DE3124380A1

DE3124380A1 - Antenne fuer ein doppler-navigationssystem

Info

Publication number: DE3124380A1
Application number: DE19813124380
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1982-06-24
Also published as: NO153280B; JPH0342521B2; NO812322L; FR2486723A1; AU7124781A; IL62971A; IT1137602B; NO153280C; GB2080041A; US4347516A; GB2094558B; IT8122833A1; CA1158766A; FR2486723B1; AU539953B2; SE8104196L; IT8122833A0; GB2094558A; GB2080041B; JPS5742202A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Mikrowellenantennen und insbesondere auf eine Mikrowellenantenne zur Verwendung in Doppler-Navigationssystemen.

Eine übliche Schwierigkeit bei Doppler-Navigationsantennen besteht in der sogenannten Überwasser-Verschiebung, die sich dadurch ergibt, daß die vom Land und vom Wasser reflektierte Energie unterschiedliche Charakteristika hat, was in einem typischen Doppler-System zu einer Verschiebung führt, die bei Flügen Über Wasser einen erheblichen Geschwindigkeitsfehler zur Folge haben kann. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, war ein Strahlkeulenverfahren bekannt, bei dem die Doppler-Strahlen zwischen zwei, wenige Grade voneinander entfernten Stellungen geändert wurden* Obwohl dies zu brauchbaren Ergebnissen führte, erforderte das Verfahren zusätzliche Bauteile und zusätzliche Zeit.

Es ist auch bereits bekannt (US-PS 2 983 920) eine planare Anordnung von Mikrowellen-Antennen zu verwenden, die unter einem Winkel von 45 geneigt sind, um eine Strahlform zu erzeugen, die in erheblichem Maße unabhängig von einer Überwasser-Verschiebung ist. Der Aufbau ist jedoch nicht besonders praktikabel.

- 13 -

Ferner ist es bereits bekannt (US-PS 4 180 818), in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung strahlende, geneigte Anordnungen zu verwenden, um eine Frequenzkompensation zu erhalten. Die Verwendung von geneigten Anordnungen führt jedoch zu anderen Schwierigkeiten. Typischerweise ist eine Antennenöffnung von einem rechteckförmigen Bereich umgrenzt. Wird eine geneigte Antennenöffnung in einen derartigen rechteckförmigen Bereich eingepaßt, so enthalten erhebliche Teile dieses rechteckförmigen Bereiches keine Primärstrahler. Daher sind der wirksame Bereich und der Gewinn der Antenne kleiner, als wenn der gesamte rechteckförmige Bereich benutzt werden würde.

Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß eine rechteckförmige Antennenöffnung benutzt wird, die ein Antennendiagramm sehr ähnlich dem einer schrägen Antennenöffnung erzeugt. Auf diese Weise werden Überwasser-Verschiebungen verringert und eine Frequenzkompensation erreicht sowie gleichzeitig der gesamte rechteckförmige Befestigungsbereich ausgenutzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

■ β

- 14 -

Figur 1a zeigt ein typisches Antennendiagramm.

Figur 1b zeigt typische Rückstreuverhalten.

Figur 1c zeigt in einem weiteren Diagramm die Wirkung

der Land-Wasser-Verschiebung.

;5 Figur 2 zeigt in einem Diagramm vier von zwei Antennenöffnungen abgestrahlte schräge Strahlen.
Figur 3a zeigt ein Koordinatensystem für eine übliche

rechteckförmige Antenne.

Figur 3b zeigt das Koordinatensystem mit schräger Achse. i.O Figur 3c zeigt in einem Diagramm eine Antenne mit schräger Öffnung mit einem Neigungswinkel von 45°.
Figur 4 zeigt die Anordnung der Primärstrahler in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 5a zeigt das y - €" - Diagramm einer Antennenanordnung mit rechteckförmiger Öffnung.

Figur 5b zeigt das y- ζ - Diagramm einer geneigten Öffnungsanordnung.
Figur 5c zeigt das Diagramm einer geneigten Öffnung in

Jp - 5* - Koordinaten.
Figur 5d zeigt das ideale y - f - Diagramm in y* - 6" -

- Koordinaten.

Figur 6a zeigt das Abschneiden einer länglichen schrägen Anordnung zu einer rechteckförmigen Anordnung.
25

Figur 6b zeigt die sich durch das Abschneiden gemäß Figur 6a ergebenden Kontur-Drehungswirkungen.

Figur 7a zeigt die Wirkung der Überdrehun'g durch einen vergrößerten Neigungswinkel.

Figur 7b zeigt die sich durch das Abschneiden der Öffnung gemäß Figur 7a ergebende Kontur;

Figur 8 zeigt die Amplitudenverteilung einer typischen Grundlinien-Parallelogramm-Öffnung.

Figur 9 zeigt in einem Fließbild die Verfa.hrensschritte zum Entwurf einer Antenne gemäß der Erfindung.

Figur 10 zeigt die Amplitudenverteilung einer zweistrahligen, symmetrischen Antenne bei Einspeisung an einer Öffnung.

Figur 11 zeigt in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Antenne, wobei die in Vorwärtsrichtung strahlenden und die in Rückwärtsrichtung strahlenden Antennenanordnungen zu erkennen sind.

Figur* 12 zeigt die Verschiebung des Strahlwinkels der in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung strahlenden Anordnungen bei erhöhter Frequenz.

Figur 13 zeigt, wie die Verschiebung von vier Antennenstrahlen die Frequenzänderungen kompensiert.

Figur 14 zeigt in einer Draufsicht eine Antennenanordnung für eine vierstrahlige Antenne mit rechteckformiger Öffnung.

• ι ·

• r t » ·

Figur 15 zeigt die Speiseöffnung für die Strahlrichtung
entsprechend der Antenne gemäß Figur 14.

Figuren 16a bis 16c zeigen Amplitudenfunktionen der Antenne gemäß Figur 14.

Figur 17 zeigt die Amplitudenverteilung in zweidimensionalen Öffnungen gemäß Figur 14.

Figuren 18 und 19 zeigen errechnete Amplitudenfunktio- %

nen der Antenne gemäß Figur 14. I

Figur 20 zeigt die Bewegung der Strahl-"Fußspuren" der | Antenne gemäß Figur 14 bei steigender Fre- ϋ

s, quenz. \

Figuren 21 und 22 zeigen die Fernfelddiagramme der An- « §

tenne gemäß Figur 14. \ %

% Figur 23 zeigt die Strahlkonturen der Antenne gemäß Fi- *

gur 14. p_f

Figur 24 zeigt einen Mikrostrip-Aufbau der Antenne ge- if,

maß Figur 14. (

Figur 25 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine | achtstrahlige Antenne mit einer einzigen Öff- |

ί nung, wobei ein Satz von Speiseanordnungen zu j

erkennen ist. |·,

Figur 26 zeigt in einer Draufsicht den zweiten Pegel |

von Speiseanordnungen für die Antenne gemäß ί

Figur 25. I

17 -

Figuren 27a und 27b zeigen Arten von vertikal- und horizontalpolarisierten Anordnungen, die in der Antenne gemäß Figur 25 benutzt werden können.

