DE3817214C2 - Schutzabdeckung für eine Antennenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzabdeckung für eine Anordnung aus einer Vielzahl gleicher Dipolelemente.

Es ist eine übliche Praxis, Radarantennen innerhalb einer auch "Radom" genannten Wetterschutzhaube zu installieren, einer Struktur, die die Antenne vor dem Wetter schützt, ihre elektrische Leistungsfähigkeit aber nicht nachteilig beeinflußt.

Solche Strukturen wurden in den "MIT Radiation Laboratory Series", Band 12, mit dem Titel "Microwave Antenna Theory and Design" (1945) beschrieben. "Radome" sind im Kapitel XIV mit dem Titel "Antenna Installation Problems" behandelt.

Eine bekannte Ausführung ist eine "Iglo"-förmige Struktur. Da diese Struktur üblicherweise eine rotierende An­ ordnung mit azimutalen und vertikalen Rotationen beeinhaltet, ist ein halbkugelförmiges Gehäuse, das auch einen minimalen Wind­ widerstand darstellt, angezeigt. Die Wandabschnitte einer solcher Wetterschutzhaube werden so ausgeführt, daß sie einen minimalen Verlust durch Streuung und Reflexion verursachen. Es sind Wandabschnitte aus einer einzigen Schicht sowie Sandwichkon­ struktionen bekannt. Bei einer Sandwichkonstruktion umgibt ein ein relativ festes Material mit einer hohen Dielektrizitäts­ konstanten einen Kern geringer Dichte mit geringer Dielektri­ zitätskonstanten.

"Radome" sind auch von Benjamin Rulf: "Problems of Radome Design for Modern Airborne Radar" in Microwave Journal, Januar 1985, Seiten 145-148, 152, 153, und in US-A-34 53 620 beschrieben.

Da die Abstände zwischen Antenne und Wetterschutzhaube relativ groß waren im Vergleich zum Abstand zwischen den einzelnen Elementen der Antenne, beeinflußte die Wetterschutzhaube die gegen­ seitige Kopplung zwischen den Antennenelementen nicht. Frühere mechanisch gedrehte Anordnungen arbeiteten bei relativ langen Wellenlängen und hatten entsprechend große Abmessungen.

Derzeit erfordern das elektronische Steuern höhere Frequenzen und Mobilität eine kompaktere plattenförmige Antennenhülle. Bei einer elektronisch gesteuerten Antenne, die in der Mitte des C-Bandes arbeitet, können in einer Öffnung (Apertur) von etwa 244 bis etwa 300 cm mehrere Tausend Antennenelemente be­ nutzt werden, deren jedes an der Strahlbildung und der Strahl­ lenkungssteuerung teilnimmt. Bei einer solchen Antenne ist die Schutzumhüllung idealerweise flach - eine "Abdeckung" - und sie sollte in großer Nähe zu den Antennenelementen angeordnet sein, um die Ausdehnung des Radargerätes zu vermindern.

Wie bei den früheren Antennensystemen müssen die Strahlungselemente der elektronisch gesteuerten Anordnung, die oberhalb von 1 GHz arbeiten, ebenfalls vor mechanischer Beschädigung und vor dem Wetter geschützt werden. Die Schutzabdeckung sollte die Leistungsfähigkeit der Anordnung gegenüber einem Gerät ohne Abdeckung bei gutem Wetter nicht vermindern und sie sollte die Leistungsfähigkeit bei schlechtem Wetter gegen­ über einer nicht optimierten Anordnung verbessern.

