoner bare vil koste høyst tiendeparten av kostnaden for tilsvarende konstruksjoner fremstilt i samsvar med kjente metoder.

Det kan nevnes at de bunnbegrensete åpningene 110, 120, 130, 140 til målehomet gjør at utvendige filtre kan forbindes med målehornene 11, 12, 13, 14 og at svitsjeinnretningene 111, 121, 131, 141 som er forankret i metallkonstruksjonen 1 i et stykke, gjør at målesonder kan monteres etter å ha koblet et utvendig bølgelederfilter til hvert av målehornene.

Claims (4)

1. Matehorn spesielt egnet til toveis satellittelekommunikasjonsutstyr som innbefatter et sentralt sender-mottakerhom (10) og minst tre separate målehorn (11,

12, 13) som er anbragt symmetrisk relativt til symmetri linjen (O) for matehornet, karakterisert ved at alle hornene er fremstilt mekanisk i en metallkonstruksjon (1) i ett stykke som innbefatter et sender-mottakerhorn (10) som mottar en gjennomgående senteråpning (100) som kommer sammen med en senderbølgeleder (101) og en mottakerbølgeleder (102) som er adskilt av et filter av den ortomodale transdusertype (OMT), som er konstruert for å adskille forskjellige polarisasjoner og omfatter en utgang til den sentrale åpning i metallkonstruksjonen og to innganger til de respektive bølgeledere for sender- og mottakerbølgelederne, og at metallkonstruksjonen dessuten innbefatter en bunnbegrenset åpning (110, 120,

130) for hvert av målehornene (11, 12, 13), en svitsjeinnretning (111, 121, 131) forankret i metallkonstruksjonen (1) for hvert av målehornene (11, 12, 13) og vollgravlignende kanaler (104, 114, 124, 134) anordnet omkring hver åpning (100, 110, 120, 130) i metallkonstruksjonen for elektromagnetisk å isolere hvert horn i relasjon til hvert av de andre horn.

2. Matehorn i henhold til krav 1, karakterisert ved at målehornene (11, 12, 13) utgjør tre i antall.

3. Matehorn i henhold til krav 1 og ment for satellittkommunikasjoner med relativt liten forskjell mellom sende- og mottakingsfrekvensene, karakterisert ved at målehornene (11, 12, 13, 14) utgjør fire i antall, at den sentrale åpning (100) har kvadratisk form, og at sidene til åpningene (110, 120,

130, 140) på målehornene og sidene til de vollgravlignende kanaler (114, 124, 134, 144) i alt vesentlig er parallelle med tilsvarende sider av åpningen (100) og den vollgravlignende kanal (104) i sendermottakerhornet.

4. Matehorn i henhold til krav 1 og ment for satellittkommunikasjoner med relativt stor forskjell mellom sende- og mottakingsfrekvenser, karakterisert ved at målehornene (11, 12, 13, 14) utgjør fire i antall, at den sentrale åpning (100) har sirkulær form, og at sidene av åpningene (110, 120,

130, 140) i målehornene og sidene av de vollgravlignende kanaler (114, 124, 134, 144) i alt vesentlig er like de tilsvarende sider av åpningen (100) og den vollgravlignende kanal (104) i sender-mottakerhornet.