DE3780949T2

DE3780949T2 - Steuereinrichtung fuer die strahlrichtung einer antennengruppe mit zusammengesetzen schlitzen.

Info

Publication number: DE3780949T2
Application number: DE8787906535T
Authority: DE
Inventors: A Kurtz
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2007-09-22
Also published as: NO171436C; NO882545D0; NO882545L; EP0288497A1; WO1988002934A1; JPH01501194A; EP0288497B1; IL83876A; DE3780949D1; JPH0552081B2; NO171436B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf geschlitzte Wellenleiter-Anordnungen und insbesondere auf eine ("Array")- Anordnung, welche kombinierte Schlitze zur Steuerung der Strahlposition verwendet.
Herkömmlicherweise werden zwei Typen von geschlitzten Wellenleiter-Anordnungen verwendet, nämlich die Serpentine- Schlitzanordnung und die Shunt-Schlitzanordnung. Bei beiden Typen von Anordnungen muß der Wellenleiter bei Wellenlängen nahe der Wellenleiter-Cutoff-Wellenlänge betrieben werden, falls der Strahl weit weg von dem Querstrahler gekippt werden soll. Somit wird der Strahl mit dem Abtasten der Anregungsfrequenz abgetastet.
Demzufolge gibt es eine Notwendigkeit, eine geschlitzte Wellenleiteranordnung vorzusehen, welche die Einstellung der Strahlposition unabhängig von der Größe des Wellenleiters ermöglicht, so dar es nicht notwendig ist, die Anordnung bei Wellenlängen zu betreiben, die sich der Cutoff-Wellenlänge des Wellenleiters annähern.
Die Eigenschaften des allgemeinen geneigt-versetzten Schlitzes (d.h. des kombinierten Schlitzes) sind beschrieben in "The Physical Principles of Waveguide Transmission and Antenna Systems", by W.H. Watson, Oxford at the Claredon Press, 1947. Augenscheinlich verwendete Watson die besonderen Eigenschaften dieser Schlitze, um eine Wanderwellenanordnung herzustellen, bei der jeder Schlitz mit einem Einstellknopf derartig angepasst werden konnte, daß die Anordnung über die Querstrahler-Frequenz ohne dem gewöhnlich hohen VSWR betreibbar sein würde. Obwohl es insofern bekannt sein würde, verwendete Watson nicht die Phaseneigenschaften der kombinierten Schlitze zum Abtasten des Strahles.
In der Veröffentlichung "Resonant Slots with Independent Control of Amplitude and Phase", B.J. Maxum, IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. AP-8, S. 384-389, Juli 1916, ist eine lineare Anordnung beschrieben, bei der die Phaseneigenschaften der kombinierten Schlitze zur Erzielung eines auf bestimmte Weise geformten Strahles verwendet sind, wodurch die Kopplungskoeffizienten wegen der in der Analyse durchgeführten Näherungen auf kleine Werte begrenzt sind.
Die US-A-4371876 offenbart eine Schlitz-Antennenanordnung, bei der die Amplitude und die Phase von jedem Schlitz durch Auswahl des notwendigen Abstandes zwischen den Schlitzen gesteuert ist, sowie der gewünschte Wellenleiterabschluß. Die Schlitze können parallel zur longitudinalen Achse des Wellenleiters ausgerichtet oder abgeschrägt sein, wobei die Mitte von jedem Schlitz auf die longitudinale Achse des Wellenleiters zu liegen kommt.
