DE1516046C2 - Arrangement for the simultaneous generation of several predetermined electromagnetic wave types - Google Patents

Description

monopulsantenne entscheidenden Parameter möglichst gut aufeinander abgestimmt sind.monopulse antenna decisive parameters are coordinated as well as possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur optimalen Angleichung des Summen- und desThe object is achieved according to the invention in that for the optimal adjustment of the sum and the

Differenzdiagrammsein Amplitudenverhältnis/) = ~^- Difference diagram its amplitude ratio /) = ~ ^ -

von etwa 0,5 gewählt ist und für die Abmessung a' des Mehrmodehohlleiters das l,83fache der Betriebswellenlänge λ vorgesehen ist. of approximately 0.5 is selected and for the dimension a 'of the multimode waveguide 1.83 times the operating wavelength λ is provided.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Erzeugung von H_mo-Wellen, während in F i g. 2 diesem Ausführungsbeispiel zugeordnete Feldlinienbilder und jeweils darunter die entsprechenden Belegungsfunktionen dargestellt sind. Die Fig. 2a und 2c stellen die Feldbilder der Moden H₁₀, H₃₀ und H₂₀ dar, wogegen die Fig. 2b und 2d die entsprechenden Belegungsfunktionen zeigen.F i g. 1 shows an embodiment of an arrangement for generating H _mo waves, while in FIG. 2 field line images assigned to this exemplary embodiment and in each case underneath the corresponding occupancy functions are shown. 2a and 2c show the field images of the modes H ₁₀ , H ₃₀ and H ₂₀ , while FIGS. 2b and 2d show the corresponding occupancy functions.

Dem Mehrmodehohlleiter 3 (Fig. 1) mit den Innenabmessungen a' ■ b · c wird zum gleichzeitigen Erzeugen der Hohlleitermoden vom Typ H₁₀ und H₃₀, die in üblicher Darstellungsweise (ausgezogen: elektrische Feldlinien, gestrichelt: magnetische Feldlinien) einzeln und bei gegenseitiger Überlagerung in F i g. 2 gezeigt sind, über die beiden zueinander benachbarten Speisehohlleiter 4 und 5 mit den jeweiligen Innenabmessungen α -Jb in der Übergangsebene gleichphasig und amplitudengleich elektromagnetische Energie zugeführt, in denen selbst durch entsprechende Wahl von α und b bei der Betriebswellenlänge nur der H₁₀-Typ existenzfähig ist, während die Abmessungen d und b des Mehrmodehohlleiters derart in Abhängigkeit von der Betriebswellenlänge gewählt sind, daß in ihm die gewünschten Hohlleitermoden H₁₀ und Zi₃₀ gleichzeitig und in Kombination existenzfähig sind.The multimode waveguide 3 (Fig. 1) with the inner dimensions a '■ b · c is used to simultaneously generate the waveguide modes of type H ₁₀ and H ₃₀ , which in the usual way of representation (solid: electric field lines, dashed: magnetic field lines) individually and with mutual Overlay in FIG. 2, electromagnetic energy is supplied in phase and with the same amplitude via the two mutually adjacent feed waveguides 4 and 5 with the respective internal dimensions α -Jb in the transition plane, in which only the H ₁₀ type can exist even with the appropriate choice of α and b at the operating wavelength is, while the dimensions d and b of the multimode waveguide are chosen as a function of the operating wavelength that the desired waveguide modes H ₁₀ and Zi ₃₀ can exist in it simultaneously and in combination.

In der Übergangsebene der Speisehohlleiter 4 und 5 einerseits sowie des Mehrmodehohlleiters 3 andererseits werden zwar zusätzlich unerwünschte Hohlleitermoden weiterer Typen theoretisch unendlich großer Anzahl erzeugt, die aber wegen ihrer mangelnden Existenzfähigkeit im Hinblick auf die erwähnten gewählten Abmessungen des Mehrmodehohlleiters in diesem schnell abklingen und in seiner Apertur daher nicht existenzfähig sind.In the transition plane of the feed waveguide 4 and 5 on the one hand and the multimode waveguide 3 on the other hand In addition, undesirable waveguide modes of other types are theoretically infinitely larger Number generated, but because of their lack of viability with regard to those mentioned Selected dimensions of the multimode waveguide in this quickly decay and therefore in its aperture are not viable.

