DE3822963C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Mikrowellen-Empfangsvorrichtung dient zum Empfangen von Mikrowellen, wie beispielsweise Satelliten-Rundfunkwellen.

Eine Mikrowellen-Empfangsantenne und insbesondere eine Empfangsantenne für Satellitenrundfunk hat im allgemeinen einen Parabolreflektor, einen Primärstrahler, einen rauscharmen Wandler, einen Arm, einen Kopf bzw. eine Halterung und einen Mast. Der Arm, der Kopf und der Mast dienen zum Lagern des Reflektors, des Strahlers und des Wandlers. Der Parabolreflektor re­ flektiert eine Mikrowelle und fokussiert diese auf den Primärstrahler, der im Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist. Der Primärstrahler umfaßt einen Hornteil zum Erhalten eines Primärstrahlungsmusters und einen Generator für eine zirkularpolarisierte Welle zum Umwandeln einer gewöhnlich beim Satellitenrundfunk verwendeten zirkularpolarisierten Welle in eine linear­ polarisierte Welle. Der rauscharme Wandler setzt beispielsweise ein 12-GHz-Rundfunksignal in ein 1- GHz-Signal um und verstärkt das 1-GHz-Signal.

Der Primärstrahler und der rauscharme Wandler werden als getrennte Komponenten in einer herkömmlichen Antenne vorbereitet und durch Flansche des Strahlers und des Wandlers gekoppelt. In einer 12-GHz-Empfangsantenne hat ein Primär­ strahler eine mittlere Länge von 10 cm, und ein rauscharmer Wandler hat eine mittlere Länge von 15 cm. Mit der obigen Anordnung wird die Gesamtlänge 20 bis 25 cm groß. Dagegen werden Parabolreflektoren kompakt gestaltet, da der Öff­ nungswirkungsgrad derartiger Reflektoren und das Betriebs­ verhalten des rauscharmen Wandlers, der zusammen mit die­ sen Reflektoren verwendet wird, verbessert sind. Daher be­ trägt der Durchmesser eines 12-GHz-Parabolreflektors der­ zeit im allgemeinen 40 bis 50 cm. In der oben beschriebenen Empfangsantenne ist die Gesamtlänge des Primärstrahlers und des mit diesem verbundenen rauscharmen Wandlers etwa die Hälfte des Durchmessers des Parabolreflektors. Aus diesem Grund sind Trägheitsmomente des Primärstrahlers und des rauscharmen Wandlers erhöht und neigen zur Aufnahme eines Winddruckes. Daher muß die Stabilität des Befestigungsarmes für den Primärstrahler und den rauscharmen Wandler gestei­ gert werden.

Eine Empfangsantenne vom sogenannten "Versetzungstyp" ist sehr verbreitet, da sie nicht dazu neigt, nachteilhaft von Schnee beeinflußt zu sein. Insbesondere in diesem Fall ist die Gesamtlänge des Primärstrahlers und des rauscharmen Wandlers groß im Vergleich mit der Abmessung des Parabol­ reflektors, was bei Konstruktion und Design ein Ungleich­ gewicht verursacht.

Da, wie oben erläutert wurde, der herkömmliche Primärstrahler und der rauscharme Wandler sperrig sind, steigert die not­ wendige starre Struktur der Empfangsantenne die Kosten. Zusätzlich ist es schwierig, den herkömmlichen Primärstrah­ ler und rauscharmen Wandler an einen kompakten Parabolreflek­ tor anzupassen.

Aus der EP 00 59 927 B1 ist eine Mikrowellen-Empfangs­ vorrichtung bekannt, die im wesentlichen in der ein­ gangs genannten Art aufgebaut ist. Bei dieser Mikro­ wellen-Empfangsvorrichtung erstreckt sich eine Magnet­ feldsonde in den Wellenleiter parallel zu dessen Achse, und eine Mikrowellenschaltungstafel ist offenbar recht­ winklig zu dem Wellenleiter vorgesehen. Da diese Schal­ tungstafel relativ lang ist, wird die Empfangsvorrich­ tung zwangsläufig sperrig.