Die über der Anordnung anzuwendende Schutzabdeckung sollte eine transparente Qualität beibehalten. Sie sollte nur ver­ nachlässigbare Energiemengen absorbieren. Trotz der dichten Nachbarschaft zu den Antennenelementen sollte die Anwesenheit oder Abwesenheit der Abdeckung die Leistungsfähigkeit der Anordnung nicht beeinflussen. Sowohl die Genauigkeit der Strahl­ ausrichtung als auch die Niveaus der Nebenzipfel sollten relativ unverändert bleiben. Bei unfreundlichen Wetterbedingungen sollte die Abdeckung die durch das Wasser, das sich während eines Regens auf der Abdeckung bildet, verursachten Wirkungen minimal halten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte, vor Wetter schützende Schutzabdeckung für eine Antennenanordnung zu schaffen, die oberhalb von 1 Gigahertz betrieben wird, wobei die Schutzabdeckung eine minimale Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit der Antenne haben soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Schutzabdeckung höchstens eine minimale Auswirkung auf das Strahlungsmuster und die aktive Impedanz der Anordnung hat und für eine minimale Beeinflussung der Antennenanordnung durch Regen sorgt.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeich­ nungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Ansicht einer steuerbaren Array- Anordnung mit einer darüber installier­ baren Schutzabdeckung;

Fig. 2A und 2B Drauf- bzw. Seitenansichten der Schutzabdeckung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die mechanische Einzelheiten zum Befestigen der Schutzabdeckung an der Bodenebenen­ struktur (ground plane structure) der verstellbaren An­ ordnung veranschaulicht;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Schutzabdeckung in einer Position über den Primärstrahlern und

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht der einzelnen Dipolelemente, die sich durch die Bodenebenenstruktur der steuerbaren Array- Anordnung erstrecken.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine neue Schutzabdeckung für ein Antennenarray veranschaulicht. Diese Abdeckung ist bei 10 in einer auseinandergezogenen Ansicht dargestellt, in der die Abdeckung nach rechts vom Gehäuse 11 des Radargehäuses ver­ schoben ist. Die Vorderfläche des Gerätegehäuses bietet eine Bodenebene 12 für die Antennenarray 13 und eine mechanische Stütze für die Abdeckung. Die Bodenebene 12 ist planar und weist mehrere Dipolelemente auf, die das Antennenarray bilden und durch die Bodenebene 12 hindurch vorstehen. Die Abdeckung 10, wenn sie sich an Ort und Stelle auf dem Gehäuse befindet, ist an ihrem Umfang an der Bodenebene 12 befestigt, und außerdem ist die Abdeckung mit Ausnehmungen versehen, um das Hindurch­ ragen der vorstehenden Dipolelemente zu gestatten.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung bzw. Array weist eine hohe Leistungs­ fähigkeit auf. Üblicherweise schließt die Anordnung etwas weniger als 3000 einzelne Dipolelemente ein, die in der allgemeinen Weise, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist, über eine Oberfläche von etwa 6,5 m² (bei einer C-Band-Anwendung) verteilt angeordnet sind. Die Anordnung ist elektrisch steuerbar bzw. verstellbar und hat ein Strahlmuster maximaler Auf­ lösung in Übereinstimmung mit den Öffnungsabmessungen. Bei der C-Band-Anwendung beeinflußt das Design der Schutzabdeckung die Leistungs­ fähigkeit der Antenne selbst mit stark reduzierten Neben­ zipfeln nicht.

Die Schutzabdeckung, deren mechanische Einzelheiten in den Fig. 1 bis 4 veranschaulicht sind, ergibt eine nahezu ideale Leistungsfähigkeit für die in Fig. 1 dargestellte Array-Anordnung. Insbesondere ist der mit der Anwesenheit der Abdeckung verbundene Strahlungsverlust geringer als 0,20 Dezibel, die Auswirkungen auf die Strahlverstellung sind geringer als einige hundertstel Grad. Die Wirkung auf die Nebenzipfel ist minimal, und Wasserkeile während eines Regens werden durch die vorliegende Abdeckung im allgemeinen beseitigt.