Gemäß der Erfindung ist eine Wanderwellen-Antennenanordnung zur Erzeugung eines Richtstrahles in einer vorbestimmten Richtung vorgesehen, welche von der Querstrahler-Normal- Richtung geneigt ist, und welche aufweist: einen rechteckigen Wellenleiter, der definiert ist durch erste und zweite leitende Breitenwände und erste und zweite leitende, enge Wände; eine Einrichtung zum Anregen des Wellenleiters mit einem Anregungssignal, welches eine vorbestimmte Wellenlänge aufweist und sich in einem TE&sub1;&sub0;-Modus durch den Wellenleiter in einer Ausbreitungsrichtung von einem ersten Ende des Wellenleiters zu einem zweiten Ende des Wellenleiters ausbreitet; eine Einrichtung zum Abschließen des Wellenleiters bei dem zweiten Ende des Wellenleiters; und eine Reihe von kombinierten Schlitzen, welche in der ersten Breitenwand im wesentlichen entlang der longitudinalen Mittenlinie der ersten Breitenwand gebildet sind; wobei jeder der Schlitze in Resonanzlänge ausgebildet ist; erste Intermittierende der Schlitze mit ihren längsweisen Dimensionen bei ausgewählten Winkeln bezüglich der longitudinalen Mittenlinie orientiert angeordnet sind; und der Offset-Abstandsparameter von der longitudinalen Mittenlinie der ersten Breitenwand und der Winkelparameter von jedem der Schlitze zur Steuerung der Phase und der Amplitude der Spannung in jedem jeweiligen Schlitz zur Positionierung des aufgrund des Anregungssignales bei der vorbestimmten Richtung resultierendem Strahles ausgewählt sind; dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der kombinierten Schlitze in einer im wesentlichen sinusförmigen konfiguration angeordnet sind; und zweite Intermittierende Schlitze mit ihren längsweisen Dimensionen im wesentlichen parallel versetzt um einen vorbestimmten Abstand von der longitudinalen Mittenlinie, jedoch an entgegengesetzten Seiten davon orientiert angeordnet sind.
Die Phase der Spannung in einem Breitenwand-Wellenleiter-gespeisten Schlitz wird durch den Offset und den Winkel der Inklinination des Schlitzes relativ zur longitudinalen Achse des Wellenleiters gesteuert. Aufgrund der vermittels der kombinierten Schlitze vorgesehenen Phasensteuerung kann der Strahl aufgrund eines sich durch den Wellenleiter als TE&sub1;&sub0;- Modus ausbreitenden Anregungssignales bei einer gewünschten Richtung relativ zur Querseite bzw. zum Querstrahler ausgerichtet werden.
Die Inklination von jedem Schlitz und dessen Offset von der longitudinalen Achse wird durch die benötigte Spannungsphasen- und Amplitudenverteilung bestimmt zur Erzeugung der gewünschten Strahlrichtung. Jeder Schlitz ist in Resonanzlänge ausgebildet.
Die Erfindung ermöglicht es, daß der Strahl weit entfernt von der Querstrahlerrichtung plaziert werden kann, ohne einen Betrieb derart nahe an der Wellenleiter-Cutoff-Frequenz zu benötigen, daß eine unakzeptable Frequenzempfindlichkeit auftritt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1A und 1B schematische Darstellungen von Shunt-, Reihen- und kombinierten Schlitzen in der Breitenwand eines rechteckigen Wellenleiters;
Fig. 2A-2C jeweils Äquivalenzschaltungen des resonanten kombinierten Schlitzes, des Shunt-Schlitzes und des Reihenschlitzes;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Wellenleiterabschnittes mit einer Vielzahl von hierin gebildeten kombinierten Schlitzen;
Fig. 4A und 4B Darstellungen der Abstrahlcharakteristik für eine Wanderwellenanordnung, welche die Erfindung mit neun resonanten Schlitzen verkörpert, die durch einen dielektrisch gefüllten Wellenleiter für die Fälle eines Vorwärtsstrahles und Backfire gespeist sind, wobei die durchgezogene Linie die experimentelle Charakteristik wiedergibt und die gestrichelten Linien die erwarteten theroretischen Charakteristiken darstellen;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Flugkörpers mit einer Vielzahl von Wanderwellenanordnungen, welche die Erfindung entlang dessen Peripherie verkörpern; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Positionen und der Orientierungen der kombinierten Schlitze.
Das vorliegend bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine geschlitzte Wellenleiter-Arrayanordnung dar, welche einen Wellenleiter mit einer Vielzahl von kombinierten Schlitzen, die entlang einer Breitenwand gebildet sind. Bestimmte Grundprinzipien der Erfindung können unter Bezugnahme auf die Fig. 1A und 1B verstanden werden, welche Draufsichten von verschiedenen Schlitzen zeigen, die im Wellenleiter 20 (Fig. 1A) und 30 (Fig. 1B) gebildet sind.