Weiterhin ist aus der DE 36 19 220 A1 ein rechteckförmiger Wellenleiter bekannt. In diesen Wellenleiter ist durch eine seitliche Öffnung ein Polarisationswandler ein­ gesetzt. Nach dem Einsetzen des Polarisationswandlers wird die Öffnung mittels eines Deckels verschlossen. Hierzu wird der Deckel am Wellenleiter festgelegt. Ist nun der elektrische Kontakt mit dem Wellenleiter nicht gut, so steigen die Ausbreitungsverluste an.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Über­ windung der oben aufgezeigten Probleme eine kompakte Mikrowellen-Empfangsvorrichtung mit Funktionen eines Primär­ strahlers und eines rauscharmen Wandlers zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Mikrowellen-Empfangsvorrich­ tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfin­ dungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil ent­ haltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Patentansprüchen 2 bis 13.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einer Mikrowellen-Empfangsvor­ richtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Struktur, in welcher das in Fig. 1 ge­ zeigte Ausführungsbeispiel auf eine Empfangs­ antenne vom Versetzungstyp angewandt ist,

Fig. 3A einen Schnitt einer Mikrowellen-Empfangsvor­ richtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 3B einen Schnitt B-B des in Fig. 3A dargestellten Chassis.

Mikrowellen-Empfangsvorrichtungen nach Ausführungsbei­ spielen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein Schnitt, der eine Mikrowellen-Empfangsvor­ richtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Ein Chassis 11 ist aus ein Aluminium-Spritz­ gußkörper mit einem rechteckförmigen Querschnitt. Ein Horn 13, das eine Öffnung 12 hat und aus einem Metall durch beispielsweise Aluminium-Spritzgießen hergestellt ist, ist an einem Ende des Chassis 11 befestigt. Die Öffnung 12 hat einen vorbestimmten Öffnungswinkel, so daß vorbe­ stimmte Richtcharakteristiken erhalten werden. Mit anderen Worten, die Öffnung 12 hat die Funktion eines Hornteiles des Primärstrahlers. Ein Wellenleiter 14 mit einem kreisförmigen Querschnitt ist innerhalb des Chassis 11 entlang im wesentlichen der Gesamtlänge des Chassis 11 vorgesehen. Ein Generator 15 für eine zirkularpolarisierte Welle (Wandler für zirkularpolarisierte Welle in linear­ polarisierte Welle), der aus einer dielektrischen Platte hergestellt ist, ist unter einem vorbestimmten Winkel in den Wellenleiter 14 eingesetzt.

Ein Stift bzw. eine Sonde 16 zur Kopplung eines elektri­ schen Feldes ist nahe dem anderen Ende des Wellenleiters 14 angebracht, um eine sich durch den Wellenleiter 14 aus­ breitende Mikrowelle in ein elektrisches Signal umzusetzen. Der Stift bzw. die Sonde 16 ist mit Mikrowellenschaltungs­ tafeln 17 und 18 verbunden. Die Mikrowellenschaltungstafeln 17 und 18 sind an dem Umfangsteil des Chassis 11 so ange­ bracht, daß sie den Wellenleiter 14 umgeben und darauf eine Mikrowellenschaltung haben. Die Mikrowellenschaltung hat eine Funktion eines rauscharmen Wandlers zur Durchfüh­ rung einer Frequenzumsetzung. Ein empfangenes Signal, das frequenzmäßig durch die Mikrowellenschaltung auf den Schaltungstafeln 17 und 18 umgesetzt wird, d. h., ein Aus­ gangssignal von der Mikrowellen-Empfangsvorrichtung kann von einer Verbindungseinrichtung 19 abgenommen werden. Das Chassis 11 ist in einer Speisekappe 20 und einem Gehäuse 21 untergebracht, das aus einem Metall durch Aluminium- Spritzgießen hergestellt ist, um so eine luft- und wasser­ dichte Struktur zu erzielen.

Bei der obigen Anordnung ist der Wellenleiter 14 innerhalb des Chassis 11 angeordnet, und Mikrowellenschaltungstafeln 17 und 18, die als rauscharme Wandler arbeiten, sind außerhalb des Chassis 11 vorgesehen. Zusätzlich definiert das Horn 13 die Öffnung 12 mit der Funktion eines Hornteiles, um so eine kompakte Mikrowellen-Empfangsvor­ richtung zu haben.

Eine Anordnung, die durch Anwenden des obigen Ausführungs­ beispiels auf eine Mikrowellen-Empfangsantenne für Satelli­ ten-Rundfunk oder dergleichen erhalten wird, soll im fol­ genden anhand der Fig. 2 beschrieben werden.