Wasserkeile werden gebildet, wenn benetzte Oberflächen schräg­ gestellt und eine Richtung zum Ablaufen eingerichtet wird. Der "Keil" wird der Dynamik des Benetzungs- und Ablaufverfahrens zugeschrieben. Es wird angenommen, daß die Regentropfen auf eine Oberfläche im Durchschnitt in gleicher Anzahl pro Flächen­ einheit auftreffen. Das so angesammelte Wasser wird unter einer zusammenhängenden Schicht gehalten, die sich auf einer benetzten Oberfläche bildet. Wird die Oberfläche gekippt, dann bewegt sich das zusammengehaltene Wasser hauptsächlich unter dem Einfluß der Schwerkraft zum Boden hin nach unten, wo es von der Ober­ fläche abtropft. Bei stetigem Fließen gibt es stromaufwärts eine kleine Fläche für die Regenansammlung, die Strömungs­ geschwindigkeit ist geringer und die Wasserdicke unter der Schicht ist kleiner. Stromabwärts wird die Fläche für die Regenan­ sammlung größer, die Strömungsgeschwindigkeit nimmt zu und die Dicke des Wassers unter der Schicht ebenfalls. Es wird daher ein Wasserkeil auf einer schräggestellten befeuchteten Oberfläche gebildet, der oben dünn und am Boden dick ist (im Falle starker Winde kann der Keil eine horizontale als auch eine vertikale Komponente aufweisen).

Die Wasserkeilbildung kann den Betrieb der Anordnung in ver­ schiedener Weise beeinflussen. Die aus Regen gebildete Wasser­ schicht absorbiert und reflektiert Hochfrequenzenergie und be­ wirkt somit Schwächung und beeinflußt die Ausrichtgenauigkeit, das Verstellen und die Höhe der Nebenzipfel. Die Wirkung der Wasserkeile verursacht eine Schwächung von mehreren Dezibel und Fehler von mehreren zehntel Grad bei der Ausrichtgenauig­ keit und eine Zunahme von mehreren Dezibel bei den Nebenzipfeln.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Ausbildung einer anhaftenden Wasserschicht und die Bildung von Wasserkeilen üblicher­ weise verhindert. Die Auswirkungen nach Regenschauern sind von vernachlässigbarer Dauer, da es keine Austrockenperiode gibt.

In Fig. 2A ist eine Draufsicht der Schutzabdeckung darge­ stellt. Die Abdeckung hat eine rechteckige Außenlinie und eine planare Konfiguration.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt der erhobenen Fläche der Abdeckung, die typisch ist für den Bereich, der über den Dipol­ elementen angeordnet ist. Die erhobene Fläche ist eine Viel­ schichtstruktur. Die Schichten 21 und 23 bestehen aus glas­ faserverstärkten, mit Harz gefüllten Folien mit einer Dicke von etwa 0,35 mm. Die Schicht 22 ist eine starre Harzschaumschicht mit geschlossenen Zellen und einer Dicke von etwa 1,6 cm zwischen den beiden glasfaserver­ stärkten Folien. Die Schicht 25 ist eine etwa 0,225 mm dicke, glasfaserverstärkte harzgefüllte Folie, die an ihrer oberen Oberfläche mit Teflon imprägniert ist. Ein Polyesterharz ist ein geeignetes Harz zum Füllen der Fiberglasfolien der Schichten 21 und 23 und der unteren Oberfläche von 25. Ein geeignetes Material für die starre Schaumschicht 22 ist ein Polyvinyl­ chlorid.

Eine flexible geschäumte Harzschicht 24 mit geschlossenen Zellen ist an der unteren Oberfläche der Fiberglasfolie 23 be­ festigt. Diese Schicht 24 hat eine Dichte von etwa 0,04 g/cm³, und sie ist etwa 1,25 cm dick. Ein geeignetes Material für die Schicht 24 ist ein vernetztes Polyäthylen geringer Dichte. Befindet sich die Abdeckung in Position auf der Bodenebene 12, dann ist die innere Schicht 24 der Abdeckung gegen die äußeren Oberflächen der Dipolelemente gepreßt und ergibt eine zu­ sätzlich verteilte Abstützung für die Abdeckung über die An­ ordnung.

