Wie funktioniert dieses seltsam geformte Horn an der Honeysuckle Creek Tracking Station?

Nachdem ich den BBC-Artikel Australien zur Gründung einer nationalen Weltraumbehörde gelesen und herumgeklickt hatte, um die auf dem Foto im Artikel gezeigte Parabolantenne zu identifizieren, stieß ich auf ein Bild einer interessanten Reflektorkonfiguration namens 42-Fuß-Cassegrain -Horn an Australiens historischer Honeysuckle Creek Tracking Station wo unter anderem das berühmte Video der ersten Schritte auf dem Mond aufgenommen wurde.

Das Horn sieht für mich wie eine große Sackgasse aus, ist es aber natürlich nicht. Wie sieht es optisch aus? Wie sammelt es Mikrowellen, die in seine große Öffnung eintreten, und konzentriert sie in einem einzigen kleinen Speisehorn? In welche Richtung zeigt es eigentlich, wie auf dem Foto gezeigt? Was sind die Vorteile dieses ungewöhnlichen Designs?

unten: "Honeysuckle Creek Tracking Station" von hier .

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@Hobbes, das ist nicht der 2. Link in der Frage. Die Optik ist mir noch ein Rätsel. Es sieht immer noch wie eine Sackgasse für Mikrowellen aus.
@Hobbes-Bingo! OK Abbildung 6.5, auf den Kopf gestellt, scheint gut zu passen, und so ist dieses Horn auf dem Foto tatsächlich mehr zum Horizont gerichtet und nicht fast vertikal, wie ich es mir vorgestellt hatte. Die obere Fläche auf dem Foto ist also eine konkave hyperbolische Sekundärseite.
@Hobbes, wenn ich eine Chance habe, finde ich eine physische Kopie des Buches und setze mich hin und lese es (Google hat zu viele fehlende Seiten). Ich verstehe noch nicht wirklich, wie man das als echtes Cassegrain bezeichnen kann. Die Hyperbel ist eher konkav als konvex, und ihre Achse scheint zumindest orthogonal zur Achse der Parabel zu sein, nicht koaxial. Aber wenn Sie in der Zwischenzeit einen Screenshot von Abbildung 6.5 einfügen und auf den Kopf stellen wollen, ist das das "Aha!" Teil der Antwort und sicherlich akzeptabel.

Antworten (2)

Diese Antenne ist ein Cassegrain-Horn (oder „Kasshorn“). Dies ist eine Weiterentwicklung der früheren Hornreflektorantenne (Papier, das das Design beschreibt), bei der ein Horn in eine parabolische Oberfläche strahlt:

Horn-Reflektor-Antenne

Das Cassegrain-Horn reduziert die Antennengröße (großer Abstand zwischen Horn und Parabolschüssel) durch Einführen eines hyperbolischen Reflektors:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Einspeisung befindet sich jetzt an Position F', aber das Hyperboloid ist so geformt, dass es bei F eine virtuelle Quelle erzeugt.

Das Ergebnis ist ein Balken, der so aussieht:

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Das Foto steht relativ zu den Zeichnungen auf dem Papier auf dem Kopf:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Neben der reduzierten Antennengröße hat das Cassegrain-Horn diese Vorteile gegenüber einer normalen Cassegrain-Antenne:

  • keine Blockierung durch den Subreflektor vor dem Hauptreflektor
  • weniger Feed-Spillover (Leckage), sowohl bei der Übertragung (weniger Interferenz mit anderen Systemen) als auch beim Empfang
  • gute Unterdrückung von Grundrauschen

Die Nachteile sind aus dem Foto ersichtlich:
- Die Antenne braucht mehr Struktur. Anstatt ein paar Traversen, die die Sekundärseite halten, erhalten Sie 3 volle "Wände". Es ist billiger, ein Cassegrain mit einer etwas größeren Primärfarbe zu bauen, um die Blockierung des Subreflektors auszugleichen.

Das Buch Practical Conic Sections: The Geometric Properties of Ellipses, Parabolas and hyperbolas beschreibt auch die Geometrie dieser Antenne.

