DE1466025C - Schaltung fur eine Monopulsantenne - Google Patents

Description

eines aktiven Systems zugleich das Problem der Herstellung des Phasengleichlaufs bei der Sendung befriedigend löst.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß von den beiden nicht als Ausgänge dienenden Zweigen des magischen T-Glieds jeder mit zwei übereinanderliegenden Hälften der beiden Hohlleiter gekoppelt ist, so daß sich das von dem magischen T-Glied abgegebene Differenzsignal aus der Amplitudendifferenz der Wellenformen Ji₁₀ und Jy₂₀ in den Hohlleitern ergibt, und daß mit den Hohlleitern zwischen ihren Mündungen und dem magischen T-Glied eine Sonde gekoppelt ist, deren Ausgangssignal sich auch der Amplitudendifferenz der Signale mit der Wellenform Jy₁₀ in den beiden Hohlleitern ergibt.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist das von dem magischen T-Glied abgegebene Differenzsignal das Seitenwinkelsignal. Diese Maßnahme erfordert keinen zusätzlichen Aufwand, weil die Vertauschung mit dem Höhenwinkelsignal einfach durch eine Drehung um 90° erreicht werden kann; sie ergibt aber den wesentlichen Vorteil, daß das Höhenwinkelsignal auf sehr einfache Weise mit Hilfe einer einfachen Sonde abgenommen werden kann. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Höchstfrequenzkreise.

Die Erfindung wird nachstehend· an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

F i g. 2, 3, 4a, 4b undTSa Darstellungen der verschiedenen Wellenformen bei „der Anordnung von Fig.l,

F i g. 5 b eine vertikale Schnittansicht der Anordnung von F i g. 1 und

F i g. 6 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise.

F i g. 1 zeigt eine Hohlleiteranordnung 1, an deren einem Ende eine metallische Querwand 8 parallel zu den Breitseiten angeordnet ist, die den Hohlleiter über einen Teil seiner Länge in zwei Rechteckhohlleiter 14 und 15 unterteilt. Diese Trennwand setzt sich in einem dickeren Abschnitt 9 fort, der über einen allmählichen ' Übergang 10 an den dünnen Abschnitt angeschlossen ist. Die Mündungen der beiden Hohlleiter 14 und 15 sind jeweils mit Strahlungsanordnungen, beispielsweise Hornstrahlern gekoppelt. Der dickere Abschnitt 9 endet an der den Mündungen entgegengesetzten Stelle in einer ebenen Wand 20. In der Mitte dieser Wand ist eine Sonde 19 (Fig. 5b) angebracht, an die ein durch den dickeren Abschnitt 9 nach außen verlaufendes Koaxialkabel 18 angeschlossen ist.

An die Hohlleiteranordnung 1 schließt sich über einen stufenförmigen Übergang ein magisches'T-Glied 16 an, von dem zwei Zweige zur Hohlleiteranordnung 1 hin umgebogen und durch eine Trennwand 17 voneinander getrennt sind. Falls die Anordnung nicht nur für den Empfang, sondern, im Fall eines Radargeräts, auch zum Senden benutzt wird, wird der Sender an den mit Σ bezeichneten Zweig des magischen T-Glieds 16 angeschlossen. Die Trennwand 17 und die Symmetrie des Systems bewirken dann, daß sich die Welle vom Sender zu den Strahlungsanordnungen in der Wellenform H₁₀ ausbreitet, die in F i g. 2 dargestellt ist: Die Felder sind an der Mündung der Hohlleiter 14 und 15 in Phase.