Die Schicht 25 ist an der äußeren Oberfläche der Folie 21 be­ festigt, um die regenisolierenden Eigenschaften der Abdeckung zu verbessern. Die Teflonimprägnierung für die obere Oberfläche der Schicht 25 ist ausgewählt wegen der Abriebsbeständigkeit und der Wasserisolierfähigkeit, die Teflon der Abdeckung ver­ leiht. Eine letzte Schicht 26 ist ein hydrophober Überzug, der eine nominelle Dicke von etwa 0,05 mm hat. Er besteht aus einem klebrigen Grundierungsüberzug, mit dem Teilchen aus pyrogenem Siliziumdioxid (SiO₂) mit einer Größe von etwa 0,5 bis 1 µm auf der teflonimprägnierten Oberfläche der Schicht 21 haften.

Die gerade beschriebene Abdeckung ergibt die erforderlichen Schutzfunktionen während einer vernünftigen Lebensdauer ohne Beeinträchtigung der elektrischen Leistungsfähigkeit der An­ ordnung bzw. Array.

Die Hochfrequenz-Durchlässigkeit der Abdeckung ist bei Aufrechter­ haltung der erforderlichen mechanischen Festigkeit hauptsächlich dem Einsatz fester Folienmaterialien mit geeignet geringer Dicke zuzuschreiben, die zwischen sich eine geeignete Dicke eines starren Schaumes geringer Dielektrizitätskonstante in einer Sandwichkonstruktion aufweisen. Eine auf die Wetterschutz­ haube einfallende Welle, die auf die fiberglashaltigen Schichten 21 bis 25 auftrifft, wird teilweise reflektiert und teil­ weise durchgelassen. Der teilweise durchgelassene Teil der an­ kommenden Welle pflanzt sich durch den Schaumkern 22 fort und wird beim Auftreffen auf die glasfaserverstärkte Schicht 23 wieder teilweise reflektiert und teilweise durchgelassen. Bei einer geeigneten Auswahl der Dicke für den Schaumkern pflanzen sich der Teil, der von den Schichten 21-25 zurückreflektiert wird, und der Teil, der nach Reflexion von der Schicht 23 bei Schicht 21-25 ankommt, um 180° phasenverschoben fort und löschen sich gegenseitig aus. Durch richtige Auswahl der Aus­ bildung des Sandwich wird daher ein beträchtlicher Teil der Reflexion von den glasfaserverstärkten Schichten 21, 25 und 23 ausgelöscht und die Durchlässigkeit durch die Wetterschutzhaube verbessert.

Die Hochfrequenzqualität der Abdeckung wird auch stark durch den Einsatz der aus flexiblem Polyäthylenschaum bestehenden Schicht 24 beeinflußt, die zwischen der glasfaserverstärkten Schicht 23 und den oberen Kanten der Dipolsubstrate angeordnet ist. Die somit gegebene verteilte Abstützung gestattet die Mini­ mierung der Dicke der glasfaserverstärkten Schichten und redu­ ziert die Menge an reflektierter Energie. Der flexible Schaum wird so ausgewählt, daß er eine minimale Dichte und eine mini­ male Dielektrizitätskonstante aufweist, um die Einwirkung auf die Hochfrequenz-Fortpflanzung und die gegenseitige Kopplung zwischen den Dipolelementen zu vermindern. Der Schaum hat weiter den Zweck, abstützend die nächste innere glasfaserverstärkte Schicht 23 der Abdeckung um einen angemessenen Abstand von Dipolelementen zu verschieben, um für eine vernachlässigbare Einwirkung auf das gegenseitige Koppeln zwischen den Dipolelementen zu sorgen. Diese Vorsorgemaßnahme minimiert die Auswirkung der Wetterschutzhaube auf die Leistungsfähigkeit der Antennenordnung. Der Schaum hat eine Dicke von etwa 1,25 cm. Der Abstand ist von der Wellenlänge abhängig und, obwohl eine Sache der Toleranz der Ausführungsform, sollte dieser Abstand vom Blickpunkt der elektrischen Leistungsfähigkeit in der Größen­ ordnung einer Viertel Wellenlänge und wahrscheinlich mehr liegen.