Die kombinierten Schlitze, beispielsweise wie die Schlitze B und D in Fig. 1A, und B' und D' in Fig. 1B sind sowohl versetzt als auch geneigt, bzw. inkliniert bezüglich der Mittenlinie 25 der Breitenwand. Die Äquivalenzschaltung des resonanten kombinierten Schlitzes stellt ein "T"-Netzwerk dar, wie es in Fig. 2A dargestellt ist. Im Gegensatz hierzu sind die Schlitze A und E parallel, aber versetzt von der Achse 25 ausgerichtet, und können daher durch eine reine Shunt-Admittanz dargestellt werden, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. Die Schlitze C und C' sind auf der Achse 25 angeordnet, jedoch bzgl. der Achse geneigt, und können daher als reine Serienimpedanz dargestellt werden, wie es in Fig. 2C gezeigt ist.
Ein interessantes Merkmal der kombinierten Schlitze kann durch die folgende Betrachtung verstanden werden. Es wird angenommen, daß sämtliche der in den Fig. 1A und Fig. 1B gezeigten Schlitze in Resonanzlänge (die Hälfte der Wellenlänge der Anregungsenergie) ausgebildet sind. Falls dann ein Anregungssignal eines TE&sub1;&sub0;-Modus mit Einheitsamplitude und Nullphase (unter Bezugnahme auf den Querschnitt Z-Z') auf irgendeinen dieser Schlitze einfällt, und in der Richtung gemäß Pfeil 26 durch die Wellenleiter 20, 30 wandert, weist das in dem Schlitz A induzierte elektrische Feld eine Amplitude auf, die durch dessen Offset XA von der Achse 25 und eine Phase von +90º bestimmt ist. Das in dem Schlitz E induzierte elektrische Feld wird dieselbe Amplitude wie bei dem Schlitz A aufweisen, aber die Phase wird -90º betragen. Das in dem Schlitz C induzierte elektrische Feld wird eine Amplitude aufweisen, die durch die Inklination θc von der Achse 25 bestimmt ist, und eine Phase von 0º.
Da die kombinierten Schlitze B und D jeweils als Übergänge von dem Schlitz A zu dem Schlitz C und von dem Schlitz C zu dem Schlitz E angesehen werden können, folgt, daß die Phase der in dem kombinierten Schlitz B und D induzierten elektrischen Felder jeweils in dem Bereich (90º, 0º) und (0º, -90º) liegen wird. Die Amplituden und Phasen dieser induzierten Felder hängen sowohl von den jeweiligen Offsets XB, XD, als auch den Inklinationen θB, θD der Schlitze B und D ab.
Da auf ähnliche Weise die Phase des elektrischen Feldes in dem Schlitz C' gleich 180º beträgt, liegen die Phasen der induzierten Felder in den kombinierten Schlitzen B' und D' jeweils in den Bereichen (90º, 180º) und (180º, -90º). Die Amplituden und die Phasen dieser induzierten Felder werden sowohl von den Offsets XB', XD', als auch den Inklinationen θB', θD' der Schlitze θB' und θD' abhängen.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich die wichtige Schlußfolgerung, daß die Phase des in einem resonanten kombinierten Schlitz induzierten elektrischen Feldes aufgrund eines einfallenden TE&sub1;&sub0;-Modus-Anregungssigssnales über einen vollen Bereich von 360º durch Auswahl des Offset und der Inklination des Schlitzes eingestellt werden kann. Aufgrund dieser Schlußfolgerung ergibt sich, daß der kombinierte Schlitz für die gesamte Phasensteuerung in einer Anordnung verwendet werden kann, d.h. nicht lediglich zur Einstellung der für die Abtastung des Strahles zu einem bestimmten Winkel benötigten Phase, sondern ebenfalls zur Verwendung der zur Kompensation der Effekte des räumlichen Koppelns benötigten Phasenkorrekturen. Der Entwurf von Schlitzanordnungen, welche die Effekte des räumlichen Koppelns beinhalten, sind in den Veröffentlichungen "The Design of Small Slot Arrays", IEEE Trans. Atennas and Propagation, Vol. AP-26, S. 214-219, März 1978, von L.A. Kurtz von R.S. Elliot, und "Design of Inclined Series Slot Arrays", M.Orefice und R.S. Elliot, UCLA Department of Electrical Sciences Report, October 1970 dargestellt. Bei diesen Entwürfen wurden äquivalente Dipol- Anordnungen über das Prinzip von Babinet eingeführt, und es wurde erkannt, daß eine Apertur-Anregungs-gewichtete Summe von anfänglichen Dipol-Impedanzen das räumliche Koppeln darstellt. Die Länge der Dipole und somit der Schlitze wurden derart eingestellt, daß die Summe aus der Last-Dipol- Selbstimpedanz und dem räumlichen Kopplungsterm rein reell waren und bei einem Pegel zur Erzeugung der richtigen Anregungs- und Eingangsanpassung. Somit betrugen die Entwurfsparameter für die Shunt-Schlitzanordnungen (Xn,2Ln), wobei Xn und 2Ln jeweils den Offset und die Länge des n-ten Schlitzes darstellen. Für Reihen-Schlitzanordnungen betrugen die Entwurfsparameter (θn, 2Ln), wobei θn und 2Ln jeweils die Inklination und die Länge des n-ten Schlitzes darstellen.
