DE1257901B - Flachantenne fuer nach dem Summe-Differenz-Verfahren arbeitende Impulsradargeraete - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIq

GOIs

Deutsche KL: 21 a4-48/63

Nummer: 1257 901

Aktenzeichen: C 26432IX d/21 a4

Anmeldetag: 8. März 1962

Auslegetag: 4. Januar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flachantenne für nach dem Summe-Differenz-Verfahren arbeitende Impulsradargeräte, bestehend aus Hohlleitern, die mit strahlenden Gliedern versehen sind, welche gleichmäßig über ihre ganze Länge verteilt sind, mit Einrichtungen zur Erzeugung eines Summensignals, eines Höhenwinkel-Differenzsignals und eines Seitenwinkel-Differenzsignals.

Auf verschiedenen Gebieten, insbesondere bei schnellen Luftfahrzeugen, besteht das Bedürfnis, die erforderlichen Radarantennen möglichst flach auszuführen. Es sind Richtantennen bekannt, die aus mehreren in einer Ebene parallel nebeneinanderliegenden Hohlleitern bestehen, die mit strahlenden Schlitzen versehen sind, wobei die Strahlungsrichtung durch Veränderung der Phasenbeziehungen in den Hohlleitern einstellbar ist.

Es ist auch eine auf diesem Prinzip beruhende Flachantenne für Doppler-Radargeräte zur Geschwindigkeits- und Abtriftsmessung über Grund bekannt, bei welcher in vier verschiedenen Richtungen jeweils zwei Bündel mit sich überlappenden Charakteristiken im Umtastverfahren ausgesendet werden. Zu diesem Zweck sind jeweils die geradzahligen Hohlleiter für sich und die ungeradzahligen Hohlleiter für sich an jedem Ende mit einem gemeinsamen Speisehohlleiter verbunden. In jedem Sendezeitpunkt wird immer von einem der Speisehohlleiter Energie übertragen, während die drei anderen Speisehohlleiter reflexionsfrei abgeschlossen sind. Durch die unterschiedlichen Charakteristiken der von den geradzahligen bzw. von den ungeradzahligen Hohlleitern gebildeten Teilantennen wird die gewünschte Überlappung erzielt.

Schließlich ist auch die Verwendung einer aus Hohlleitern mit Schlitzstrahlern bestehenden Antenne für ein nach dem Summe-Differenz-Verfahren arbeitendes Radargerät bekannt. Zu diesem Zweck sind zwei mit strahlenden Schlitzen versehene Hohlleiter mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Zweigen einer Drehkreuzantenne verbunden, und eine zweite, in gleicher Weise ausgebildete Drehkreuzantenne ist im rechten Winkel dazu angeordnet.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Flachantenne der eingangs angegebenen Art, welche alle für das Summe-Differenz-Verfahren erforderlichen Summen- und Differenzspannungen gleichzeitig liefert.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise in einer Ebene parallel zueinander mehrere solche Hohlleiter angeordnet sind, von denen jeweils zwei benachbarte einander paar-

Flachantenne für nach dem
Summe-Differenz-Verfahren arbeitende
Impulsradargeräte

Anmelder:

CSF — Compagnie Generale de Telegraphic

sans FiIs, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Leo Thourel, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 17. März 1961 (855 958)

weise zugeordnet und so ausgeführt sind, daß die ersten Hohlleiter aller Paare das gleiche erste Strahlungsdiagramm und die zweiten Hohlleiter aller Paare das gleiche, von dem ersten verschiedene zweite Strahlungsdiagramm aufweisen, daß zwischen den beiden Hohlleitern jedes Paares Kopplungsmittel vorgesehen sind, die eine der Vektorsumme der von den beiden Hohlleitern des Paares empfangenen Spannungen entsprechende Summenspannung und eine der Vektordifferenz dieser Spannungen entsprechende Differenzspannung erzeugen, und daß zur Erzeugung des Summen- bzw. ersten Differenzsignals zwei Summieranordnungen vorgesehen sind, von denen die eine die Summenspannungen aller Paare summiert und die andere die Differenzspannungen aller Paare summiert, und daß zur Erzeugung des zweiten Differenzsignals eine Subtraktionsschaltung vorgesehen ist, die die Summenspannungen aller Paare entsprechend phasenunterschiedlich kombiniert.