Figur 28 zeigt die Speiseöffnung für die Strahlrichtung entsprechend der Antenne gemäß Figur 25.

Figuren 29a und 29b zeigen errechnete Amplitudenfunktionen der Antenne gemäß Figur 25,

Figuren 30 und 31 zeigen die Fernfelddiagramme der Antenne gemäß Figur 25.

Figur 32 zeigt die Strahlkonturen der Antenne gemäß Figur 25.

Unabhängig von dem Verfahren, mit dem das Doppler-Echo ermittelt wird, weisen alle Doppler-Radarverfahren eine Land-Wasser-Verschiebung auf, es sei denn, es sind besondere Maßnahmen vorgesehen, um diese Verschiebung auszuschalten. Zur Erläuterung der Land-Wasser-Verschiebung sei ein einfaches Einstrahl-System betrachtet, bei itiemy· (der Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor und der Mitte des abgegebenen Strahls) und "ψ _n (der Einfallswinkel des Strahls auf die Streufläche) in der gleichen Ebene liegen und komplementär sind, wie dies Figur 1 zeigt. Die Antennenstrahlbreite ist mit Δ, Y*
bezeichnet. Überiand führt die gleichförmige Rückstreuung (Figur 1b) zu einem Spektrum, dessen Mitte eine

- 18 -

Funktion von V* und dessen Breite eine Funktion von
Io

ist (Figur 1c). Beim Fliegen über Wasser ist die Rückstreuung nicht gleichförmig (Figur 1b), wobei größere *dr Einfallswinkel (kleine Winkel y ) einen kleineren Streukoeffizienten haben. Da kleinere Winkel y* mit höheren Frequenzen des Doppler-Spektrums verbunden .sind, wird dieses Spektrum bezüglich der niedrigeren Frequenzen gedämpft und dadurch die Spektrumsspitze zu > einer niedrigeren Frequenz verschoben. Die Land-Wasser-Verschiebung beträgt abhängig von den Antennenparametern im allgemeinen 1 % bis 3 %. <

Der dreidimensionale Zustand ist komplizierter. Es sei angenommen, daß sich ein Flugzeug entlang der Achse X ^ in Figur 2 bewegt. Die dargestellte Achse Y verläuft horizontal und senkrecht zur Achse X, während die Achse

Z vertikal gerichtet ist. Rechteckförmige Anordnungen

erzeugen vier unter einem Winkel zu diesen Achsen verlaufende Strahlen. Die Achse irgendeines dieser Strahlen, beispielsweise des Strahls 2 hat einen Winkel zur ■ X-Achse von y , zur Y-Achse einen Winkel von 0* und "'

Q O O

zur Z-Achse einen Winkel von *ΫΌ' ^E^^ne übliche rechteckförmige Antenne, wie sie in Figur 3a dargestellt ist, weist eine Amplitudenfunktion A auf, die als Produkt von zwei getrennten Funktionen auf der '

,it·

X-Achse und der Y-Achse beschrieben werden kann, nämlich

A(x,y) = fix) · g(y)

₅ Das Antennendiagramm einer üblichen rechteckförmigen Antenne wird daher als in y und S" "trennbar" angesehen. Weil sich der Streukoeffizient über Wasser mit dem u '„.'.- ^i -Winkel ändert, ist es erwünscht, ein Antennendiagramm

Tu₁ ·'· "'\'" ¹T₁

¥,. ' ~ '"' ■' ■' zu haben, daß statt in f und S" in γ und 'γ"

κ , ' , ^q ^^u" trennbar ist. Ein derartiges Antennendiagramm würde im :■' >: 'j /„ wesentlichen die Land-Wasser-Verschiebung ausschalten.

.Γ

W '_v <>j _rS' '.,. Figur 3b zeigt ein Koordinatensystem mit geneigter

- Achse zur Erzielung eines Antennendiagramms, das in "ψ

' .J₅ und V* trennbar, ist. Die Y'-Achse ist eine Projektion

ι der Strahlachse auf die X-Y-Ebene, und sie verläuft

,'· ^L'i unter dem Winkel it zur Y-Achse.

_r„ Figur 3c zeigt eine Antenne mit geneigter Öffnung, ; 20 deren Neigungswinkel ÄC = 45° beträgt. Die Amplituden-"', funktion dieser Antenne ist das Produkt aus zwei ge- -'. trennten Funktionen auf der X-Achse und der Y'-Achse, '■'· nämlich

25', ^: A(x,y' ) = f'(x) · g^f (y¹ )

Das Antennendiagramm der Antenne mit geneigter Öffnung ist in y* und ζ trennbar, wobei ζ der Winkel zwischen der Y'—Achse und der Strahlachse ist. Nahe der Mitte des Strahls ist das Antennendiagramm in enger Annährung auch in V" und "ψ trennbar, und es ist daher in erheblichem Maße unabhängig von der Land-Wasser-Verschiebung. Figur 3c zeigt jedoch auch, daß die Antenne mit geneigter Öffnung wesentliche Bereiche des rechteckförmigen Befestigungsbereiches unbenutzt läßt. Daher ist der Gewinn der Antenne mit geneigter Öffnung geringer, als wenn der gesamte rechteckförmige Bereich Primärstrahler .enthielte. Ferner begrenzt die Kürze der Strahleranordnungen in der geneigten Antennenanordnung die Anzahl der Primärstrahler in jeder Anordnung, wodurch sich eine unannehmbar niedrigere Einfügungsdämpfung ergeben kann.

Ii Ψ. %■

Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten durch Einsatz einer rechteckförmigen Antennenöffnung ausgeschaltet, die eine geneigte Amplitudenfunktion erzeugt.

In einer aus einzelnen Anordnungen oder Feldern aufgebauten geneigten Antenne (US-PS 4 180 818, Figur A) hat jedes Feld gleiche Anordnungen von Primärstrahlern. Die Felder sind relativ zueinander entlang der X-Achse ver—

schoben. Demgegenüber enthält die rechteckförmige Antenne gemäß der Erfindung, wie sie in Figur 4 gezeigt ist, Felder mit unterschiedlichen Anordnungen von Primärstrählern. Die Primärstrahler bestehen in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 aus Mikrostrip-Abschnitten (microstrip patches). Diese Felder werden im wesentlichen durch Abschneiden der Kanten einer langen Antenne mit geneigter Öffnung erhalten.

Die Antenne gemäß Figur 4 entstand aus einer langen geneigten Antenne, die zur Bildung einer rechteckförmigen Antenne abgeflacht bzw. abgestumpft wurde, wobei die Abflachung bzw. Abstumpfung der Kanten der geneigten Antenne Änderungen in den Primärstrahlern erforderlich machte, um die Trennbarkeit des Antennendiagramms in einem geneigten Koordinantensystem zu erhalten. Eine Computeranalyse zeigte, daß eine Änderung im Neigungswinkel der Antennenamplitudenverteilung die Abflachung bzw. Abstumpfung der Kanten der Antenne kompensieren kann.