Die Speisehohlleiter 4 und 5 münden symmetrisch zur Längsachse des Mehrmodehohlleiters 3 in die Übergangsebene ein und sind dort so ausgerichtet, daß eine durch ihre dortige eigenen Längsachsen verlaufende Ebene, die gleichzeitig senkrecht durch die Übergangsebene der Speisehohlleiter und des Mehrmodehohlleiters verläuft, mit der Ebene des Magnetfeldes des im Mehrmodehohlleiter anregbaren H₁₀-Wellentyps übereinstimmt.The feed waveguides 4 and 5 open symmetrically to the longitudinal axis of the multimode waveguide 3 in the transition plane and are aligned there in such a way that a plane running through their own longitudinal axes there, which at the same time runs perpendicularly through the transition plane of the feed waveguide and the multimode waveguide, with the plane of the magnetic field of the H ₁₀ wave type that can be excited in the multimode waveguide.

Das in der Apertur des Mehrmodehohlleitersj eweils gewünschte Amplitudenverhältnis H₁JH₃₀ ist durch entsprechende Variation des gegenseitigen Abstandes der Speisehohlleiter 4 und 5 in der Übergangsebene erzielbar. Dieses Amplitudenverhältnis-Variationsprinzip ist auch auf Hohlleitermoden höheren Wellentyps anwendbar. Die Verteilung der dem Mehrmodehohlleiter zugeführten Gesamtenergie auf die einzelnen Hohlleitermoden hängt von der Orientierung der Speiseleitungen zu den Feldkonfigurationen der einzelnen Hohlleitermoden im Mehrmodehohlleiter ab. The amplitude ratio H ₁ JH ₃₀ desired in each case in the aperture of the multimode waveguide can be achieved by correspondingly varying the mutual spacing of the feed waveguides 4 and 5 in the transition plane. This amplitude ratio variation principle can also be applied to waveguide modes of higher wave types. The distribution of the total energy supplied to the multimode waveguide to the individual waveguide modes depends on the orientation of the feed lines to the field configurations of the individual waveguide modes in the multimode waveguide.

ίο Diese Erkenntnis ist ausnutzbar zum gleichzeitigen Erzeugen eines Summen- und eines Differenzrichtdiagramms in der //-Ebene einer Amplitudenmonopulsantenne.
Hierbei wird das gerade Richtdiagramm mittels einer Anordnung nach F i g. 1 erzeugt, in deren Apertur die Hohlleitermoden H₁₀ und H₃₀ in der vorstehend beschriebenen Weise erzeugt werden.ίο This knowledge can be used for the simultaneous generation of a sum and a differential directional diagram in the // level of an amplitude monopulse antenna.
Here, the straight directional diagram by means of an arrangement according to FIG. 1 is generated, in the aperture of which the waveguide modes H ₁₀ and H ₃₀ are generated in the manner described above.

Das in der Ebene der magnetischen Feldvektoren,That in the plane of the magnetic field vectors,

d. h. in der //-Ebene, hierbei gleichzeitig erforderliche ungerade Richtdiagramm wird dadurch erzeugt, daß in der Apertur der Antenne in der //-Ebene ein Hohlleitermode vom Typ H₂₀ angeregt wird, dessen bekanntes Feldlinienbild mit der dazugehörigen Belegung in F i g. 2 (c) bzw. 2 (d) gezeigt ist. Bei einer Anordnung nach F i g. 1 wird hierzu in den Mehrmodehohlleiter 3 über die Speisehohlleiter 4 und 5 die Energie in Form des Wellentyps H₁₀ amplitudengleich, jedoch gegenphasig eingespeist.
Durch Wahl des Amplitudenverhältnisses der in der Apertur der Antenne gleichzeitig erzeugten Hohlleitermoden vom Typ H₁₀ und H₃₀ ist es durch die Erfindung möglich, in der //-Ebene eine Angleichung des Summen- und Differenzdiagramms durchzuführen, nämlich durch Wahl eines entsprechenden gegenseitigen Ab-Standes der Speisehohlleiter in der //"-Ebene. Beispielsweise ergeben in der in F i g. 4 gezeigten Position I angeordnete Speisehohlleiter eine bezogen auf den //■,„-Hohlleitermode gegenphasige /T^-Erregung, während bei Anordnung der Speisehohlleiter in Position II eine gleichphasige Erregung erfolgt, wodurch ein nahezu beliebiges Amplitudenverhältnis durch Wahl des gegenseitigen Abstandes der Speisehohlleiter erzielbar ist.ie in the // level, the odd directional diagram required here at the same time is generated in that a waveguide mode of the H ₂₀ type is excited in the aperture of the antenna in the // level, the known field line pattern of which is shown in FIG. 2 (c) and 2 (d), respectively. In an arrangement according to FIG. 1, the energy in the form of the wave type H _{10 is} fed into the multimode waveguide 3 via the feed waveguides 4 and 5 with the same amplitude but in phase opposition.
By choosing the amplitude ratio of the waveguide modes of type H ₁₀ and H ₃₀ generated simultaneously in the aperture of the antenna, the invention makes it possible to adjust the sum and difference diagram in the // level, namely by choosing a corresponding mutual difference. Stand of the feed waveguide in the // "level. For example, feed waveguides arranged in position I shown in FIG Position II an in-phase excitation takes place, whereby an almost arbitrary amplitude ratio can be achieved by choosing the mutual spacing of the feed waveguides.