Die elektrischen Parameter der fünf Schichten, die die Abdeckung bilden, haben in einer praktischen, vom Computer optimierten Ausführung für den mittleren C-Band-Frequenzbereich die folgenden Werte:

Eine Computeranalyse der Verlustleistung der Abdeckung wurde durchgeführt, bei der die Verluste für eine senkrechte Polarisierung (das E-Feld senkrecht zur Ebene eines einfallenden und entsprechenden reflektierten Strahls) und für eine horizontale Polarisierung (das E-Feld in der Ebene eines einfallenden und damit verbundenen reflektierten Strahls) separat errechnet wurden. Die Verlustleistung wurde bei bestimmten Frequenzen im mittleren C-Band- Frequenzbereich und über Strahlwinkelablenkungen von 0-45° errechnet. Bei der Optimierung entsprechend den ausgewählten Parametern wurde der Verlust am unteren Ende des Bandes auf etwa 0,05 db minimiert, wobei der größte Verlust von etwa 0,08 db am oberen Ende des Bandes auftrat. Die Verluste für die senkrechten gegenüber den parallelen Polarisationen waren nahe­ zu gleich, wobei beide innerhalb von 0,02 db voneinander bei gleicher Frequenz und gleichem Steuerwinkel lagen. Bei der gleichen Optimierung treten die größeren Verluste bei einem Steuerwinkel von 0 und die geringeren Verluste bei den maximalen Steuerwinkeln auf. Am unteren Teil des Bandes betrug der Verlustunterschied zwischen Steuerwinkeln von 0-45° etwa 0,01 db, während er am oberen Ende des Bandes etwa 0,04 db betrug.

Die Computeranalyse der Verlustwerte der Abdeckung ist sehr genau und erfordert die Eingabe der aufgeführten Eigenschaften jeder der fünf Schichten. Die Berechnung der Verlustwerte ist in einem Sinne genau, daß sie eine Annahme zur Folge hat, daß jede der fünf Schichten zwei Oberflächen aufweist, bei denen eine Reflexion auftreten kann und sowohl Reflexions- als auch Streuverluste umfaßt.

Während das Computerprogramm eine "genaue Lösung" zur Folge hat, sollte auf verschiedene Punkte beim Entwurf hingewiesen werden. Die elektrischen Verlustwerte der Fünfschichtkonfiguration können mit einem Fehler von ±10% durch ein Dreistücksandwich angenähert werden, das aus zwei dünnen dichten Schichten besteht, die um eine ungeradzahlige Zahl von Viertel Wellenlängen im Abstand zu­ einander liegen.

Der Abstand (S_o) für die ausgewählte Frequenz wird folgender­ maßen angenähert:

worin n = 0, 1, 2, 3, usw.
λ_o = Wellenlänge der ausgewählten Frequenz im Vakuum,
d = Dicke der dichten Schichten,
ε = relative Dielektrizitätskonstante der dichten Schichten.

Der Reflexionskoeffizient für eine Wand der allgemeinen Drei- Schicht-Sandwichkonfiguration kann aus den elektrischen Dicken der glasfaserverstärkten "Häute" und dem Schaumkern sowie der relativen Dielektrizitätskonstante beider errechnet werden.

Die Gleichungen und Messungen zeigen, daß die elektrischen Ver­ luste mit der ausgewählten Frequenz vermindert werden, wenn die starre Schaumschicht 23 des hypothetischen Sandwichs und die flexible Schaumschicht 24 verminderte Dielektrizitätskonstanten und verringerte Tangenswerte des jeweiligen Verlustwinkels auf­ weisen. Außerdem verbessert ein Verdünnen der glasfaserverstärkten Schichten 21, 25 und 23 die elektrische Leistungsfähigkeit der Ab­ deckung.