Das Konzept dieser Antenne läßt sich wie folgt erläutern: Die einfache rechteckförmige Antenne erzeugt einen Strahl in Form einer Ellipse, deren Achsen parallel zu den Y"- und 6" -Achsen der Winkelkoordinaten

verlaufen (Figur 5a), so daß die Trennbarkeit des Ψ -^-Diagramms aufrechterhalten bleibt. Eine Parallelogramm-Öffnung erzeugt andererseits eine Ellipse, deren Achsen parallel zu den γ- und ζ -Achsen verlaufen (Figur 5b), welche nach Umzeichnung in das f - ff -Koodinatensystem (Figur 5c) sehr stark der Konturform für die ideale y - *ψ -Antenne (Figur 5d) ähnelt. Man erkennt, daß die Stärke der Konturdrehung in dem parallelogrammerzeugten Strahl vom Parallelogrammwinkel, also von der Abweichung von der Rechteckform abhängt.

Falls eine Parallelogramm-Öffnung verwendet und ihre Kanten abgeflacht werden, wie dies in Figur 5a gezeigt ist, ergibt sich eine Drehung der Strahlkontur-Ellipse zurück zur Ausrichtung der Strahlkontur der rechteckför— migen Öffnung (Figur 5b). Der Grad dieser Drehung hängt von der vor der Kantenabflachung bei der Parallelogramm-Öffnung verwendeten Amplitudenfunktion ab. Wird beispielsweise eine gleichförmige Amplitudenfunktion benutzt, dann bildet die Abflachung eine einfache, rechteckförmige, gleichförmig beleuchtete Öffnung und die sich ergebende Drehung ist maximal, d.h. die Ellipse der Strahlkontur ändert sich von einer y - ζ -Achsentrennbarkeit zu einer Y"- 6* -Achsentrennbarkeit, Wenn andererseits die Amplitudenfunktion sich an den

Kanten stark verjüngt, hat die Abflachung der Kanten eine geringere Wirkung auf die Schrägeigenschaft der Amplitudenverteilung, und die Drehung der Strahlkonturellipse zu den y - 6* -Achsen ist geringer. Es ist daher möglich, durch Einsatz von sich verjüngenden Amplitudenfunktionen auf geneigten Achten α ¹Js einer rechteckförmigen Öffnung geneigte Strahlkonturen zu erzeugen .

Wählt man einen Amplitudenneigungswinkel, der größer ist als der optimale Winkel für eine Parallelogramm-Öffnung, so ist es möglich, den durch den bei Bildung der rechteckförmigen Öffnung aus der Parallelogramm—Öffnung infolge der Kantenverluste erzeugten Strahlkontur-Kippwinkelfehler zu kompensieren. Ein größerer Neigungswinkel bewirkt eine Überdrehung der Strahlkontur (Figur 7a) , und da die Abflachung eine entgegengesetzte Wirkung hat, sollte es möglich sein, durch entsprechenden Einsatz von Neigungswinkeln und Amplitudenfunktionen, die bezüglich ihres Einflusses auf die Strahlkontur-Ausrichtung zusammenwirken, eine Annährung an ideale |f -"ψ -Strahlkonturen zu erzeugen (Figur 7b).

Es sei erwähnt, daß die Wahl der zu verwendenden Amplitudenfunktion von den Systemanforderungen bezüglich

·· · ·ιι

Strahlbreite, Gewinn und Nebenkeulenpegeln abhängt. Man
kann daher davon ausgehen, daß, abhängig von dem jeweiligen Anwendungsfall, ein großer Bereich von sich verjüngenden Amplitudenfunktionen zu berücksichtigen ist.
Der Grad der Überkompensation durch Vergrößerung des
Amplituden- Neigungswinkels hängt somit von den
Systemanforderungen ab und kann in jedem Anwendungsfall
angepaßt werden.

Antennen werden im Iterationsverfahren entworfen, wobei

mit einer langen Parallelogramm-Öffnung mit sich verjün- f' gender Amplitudenverteilung begonnen wird, wie sie in & Figur 8 gezeigt ist. Der Neigungswinkel des Paralle- I

logramms ist ein willkürlicher Wert, beispielsweise ρ

45°, und die Abmessungen werden so gewählt, daß die ~|; erforderliche rechteckförmige Öffnung vom Parallelo- Ψ

gramm eingeschlossen werden kann. Im nächsten Schritt -H wird die geneigte Amplitudenfunktion durch Schneiden S des rechteckförmigen Bereiches und des Parallelogramm- ί j Bereiches vom Parallelogramm-Bereich auf den rechteck- ■

förmigen Bereich übertragen. Im folgenden Schritt er- I

folgt eine Berechnung der Fernfelddiagramme und Strahl- | konturen sowie deren Auswertung bezüglich der Systeman- |

forderungen und der y - *γ -Konturen. Durch Manipulation |

■ I der Amplitudenfunktionen werden die Strahlbreite und ί

3124330

- 25 -

die Seitenkeulenpegel gesteuert, und es wird ein neuer Neigungswinkel gewählt, um die Strahlkonturen in besserer Annährung zu den y - \jr -Konturen zu bringen. Dieser Vorgang wird immer wieder mit neuen Anfangs-Parallelogramm-Funktionen wiederholt, bis die Anforderungen erfüllt sind.

Hat man eine zufriedenstellende Amplitudenverteilung für die rechteckförmige Öffnung erreicht, werden im

^O " nächsten Schritt die Elemente zu ihrer Verwirklichung ausgewählt. In Zusammenhang mit unterschiedlichen Einspeiseverteilungen können unterschiedliche Primärstrah-■ ler eingesetzt werden. Ein Verfahren besteht darin, die rechteckförmige Öffnung mit Wanderwellen-Strahlungsan-Ordnungen zu füllen. Diese Anordnungen oder Felder können dann jede bzw. jedes von einer Speiseanordnung gespeist werden, oder es kann eine gemeinsame Speiseanordnung vorgesehen sein. Die Verwendung von Wanderwellen-Anordnungen zur Realisierung einer vorgeschriebenen Amplitudenfunktion ist bereits ausführlich in der Literatur beschrieben worden und wird daher nicht wieder-• holt.

Besteht die Anforderung, daß eine einzige Öffnung von zwei Eingangsöffnungen zwei Strahlen erzeugen soll, die

3 1 2 A 3 8 O //¹UV¹C' J.