Fig. 3 zeigt für eine Anordnung nach Fig. 1, daß diese Angleichung optimal bei einem Amplituden-Fig. 3 shows for an arrangement according to Fig. 1, that this adjustment is optimal for an amplitude

Verhältnis ρ = Ratio ρ =

= -π³⁹- = -π ³⁹ -

von etwa 0,5 erfolgt, wenn dieof about 0.5 occurs when the

lOlO

Abmessung a' (F i g. 1) das l,83fache der Betriebswellenlänge λ beträgt. Dann ist nämlich die Aperturrandbelegung von —10 dB des durch den /Z₂₀-HOhI-leitermode erzeugten ungeraden Richtdiagramms angenähert gleich der des geraden Richtdiagramms, das durch die kombinierten H₁₀- und //jo-Hohlleitermoden erzeugt ist.Dimension a ' (Fig. 1) is 1.83 times the operating wavelength λ . Then the aperture edge occupancy of -10 dB of the _{odd directional pattern generated by the / Z 20} -HOhI conductor mode is approximately equal to that of the even directional pattern generated by the combined H ₁₀ and // jo waveguide modes.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

1 21 2 den Wellentypen existenzfähig ist, wobei zum gleich-the wave types is viable, whereby at the same time Patentanspruch: zeitigen Erzeugen von mindestens zwei H_mn-Wellentypen mit Ot = 1, 2, 3, 4 im Mehrmodehohlleiter einClaim: early generation of at least two H _mn wave types with Ot = 1, 2, 3, 4 in the multimode waveguide Anordnung zum gleichzeitigen Erzeugen meh- erster und ein zweiter Speisehohlleiter vorgesehen rerer vorgegebener elektromagnetischer Wellen- 5 sind, die lagemäßig so in den Mehrmodehohlleiter typen mit annähernd beliebig vorgegebenen gegen- einmünden, daß einerseits bezüglich ihrer Ausrichtung seitigen Amplitudenverhältnissen in der Apertur eine durch die Längsachsen der Speisehohlleiter und eines gegebenenfalls als Hornstrahler ausgebildeten senkrecht durch die endseitige Querschnittsebene des Mehrmodehohlleiters, in dessen Apertur — seinen Mehrmodehohlleiters verlaufende Ebene mit der Abmessungen und der Betriebswellenlänge ent- io Ebene des Magnetfeldes des im Mehrmodehohlleiter sprechend — die zu erzeugenden Wellentypen anregbaren //₁₀-Wellentyps übereinstimmt und daß existenzfähig sind und in dessen seiner Apertur andererseits bezüglich ihres gegenseitigen Abstandes gegenüberliegenden endseitigen Querschnittsebene in der Ebene des Magnetfeldes des im Mehrmode-(Übergangsebene) symmetrisch zu seiner Längs- hohlleiters anregbaren /Z_1n-Wellentyps dieser Abstand achse Speisehohlleiter einmünden, in denen — ihren 15 in Abhängigkeit von dem jeweils vorgegebenen gegen-Abmessungen und der Betriebswellenlänge ent- seitigen Amplitudenverhältnis der mindestens zwei sprechend — lediglich der Grundwellentyp der zu gleichzeitig zu erzeugenden H₇₁₁₀-Wellentypen gewählt erzeugenden Wellentypen existenzfähig ist, wobei ist und daß Mittel zum Anregen des H₁₀-Wellentyps zum gleichzeitigen Erzeugen von mindestens zwei in den zwei Speisehohlleitern mit derartiger Amplitude i7m₀-Wellentypen mit m = 1, 2, 3, 4 im Mehrmode- 20 und Phase vorgesehen sind, daß die Einspeisung der hohlleiter ein erster und ein zweiter Speisehohl- elektromagnetischen Energie in den Mehrmodehohlleiter vorgesehen sind, die lagemäßig so in den leiter amplitudengleich und für m = 1, 3 gleichphasig, Mehrmodehohlleiter einmünden, daß einerseits für m = 2, 4 jedoch gegenphasig erfolgt,
bezüglich ihrer Ausrichtung eine durch die Längs- Bekanntlich steht bei einer Aperturantenne die achsen der Speisehohlleiter und senkrecht durch 25 Belegung, d. h. die Verteilung des elektromagne- -die endseitige Querschnittsebene des Mehrmode- tischen Feldes in der Apertur, in direktem Zusammenhohlleiters verlaufende Ebene mit der Ebene des hang mit dem Richtdiagramm der Antenne. Diese Magnetfeldes des im Mehrmodehohlleiter anreg- Belegung kann aus sich gegenseitig überlagernden baren i/₁₀-Wellentyps übereinstimmt und daß Feldverteilungen unterschiedlicher, in der Apertur andererseits ihr gegenseitiger Abstand in der 30 existierender Wellentypen zusammengesetzt sein. Durch Ebene des Magnetfeldes des im Mehrmodehohl- Wahl einer entsprechenden Belegung ist mit einer leiter anregbaren 77₁₀-Wellentyps in Abhängigkeit derartigen Antenne theoretisch somit jedes beliebig von dem jeweils vorgegebenen gegenseitigen Am- geformte Richtdiagramm erzeugbar,
