DE3525488A1 - Elektrisch beheizbare flaechenreflektor-antenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flächenreflektor-Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Flächenreflektor- Antennen werden zum Empfang und zum Senden hochfrequenter elektromagnetischer Wellen verwendet. In Abhängigkeit von der gewünschten Richtcharakteristik verwendet man als Flächenreflektoren bei einer gewünschten Bündelung der elektromagnetischen Strahlung in allen Ebenen im allgemeinen sogenannte Rotationsparabole, für die Bündelung in einer Ebene sog. Zylinderparabole. Ebenso sind unsymmetrische Ausschnitte von Rotations- und Zylinderparabolen bekannt.

Flächenreflektor-Antennen werden beheizt, um im Betrieb auftretenden Eis-, Schnee-, Tauansatz o. dgl. zu beseitigen bzw. zu verhindern.

Es sind bereits verschiedene Möglichkeiten zur Beheizung von Flächenantennen vorgeschlagen worden. So wird gemäß DE-OS 21 63 168 mittels einer elektrisch betriebenen Wärmestrahlungseinrichtung die Abdeckung einer Parabolantenne beheizt, um so einen störenden Eis-, Schnee- oder Tauansatz zu verhindern oder zu entfernen.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 73 16 962 ist eine elektrische Heizeinrichtung für Reflektoren bekannt, bei der an der konvexen Rückseite des Reflektors elektrisch isolierte Flächenheizfolien angeordnet sind, die den Reflektor als Ganzes durch Wärmeleitung so erwärmen, daß eventueller Eis-, Schnee- oder Tauansatz entfernt bzw. verhindert werden kann.

All diesen Heizeinrichtungen ist gemein, daß ein Großteil der aufgewandten Wärmeleistung durch Konvektions- oder Wärmeleitverluste nutzlos an die Umgebung abgegeben wird.

Das Verfahren nach dem deutschen Gebrauchsmuster 73 16 962 weist überdies den Nachteil auf, erst verzögert nach dem Einschalten anzusprechen, da die aufgewandte Heizleistung zunächst dazu verwandt werden muß, den Reflektor als Ganzes zu erwärmen, was insbesondere bei schlecht wärmeleitenden Reflektormaterialien eine längere Zeit in Anspruch nimmt. Auch eine Erwärmung der Reflektorfläche durch Wärmestrahler geschieht nicht verzögerungsfrei, da die Wärmestrahler zunächst selbst bis zur Glut aufgeheizt werden müssen, was je nach der für die Strahler verwendeten Masse eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen wird.

Weiterhin bedingen die bislang bekanntgewordenen Heizeinrichtungen für Flächenantennen einen zum Teil erheblichen Fertigungsaufwand und damit verbundene Fertigungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch beheizte gattungsgemäße Antenne zu schaffen, bei der ohne große Verluste und mit geringer zeitlicher Verzögerung eine Entfernung bzw. Verhinderung von Eis-, Schnee- bzw. Tauansatz erreicht wird, wobei zusätzlich die Herstellung der elektrischen Beheizung einfach und kostengünstig erfolgen sollte.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer an sich bekannten, gattungsgemäßen Flächenantenne die Heizeinrichtung auf oder nahe an der konkaven Oberfläche des Antennenkörpers angebracht ist. Durch die Anbringung der Heizeinrichtung in unmittelbarer Nähe der Reflektionsschicht wird erreicht, daß die aufgewandte Heizleistung unmittelbar zum Entfernen bzw. Verhindern eines Eis-, Schnee- bzw. Tauansatzes verwendet wird. Da bei dem erfindungsgemäßen Anbringen der Heizeinrichtung nur die konkave Oberfläche des Antennenkörpers aufgeheizt werden muß, wird ein optimaler Wirkungsgrad der Beheizung sowie eine verzögerungsfreie Wirkung erreicht.

Die Heizleiter können dabei beispielsweise aus Widerstandsleitern bestehen, die, gegebenenfalls isoliert, auf die konkave Oberfläche des Antennenkörpers geklebt werden. Weiterhin wäre es möglich, eine gestanzte oder geätzte Metallfolie, gegebenenfalls isoliert, auf die konkave Oberfläche der Flächenantenne aufzubringen.

Es ist überraschend, daß eine erfindungsgemäß hergestellte Heizeinrichtung die elektrischen Sende- bzw. Empfangseigenschaften der Flächenantenne nicht bzw. nicht wesentlich beeinträchtigt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Heizleistung durch (einen) Leiter erzeugt, die eine im Verhältnis zu ihrer Dicke erheblich breitere Ausdehnung haben. Auf diese Weise wird erreicht, daß ohne Aufbringung zusätzlicher Schichten eine weitgehend glatte Oberfläche in Strahlungsrichtung erhalten wird. Außerdem wird bei dieser Form der Leiter (des Leiters) eine bessere Wärmeverteilung auf der konkaven Oberfläche der Flächenantenne erreicht.