26 -

identische Abmessungen haben und symmetrisch angeordnet sind, so ergibt sich für die Strahlungs- und Speiseanordnungen eine Symmetrieforderung. Bei einer rechteckförmigen Antenne mit geneigter Amplitudenfunktion han-

J 5 delt es sich dabei um eine ungerade Symmetrie im geneigten Koordinatensystem mit ihrem Ursprung in der Öff-,' nungsmitte (Figur 5a). In diesem Fall kann die vorge- , schriebene Amplitudenfunktion nur über eine Hälfte der ,: ι Öffnung vorhanden sein, während die Amplitude der übrigen Hälfte von den Strahlungskoeffizienten abhängt, die , _; symmetrisch bezüglich der ersten Hälfte gemacht wurden. ; ''''■ Diese Änderung der Amplitudenverteilung erfordert die ". Einfügung dieses Entwurfsschrittes, also die Bestimmung t .-,

■ ΐ ■'■'

der Strahlungs- und Kopplungskoeffizienten, in die an-Ί5 fängliche Iterationsschleife, durch die der optimale Neigungswinkel und die optimale Amplitudenverteilung be- >< stimmt wird. Figur 9 zeigt ein Fließbild für einen solchen Entwurfsvorgang, während eine typische Amplitudenverteilung für eine Zweistrahlöffnung in Figur 10 dargestellt ist.

Die Leitwerte der Elemente müssen symmetrisch bezüglich der C-Achse (Figur 5a) sein, da jede Anordnung bzw. jedes Feld sowohl einen nach vorn als auch einen nach i; 25 .' hinten geneigten Strahl erzeugt.

Im tatsächlichen Betrieb werden zwei Antennenöffnungen A und B zusammen benutzt (Figur 11), um vier geneigte Strahlen zu erzeugen. Die Öffnung A enthält vorwärtsgerichtete Einspeisungen und nach vorn strahlende Felder. Eine Einspeisung (Einspeisung 4) liegt an der Vorderseite der Öffnung und die andere Einspeisung (Einspeiri / -',--"- „ sung 2) an der Rückseite der Öffnung. Die von dieser jt> "''Ir , '^Λ 'Öffnung erzeugten Strahlen weisen in die gleiche Rich-'· ' ,10 , ^!>'· tung wie die Eingangseinspeisung, wie dies in Figur 12 _fl/ ' ,gezeigt ist. Ferner nimmt die Neigung des Strahls nach ' "vorn zu, wenn die Antennenfrequenz ansteigt. Anderer-

!.' elseits enthält die Öffnung B rückwärtsgerichtete Einspei-

f '' ' ■ sungen und in Rückwärtsrichtung strahlende Felder. Eine

^r< τ
15 ."Einspeisung (Einspeisung 1) befindet sich an der Vorder-

seite der Öffnung und die andere Einspeisung (Einspei-

• sung 3) an der Rückseite der Öffnung. Die von dieser - Öffnung erzeugten Strahlen weisen in entgegengesetzter

Richtung zu der Eingangseinspeisung (Figur 12), und die nach hinten gerichtete Neigung des Strahls nimmt ab, fwenn die Antennenfrequenz zunimmt. Figur 13 zeigt das ■Diagramm der von den beiden Öffnungen erzeugten vier Strahlen, Man erkennt, daß bei Änderungen der Antennen-

', frequenz der zwischen den Strahlen an irgendeiner Seite

; ,' 25' der Antenne, etwa den Strahlen 1 und 4 eingeschlossene

it to » ·» · ► »

Winkel praktisch konstant bleibt. Somit kompensiert die Anordnung der Antennenstrahlen Verschiebungen in der

Antennenfrequenz. j

Die beschriebene Antenne ergibt zwar die erforderliche j Strahlformung, Frequenz und Temperaturunabhängigkeit, doch benötigt sie immer noch zwei Öffnungen, um vier Strahlen zu erzeugen. Die Antenne gemäß Figur 14 er- j zeugt aus derselben Öffnung vier Strahlen in einer für §

-JO die Doppler-Navigation geeigneten Form, und ermöglicht ]

dabei die geringste Strahlbreite bezogen auf einen gegebenen Gesamt-Antennenbereich.

\ Die in Figur 14 dargestellte Antenne hat eine einzige

-I5 Strahlungsöffnung, und äer Strahlungsbereich der Öffnung weist ineinander verschachtelte und parallel zur Längsachse 103 angeordnete, geradlinige Vorwärts (in Vorwärtsrichtung stahlende)- und Rückwärts (in Rückwärtsrichtung strahlende) -Strahleranordnungen auf. Wie gezeigt, wechseln jeweils Vorwärts-Wanderwellen-Strahleranordnungen 105 mit Rückwärts-Wanderwellen—Strahleranordnungen 107 ab, und die Anordnungen oder Felder werden von zwei Wander^wellen-Speiseanordnuhgen 109 und 111 gespeist, wobei die Anordnung 109 in Vorwärtsrichtung arbeitet. Die Speiseanordnungen sind mittels Über-

"I

tragungsleitungen mit den Strahlungsanordnungen verbunden, so daß die Vorwärts- und Rückwärts-Strahleranordnungen an gegenüberliegenden Enden gespeist werden. Wird beispielsweise der Einlaß A erregt, so werden alle ungeradzahligen Anordnungen d.h. alle Vorwärts-Strahleranordnungen 105 von oben her gespeist. Alle geradzahligen Anordnungen d.h. die Rückwärts-Anordnungen 107 werden von unten gespeist. Somit gibt es eine Übertragungsleitung 113 von der Anordnung 109, die in das obere Ende der linken Vorwärts-Anordnung 105 speist. Entsprechend speist eine Übertragungsleitung 115 in das obere Ende der dritten Anordnung, d.h. der zweiten Vorwärts-Anordnung 105 ein, und darüberhinaus auch in das untere Ende der zweiten Anordnung, also der ersten Rückwärts-Wanderwellen-Strahleranordnung 107. Diese Verteilung wiederholt sich über die gesamte Antenne.

Figur 15 zeigt die Beziehung zwischen Einspeisungsöffnungen und Strahlquadrant und ist ohne zusätzliche Erklärungen verständlich. Wie vorstehend in Zusammenhang mit den Figuren 12 und 13 erläutert, hat der Einsatz der Vorwärts- und Rückwärts-Wanderwellen-Strahleranordnungen die Wirkung, daß der zusammengesetzte Strahl unabhängig von Frequenz- und Temperatureinflüssen ist. Wie bereits erwähnt, bewegen sich die beiden Strahlen in entgegengesetzten Richtungen, wenn die Fre-

₃3 1_2 A 3 8 O //·ί:Γ"Ο1

quenz oder die Temperatur vom Normalwert abweicht, so daß der zusammengesetzte Strahl seine ursprüngliche Richtung beibehält, obwohl er verbreitert wird. Die Verwendung von Vorwärts- und Rückwärts-Anordnungen verbessert darüberhinaus erheblich die Öffnungswirksamkeit der Antenne, wobei die Strahlbreite verringert und der Gewinn vergrößert wird. Dies ist in den Figuren 16a bis 16c dargestellt, die die Amplitudenverteilungen für die Vorwärts- und Rückwärts-Anordnungen und die kombinierte Amplitudenfunktion zeigen. Somit ist also in Figur 16a die Amplitudenfunktion 115 der Vorwärts-Anordnung gezeigt, die von links gespeist wird, während in Figur 16b die Amplitudenfunktion 117 der von rechts gespeisten Rückwärts-Anordnung dargestellt ist. Die kombinierte Amplitudenfunktion 119 gemäß Figur 16c wurde durch Addition der Funktionen gemäß Figuren 16a und 16b erhalten. Diese durch zwei Sätze von Anordnungen erzeugte Funktion 119 ist symmetrisch. Ein derartiger Amplitudenverlauf ist jeder anderen asymmetrischen Amplitudenfunktion bezüglich Strahlbreite, Gewinn und Seitenkeulenpegel überlegen.