In Fig. 2 ist ein Parabolreflektor 22 durch einen Kopf bzw. eine Halterung 23 und einen Tragmast 24 gelagert. Die Mikrowellen-Empfangsvorrichtung 25 nach der vorlie­ genden Erfindung, wie diese in Fig. 1 gezeigt ist, ist durch einen Arm 26 gelagert. Ein Primärstrahler und ein rauscharmer Wandler sind insgesamt in dieser Mikrowel­ len-Empfangsvorrichtung 25 angebracht. Daher ist die Ge­ samtlänge um etwa 15 cm vermindert, was etwa ein Drittel des Durchmessers (40 bis 50 cm) des Parabolreflektors 22 ist.

Das Trägheitsmoment der Mikrowellen-Empfangsvorrichtung 25 ist klein, so daß die Stabilität des Armes 26 und Kosten reduziert werden können. Zwei Aluminium-Spritz­ gußglieder als der Primärstrahler und der rauscharme Wand­ ler, die in der herkömmlichen Mikrowellen-Empfangsvorrich­ tung benötigt werden, können gemeinsam im Chassis 11 be­ festigt werden, um so weiter die Kosten zu senken.

Selbst wenn die Mikrowellen-Empfangsvorrichtung 25 auf eine Empfangsantenne vom Versetzungstyp angewandt wird, wie diese in Fig. 2 gezeigt ist, kann sie noch mit dem kompakten Parabolreflektor 22 zuverlässig arbeiten.

Ein Öffnungswinkel der Öffnung 12 muß gemäß dem Reflektor 22 ausgelegt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Horn 13 durch ein anderes Bauteil ersetzt werden, um eine Anpassung an verschiedene Reflektoren zu erlauben, da der Flansch 13 ein vom Chassis 11 getrenntes Bauteil ist.

Im obigen Ausführungsbeispiel ist ein Wellenleiter 14 mit einem kreisförmigen Querschnitt innerhalb des Chassis 11 entlang im wesentlichen der Gesamtlänge des Chassis 11 angeordnet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den obigen Aufbau beschränkt. Da eine zirkularpolari­ sierte Welle, die zum Wellenleiter 14 geführt ist, in eine linearpolarisierte Welle durch den Generator 15 für eine zirkularpolarisierte Welle umgesetzt wird, braucht ein Wellenleiterteil, der sich vom Generator 15 aus erstreckt, nicht einen kreisförmigen Querschnitt haben.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 3A und 3B erläutert. In diesen Figuren werden für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, so daß hierzu von näheren Erläuterungen abgesehen werden kann.

Eine Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach diesem Ausführungs­ beispiel umfaßt einen kurzen Stab 61, einen Widerstand 62 und eine kurze Platte 63. Der kurze Stab 61 erlaubt einen Durchgang bzw. eine Übertragung einer horizontal­ polarisierten Welle dort hindurch und reflektiert eine vertikalpolarisierte Welle. Es sei darauf hingewiesen, daß "horizontalpolarisierte Welle" eine linearpolarisierte Welle bedeutet, die senkrecht zur Sonde bzw. zum Stift 16 ist, während "vertikalpolarisierte Welle" eine linear­ polarisierte Welle ist, die parallel zur Sonde bzw. zum Stift 16 ist. Eine zirkularpolarisierte Welle wird in eine vertikalpolarisierte Welle durch den Generator 15 für eine zirkularpolarisierte Welle umgesetzt. In die­ sem Fall wird eine kleine horizontalpolarisierte Welle ebenfalls erzeugt. Der Stift bzw. die Sonde 16 empfängt gewöhnlich die vertikalpolarisierte Welle, und die horizontalpolarisierte Welle ist eine Störungskomponente. Daher wird lediglich die vertikalpolarisierte Welle zum Stift bzw. zur Sonde 16 durch den kurzen Stab 61 reflektiert.