Vorteilhaft wird der (werden die) Heizleiter so verteilt, daß die durch Heizleiter bedeckte Fläche im Verhältnis zu der unbedeckten Fläche groß ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die nicht unmittelbar von Heizleitern bedeckte Fläche durch Wärmeleitung von benachbarten, beheizten Flächen nahezu verzögerungsfrei mit beheizt werden.

Eine - zeitlich gesehen - besonders gleichmäßige Wärmeverteilung erhält man erfindungsgemäß auch dadurch, daß die Heizeinrichtung in zwei quasi parallelen Ebenen angeordnet ist, wobei diejenige Fläche, die in der einen Ebene nicht von Heizleitern bedeckt ist, in der anderen Ebene durch Heizleiter bedeckt ist. Durch die Anbringung von Heizleitern in zwei Schichten, wobei die Heizleiter in den beiden Schichten sich komplementär ergänzen, erreicht man auf einfache Weise eine vollständige Bedeckung der gesamten Reflektorfläche mit Heizleitern, ohne daß eine durchgehende, in allen Richtung leitende, und damit elektromagnetische Wellen reflektierende Schicht entstehen würde. Eine solche Anordnung erhält man beispielsweise dadurch, daß unmittelbar auf die Reflektorfläche, ggf. nach Auftrag einer Isolierschicht, eine Leiterfolie, beispielsweise in Spiralform, aufgebracht wird, wobei die vom Heizleiter bedeckte Fläche ca. 50% einnimmt, und danach, ggf. nach Aufbringen einer Isolierschicht, eine weitere Heizleiterfolie so angebracht wird, daß diese Heizleiterfolie genau diejenige Fläche bedeckt, die von der ersten Leiterfolie nicht bedeckt war.

Im allgemeinen werden die Heizleiter so auf der konkaven Oberfläche der Flächenantenne angeordnet, daß die Heizleistung pro Flächeneinheit gleichmäßig verteilt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß ein gleichmäßiger Eis-, Schnee- bzw. Tauansatz gleichmäßig und gleich schnell an der gesamten konkaven Oberfläche der Flächenantenne entfernt wird. In bestimmten Anwendungsfällen tritt für den Fall, daß die Flächenantenne nicht beheizt wird, ein ungleichmäßiger Eisbesatz an. Dieses ist z. B. bei schräg stehenden Flächenantennen der Fall, wenn sich in der unteren Antennenhälfte gefrierendes Wasser oder Schnee ansammelt. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird für diese Anwendungsfälle die Heizleistung pro Flächeneinheit durch entsprechende Anbringung der Heizleiter so verteilt, daß der gewöhnlich örtlich auftretende Eis-, Schnee- bzw. Tauansatz überall gleichmäßig entfernt wird. Dieses wird z. B. dadurch erreicht, daß an Stellen, an denen mit erhöhtem Eis-, Schnee- bzw. Tauansatz gerechnet wird, eine erhöhte Heizleistung aufgebracht wird.

Erfindungsgemäß kann der Heizleiter vorteilhaft in Form eines Leitlackes, z. B. durch Aufspritzen mit Hilfe einer Schablone oder durch ein Druckverfahren, aufgebracht werden. Falls die konkave Oberfläche der Flächenantenne elektrisch leitend ist, muß zunächst eine elektrisch isolierende Zwischenschicht aufgebracht werden. Auf diese Weise kann ein besonders dünner, die elektrischen Eigenschaften der Flächenantenne nicht störender Heizbelag erzeugt werden. Als Leitlacke für die Heizleiter- Anordnung haben sich insbesondere Graphitleitlacke bewährt. Die benötigte Flächenheizleistung liegt gewöhnlich bei ca. 200 bis 400 W/m².

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Heizleiter in Form einer Doppelspirale aufgebracht. Bei dieser Anordnung der Heizspirale ergibt sich insbesondere ein problemloser Anschluß der Versorungsspannung für die Heizung.

Erfindungsgemäß kann die Heizleiter-Anordnung auch unter der Reflektionsschicht, d. h. zwischen Antennen-Grundkörper und der Reflektionsschicht angebracht werden. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, daß eine Leitlackschicht als Heizeinrichtung unmittelbar auf die konkave Seite des Antenne-Grundkörpers aufgebracht wird, worauf sich eine Isolier- und Glättschicht sowie die Reflektionsschicht anschließen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht und einen Schnitt durch eine rotationssymmetrische Parabolantenne,

Fig. 2 eine Ansicht und einen Schnitt durch eine sogenannte Parabolkalotten-Antenne (Offset-Spiegel), die einen unsymmetrischen Ausschnitt aus einem Rotationsparaboloiden darstellt.