Beim Empfang eines Hochfrequenzimpulses durch die Strahlungsanordnungen, mag er ein reflektierter Sendeimpuls sein oder von einer fremden Strahlungsquelle stammen, geschieht stets folgendes:

a) Wenn die Welle in der Richtung der Achse des Systems empfangen wird, wird an den Hohlleitermündungen nur die Wellenform H₁₀ erregt. Am Eingang des magischen T-Glieds 16 teilt sich die Welle in der in F i g. 3 gezeigten Weise. Sie tritt selbständig über den Zweig Σ aus, denn da die beiden Wellen am Eingang des magischen T-Gliedes 16 in Phase sind, tritt keine Energie über den Zweig Δ G des magischen T-Glieds und über die Sonde 19 aus.

• b) Wenn die Welle aus einer Richtung kommt, die dem Höhenwinkel Θ nach mit der Systemachse zusammenfällt, während der Seitenwinkel von der Systemachse verschieden ist (so daß diese Richtung in der Ebene der Querwand 8 liegt), werden die beiden Hohlleiter 14 und 15 in der gleichen Weise erregt, da sie symmetrisch zueinander in bezug auf die Ebene sind, in der die Richtung der Welle enthalten ist. Dabei entstehen gleichzeitig die beiden Wellenformen H₁₀ und H₂₀, und ihre Ausbildung ist in der Ebene der beiden Mündungen gleich. Die Komponenten der Wellenform i7₁₀ entsprechen der Darstellung von Fig. 4 a. Die Komponenten der Wellenform H₂₀ entsprechen der Darstellung von F i g. 4 b. Die Wellenform H₁₀ ist ■ notwendigerweise vorhanden, da die die Mündungen enthaltende Ebene nicht parallel zu der Wellenebene liegt, so daß notwendigerweise Gebiete der Mündungsebene vorhanden-srnd, in denen Phasenvoreilung oder Phasennacheilung besteht. Am Eingang des magischen T-Glieds erhält man in den beiden Schenkeln die Ausbildung von F i g. 4 c. Die beiden Wellen kombinieren sich nach Amplitude und nach Phase zu der Ausbildung von Fig. 4d. Die beiden Wellen sind gegenphasig. Sie rufen ein Bezugssignal am Zweig Σ und ein Differenzsignal am Zweig Δ G (Seitenwinkelkanal) hervor.

c) Wenn die Welle aus einer Richtung kommt, die dem Seitenwinkel nach mit der Systemachse zusammenfällt, während der Höhenwinkel von der Systemachse verschieden ist, (d. h. aus einer Richtung, welche in der gemeinsamen Symmetrieebene der beiden Hohlleiter 14 und 15 liegt), erregt die ankommende Welle ausschließlich zwei Wellen der Wellenform H₁₀, welche verschiedene Amplituden haben. Dieser Hochfrequenzzustand entspricht der linearen Zusammenfügung von zwei Elementarzuständen:

1. Die Felder in den beiden Hohlleitern sind gleich und gleichphasig und sie haben eine erste Amplitude.

2. Die Felder in den beiden Hohlleitern sind gleich und gegenphasig, und sie haben eine zweite Amplitude.

Der Zustand 2 ist in F i g. 5 a dargestellt, wo man das der Mündung zugewandte Ende der Anordnung sieht. Die in F i g. 5 b dargestellte Drehung der Feldvektoren senkrecht zu den Wänden ermöglicht die Erregung der Sonde 19. Man erhält somit das Ausgangssignal an der daran angeschlossenen Koaxialleitung 18, welche den Kanal Δ S (Höhenwinkelkanal) darstellt.

Der Zustand 1 ergibt ein Ausgangssignal über den Summenkanal Σ.

d) Allgemeiner Fall: Eine aus beliebiger Richtung kommende Welle erregt in den beiden Hohlleitern 14 und 15 gleichzeitig Wellen der Form H₁₀ und der Form H₂₀. Der Hochfrequenzzustand entspricht der linearen Zusammenfügung von zwei Zuständen, von denen der eine einer Höhenwinkelablage der Signal-

quelle und der andere einer Seitenwinkelablage der Signalquelle entspricht, also der vier schematisch in F i g. 6 dargestellten Zustände, wobei die Vorzeichen + und — die Richtung des Feldes im linken Abschnitt und im rechten Abschnitt der Hohlleiter 13 und 14 bezeichnen.
Die Zustände I und II entsprechen der Wellenform W₁₀, und die Zustände III und IV entsprechen der Wellenform H₂₀.