Bei der optimierten Ausführungsform, die ein sich Verlassen auf die durch flexible Schicht 24 gegebene verteilte Abstützung einschließt, wurde festgestellt, daß die mechanische Steifheit der Abdeckung bei einer Verminderung der Dicke der Schichten 21 und 23 um einen Faktor 2 angemessen war. Die elektrischen Verlustwerte wurden daher gegenüber der bekannten Ausführungs­ form der Wetterschutzhaube um einen Faktor 3 verringert.

Weitere Einzelheiten der Konstruktion der Abdeckung sind am besten in den Fig. 2 und 3 ersichtlich. Das Fünf-Schichtsandwich der Abdeckung ist in einem im wesentlichen unbeweglichen Eingriff mit den äußeren Oberflächen der Dipolelemente durch drei Struktur­ teile 15, 16 und 17 getragen. Das Teil 15 ist ein Rand, der um den Umfang der Abdeckung herum vorgesehen ist und eine erforderliche Tiefe hat, um die vorstehenden Dipolelemente aufzunehmen. Der Rand 15 geht über in ein inte­ grales Bildrahmenteil 17, das um den Umfang des Fünfschicht- Sandwich herum verläuft und eine direkte Abstützung für das Sandwich schafft. Der Rand geht auch in einen integralen Flansch 16 über, durch den der Rand 15 und damit die Abdeckung auf der Fläche des Gerätegehäuses abgestützt ist. Die drei Teile 15, 16, 17 sind im wesentlichen tragende Bauteile.

Der Rand 15, der Flansch 16 und Rahmen 17 sorgen für die bau­ liche Integrität der Abdeckung, wenn sie sich im unmontierten Zustand befindet und für den unter Spannung folgenden Eingriff der Abdeckung mit den Antennenelementen, wenn montiert.

In der montierten Position wird der Flansch 17 durch vier schwenkbare Teile 18, die an den Wänden des Gehäuses montiert sind, an Ort und Stelle gehalten. Die schwenkbaren Teile 18 schließen jeweils einen unter Druck schwenkbaren Aluminium­ winkel ein, der in die Stellung über dem Flansch einschnappt und diesen Flansch in Eingriff mit der Bodenebene preßt. Stifte 19, die um den Umfang der Gerätefläche im Abstand angeordnet sind, passen mit entsprechenden Löchern im Flansch zusammen, um die genaue Ausrichtung der Abdeckung auf der Gerätefläche sicherzustellen. Die Stifte nehmen auch Zugspannungen auf, die auftreten, wenn sich die Abdeckung auf einer tieferen Temperatur befindet als das Gerätegehäuse.

Die Flanschabmessungen sind so eingestellt, daß um den Umfang der Abdeckung die flexible Schaumschicht 24 etwas (üblicherweise etwa 1,25 mm) zusammengepreßt wird. Das Zusammenpressen vermindert sich gegen das Zentrum der Anordnung und ist begleitet von einer nach außen gerichteten Biegung von etwa 0,625 mm am Zentrum der Abdeckung. Um eine merkliche Ausbiegung der inneren Fiberglasschicht zu verhindern, wenn der Schaumkern 24 zusammengepreßt ist, und somit zu verhindern, daß sich der Ab­ stand zwischen den glasfaserverstärkten Schichten 21-25 auf der einen Seite und der glasfaserverstärkten Schicht 23 auf der anderen Seite ver­ ändert, ist der Schaumkern 22 ein "starrer" Schaum. Der Schaum­ kern 22 hat auch eine größere Dichte und somit eine größere Be­ ständigkeit gegenüber Zusammenpressen. Sowohl die Schicht 23 als auch die Schicht 24, die verfügbare Schaummaterialien be­ nutzen, haben nahe 1 liegende relative Dielektrizitätskonstanten, wobei die erstere bei etwa 1,09 und die letztere bei etwa 1,04 liegt. Materialien mit geringen Tangenswerten des Verlustwinkels sind erhältlich und werden benutzt.