Fig. 3 zeigt den Schichtenaufbau einer erfindungsgemäßen Flächenantenne mit nahe an der konkaven Oberfläche liegender Reflektionsschicht,

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Flächenantenne mit hinter der Reflektionsschicht liegender Heizleiteranordnung,

Fig. 5 zeigt den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Flächenantenne mit zwei Heizleiter-Anordnungen in zwei quasi parallelen Schichten.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Parabolantennen 1 können sowohl zum Empfang als auch zum Senden von elektromagnetischen Wellen eingesetzt werden. Parallel zur Achse A einfallende Strahlen 100 werden von der an oder nahe an der konkaven Oberfläche 2 liegenden Reflektionsschicht 4 reflektiert und sammeln sich im Brennpunkt F. Im Sendebetrieb werden die vom Brennpunkt F ausgehenden Strahlen von der Reflektionsschicht 4 in Richtung der Achse A parallel ausgestrahlt.

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Flächenreflektor-Antenne mit dem Grundkörper 3, einer darauf angebrachten Reflektionsschicht 4, einer Isolierschicht 5, der Heizleiter-Anordnung 6 und einer Deckschicht 7.

Der Antenne-Grundkörper kann bei einer erfindungsgemäßen Flächenreflektor-Antenne zweckmäßig aus einem schlecht wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, gefertigt sein. Als Reflektionsschicht 4 sind beispielsweise tiefgezogene Bleche, aufgedampfte Metallschichten oder auch Leitlackschichten geeignet. Die Isolierschicht 5 dient zur elektrischen Isolation der Heizleiter 6 gegeüber der Reflektionsschicht 4. Die Heizleiter-Anordnung 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Leitlackschicht, beispielsweise in Form einer Spirale oder Doppelspirale, durch Aufdrucken oder Aufspritzen aufgebracht. Die Deckschicht 7 dient der elektrischen Isolation der Heizleiter-Anordnung 6, sie kann aber ggf. entfallen.

In Fig. 4 ist der prinzipielle Schichtenaufbau einer erfindungsgemäßen Flächenreflektor-Antenne gemäß dem Anspruch 8 dargestellt, wobei die Heizleiter-Anordnung 6 zwischen dem Grundkörper 3 und der Reflektionsschicht 4 aufgebracht ist. Die Isolier- und Glättschicht 5 dient zur elektrischen Isolation der Heizleiter-Anordnung 6 gegenüber der Reflektionsschicht 4.

In Fig. 5 ist ein prinzipieller Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Flächenreflektor-Antenne mit zwei Heizleiter- Anordnungen in zwei quasi parallelen Schichten gemäß Anspruch 4 dargestellt. Auf den Antennen-Grundkörper 3 sind die Reflektionsschicht 4, die Isolierschicht 8, die erste Heizleiter-Anordnung 9, die erste Isolier- und Glättschicht 10, die zweite Heizleiter-Anordnung 11 und die Deckschicht 12 angebracht. Die beiden Heizleiter-Anordnungen 9 und 11 sind dabei in zwei quasi parallelen Schichten so angeordnet, daß die in der einen Ebene nicht von Heizleitern bedeckte Fläche in der anderen Ebene von Heizleitern bedeckt ist.

Als Antennen-Grundkörper 3 eignen sich insbesondere wärmeisolierende Materialien, insbesondere Kunststoffe, beispielsweise ABS. Als Reflektorschicht 4 kann beispielsweise ein Tiefziehblech, eine aufgedampfte Metallschicht oder eine Leitlackschicht verwendet werden.

Claims (8)

1. Flächenreflektor-Antenne, die in wenigstens einer Ebene konkav gekrümmt ist, mit einer an oder nahe an der konkaven Oberfläche liegenden Reflektionsschicht zur Reflektion elektromagnetischer Strahlung, und einer aus einem oder mehreren Heizleitern bestehenden elektrischen Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung auf oder nahe an der konkaven Oberfläche des Antennenkörpers angebracht ist.

2. Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung im wesentlichen aus einem oder mehreren Leitern besteht, die eine im Verhältnis zu ihrer Dicke erheblich breitere Ausdehnun haben.

3. Antenne gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Heizleiter bedeckte Fläche im Verhältnis zu der unbedeckten Fläche groß ist.

4. Antenne gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter in zwei quasi parallelen Ebenen so angeordnet sind, daß die in der einen Ebene nicht von Heizleitern bedeckte Fläche in der anderen Ebene von Heizleitern bedeckt ist.

5. Antenne gemäß einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung pro Flächeneinheit entsprechend dem gewöhnlich auftretenden Eis-, Schnee- bzw. Tauansatz o. dgl. verteilt ist.

6. Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiteranordnung in Form eines Leitlackes aufgebracht ist.

7. Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter-Anordnung in Form einer Doppelspirale ausgeführt ist.

8. Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter-Anordnung zwischen dem Antennen-Grundkörper und der Reflektionsschicht angebracht ist.