Im Gegensatz zu diesen früheren Entwürfen verwendet die Erfindung kombinierte Schlitze in Resonanzlänge, so daß die beiden Entwurf sparameter Xn und θn derart eingestellt werden, daß den Effekten der räumlichen Kopplung Rechnung getragen wird, genauso wie die Einstellung der aufgrund des Strahlabtastwinkels benötigten Phase.
Anordnungen mit resonanten kombinierten Schlitzen besitzen einen wesentlichen Vorteil bei der Verwendung in einer wichtigen Klasse von Anwendungen, bei denen Shunt- und Reihenschlitze nicht zufriedenstellend sind, nämlich bei Wanderwellenanordnungen. Diese Vorteile ergeben sich auf leichte Weise aus der Darstellung gemäß Fig. 3, bei der ein rechteckiger Wellenleiter 40 eine Anordnung von nichtresonanten beabstandeten Schlitzen S1-Sn aufweist, welche in einer der Breitenwände 41 des Wellenleiters gebildet sind. Der Wellenleiter 40 ist bei einer Last 43 abgeschlossen. Es wird angenommen, daß die Anregung aufeinanderfolgende Schlitze durch eine TE&sub1;&sub0;-Mode erfolgt, deren Amplitude im wesentlichen die gleiche ist bei den aufeinanderfolgenden Schlitzen, deren Phase jedoch um B&sub1;&sub0;d Radian bei den beiden Schlitzen differiert, wobei d den Schlitzabstand und B&sub1;&sub0; die Phasengeschwindigkeit der Mode (2π/λ) darstellt. Die Aperturanregung weist eine natürliche Phasenprogression derart auf, daß der Hauptstrahl bei einem Winkel θo weg von Endfire zeigt, der durch kd cos θo = B&sub1;&sub0;d gegeben ist, wobei k = 2π/λo (ohne Berücksichtigung der zusätzlichen Phasensteuerung, welche durch die kombinierten Schlitze vorgesehene sein mag). Somit ist θo = arc cos (B&sub1;&sub0;/k). Die Dimension der Breitenwand 41 des Wellenleiters 40 könnte möglicherweise durch Einrichten eines beliebigen B&sub1;&sub0;/k eingestellt sein, und somit durch eine beliebige Strahlzeigerichtung θo. Dies ist keine praktikable Möglichkeit, wenn Größenbegrenzungen und die Frequenzempfindlichkeit in Betracht gezogen werden.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Lösung des Problems, in einer Wanderwellenanordnung eine Aperturanregung mit einer Phasenprogression von Schlitz zu Schlitz anders als B&sub1;&sub0;d vorzusehen, so daß der Strahl bei einer anderen als der vorgesehenen Winkelposition angeordnet werden kann. Theoretisch kann dies durch Einstellen der Schlitzlänge der reinen Reihen- oder Shuntschlitze geschehen, um eine Phasendifferenz zu ermöglichen, die im Falle der Hinzufügung an die Phasenprogression an die Aperturanregung den Strahl bei dem gewünschten Winkel θ plaziert. Jedoch gibt es für Anordnungen von praktikabler Länge keinen ausreichenden dynamischen Bereich für die Selbstadmittanz oder Selbstimpedanz, um ein wesentliches Phaseninkrement zu ermöglichen. Kombinierte Schlitze unterliegen hingegen nicht dieser Begrenzung, da diese einen vollen Phasenbereich von 360º in der Anregung der einzelnen Schlitze ermöglichen. Die Orientierung des kombinierten Schlitzes fügt eine zusätzliche Phasenverschiebung α hinzu, so daß die Strahlposition θo (Fig. 3) nunmehr durch die Beziehung gemäß Gleichung 1 bestimmt wird.
cosθo = B&sub1;&sub0;/k + α/kd (1)
Als ein Ergebnis ermöglicht eine Wanderwellenschlitzanordnung unter Verwendung von kombinierten Schlitzen einen Strahl bei sehr naher Endfire (90º vom Querstrahl bzw. von der Querseite), ohne ein Anregungssignal in der Nähe der Wellenleiter-Cutoff-Wellenlänge zu benötigen.