Die Strahlformung erfolgt mittels Verfahren, wie sie vorstehend in Zusammenhang mit den Figuren 6 bis 10 beschrieben wurden, indem die Leitfähigkeiten der Strah-

-T3r~r»!i

- 31 -

leranordnungen derart ausgebildet werden, daß die Amplitudenverteilung der Öffnung geneigt ist. Figur 17 zeigt die typische Ortskurve von Amplitudenfunktionsspitzen bei Einspeisung über die Öffnung A. Es sei

erwähnt, daß die linke Hälfte der Öffnung gemäß Figur 5 eine Amplitudenneigung hat, die geländea&häng ic; gbnimmt, während die rechte Hälfte eine Neigung aufweist, die geländeabhängig zunimmt. Die linke Hälfte dominiert die Strahlformung infolge ungleicher Leistungseinspei-

sung zu den beiden Hälften. Die rechte Hälfte erhält nur etwa 10% der zugeführten Leistung. Dies erfolgt unter Verwendung bekannter Verfahren bei der Auslegung der Speiseanordnung. Die typische Amplitudenverteilung entlang der Achse der Speiseanordnung ist in Figur 18

gezeigt, und man erkennt, daß die Amplitudenfunktion 121 einen Maximalwert an der linken Seite hat und zur rechten Seite abnimmt. Eine entsprechende Amplitudenfunktion für die zusammengesetzte Strahleranordnung, summiert über die Antenne, ist in Figur 19 durch die

Kurve 123 bezeichnet.

Die Frequenz- und Temperaturkompensation der Winkel €f erfolgt durch die Verwendung der Vorwärts-Speiseanord-

nung 109 gemäß Figur 14 zwischen den Öffnungen A und B 25

und der Rückwärts-Speiseanordnung 111 zwischen den Öffnungen C und D. Die "Fußspuren" der Strahlen auf den Boden sind in Figur 20 zusammen mit ihren Sciiwenkrichtungen bei steigender Frequenz dargestellt. Man erkennt, daß bei Erhöhung der Frequenz der zwischen den beiden Strahlen von den Öffnungen C und D eingeschlossene Winkel abnimmt, während der zwischen den Strahlen von den Öffnungen A und B eingeschlossene Winkel zunimmt. Die Gesamtwirkung besteht darin, daß sich die beiden Paare von Bewegungen gegenseitig auslöschen bzw. kompensieren, ohne daß Geschwindigkeits-Kreuzkopplungskoeffizienten beeinträchtigt wurden.

Die Antenne gemäß Figur 14 wurde auf einem Computer errechnet. Die Computerdiagramme für Hauptebenenschnitte sind in den Figuren 21 und 22 dargestellt, wobei Figur 21 das Fernfelddiagramm der Haupt- f -Ebene und Figur 22 das Fernfelddiagramm der Haupt- 5* -Ebene zeigt. Eine zweidimensionale Hauptstrahl-Konturkarte, in der der geformte Strahl dargestellt ist, ist -in Figur 23 gezeigt.

Obwohl die Antenne aus unterschiedlichen Übertragungsleitungen und Strahlungseinrichtungen aufgebaut werden kann, wird zur Zeit als beste Lösung die Verwendung von

J: V 'VA.'Ks

Yi

TA fr

33 -

Mikro-Stripleitungen und Strahlungsstreifen (radiating patches) angesehen. Ein derartiger Aufbau ist in Figur 24 gezeigt, wobei die Größen der Streifen, die den Kopplungskoeffizienten bestimmen und die Länge der Verbindungsleitungsabschnitte dem Strahlsteuerwinkel zugeordnet sind, also ob in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gestrahlt wird oder nicht. Wie dargestellt, besteht daher jede der Anordnungen 105 und 107 aus mehreren durch Übertragungsleitungen 133 miteinander verbundenen Streifen 131. Dabei hat, wie zu erkennen ist, die Verbindung in der Vorwärts-Anordnung eine größere Länge als die entsprechende Verbindung in der Rückwärts-Anord-.nung. Dies folgt auch aus einer Überprüfung der Vorwärts-Speiseanordnung 109 und der Rückwärts-Speiseanordnung 111. Die Weise, in der ein derartiger Aufbau zur Steuerung des Strahlsteuerwinkels benutzt werden kann, ist im einzelnen in der US-PS 4 180 818 beschrieben. Die Figur zeigt außerdem unter Berücksichtigung der Streifengröße die Amplituden-Ortskurve gemäß Figur 17.

Antenne gemäß Figuren 14 und 24 unterscheidet sich ivon den vorstehend diskutierten Antennen insbesondere idadureh, daß zusätzlich zur Frequenz- und Temperaturkompensation in einem einzelnen Strahl, statt in einem

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Paar von Strahlen, die Öffnungswirksamkeit durch Verflechtung erheblich vergrößert ist, weil die kombinierte Amplitudenfunktion, wie in Zusammenhang mit den Figuren 16a bis 16c erläutert, symmetrisch ist. Dieses c Verfahren eignet sich nicht nur für Doppler-Antennen der in den Figuren 14 und 24 dargestellten Art, sondern ganz allgemein für alle Fälle, bei denen eine lineare "'Anordnung zur Erzeugung von zwei Strahlen benutzt wird, indem eine Einspeisung an gegenüberliegenden Enden er- folgt. In einigen Fällen kann statt mehrerer Anordnun- , gen gemäß Figuren 14 und 24 eine einzige Anordnung * eingesetzt werden. Erfindungsgemäß ergeben sich erheb- \ liehe Verbesserungen durch Verwendung eines Paares von >' Anordnungen, von denen eine in Vorwärtsrichtung und die ^

andere in Rückwärtsrichtung strahlt. Wenn die Speisung von einer Öffnung erfolgt, wird die Vorwärts-Anordhung von ihrem anderen Ende und die Rückwärts-Anordnung vom '' gleichen Ende gespeist, wie die Vorwärts-Anordnung gespeist wurde, wenn dies von der ersten Öffnung er-

igo folgte. Dadurch ergibt sich die Art der Amplitudenfunktion, die in Figur 16c gezeigt ist.