plitudenverhältnis der mindestens zwei gleichzeitig Eine Amplituden-Monopulsantenne besitzt zweckzu erzeugenden H_mo-Wellentypen gewählt ist, und 35 mäßigerweise einen allen drei Richtdiagrammen, die daß Mittel zum Anregen des 77₁₀-Wellentyps in bei der Anwendung des Summe-Differenz-Prinzips den zwei Speisehohlleitern mit derartiger Ampli- zum räumlichen Peilen bekanntlich erforderlich sind, tude und Phase vorgesehen sind, daß die Ein- gemeinsam zugeordneten einzigen bündelnden Reflekspeisung der elektromagnetischen Energie in den tor. Diese drei Richtdiagramme setzen sich aus einem Mehrmodehohlleiter amplitudengleich und für 40 sogenannten Summendiagramm und zwei Differenz- m = 1, 3 gleichphasig, für m — 2, 4 jedoch gegen- diagrammen (je ein Differenzdiagramm in jeder da phasig erfolgt, dadurch gekennzeich- zwei erforderlichen, winkelmäßig gegeneinander vern e t, daß zur optimalen Angleichung des Summen- setzten Meßebenen) zusammen. Das Summendiagramm und des Differenzdiagramms ein Amplituden- wird häufig auch als gerades Diagramm im GegensatzArrangement for the simultaneous generation of a plurality of first and a second feed waveguide are provided Feed waveguide and one optionally designed as a horn radiator vertically through the end cross-sectional plane of the multimode waveguide, in its aperture - its multimode waveguide with the dimensions and the operating wavelength corresponding to the plane of the magnetic field of the wave types that can be excited in the multimode waveguide - the // ₁₀ -wave type to be generated agrees and that are viable and in its aperture on the other hand with respect to their mutual distance opposite end cross-sectional plane in the plane of the magnetic field of the multi-mode (transition plane) sy mmetrically to its longitudinal waveguide excitable / Z _1n -wave type this distance axis feed waveguides open, in which - depending on the respective given opposite dimensions and the operating wavelength corresponding amplitude ratio of the at least two speaking - only the fundamental wave type to simultaneously H ₇₁₁₀ wave types to be generated selected generating wave types is existent, and that means for exciting the H ₁₀ wave type for the simultaneous generation of at least two in the two feed waveguides with such an amplitude i7m ₀ wave types with m = 1, 2, 3, 4 in the multimode 20 and phase are provided that the feed of the waveguide a first and a second feed hollow electromagnetic energy are provided in the multimode waveguide, the position in such a way open into the conductor with the same amplitude and for m = 1, 3 in phase, multimode waveguide that on the one hand for m = 2, 4 but in phase opposition,
As is well known, with an aperture antenna, the axes of the feed waveguide and perpendicular through the occupancy, ie the distribution of the electromagnetic -the end cross-sectional plane of the multimode-tic field in the aperture, are in direct confluence with the plane with respect to their alignment des hang with the directional diagram of the antenna. This magnetic field of the excitation in the multimode waveguide assignment can be made up of mutually overlapping ble i / ₁₀ wave types and that field distributions of different, in the aperture on the other hand their mutual spacing in the 30 existing wave types be composed. Through the level of the magnetic field of the multi-mode hollow selection of a corresponding occupancy, with a conductor excitable 77 ₁₀ wave type, depending on such an antenna, theoretically any directional diagram formed by the respective given mutual Am- can be generated,
amplitude ratio of at least two at the same time An amplitude monopulse antenna has H _mo - wave types to be generated for the purpose, and moderately one of all three directional diagrams, which means that the means for exciting the 77 ₁₀ wave type in the two feed waveguides when the sum-difference principle is applied It is known that amplitudes of this kind are required for spatial direction finding, tude and phase are provided that the single, jointly assigned, single bundling reflect feed of the electromagnetic energy into the gate. These three directional diagrams are made up of a multimode waveguide with equal amplitudes and for 40 so-called sum