Die Wirkung der Montagestruktur besteht darin, die Oberflächen der Abdeckung mit Bezug auf die Dipolelemente der Anordnung unter großen Variationen von Wind und Temperatur unbeweglich zu machen. Die Abstützung des Umfanges der Abdeckung, die die Schicht 24 zusammenpreßt, vermindert vibrationsmäßige oder sta­ tische Verschiebungen der Abdeckung bei einer unter Windbe­ lastung stehenden Abdeckung. Bei der praktischen Ausführung verursachten Verschiebungen des Zentrums der Abdeckung unter dem Einfluß von direktem Winddruck über einen Geschwindigkeits­ bereich von 0 bis etwa 120 km/h Auslenkungsunterschiede am Zentrum der Abdeckung von weniger als etwa 0,625 mm. In einem Temperaturbereich von etwa -30° bis etwa +50°C Umgebungstemperatur (in der Sonne) traten Aus­ lenkungen von weniger als etwa 0,625 mm auf (mit glasfaserverstärkten Schichten mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 14,4 × 10^-6 cm/cm/°C - entsprechend 8 × 10^-6 Zoll/Zoll/°F). Auslenkungsbereiche dieser Größenordnung beeinflussen die elektrische Leistungsfähigkeit der Antennenanordnung nicht. Die Teile 15, 16 und 17 sorgen auch für eine dauerhafte wasser­ dichte und staubfreie Verbindung zwischen der Abdeckung und dem Gerätegehäuse.

Während die elektrische Ausführung der Abdeckung in Bezug zur Frequenz bemessen werden kann, neigt die Masse der Abdeckung dazu, ihre Anwendung auf Frequenzen oberhalb von 1 GHz zu begrenzen. Bei Frequenzen oberhalb von 10 GHz kann die Dicke der Schaumschicht 22 ein ungradzahliges Vielfaches einer viertel Wellenlänge betragen. Die Schaumschicht 24 kann die hier vor­ geschlagenen minimalen elektrischen Abmessungen überschreiten, ohne daß ein merklicher Verlust an elektrischer Wirksamkeit auftritt. Dicke und Festigkeit der Schaumschichten müssen einge­ stellt werden in Beziehung zu den Gesamtabmessungen der Ab­ deckung, um die erwünschte Starrheit oder Freiheit von Aus­ biegung zu erhalten. Die hier vorgeschlagenen Abschirmungsdicken sind geeignet für eine Öffnung von etwa 244 cm, und die Schaumdicken sind für einen Betrieb über dem mittleren C-Bandbereich optimiert.

Claims (6)

1. Schutzabdeckung für eine Anordnung aus einer Viel­ zahl gleicher Dipolelemente (14), die von einer Bodenebene (12) der Schutzabdeckung (10) getragen sind, enthaltend:

• A) eine erste dünne Schicht (25) aus einer glasfaser­ verstärkten Konstruktion, die auf der einen Oberfläche mit Teflon gefüllt ist, das die Benetzung und Oberflächenverun­ reinigung vermindert, und die auf der anderen Oberfläche mit Harz gefüllt ist;
• B) eine zweite dünne Schicht (21), die auf der ihrer einen Seite mit der ersten Schicht (25) verbunden ist, aus einer glasfaserverstärkten, harzgefüllten Konstruktion;
• C) eine dritte dicke Schicht (22) aus einer Schaumkon­ struktion geringer Dichte und kleiner Dielektrizitäts­ konstante, wobei ihre eine Oberfläche mit der anderen Oberfläche der zweiten Schicht (21) verbunden ist;
• D) eine vierte dünne Schicht (23) aus einer glasfaser­ verstärkten, harzgefüllten Konstruktion, deren eine Ober­ fläche mit der anderen Oberfläche der dritten Schicht (22) verbunden ist, und
• E) eine fünfte dicke Schicht (24) aus einer Schaumkon­ struktion geringer Dichte und kleiner Dielektrizitäts­ konstante, deren eine Oberfläche mit der anderen Oberfläche der vierten Schicht (23) verbunden ist und die mit den Dipolelementen (14) in Kontakt ist, wenn sich die Abdeckung (10) an Ort und Stelle befindet, und der Abdeckung (10) eine verteilte Abstützung gibt,
  wobei die fünfte Schicht (24) eine Dicke hat, die die vierte Schicht (23) in einem Abstand von den Dipolelementen (14) hält, der die gegenseitige Kopplung zwischen den Dipol­ elementen (14) minimiert und den Einfluß der Anwesenheit oder Abwesenheit der Abdeckung (10) auf Strahlungsmuster und die aktiven Impedanzen der Anordnung verringert, und die erste, zweite und vierte Schicht (25, 21, 23) dünn sind relativ zu der dritten und fünften Schicht (22, 24), wobei die Dicken dieser Schichten so gewählt sind, daß der Reflexionsverlust im Betriebs-Frequenzband minimiert ist.

