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Cassegrain- Antenne

Bild 1: Prinzip einer Cassegrain- Antenne

Bild 1: Prinzip einer Cassegrain- Antenne

Cassegrain- Antenne

Cassegrain- Antennen (Aussprache: kasgʀɛn) sind Antennen, die in Anlehnung an ein gleichnamiges Spiegelteleskop konstruiert wurden.

Der französische Bildhauer Sieur Guillaume Cassegrain erfand eine Sonderform des Spiegelteleskops. Ein Cassegrain- Teleskop besteht aus zwei Spiegeln, einem Hauptspiegel und einem sekundären Spiegel. In einem traditionellen Spiegeltesleskop wird das Licht nur im Hauptspiegel gebündelt und zum Okular abgelenkt. Das Licht tritt neben dem Teleskop zum Beobachter aus. In einem Cassegrain Teleskop befindet sich in der Mitte des Spiegels ein Loch. Das Licht wird vom Hauptspiegel (Rotationsparaboloid) gebündelt und zum zweiten Spiegel (Hyperboloid) zum Beobachtungsloch gelenkt. Durch das Loch im Hauptspiegel sieht der Beobachter im zweiten Spiegel das Bild.

Bild 2: Cassegrain- Antenne eines Waffenleitradars.

Bild 2: Cassegrain- Antenne eines Waffenleitradars.

In den bei Fernmelde- und Radaranwendungen genutzten Cassegrain- Antennen befindet sich der Strahler etwa an der Oberfläche des konkav geformten Primärreflektors und strahlt in Richtung des konvex geformten Sekundärreflektors, welcher sich kurz vor dem Brennpunkt des Primärreflektors befindet. Die Energie des Strahlers (meist ein Hornstrahler) wird vom Sekundärreflektor auf den Primärreflektor verteilt, wird dort ein zweites mal reflektiert und verlässt als gebündelter Strahl das Antennensystem.

VorteilNachteil
  • Der Strahler ist für Wartungszwecke leicht erreichbar und die Antenne ist auch sehr kompakt aufgebaut.
  • Leitungsverluste werden vermieden, da der Empfänger direkt am Strahler montiert werden kann.
  • Der Sekundärreflektor wirft an der effektivsten Stelle der Antenne einen Schatten auf den Primärreflektor.
linksdrehend
zirkular
rechtsdrehend
zirkular
linear
horizontal
linear vertikal

Bild 3: Prinzip einer Cassegrain- Antenne mit polarisationsändernder Platte

linksdrehend zirkular
rechtsdrehend zirkular
linear
horizontal
linear vertikal

Bild 3: Prinzip einer Cassegrain- Antenne mit polarisationsändernder Platte

Es gibt jedoch eine Möglichkeit, den Nachteil des „Schattens” zu umgehen, wie es zum Beispiel bei der Antenne des Zielverfolgungsradar des SkyGuards der Firma Oerlikon/Contraves AG praktiziert wird. Der Sekundärreflektor reflektiert nur horizontal polarisierte Wellen, der Primärreflektor reflektiert mit seiner metallischen Oberfläche alle elektromagnetischen Wellen. Als Besonderheit muss aber genannt werden, dass bei der Reflexion einer zirkular polarisierten Welle diese nach der Reflexion einen umgekehrten Drehsinn hat.

Vor dem Primärreflektor ist eine Platte als Sekundärreflektor angebracht. Diese besteht aus zwei verschiedenen Ebenen: einer polaritätsändernden Schicht aus flachen aber breiten Lamellen, die im λ/4- Abstand in einem Winkel von 45° zur Polarisationsebene angebracht sind. Durch diese Platte wird beim erstmaligen Durchdringen aus der linksdrehend zirkular polarisierten eine linear horizontal polarisierte Welle. Als zweite Ebene sind dünne horizontale Drähte gespannt, die für linear-horizontal polarisierte Wellen als Reflektor wirken. Beim zweiten Durchdringen wird aus der rechtsdrehend zirkular polarisierten Welle eine linear-vertikal polarisierte Welle, für die der Sekundärreflektor kein Hindernis darstellt.

Bild 4: Antennen der FLA- Raketenleitstation für den SA-8 Komplex „Gecko”

Bild 4: Antennen der FLA- Raketenleitstation für den SA-8 Komplex „Gecko”

Die Welle verlässt den Hornstrahler zum Beispiel linksdrehend zirkular polarisiert, beim ersten Durchdringen der polarisationsändernden Platte entsteht eine horizontal linear polarisierte Welle und diese wird am Sekundärreflektor reflektiert. Die gleiche Platte wird jetzt von der anderen Seite durchquert, für die Welle ist die Platte jetzt gespiegelt. Somit sieht die Platte für die Welle so aus, als wäre sie um 90° gedreht! In diesem Fall wird die Welle wieder zu genau der Polarisation zurückgeführt, mit der sie ankam: hier also linksdrehend zirkular polarisiert.

Am Primärreflektor ändert die Welle während der Reflexion ihre Drehrichtung und durchdringt erneut die polarisationsändernde Platte, wird dort jetzt aber zu einer linear-vertikal polarisierten Welle. Diese kann den Sekundärstrahler aus den dünnen Drähten durchdringen und wird somit vertikal polarisiert abgestrahlt.

Die polarisationsändernden Platten sind sehr schön zu erkennen bei den Antennen der Raketenleitstation des FLA- Raketenkomplexes SA-8 „Gecko”.