Der Zustand I wird im Summenkanal, der Zustand II im Höhenwinkelkanal und der Zustand III im Seitenwinkelkanal empfangen.

Der Zustand IV entspricht der Aussendung der Energie über die Antenne.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Monopulsantenne ist es unmaßgeblich, ob der emp- Patentansprüche· fangene Hochfrequenzimpuls von einer fremden Signalquelle stammt oder der reflektierte Echoimpuls eines über die gleiche Antenne ausgestrahlten Sende-

1. Schaltung für eine Monopulsantenne mit drei 5 impulses ist. Im ersten Fall bildet die Monopulsantenne Ausgängen, nämlich einem ersten Differenzausgang einen Teil eines passiven Ortungssystems, wählend sie (Höhenwinkelausgang), einem zweiten Differenz- im zweiten Fall zu einem aktiven System (Radarsystem) ausgang (Seitenwinkelausgang) und einem Bezugs- gehört. Im zweiten Fall soll die Monopulsantenne naausgang (Summenausgang), mit zwei Rechteckhohl- türlich so ausgebildet sein, daß sie das Aussenden des leitern, die eine Breitseite gemeinsam haben und io Sendeimpulses ermöglicht.

deren Abmessungen so sind, daß sich darin nur die Die Schaltung der Monopulsantenne enthält also

Wellenformen H₁₀ und H₂₀ unter Ausschluß aller einen »Bezugsausgangskanal«, einen »Höhenwinkelübrigen Wellenformen ausbreiten können, und mit ausgangskanal« und einen »Seitenwinkelausgangseinem magischen T-Glied, von dem ein Zweig kanal«, und im Fall eines aktiven System, also eines den Bezugsausgang und ein weiterer Zweig einen 15 Radarsystems, einen Eingangskanal, der in den meisten der Differenzausgänge bilden, dadurch.ge- Fällen mit dem Bezugsausgangskanal zusammenfällt, kennzeichne t, daß von den beiden nicht als wobei diese verschiedenen Kanäle an der Antenne Ausgänge dienenden · Zweigen des magischen durch mehr oder weniger komplizierte Schaltungen zu-T-Glieds (16) jeder mit zwei übereinanderliegenden sammengeführt sind.

Hälften der beiden Hohlleiter (14,15) gekoppelt ist, 20 Außerhalb dieser Schaltung sind der Bezugsausgang so daß sich das von dem magischen T-Glied (16) ab- sowie der Höhenwinkelausgang und der Seitenwinkelgegebene Differenzsignal aus der Amplitudendif- ausgang mit den Vergleichsanordnungen für die Beferenz der Wellenformen H₁₀ und H₂₀ in den zugssignale und die Differenzsignale verbunden. Im Hohlleitern ergibt, und daß mit den Hohlleitern (14, Fall eines aktiven Systems ist der Eingangskanal an den 15) zwischen ihren Mündungen und dem magischen 25 Sender angeschlossen. Wenn der Eingangskanal mit T-Glied (16) eine Sonde (19) gekoppelt ist, deren dem Bezugskanal zusammenfällt, ist eine Sende-Emp-Ausgangssignal sich aus der Amplituderfdifferenz fangs-Weiche einerseits_zwischen diesem Bezugsausder Signale mit der Wellenform H₁₀ in den beiden gang und andererseits "zwischen dem Sender,und die Hohlleitern ergibt. Vergleichsanordnungen eingefügt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 3° Bei den zur Zeit üblicherweise verwendeten Monozeichnet, daß die den beiden Hohlleitern (13, 15) pulssystemen ist die Antenne in vier Abschnitte untergemeinsame Wand (8, 9) einen dicken Abschnitt teilt, welche paarweise auf zwei verschiedene Weisen (9) aufweist, der durch einen allmählichen Über- zur Bildung der beiden Differenzsignale zusammengang mit einem an den Hohlleitermündungen lie- gefaßt sind. Der Bezugsausgang, der in diesem Fall genden dünnen Abschnitt (8) verbunden ist, und 35 »Summenausgang« genannt wird, wird von den vier das die Sonde (19) ein in der Mitte des den Hohl- Antennenabschnitten gespeist, welche im Fall eines leitermündungen abgewandten Endes des dicken aktiven Systems für die Aussendung der Impulse in Abschnitts (9) mündendes Ende aufweist, an das gleicher Weise zusammengefaßt sind. Der Eingangseine Koaxialleitung (18) angeschlossen ist. kanal fällt mit dem Summenausgang zusammen. Bei