In zusammenfassender Weise wird nunmehr ein beispielhaftes Entwurfsverfahren für den Aufbau einer bestimmten kombinierten Schlitzanordnung beschrieben. Es wird angenommen, daß die Größe des Wellenleiters, der Schlitzabstand, die Betriebsfrequenz und die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Füllmaterials des Wellenleiters sämtlich ausgewählt wurden. Bei diesem Beispiel sind N kombinierte Schlitze in Resonanzlänge in der Anordnung vorhanden mit einem gemeinsamen Abstand d, wobei der n-te Schlitz am weitesten von der Anregungsquelle entfernt ist. Es wird ferner angenommen, daß die gewünschte Abstrahlcharakteristik derart spezifiziert worden ist, daß die Gesamtspannung in jedem Schlitz in relativer Amplitude und Phase unter Verwendung bekannter Techniken bestimmt worden ist.
Die Gesamtspannung in dem n-ten Schlitz wird mit V bezeichnet und setzt sich aus den vier Komponenten zusammen:
wobei
V &sub1; die Teil-Schlitzspannung aufgrund der Welle An, die von links einfällt, d. h. von z < z ,
V &sub2; die Teil-Schlitzspannung aufgrund der Welle Dn, welche von rechts einfällt, d. h. von z > z ,
V &sub3; die Teil-Schlitzspannung aufgrund eines externen räumlichen Koppelns mit sämtlichen weiteren Schlitzen in der Anordnung,
V &sub4; die Teilschlitzspannung aufgrund des internen TE&sub2;&sub0;-Mode-Koppelns mit zwei unmittelbar be-nachbarten Schlitzen in demselben Wellenleiter darstellen.
Auf ähnliche Weise können die gesamten rückwärtsgestreuten und vorwärtsgestreuten TE&sub1;&sub0;-Moden außerhalb des n-ten Schlitzes Amplituden Bn und Cn aufweisen, welche in entsprechenden Teilen gezeigt werden können, und umgekehrt.
Die Beziehungen, mittels derer die Quantitäten der Gleichungen 4 und 5 verbunden sind, sind im Anhang angegeben.
Die zentrale Entwurfsgleichung, welche unmittelbar zu einer Beziehung zwischen den gewünschten Schlitzspannungen und dem Schlitzoffset (Xn) von der Wellenleitermittellinie und dessen Inklinationswinkel (θn) hierzu führt, ist wie folgt:
wobei bei der obigen Gleichung
bezeichnen, wobei η die Impedance des freien Raumes, λ = o/(&epsi;r)½, und die Wellenlänge der ebenen Wellen, welche in einem unbegrenzten Bereich der Dielektrizitätskonstanten &epsi;r = &epsi;/&epsi;o.
Ferner ist
Der Schlüsselausdruck bezüglich der Schlitzorientierung ist hn (Xn, θn, 2Ln). Dieser Ausdruck beträgt
wobei 2Ln die Resonanzlänge des n-ten kombinierten Schlitzes darstellt. 2Ln ist eine Funktion des Offset des n-ten Schlitzes und möglicherweise ebenfalls von seiner Inklination. In Gleichung 7 ist i = arcsin (λ/2a), und
wobei
Um die zentrale Entwurfsgleichung (Gleichung 6), wie vorstehend gezeigt, zu lösen, werden den Konstanten Ln, K1,n, und K2,n anfängliche Werte zugeordnet. Auch die externen und internen räumlichen Kopplungen V ,3 und V ,4 werden für diese anfänglichen Werte berechnet. Die zentrale Entwurfs-gleichung ergibt somit einen Wert von hn, der zu neuen Werten Xn und θn führt. Dieser Prozeß wird wiederholt, wobei jede Iteration näher an die wahren Werte von Xn und θn führt.