Bei der erfindungsgemäßen Flachantenne liefern die beiden zum gleichen Paar gehörenden Hohlleiter infolge der zwischen ihnen bestehenden Kopplung unmittelbar die Summenspannung bzw. die Differenzspannung der den beiden verschiedenen Strahlungsdiagrammen entsprechenden Signale. Durch die Summierung der Differenzspannungen erhält man unmittelbar das Differenzsignal für die eine Ortungsebene, durch die Summierung der Summenspannun-

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gen das Summensignal und durch die phasenunterschiedliche Zusammenfassung der Summenspannungen das Differenzsignal für die andere Ortungsebene. Diese Flachantenne erfüllt daher alle für das Summe-Differenz-Verfahren erforderlichen Funktionen; sie hat dabei einen völlig flachen und geschlossenen Aufbau und ergibt infolge der beliebigen Ausdehnung in den beiden ebenen Dimensionen eine gute Richtwirkung.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung bei- xo spielshalber erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Flachantenne nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Oberansicht eines der Grundbestandteile der Flachantenne von F i g. 1,

Fig. 3 das Strahlungsdiagramm der Flachantenne von F i g. 1 in deren mittelsenkrechten Ebene,

F i g. 4 das Strahlungsdiagramm der Flachantenne von F i g. 1 in deren Ebene,

F i g. 5 einen Querschnitt durch die Flachantenne zo von F i g. 1 und

F i g. 6 eine Oberansicht eines weiteren Bestandteils der Flachantenne von F i g, I₁

Die in Fig. 1 dargestellte Flachantenne enthält eine Gruppe von rechteckigen Hohlleitern 1 und 2, die parallel nebeneinander angeordnet und an ihren Schmalseiten zusammengefügt sind, wobei jeweils abwechselnd ein Hohlleiter 1 und ein Hohlleiter 2 nebeneinanderliegen.

Die Hohlleiter 1 und 2 weisen strahlende Schlitze 3 auf, die senkrecht zur Hohlleiterachse in der Breitseite angebracht sind. Es ist jedoch ohne weiteres auch möglich, andere Arten von Schlitzen anzuwenden.

Ein Paar der Hohlleiter 1 und 2 ist in F i g. 2 dargestellt. Diese Hohlleiter sind durch eine in ihrer gemeinsamen Wand angebrachte Hybridverzweigung 4 miteinander gekoppelt. Der Hohlleiter 2 enthält einen Phasenschieber5, der eine Phasenverschiebung π/2 erzeugt. Dies hat zur Folge, daß am Punkt S die Vektorsumme und am Punkt D die Vektordifferenz der von den beiden Hohlleitern eingefangenen Signale abgenommen werden kann.

Die einander entsprechenden Schlitze in allen Hohlleitern 1 und 2 der ganzen Anordnung werden glelcbphasig gespeist, da der Abstand zwischen den Schlitzen bei allen Hohlleitern gleich ist. Wenn als Bezugskoordinätensystem ein rechtwinkliges Koordinatensystem xyz gewählt wird, dessen z-Achse senkrecht zu der die Hohlleiter enthaltenden xy-Ebene steht, wobei die x-Achse der Ausbreitungsrichtung in den Hohlleitern entspricht, hat die zuvor geschilderte Ausbildung die Folge, daß das horizontale Strahlungsdiagramm Γ der Gesamtheit der Hohlleiter 1 und das horizontale Strahlungsdiagramm 2' der Gesamtheit der Hohlleiter 2 symmetrisch zur x-Achse liegen (Fig. 4).

Es sind an sich bekannte Maßnahmen getroffen, damit die Phasengeschwindigkeit in den Hohlleitern 1 verschieden von der Phasengeschwindigkeit in den Hohlleitern 2 gemacht wird. Dies hat zur Folge₅ daß das Strahlungsmaximum des vertikalen Strahlungsdiagramms der Hohlleiter 1 in einer Richtung A₁ und das Strahlüngsmaximum des vertikalen Strahlungsdiagramms der Hohlleiter! in einer anderen Rieh- tang A₂ in der xz-Ebene liegen (Fig. 3),

Übergänge 6 verbinden die Ausgänge D der Hohlleiter 1 mit einem ersten Käsereflektor 7. Die Ausgänge S der Hohlleiter 1 sind über Übergänge 8 mit einem zweiten Käsereflektor 9 verbunden. Die beiden Käsereflektoren erstrecken sich beispielsweise unterhalb der Ebene der Hohlleiter parallel zu diesen.

Im Brennpunkt der Käseantenne 7 ist ein erster Hornstrahler 71 angeordnet, der die von sämtlichen Hohlleitern 1 stammenden Vektordifferenzspannungen summiert (Fig. 5).

Die von sämtlichen Hohlleitern 2 stammenden Vektorsummenspannungen werden mittels des Käsereflektors 9 summiert, in dessen Brennebene zwei Hornstrahler 90 und 91 (F i g. 5 und 6) angeordnet sind. Diese beiden Hornstrahler sind mit den beiden Eingangsschenkeln eines magischen Γ-Gliedes 92 verbunden.