Der Widerstand 62 absorbiert die horizontalpolarisierte Welle als die Störungskomponente. Da der Widerstand im all­ gemeinen vorgesehen ist, um eine Verschlechterung des Empfangs­ verhaltens zu verhindern und wirksam die Störungskomponente zu absorbieren, muß der Widerstand genau senkrecht zur Sonde bzw. zum Stift 16 justiert und auf der Achse des Wellenlei­ ters 14 ausgerichtet sein. Daher können Schlitze im Wellen­ leiter 14 gebildet werden, um ein genaues Justieren durch­ zuführen.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann jedoch die Position des Widerstandes eine Zwischenposition zwischen dem Generator 15 für die zirkularpolarisierte Welle und dem Stift bzw. der Sonde 16 sein. Da jedoch diese Position von der Öffnung 12 des Wellenleiters 14 getrennt ist, wird die Schlitzbildung schwierig. Daher ist das Befestigen des Widerstandes unzweckmäßig.

Im zweiten Ausführungsbeispiel liegt der kurze Stab 61, der sich parallel zum Stift bzw. zur Sonde 16 erstreckt, hinter der Sonde 16 oder näher als die Sonde 16 zur Rückseite des Innenchassis 11. Dieser Stab 61 verursacht einen Kurzschluß des Wellenleiters 14 bezüglich der linearpolarisierten Welle, die vertikal durch den Generator 15 für die zirkularpolari­ sierte Welle erzeugt wird. Der Widerstand 62 ist hinter dem kurzen Stab 61 in einer Richtung senkrecht zur vertikalpolari­ sierten Welle angeordnet, um die Störungskomponente der horizontalpolarisierten Welle senkrecht zur vertikalpola­ risierten Welle zu absorbieren. Der Wellenleiter 14 ist durch eine Kurzschlußplatte 63 geschlossen, um ein Streuen der Mikrowelle, die nicht durch den kurzen Stab 61 reflektiert und auch nicht durch den Widerstand 62 absorbiert ist, zu verhindern. Fig. 3B zeigt einen Schnitt der Mikrowellen-Empfangsvorrichtung von Fig. 3A auf einer Linie B-B.

Nach diesem Ausführungsbeispiel kann die Bildung von Schlitzen 64 zum Positionieren des Widerstandes 62 und zum Befestigen des Widerstandes 62 von der Seite der kurzen Platte vor dem Befestigen der Platte 63 durchgeführt werden.

Daher kann die Handhabung bzw. Montage wesentlich verein­ facht werden.

Die Befestigungsposition des kurzen Stabes 61 muß geeignet so bestimmt werden, daß gewünschte Kennlinien erhalten wer­ den, da die Kennlinien der Mikrowellen-Empfangsvorrichtung durch die Länge der Sonde 16 und den Abstand zwischen der Sonde 16 und dem kurzen Stab 61 bestimmt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Mikrowellen-Empfangsvorrichtung kann eine kompakte Anordnung mit einer Primärstrahler­ funktion und einer rauscharmen Umsetzerfunktion erhalten werden. Daher kann die Anforderung für eine mechanische Stabilität der Empfangsantennenstruktur herabgesetzt wer­ den, und es wird ein hervorragendes Erscheinungsbild im Design bzw. in der Konstruktion erreicht.

Es ist auch möglich, das Horn 13 und das Chassis 11 als einen Körper zu gestalten, was einen weiteren Vorteil bietet, da die Herstellungskosten verringert sind.

Claims (14)

1. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung zum Empfangen einer als eine zirkularpolarisierte Welle übertragenen Mikrowelle, mit:

• - einer Chassiseinrichtung (11) mit einer Öffnung (12) an einem Ende hiervon, wobei die Öffnung (12) eine Form hat, um vorbestimmte Richtcharakteristiken zu liefern,
• - einer Wellenleitereinrichtung (14), die inner­ halb der Chassiseinrichtung (11) von der Öffnung (12) der Chassiseinrichtung (11) entlang im wesentlichen der gesamten Länge der Chassis­ einrichtung (11) angeordnet ist,
• - einer innerhalb der Wellenleitereinrichtung (14) angeordneten Wandlereinrichtung (15) zum Umsetzen einer zirkularpolarisierten Welle in eine linearpolarisierte Welle, um eine sich durch die Wellenleitereinrichtung (14) ausbreitende zirkularpolarisierte Welle in eine vorbestimmte linearpolarisierte Welle umzusetzen,
• - einer sich in die Wellenleitereinrichtung (14) durch die Chassiseinrichtung (11) erstreckenden Sondeneinrichtung (16) zum Empfangen der vor­ bestimmten linearpolarisierten Welle, Umwandeln der Welle in ein elektrisches Signal und Ausgeben des elektrischen Signales außerhalb der Chassis­ einrichtung (11),
• - einer Mikrowellenschaltungsanordnung (17, 18), die auf der Chassiseinrichtung (11) ange­ ordnet ist, daß mit der Sondeneinrichtung (16) verbunden ist, wobei die Mikrowellenschaltungs­ anordnung (17, 18) mit einer Mikrowellen­ schaltung zum Durchführen einer vorbestimmten Signalverarbeitung des von der Sondenein­ richtung (16) ausgegebenen elektrischen Signales versehen ist, und
• - einer Verbindungseinrichtung (19), die mit der Mikrowellenschaltungsanordnung (17, 18) verbunden ist, um extern das durch die Mikro­ wellenschaltung verarbeitete elektrische Signal auszugeben,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Wellenleitereinrichtung (14) wenigstens über einem Teil der gesamten Länge der Chassisein­ richtung (11), einen kreisförmigen Querschnitt besitzt,
• - die Sondeneinrichtung (16) sich von einer Innen­ fläche der Chassiseinrichtung (11) zur Achse der Wellenleitereinrichtung (14) erstreckt, und
• - die Mikrowellenschaltungsanordnung (17, 18) auf Seiten der Chassiseinrichtung (11) aus­ gebildet ist und sich in Längsrichtung der Wellen­ leitereinrichtung (14) erstreckt.

2. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kurzer Stab (61), der in der Wellenleitereinrichtung (14) befestigt und von der Sondeneinrichtung (16) um einen vor­ bestimmten Abstand zum anderen Ende der Chassis­ einrichtung (11) beabstandet ist, derart angeordnet ist, daß er die vorbestimmte linearpolarisier­ te Welle reflektiert und eine linearpolarisierte Welle in einer Richtung senkrecht zur vorbestimmten linearpolarisierten Welle überträgt.

3. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand aufgrund der Länge der Sondeneinrichtung (16) bestimmt ist.

4. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (62) innerhalb der Wellenleitereinrichtung (14) ange­ ordnet und vom kurzen Stab (61) um einen vorbe­ stimmten Abstand zum anderen Ende der Chassisein­ richtung (11) beabstandet ist, und daß der Wider­ stand (62) so angeordnet ist, daß er die linear­ polarisierte Welle in der Richtung senkrecht zur vorbestimmten linearpolarisierten Welle absorbiert.

5. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine kurze Platte (63) zum Schließen des anderen Endes der Chassiseinrichtung (11).

6. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleitereinrichtung (14) einen kreisförmigen Querschnitt von einem Teil an einer Position entsprechend der Öffnung (12) der Chassis­ einrichtung (11) zu einem Teil an einer Position entsprechend der Wandlereinrichtung (15) zum Um­ wandeln der zirkularpolarisierten Welle in eine linearpolarisierte Welle hat.

7. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiterein­ richtung (14) einen kreisförmigen Querschnitt entlang im wesentlichen der gesamten Länge der Chassis­ einrichtung (11) hat.

8. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Chassiseinrichtung ein die Wellenleiterein­ richtung (14) darin enthaltendes Chassis (11) und ein Horn (13) hat, der an einem Ende des Chassis (11) angebracht ist und eine Form besitzt, um die vorbestimmten Richtverhältnis-Kennlinien zu liefern.

9. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (11) einen rechteckförmigen Querschnitt hat und daß die Mikro­ wellenschaltungsanordnung (17, 18) auf wenigstens einer Seite des rechteckförmigen Chassis (11) befestigt ist.

10. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Gehäuseeinrichtung (21), die auf dem Horn (13) befestigt ist, um das Chassis durch Aufnahme des Chassis (11) darin wasserdicht abzuschließen.

11. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (15) zum Umsetzen der zirkular­ polarisierten Welle in eine linearpolarisierte Welle einen Generator (15) für eine zirkular­ polarisierte Welle umfaßt, der unter einem vor­ bestimmten Winkel in die Wellenleitereinrichtung (14) eingeführt ist und aus einer dielektrischen Platte besteht.

12. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte linearpolarisierte Welle eine vertikalpolarisierte Welle ist.

13. Mikrowellen-Empfangsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (11) aus einem Aluminium-Spritzgußkörper besteht.