diagrams and two differences - m = 1, 3 in phase, but for m - 2, 4 opposite diagrams (one difference diagram in each is made in phase, thus identifying two necessary , angularly connected to each other, that for an optimal adjustment of the summed measuring planes) together. The sum diagram and the difference diagram of an amplitude diagram is often also as opposed to a straight diagram verhältnis ρ = ^ von etwa 0,5 gewählt ist und ^{45 zu}.,^{den un}S^erad™ Differenzdiagrammen bezeichnet, ^ H₁₀ ° weil es eine gerade Funktion des Ablage-Winkels vonratio ρ = ^ is selected from about 0.5 and ^{45 at., the un} S ^ERAD ™ difference diagrams referred to, ^ H ₁₀ ° because it is an even function of the angle of tray für die Abmessung a' des Mehrmodehohlleiters der Apertur-Normalen ist, während die Differenzdas l,83fache der Betriebswellenlänge λ vorgesehen diagramme ungerader Funktionen desselben Winkels ist (F i g. 2). . sind. Für alle drei Strahlungsdiagramme ist es hierbeifor the dimension a 'of the multimode waveguide is the aperture normal, while the difference is 1.83 times the operating wavelength λ provided diagrams of odd functions of the same angle (FIG. 2). . are. It is here for all three radiation diagrams 50 im Sinne einer guten Flächenausnutzung des Reflek-50 in the sense of a good use of the reflective tors zweckmäßig, die Aperturbelegungen aneinandertors useful, the aperture assignments to each other anzugleichen.to adjust. Die Erfindung macht Gebrauch von der Methode des gleichzeitigen Erzeugens mehrerer WellentypenThe invention makes use of the method of generating several types of waves simultaneously Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum gleich- 55 unter Ausnützung der Erkenntnis, daß gerade und zeitigen Erzeugen mehrerer vorgegebener elektro- ungerade Richtdiagramme einer Aperturantenne durch magnetischer Wellentypen mit annähernd beliebig Anregen gerader bzw. ungerader Wellentypen in deren vorgegebenen gegenseitigen Amplitudenverhältnissen Apertur erzeugbar sind. Diese Methode ist Gegenstand in der Apertur eines gegebenenfalls als Hornstrahler eines im Januar 1966 erschienenen Aufsatzes von ausgebildeten Mehrmodehohlleiters, in dessen Apertur 60 S. W. D r a b ο w i t c h in der Zeitschrift »The — seinen Abmessungen und der Betriebswellenlänge microwave journal«, S. 41 ff. Dieser Aufsatz faßt entsprechend — die zu erzeugenden Wellentypen die FR-PS 12 90 275 mit zugehörigem Zusatz FR-PS existenzfähig sind und in dessen seiner Apertur 82 483 inhaltlich zusammen. Im Stand der Technik gegenüberliegenden endseitigen Querschnittsebene fehlt jedoch eine Anregung zur vorteilhaften Wahl der (Übergangsebene) symmetrisch zu seiner Längsachse 65 Parameter.The invention relates to an arrangement for the same 55 utilizing the knowledge that straight and timely generation of several predetermined electro-odd directional diagrams of an aperture antenna magnetic wave types with almost any excitation of even or odd wave types in their predetermined mutual amplitude ratios aperture can be generated. This method is the subject in the aperture of an article by trained multimode waveguide, in whose aperture 60 S. W. D r a b ο w i t c h in the magazine “The - Its dimensions and the operating wavelength microwave journal ”, p. 41 ff. This article summarizes accordingly - the wave types to be generated are FR-PS 12 90 275 with the associated addition FR-PS are viable and in its aperture 82 483 together in terms of content. In the state of the art opposite end cross-sectional plane, however, lacks a suggestion for the advantageous choice of (Transition plane) symmetrical to its longitudinal axis 65 parameters. Speisehohlleiter einmünden, in denen — ihren Ab- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineFeed waveguides open into which - their Ab- The invention is based on the object of a messungen und der Betriebswellenlänge entspre- Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, chend — lediglich der Grundwellentyp der zu erzeugen- in der die für die Eigenschaften einer Amplituden-measurements and the operating wavelength according to the type mentioned above, corresponding - only the fundamental wave type to be generated - in which the properties of an amplitude