In Figur 25 ist eine Antenne dargestellt, die acht Strahlen aus einer einzigen Öffnung erzeugen kann, wozu ₂₅. zwei vollständige Sätze von Strahleranordnungen mit-

t I t t · ■ · ·

- 35 -

einander verflochten sind. Jede der Strahleranordnungen hat abwechselnd Vorwärts- und Rückswärts-Anordnungen, wobei eine zu dem ersten Satz gehörende Vorwärts—Anordnung mit FFTWRA 1 bezeichnet ist, während die unmittelbar benachbarte Vorwärts-Anordnung des anderen Satzes mit FFTWRA 2 bezeichnet ist. Diesen folgend sind die ^v" Rückwärts-, Anordnungen der beiden Sätze vorgesehen und ^Ä fiVmit 3FTWRA 1 und BFTWRA 2 bezeichnet. Diese Verteilung

HA

' 'if wiederholt sich über die gesamte Antenne. Jede der

_} \Strahleranordnung folgt einem serpentinenförmigen Pfad.

i'i| ' ( Der Satz 1 der Strahleranordnungen wird von einer Vor-

}'i )p wärts-Speiseanordnung 211 gespeist, die im wesentlichen fyiden Speiseanordnungen 109 und 111 aus Figur 14 ent-

' V

_(j ^spricht. Die Speiseanordnungen für den zweiten Satz '- - sind in Figur 26 dargestellt, und auch hier ist eine *Vorwärts-Speiseanordnung 209a und eine Rückwärts-Speise-,',-anordnung 211a vorhanden. In einem Ausführungsbeispiel xöer Erfindung, bei dem Mikrostrip-Übertragungsleitungen

■ «'und - Streifen entsprechen der Vierstrahl-Anordnung aus

ü 20 ''

: - ^;Figur 24 benutzt werden, befinden sich die Speiseanord-

! -[nungen 209 und 211 auf der gleichen Höhe, wie die

\Strahleranordnung, und die Speiseanordnungen 209a und |; *211a auf einer darunterliegenden Höhe und sind mit den

^entsprechenden Strahleranordnungen über Durchführungen

213 verbunden, wie sie in den Figuren 14 und 24 gezeigt

sind. Somit erhält man in dem Ausführungsbeispiel durch
Verwendung von Vorwärts- und Rückwärts-Strahleranordnun-

gen einen zusammengesetzten Strahl, der unabhängig von _ä|

Frequenz- und Temperaturwirkungen ist. Entsprechend m

wird die Trequenz- und Temperaturkompensation entlang ff

der Querachse in der vorstehend in Zusammenhang mit ||

Figur 20 beschriebenen Weise erreicht. Wie auch in dem |

vorstehenden Ausführungsbeispiel und wie in den Figuren f

16a, 16b und 16c dargestellt, ergibt sich eine kombi- |

nierte Amplitudenfunktion, die zu einer vergrößerten f

Öffnungswirksamkeit, einer verringerten Bandbreite und S

einem erhöhten Gewinn führt. Auch hier ist die Amplitu- I₁

denfunktion symmetrisch, wie dies in Figur 17 darge- jf

stellt ist. I

I

Der Zweck äer Geometrie der serpentinenförmigen Strah- f

leranordnung besteht darin, Nebenkeulen-Zipfel zu unter- p

drücken, die vorhanden wären, falls bei der großen Tren- f

nung, die zur Anpassung von zwei vollständigen, mit-

einander verflochtenen Sätzen benötigt wird, lineare f

Anordnungen verwendet werden. Die Polarisationsausrich- |

tung der Strahleranordnungen wird über die gesamte An- si

Ordnung beibehalten, wie dies in den Figuren 27a und |?

27b dargestellt ist, wo die strahlenden Streifen 215 ;

^⁵ mit ihren Verbindungsleitungen 217 serpentinenförmig an- !

ι β f *·

geordnet sind. Figur 27a zeigt dabei eine vertikalpolarisierte Anordnung und Figur 27b eine horizontalpolarisierte Anordnung.

!Die Strahlformung erfolgt in gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben. Mit anderen Worten, jeder der Sätze von Anordnungen hat eine Amplitudenfunktion, wie sie in Figur 10 dargestellt ist, die in der gleichen Weise erhalten wird, wie in Zusammenhang mit Figur 10 erläutert. Ferner wird die gleiche Speiseanordnung benutzt, bei der bei einer Speisung, die' beispielsweise von Öffnung A oder von Öffnung B erfolgt, die linke Hälfte infolge gleicher Leistungsverteilung die Strahlformung dominiert, während die rechte Hälfte nur etwa 10 % der übertragenen Leistung empfängt.

Figur 28 zeigt den Zusammenhang zwischen Strahlrichtung und gespeisten Öffnungen. Sie bedarf keiner weiteren Erläuterungen. Die entsprechenden Amplitudenfunktionen in der Ebene der Speiseanordnung und die Amplitudenfunktion in der Ebene der Strahleranordnungen, summiert über die Öffnung, wenn die Speisung entweder von der Öffnung A und der Öffnung E erfolgt, ist in Figur 29a bzw. in Figur 29b gezeigt. Auch hier wurde die Antenne mittels eines Computers errechnet, und das ent-

sprechende Fernfelddiagramm mit der Haupt- V" -Ebene und der Haupt-C-Ebene sowie die geformte Hauptstrahlkontur
v" - /3 -Koordinaten sind in den Figuren 30, 31 und 32 dargestellt.

Der Einsatz von zwei vollständig unabhängigen Anordnungen in einer Öffnung führt zu einer Antenne mit einem schaltbaren Parameter (parameter switchable antenna), bei der die folgenden Unterschiede zwischen dem einen und dem anderen Satz vorhanden sein können: 1) Winkel^; 2) Winkel <5* ; 3) Winkel y und S* ; 4) Orthogonale Polarisation ohne Winkelabweichung; 5) Orthogonale Polarisation mit Winkelabweichungen.

Die erfindungsgemäße Antenne kann auch in einem FM-CW-Doppler-System eingesetzt werden, bei dem die beiden Sätze von Anordnungen die gleichen Parameter haben und als im Abstand voneinander angeordnete Duplex-Äntennen arbeiten, von denen eine sendet und die andere empfängt.

In der nachstehenden Tabelle sind die Antennenparameter einer einfachen rechteckförmigen Antenne, einer gedruckten Parameterantenne, der Doppel-Öffnungs-Antenne gemäß Figur 11, der Einzel-öffnungs-Antenne für vier Strahlen

gemäß Figuren 14 und 24 und der Einzel-Öffnungs-Antenne für acht Strahlen gemäß Figur 25 dargestellt- Alle diese Antennen arbeiten bei 13.325 GHz und haben Öffnungsabmessungen von 50 cm χ 40 cm. Alle Antennen, ausgenommen die Einzel- Öffnung-Antenne für acht Strahlen erzeugen vier Strahlen. Der wichtigste Verteil der beiden Einzel-Öffnungs-Antennen bezüglich der anderen Antennen ist die Verringerung der Strahlbreite, die bei Doppler-Navigationseinsatz direkt zu einer Verbesserung

ig des Rauschabstandes führt, weil das Spektrum des Rücksignals verdichtet wird. Dieses verbesserte Verhalten ermöglicht größere Höhen - und Geschwindigkeitsbereiche für die derart ausgestatteten Doppler- Naviga/tionssysteme« Ferner ergibt sich durch das engere Signalspek-