Schöne Antwort, danke! Bezieht sich der reduzierte Spillover-Vorteil auf die übertragene Leistung oder auf weniger Wärmestrahlung vom Boden, die den Empfänger erreicht?
Spillover bezieht sich meiner Meinung nach hauptsächlich auf die übertragene Leistung.
Ich erinnere mich, irgendwo gelesen zu haben (möglicherweise der Google-Buch-Link in Ihrem jetzt gelöschten Kommentar, möglicherweise an anderer Stelle), dass ein wichtiger Vorteil dieses Designs die Tatsache war, dass es den Boden nicht sieht und der Beitrag zum thermischen Rauschen nur etwa 2K betrug. Unabhängig von der Verwendung des Begriffs ist der Vorteil des Designs ein geringes thermisches Rauschen von der Erde. Bearbeiten: Ah, es wird im letzten Satz der Zusammenfassung Ihres verlinkten Artikels erwähnt . Die Empfangsempfindlichkeit ist die Motivation für dieses Design.

Ich werde Hobbes ausgezeichnete Antwort und Detektivarbeit ein wenig ergänzen . Ich habe eine physische Kopie des dort verlinkten Buches nachgeschlagen; Practical Conic Sections: The Geometrical Properties of Ellipses, Parabolas and Hyperbolas von JW Downs, Dover, NY, 1993 und fand es ein kurzes, aber unglaublich interessantes und informatives kleines Buch, wenn Sie gerne über Kegelschnitte lesen.

Durch das Lesen und Genießen der Illustrationen habe ich gelernt, dass die hyperboloide Sekundärseite überhaupt nicht koaxial mit dem primären Paraboloid sein muss. Alle Abschnitte des Paraboloids konzentrieren sich auf einen einzigen Punkt, sodass Sie sie beliebig ausrichten können, solange einer ihrer Brennpunkte mit dem Fokus des Paraboloids zusammenfällt.

Außerdem können Sie je nach Zweck ein positives oder negatives Hyperboloid verwenden. Hyperbeln treten paarweise auf und sind mit zwei Brennpunkten verbunden. Konkav oder konvex, lenkt es die Paraboloidstrahlen, die zu einem seiner Brennpunkte konvergieren, zu einem Brennpunkt am anderen Punkt um.

Wie im verlinkten Artikel in Hobbes Antwort erörtert, besteht schließlich eine Motivation für den Bau dieses ungewöhnlich aussehenden Reflektors darin, dass er verhindert, dass das Speisehorn den Boden oder die Atmosphäre in Horizontnähe "sieht", wo thermisches Rauschen ein ernstes Problem darstellt. Laut Abstract:

Es wird ein neuer Antennentyp beschrieben, der die rauscharmen Temperatureigenschaften der Horn-Reflektor-Antenne mit den attraktiveren mechanischen Eigenschaften kombiniert, die mit dem Paraboloid-Reflektor verbunden sind. Cassegrain-Optiken, die in einer versetzten Speisekonfiguration verwendet werden, ermöglichen die Bildung einer virtuellen Quelle ohne Subreflektorblockierung. Mit einem konkaven Hyperboloid, das die eigentliche, auf der Paraboloidfläche befindliche Zuführung widerspiegelt, wird ein äußerst kompakter Aufbau realisiert. Bis auf die Apertur ist die Antenne komplett abgeschirmt. Der Entwurfsansatz wird skizziert und Messungen an einem experimentellen Modell werden vorgestellt. Der Beitrag des Bodenrauschens von Nebenkeulen beträgt etwa 2°K . (Betonung hinzugefügt)

Aus: A New Low Noise, High Gain Antenna SR Jones und KS Kelleher Aero Geo Astro Corporation, Alexandria, Virginia, Nachdruck aus 1963 IEEE International Convention Record.

unten: Abbildungen 6.4 und 6.5 auf den Seiten 49-50 von Practical Conic Sections: The Geometrical Properties of Ellipses, Parabolas and Hyperbolas von JW Downs, Dover. 1993

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Wie funktioniert dieses seltsam geformte Horn an der Honeysuckle Creek Tracking Station?
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