Aus Fig. 3 und 4 ist zu erkennen, daß die Strahlungsdiagramme der beschriebenen Flachantenne einer für das Summe-Differenz-Verfahren geeigneten Monoplusradarantenne entsprechen, deren Ortungsrichtung A in der Jtz-Ebene liegt und die Winkelhalbierende der Achsen A₁ und A₂ darstellt. Wenn das Ziel die Achsel verläßt und in der xz-Ebene bleibt (Höhenwiökelabiage), treten an den Ausgängen D Vektordifferenzspannungen auf, die dann in dem Käsereflektor 7 durch den Hornstrahler 71 summiert werden. Die Ausgangsspannung dieses Hornstrahlers ergibt somit nach der Demodulation die Höhenwinkelablagespannung Δ /,.

An deni einen Ausgangszweig des magischen !^Gliedes 92 erhält man die Bezugssurnmenspannung Σ für das Summe-Differenz*Verfahren. Der zweite Zweig des magischen T-Gliedes 92 liefert die Differenz der von den beiden Hornstrahlern 90 und 91 aufgenommenen Spannungen, Diese Differenz ist Null, wenn sich das Ziel in der xy-Ebene befindet. Somit liefert dieser Zweig die Seitenwinkelablagespannungi/_s für das Summe-Differenz-Verfahren.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Flachantenne für nach dem Summe-Differenz-Verfahren arbeitende Impulsradargeräte, bestehend aus Hohlleitern, die mit strahlenden Gliedern versehen sind, welche gleichmäßig über ihre ganze Länge verteilt sind, mit Einrichtungen zur Erzeugung eines Summensignals, eines Höhenwinkel-Differenzsignals und eines Seitenwinkel-Differenzsignals, dadurch gekennzeichnet, daß in art sich bekannter Weise in einer Ebene parallel zueinander mehrere solche Hohl- ' leiter (1, 2) angeordnet sind, von denen jeweils zwei benachbarte einander paarweise zugeordnet und so ausgeführt sind, daß die ersten Hohlleiter (1) aller Paare das gleiche erste Strahlungsdiagramm (Γ) und die zweiten Hohlleiter (2) aller Paare das gleiche, von dem ersten verschiedene zweite Strahlungsdiagramm (2') aufweisen, daß zwischen den beiden Hohlleitern (1, 2) jedes Paares Kopplungsmittel (4) vorgesehen sind, die eine der Vektorsumme der von den beiden Hohlleitern (1,2) des Paares empfangenen Spannungen ensprechende Summenspannung und eine der Vektordifferenz dieser Spannungen entsprechende Differenzspannung erzeugen, und daß zur Erzeugung des Summen- bzw. ersten Differenzsignals (Σ, Δ _ft) zwei Sümmieranordnüngen (7, 71/ 9, 90, 91, 92) vorgesehen sind, von denen die eine die Summenspannungen aller Paare summiert

und die andere die Differenzspannungen aller Paare summiert, und daß zur Erzeugung des zweiten Differenzsignals (Δ _s) eine Subtraktionsschaltung (9, 90, 91, 92) vorgesehen ist, die die Summenspannungen aller Paare entsprechend phasenunterschiedlich kombiniert.

2. Flachantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die strahlenden Glieder strahlende Schlitze (3) sind, die in gleichmäßigen Abständen in den Breitseiten der Hohlleiter (1, 2) angebracht sind, wobei die Schmalseiten der Hohlleiter (1, 2) nebeneinanderliegen.

3. Flachantenne nach
gekennzeichnet, daß die
leiter (1, 2) in an sich
zusammenhängende ebene Fläche bilden.

4. Flachantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summieranordnungen aus an sich bekannten »Käsereflektoren« (7, 9) mit Hornstrahlern (71, 90, 91) bestehen.

IO

Anspruch 2, dadurch Breitseiten der Hohlbekannter Weise eine

5. Flachantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennebene des die Differenzspannungen empfangenden Reflektors (7) ein erster Hornstrahler (71) angeordnet ist, daß in der Brennebene des die Summenspannungen empfangenden Reflektors (9) ein zweiter und ein dritter Hornstrahler (90,91) angeordnet sind und daß eine Kopplungsanordnung (92) vorgesehen ist, welche die Summe und die Differenz der Ausgangsspannungen des zweiten und des dritten Hornstrahlers (90, 91) bildet.

6. Flachantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsanordnung (92) ein an sich bekanntes »magisches T« ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr.943 776;

französische Patentschrift Nr. 1242 660;

USA.-Patentschrift Nr. 2967 301;

Buch von D. R. Rhodes, Introduction to monopulse, New York/Toronto/London, 1959, S. 2, 3, 7 und 34.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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