-j5 trum eine höhere Genauigkeit infolge Verringerung der Schwankung. Die schmaleren 6*-Bandbreiten bewirken auch unmittelbar eine verringerte Gelandeabhangigkext der Querachse der Geschwindigkeitsmessung, da die Strahiform für diese Achse nicht kompensiert.

t Ύ

— — f

. 4-H-r·* η » ι

■* u. J -M

	■	Parameter	einfache	31	■	24380	• ·	■ t β · 4 ι
		Richtver	Recht	- 40			β · β I I 1 *
:		stärkungs	eckform			Einzel-
		faktor	32 dB	gedrucktes	Doppel-	Öffnung	Einzel-
	f - Band		Gitter	Öffnung	4 Strahlen	Öffnung
	breite		32,5 dB	30,5 dB	34 dB	8 Strahlen
	5Γ - Band	3,6°				34 dB
	breite
	Seiten	5,8°.	3,7°	3,3°	2,7°
	keulen					2,7°
	Bild	20 dB	4.6,2°	, 6^7°	4,5°
	strahlen					, ,_4}5ο
	Neben-	20 dB	23 dB	2o dB	J22 dB
	k-eulen					22 dB
	«XX-Ve r-	keine	16 dB	•20 dB	21 dB
	schiebung					21 dB
	über Wasser	1 %	keine	keine	keine
	ItYY-Ve r-					20 dB
	schiebung		0,3 %	:0,1 %	0,2 %
	über Wasser	2,5 %				0,2 %

			2,5 %	3 %	1,5 %
				1,5 %

Claims

Patentansprüche

Antenne für ein Doppler-Navigationssystem mit mehreren parallelen Anordnungen von Primärstrahler^, die , mit einer Einspeiseanordnung gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen von Primärstrahlern eine rechteckförmige Antennenöffnung -'"' bilden und derartige Kopplungsfaktoren bezüglich der Einspeiseeinrichtung sowie Strahlungskoeffizienten der Primärstrahler vorgesehen sind, daß an der Öffnung eine schräge Amplitudenfunktion erzeugt wird, so daß ein die Überwasser-Verschiebung verringernder, schräger Antennenstrahl entsteht.

2. Antenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wanderwellen-Einspeiseeinrichtung.

• t ι ^r ·

• f I · · · I ·

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärstrahler aus Mikrostrip-Streifen bestehen.

Antenne mit rechteckförmiger Öffnung für ein Dopplei—Navigationssystem, die bezüglich der Bewegungsdichtung eines Flugzeuges ausgerichtet ist und meh- rere parallele Anordnungen von Primärstrahlern aufweist, die rr.it einer Einspeiseeinrichtung gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungskoeffizienten der Primärstrahler und die Kopplungsfaktoren der Anordnungen bezüglich der Einspeiseeinrichtung derart eingestellt sind, daß die Amplitudenfunktion der Öffnung entlang der Bewegungsrichtung eine Abflachung bzw. ein Abschnitt der Amplitu-Cdenfunktion einer langen, schrägen Anordnung ist.

Antenne nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine erste Antennenöffnung mit zwei vorwärtsgerichteten Speiseanordnungen und mehreren parallelen, rechteckförmigen Anordnungen von in Vorwärtsrichtung strahlenden Primärstrahlern, wobei die Kopplungsfaktoren bezüglich der vorwärtsgerichteten Speiseanordnung und die Strahlungskoeffizienten der in Vorwärtsrichtung strahlenden Primärstrahler derart gewählt ist,

4 * Ψ ··

daß die erste Antennenöffnung einen ersten nach vorn und rechts zur Bewegungsrichtung gerichteten Antennenstrahl und einen zweiten nach hinten und links bezüglich der Bewegungsrichtung gerichteten Antennenstrahl erzeugt, und durch eine zweite Antennenöffnung mit zv/ei nach hinten gerichteten Speiseanordnungen und mehreren rechteckförmigen Anordnungen von in Rückwärtsrichtung strahlenden Primärstrahlern, wobei die Kopplungsfaktoren bezüglich der nach hinten gerichteten Speiseanordnungen und die Strahlungskoeffizienten der in Rückwärtsrichtung strahlenden Primärstrahler derart gewählt sind, daß die zweite Antennenöffnung einen dritten nach vorn und links bezüglich der Bewegungsrichtung gerichteten Antennenstrahl und einen vierten nach hinten und rechts bezüglich der Bewegungsrichtung gerichteten Antennenstrahl erzeugt.

6. Antenne nach Anspruch 4, mit einer einzigen rechteckförmigen Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der Öffnung eine vorwärtsgerichtete Wanderwellen-Speiseanordnung und am anderen Ende eine rückwärtsgerichtete WanderweIlen-Speiseanordnung vorgesehen ist, zwischen denen sich abwechselnd in Vorwärtsrichtung strahlende Wahderwellen-Primärstrahler-Anordnungen und in Rückwärtsrichtung strah-

lende Wanderwellen-Primärstrahler-Anordnungen befinden, deren jeweils eines Ende mit der vorwärtsgerichteten Wanderwellen- Speiseanordnung und deren jeweils anderes Ende mit der rückwärtsgerichteten iWanderwellen-Speiseanordnung gekoppelt ist, wobei jede der Speiseanordnungen zwei Eingangsöffnungen aufweist, so daß eine rechteckförmige Öffnung zur Erzeugung von vier Strahlen gebildet wird.

7. Antenne nach Anspruch 4 mit einer einzigen rechteckförmigen Öffnung, gekennzeichnet durch erste und zweite vorwärtsgerichtete Wanderwellen-Speiseanordnungen, die entlang einem Ende der Öffnung vorgesehen sind, durch erste und zweite rückwärtsgerichtete Wanderwellen-Speiseanordnungen am gegenüberliegenden Ende der Öffnung, wobei jede Wanderwellen-Speiseanordnung zwei Eingangsöffnungen aufweist, durch einen ersten Satz in Vorwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Primärstrahler-Anordnungen, die sich im Abstand voneinander zwischen den Speiseanordnungen erstrecken und von de'nen jede mit einem Ende mit der ersten vorwärtsgerichteten Wanderwellen—Speiseanordnung und mit dem anderen Ende mit der ersteh rückwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung gekoppelt ist, durch einen ersten Satz in ' Rückwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Primär-

strahler-Anordnungen in den Räumen zwischen den Primärstrahler-Anordnungen des ersten Satzes in Vorwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Primärstrahiler-Anordnungen, so daß die Primärstrahler-Anordnungen des ersten Satzes der in Vorwärtsrichtung strahlenden Anordnungen und die Primärstrahler-Anordnungen des ersten Satzes der in Rückwärtsrichtung strahlenden Anordnungen abwechseln, wobei die in Rückwärtsrichtung strahlenden Wanderwellen-Primärstrahler-Anordnungen mit einem Ende mit der ersten vorwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung und mit dem anderen Ende mit der ersten rückwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung gekoppelt sind, durch einen zweiten Satz von in Vorwärtsrichtung strahlendan Wanderwellen-Primärstrahler-Anordnungen, von denen jeweils eine benachbart zu jeder Anordnung des ersten Satzes von in Vorwärtsrichtung strahlenden Wanderwellen-Primärstrahler-Anordnungen angeordnet ist, und durch einen zweiten Satz in Rückwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Primärstrahler-Anordnungen, von denen jeweils eine benachbart zu einer Anordnung des ersten Satzes in Rückwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Primärstrahler-Anordnungen angeordnet ist, wobei jede Anordnung des zweiten Satzes in Vorwärtsrichtung strahlender Primärstrahler-Anordnungen und des zweiten