2. Schutzabdeckung nach Anspruch 1 zur Verwendung bei Frequenzen oberhalb einem GHz, wobei die dritte Schaum­ schicht (22) eine Dicke aufweist, die etwa ein ungrad­ zahliges Vielfaches von Viertelwellenlängen in dem Schaum ist, für eine optimale Aufhebung von Reflexionen durch die glasfaserverstärkten Schichten (21, 25) auf der einen Seite der dritten Schicht (22) und Reflexionen durch die glasfaserverstärkte Schicht (23) auf der anderen Seite der dritten Schicht (22), und wobei die fünfte dicke Schaum­ schicht (24) eine Dicke hat, die etwa gleich einem Viertel der elektrischen Wellenlänge bei dem Betriebsfrequenzband ist, um eine Beeinflussung durch gegenseitige Kopplung zu vermeiden.

3. Schutzabdeckung nach Anspruch 2, wobei die dritte Schicht (22) ein starrer Schaum ist und den Abstand zwischen den Glasfaserschichten (21, 23), die mit ihren jeweiligen Oberflächen verbunden sind, beibehält und die mehrschichtige Abdeckungsstruktur versteift;
die Bodenebene (12) ein tragendes Bauteil ist, das die vorspringenden Dipolelemente (14) abstützt, und
die fünfte Schicht (24) ein flexibler Schaum ist, der im zusammengepreßten Zustand zwischen der vierten Schicht (23) und den Dipolelementen (14) für die verteilte Abstützung der Mehrschichtstruktur und für eine zusätzliche Versteifung über der Abdeckung sorgt.

4. Schutzabdeckung nach Anspruch 3, wobei die Abdeckung (10) mit einer festen strukturellen Halterung (17, 15, 16) um ihren Umfang herum versehen ist, mittels der die Abdeckung an der Bodenebene (12) befestigt ist, durch die sie in einem elastischen Eingriff mit den Dipol­ elementen (14) gehalten ist, wobei die Halterung statische und dynamische Verschiebungen der Abdeckung (10) mit Bezug auf die Bodenebene (12) verkleinert, die durch Änderungen der Temperatur und Windgeschwindigkeit verursacht sind.

5. Schutzabdeckung nach Anspruch 4 zur Verwendung bei Frequenzen im mittleren C-Band, wobei die zweite Schicht (21) und die vierte Schicht (23) eine Dicke von etwa 0,35 mm aufweisen, die dritte Schicht (22) eine Dicke von etwa 1,6 cm und eine Dielektrizitätskonstante von etwa 1,09 hat, und die fünfte Schicht (24) eine Dicke von etwa 1,25 cm und eine Dielektrizitätskonstante von etwa 1,05 hat.

6. Schutzabdeckung nach Anspruch 1, wobei ein Überzug aus hydrophobem pyrogenen SiO₂ auf die äußere gefüllte Oberfläche der ersten Schicht (25) aufgebracht ist und die Wasserkeilwirkung von Regen auf das Strahlungsmuster vermindert.