40 den mit Amplitudenvergleich arbeitenden Systemen ."■"·■ bestehen die Strahlungsdiagramme der vier Antennen-

abschnitte aus divergierenden Bündeln, die von dem

gleichen Punkt ausgehen. Bei den mit Phasenvergleich

. arbeitenden Systemen bestehen sie aus vier parallelen

45 Bündeln, die von verschiedenen Punkten ausgehen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für In beiden Fällen werden ziemlich komplizierte

eine Monopulsantenne mit drei Ausgängen, nämlich Höchstfrequenzschaltungen benötigt,
einem ersten Differenzausgang (Höhenwinkelausgang), Wenn es sich um ein aktives System handelt, ent-

einem zweiten Differenzausgang (Seitenwinkelausgang) stehen außerdem ziemlich schwierige Probleme bei der und einem Bezugsausgang (Summenausgang), mit zwei 50 Herstellung des Phasengleichlaufs der von den ver-Rechteckhohlleitern, die eine Breitseite gemeinsam schiedenen Antennenabschnitten ausgesendeten Bünhaben und deren Abmessungen so sind, daß sich darin del zum Zweck ihrer Kombination zu einem einzigen nur die Wellenformen H₁₀ und H₂₀ unter Ausschluß Sendebündel.

aller übrigen Wellenformen ausbreiten können, und Bei einer bekannten Schaltung der eingangs ange-

mit einem magischen T-Glied, von dem ein Zweig den 55 gebenen Art (USA.-Patentschrift 2 956 275) ist das Bezugsausgang und ein weiterer Zweig einen der Dif- magische T-Glied so ausgebildet, daß es an dem den ferenzausgänge bilden.' Differenzausgang bildenden Zweig das Höhenwinkel-

Unter einer Monopulsantenne ist eine Anordnung signal abgibt. Dies hat zur Folge, daß zur Abnahme zu verstehen, die beim Empfang eines Hochfrequenz- des Seitenwinkelsignals ein kompliziertes Hohlleiterimpulses an einem Höhenwinkelausgang und an einem 60 Schaltungsglied benötigt wird, das aus einem Koppler Seitenwinkelausgang zwei Differenzsignale abgibt, mit zwei symmetrischen Zweigen besteht, welche die welche die vom Signalpegel abhängige relative Ablage beiden Rechteckhohlleiter gabelförmig umspannen der Richtung der Signalquelle von der Antennenachse und an deren äußeren Breitseiten über Schlitze angenach Höhenwinkel bzw. Seitenwinkel kennzeichnen, koppelt sind.

und die außerdem an einem Bezugsausgang ein Be- 65 Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Schalzugssignal abgibt, das durch Vergleich mit den Diffe- tung der eingangs angegebenen Art, welche die Gerenzzignalen die vom Signalpegel unabhängigen abso- winnung der Differenzsignale mit wesentlich einfacheluten Ablagen ergibt. Für die Wirkungsweise der ren Höchstfrequenzkreisen ermöglicht und im Fall