β · J )

Satzes in Rückwärtsrichtung strahlender Primärstrahler-Anordnungen mit einem Ende mit der zweiten vorwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung und mit ihrem anderen Ende mit der zweiten rückwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung gekoppelt ist, so daß mit einer einzigen Öffnung acht getrennte Strahlen erzeugt werden können.

8. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Primärstrahler-Anordnungen sich zwischen den Speiseanordnungen serpentinenförmxg erstreckt.

9= Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Primärstrahler-Anordnungen entgegengesetzte Polarisationsrichtungen haben.

10. Antenne nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärstrahler-Anordnungen aus Mikrostrip-Streifen zusammengesetzt sind.

11. Rechteckförmige Antennenöffnung gekennzeichnet durch mehrere parallel zueinander angeordnete Strahlungsanordnungen, deren Strahlungskoeffizienten derart gewählt sind, daß sich eine schräge Amplituden-

und mit dem anderen Ende mit der rückwärtsgerichte-

funktion ergibt, und durch mindestens eine Speiseanordnung zur Einkopplung von Strahlung in die Strahlungsanordnungen.

12. Antenne gekennzeichnet durch eine einzige rechteckförmige Öffnung mit an ihrem einen Ende vorgesehenen vorwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung und an ihrem anderen Ende vorgesehenen rück- ^v ViJJ wärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung sowie ^r I

mit zwischen den Speiseanordnungen vorgesehenen, ab- | wechselnden in Vorwärtsrichtung und in Rückwärts- ['

richtung strahlenden Wanderwellen-Strahlungsanord- "'

nungen, von denen jede mit einem Ende mit der ^

Jf vorwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung ^f %

ten Wanderwellen-Speiseanordnung gekoppelt ist, wo- 6

bei jede der Speiseanordnungen zwei Eingangsöffnun- )l

gen hat, so daß mit einer einzigen rechteckförmigen |

Öffnung vier Strahlen erzeugt werden können, jf

13. Antenne gekennzeichnet durch eine einzige rechteck- I

förmige Öffnung, durch erste und zweite vorwärtsge- ί

richtete Wanderwellen-Speiseanordnungen entlang |

einem Ende der Öffnung, durch erste und zweite iß

rückwärtsgerichtete Wanderwellen-Speiseanordnungen , r.

entlang dem gegenüberliegenden Ende der Öffnung, wobei jede der Speiseanordnungen zwei Eingangsöffnungen hat, durch einen ersten Satz in Vorwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Strahlungsanordnungen, die sich im Abstand voneinander zwischen den Speiseanordnungen erstrecken und mit einem Ende mit ,der ersten vorwärtsgerichteten Speiseanordnung und jfriiit dem anderen Ende mit der ersten rückwärtsgerich- ί steten Speiseanordnung gekoppelt sind, durch einen fersten Satz in Rückwärtsrichtung strahlender Wander- ^;^wellen-Strahlungsanordnungen in den Räumen zwischen ^vfgäen Strahlungsanordnungen des ersten Satzes in Vorwärtsrichtung strahlender Strahlungsanordnungen, so daß die Strahlungsanordnungen des ersten Satzes in Vorwärtsrichtung strahlender Strahlungsanordnungen und die Strahlungsanordnungen des ersten Satzes in Rückwärtsrichtung strahlender Strahlungsanordnungen abwechseln, wobei ein Ende jeder in Rückwärtsrich-■tung strahlender Wanderwellen- Strahlungsanordnungen mit der ersten vorwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung und das andere Ende mit der ersten _¥ rückwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung gekoppelt ist, durch einen zweiten Satz in Vorwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Strahlungsanordnungen, die jeweils benachbart zu jeweils einer der

Strahlungsanordnungen des ersten Satzes von in Vorwärtsrichtung strahlender Wanderwellen- Strahlungsanordnungen angeordnet sind, und durch einen zweiten Satz in Rückwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Strahlungsanordnungen jeweils benachbart zu einer Strahli-ngsanordnung des ersten Satzes in Rückwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Strahlungsan-,Ordnungen, wobei jede Strahlungsanordnung des zweiten Satzes in Vorwärtsrichtung strahlender und in Rückwärtsrichtung strahlender Wanderwellen-Strahlungsanordnungen mit einem Ende mit der zweiten vorwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung und mit dem anderen Ende mit der zweiten rückwärtsgerichteten Wanderwellen-Speiseanordnung gekoppelt ^ ist, so daß mit einer einzigen öffnung acht getrennte Strahlen erzeugt werden können.

14. Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Strahlungsanordnung zwischen den Speiseanordnungen serpentinenförmig erstreckt.

.15. Antenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Strahlungsanordnungen in entgegengesetzten Richtungen polarisiert sind.

16. Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet," "

- 11 -

'■· daß die Strahlungsanordnungen aus Mikrostrip—Strei-

fen aufgebaut sind.

17. Verfahren zum Aufbau einer Antenne in einer rechteckförmigen Öffnung, so daß sich eine schräge Amplitudenfunktion ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten einer schrägen Antennenanordnung,

<■$ 'If _L. >. \.r ,.: die eine schräge Amplitudenfunktion hat, zur Erzie-63 . ',!·,'»' .'!.'. , lunq einer rechteckf örmigen Anordnung abgeschnitten

-;' "' ■■ ., werden, daß der Neigungs- oder Schrägungswinkel der

r^ , ' ·'■' Antenne derart gewählt wird, daß die nach dem Ab-

\i_t · <....' '_itt schneiden erhaltene schräge Amplitudenfunktion in

'j] ' ■; ■ etwa der gewünschten entspricht, daß die Fernfeid-

* diagramme und die Strahlkonturen der erhaltenen

■' i rechteckförmigen Antenne errechnet und ausgewertet

,".V werden und daß die Amplitudenfunktion der schrägen

_s · Antenne geändert und die vorstehenden Schritte wiederholt werden, bis sich die erhaltenen Fern-felddi-

, ,'';■■· fe.gramme und Strahlkonturen den gewünschten Werten

• ''■ ausreichend angenähert haben, worauf die derart erhaltene Antenne aus mindestens einer Strahlungs-

'■'> struktur und einer Speisestruktur aufgebaut wird.

■" ι'