Die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten kombinierten Schlitze sind in Resonanzlänge ausgebildet. Wie es dem hier tätigen Fachmann an sich bekannt ist, stellt die Resonanzlänge einen Parameter dar, der empirisch durch Messungen oder in einigen Fällen auch durch Berechnen unter Verwendung eines Verfahrens der Momententechnik bestimmt werden kann. Es wurde gefunden, daß eine zufriedenstellende Annäherung des Resonanzlängenparameters diejenige eines reinen Shunt-Schlitzes ist mit demselben Offset wie der bestimmte kombinierte Schlitz.
Die zentrale Entwurfsgleichung (Gleichung 6) wurde aufgrund von Experimenten mit zwei S-Band-Antennen getestet. Jede dieser Antennen bestand aus neun kombinierten Schlitzen, 0,55 o auf den Mitten, die durch einen TE&sub1;&sub0;-wellendielektrizitätsgefüllten Wellenleiter Wanderwellen gespeist waren. Jeder Wellenleiter war in einer angepaßten Last abgeschlossen, die 10 % der Eingangsleistung absorbierte. Die Wellenleiterbreitenwanddimension betrug 33,02 mm (1,3 inches) und die Engenwanddimension betrug 3,81 mm (0,150 inches). Der Wellenleiter war mit einem dielektrischen Material mit einer Dielektrizitätskonstante von 2,5 gefüllt. Die Wellenleiter waren hergestellt aus einem Material, welches unter dem eingetragenen Warenzeichen "Duroid 5876" erhältlich ist, ein streifenförmiges Wandmaterial mit einer Kupferverkleidung auf beiden Seiten, wobei die aneinanderstoßenden Kanten der Kupferverkleidungen zur Ausbildung eines geschlossenen Wellenleiters geformt sind. Beide Antennen wurden entworfen unter Verwendung eines früheren, weniger exakten Entwurfsverfahrens. Die Anordnungen wurden entworfen zur Erzeugung von Hauptstrahlen bei jeweils 60º und 120º vom vorderseitigen Endfire, definiert als Richtung vom Eingang zur Last.
Die Dimensionen und Orientierungen der neun Schlitze Si der geschlitzten Anordnung, welche zur Erzeugung des Hauptstrahles bei 60º vom vorderseitigen Endfire hergestellt ist, sind beispielhaft in Tabelle 1 wie folgt angegeben: Tabelle 1 Schlitz xn (Grad) Länge
Die beabsichtigten Aperturverteilungen waren die Taylor -30 dB, = 6 Verteilung. Mit dem Hauptstrahl ± 30º entfernt von der Querstrahlerrichtung und mit dem Elementfaktor eingeschlossen ergab dies einen theoretischen Seiten-Lobe-Pegel von -26 dB. Die experimentellen Charakteristiken dieser Antennen sind in den Fig. 4A und 4B gezeigt und verglichen mit berechneten Charakteristiken unter Verwendung der tatsächlichen Schlitzdimensionen und der wie vorstehend beschriebenen korrigierten Entwurfsgleichung. Ein einzigartiges Merkmal der Anordnungen gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Strahlen der beiden Antennen auf entgegengesetzten Seiten des Querstrahlers liegen, während die Größe des Wellenleiters und der Schlitzabstand identisch sind. Lediglich die Schlitzorientierungen sind unterschiedlich zueinander.
Die obigen Beispiele sind jeweils für Anordnungen vorgesehen, welche jeweils Strahlen bei ± 60º und 120º erzeugen, von der vorderseitigen Endfire, oder ± 30º von der Querstrahlerrichtung. Es versteht sich, daß der maximal durch die Erfindung mögliche Strahlabtastwinkel lediglich durch die Form der Abstrahlcharakteristiken der Schlitzelemente und dem Onset, der Sekundärstrahlen begrenzt ist, und nicht durch sonstige Begrenzungen von erreichbaren Phasenverschiebungen der Interelemente. Für den auf diesem Fachgebiet tätigen Fachmann ist es an sich bekannt, daß, je länger die Anordnung ist, desto kürzer der Strahl ist und desto enger er bis zum Endfire abgetastet werden kann.
Eine Anwendung, auf die die Erfindung insbesondere gut eingerichtet ist, stellt eine Flugkörperzielerfassungsvorrichtung (TDD) bzw. Zündantenne dar. Eine vereinfachte perspektivische Schemadarstellung eines Abschnittes eines Flugkörpers mit den geschlitzten Anordnungen ist in Fig. 5 dargestellt. Eine oder mehrere der geschlitzten Anordnungen 62, die zur Plazierung des Strahles entfernt von der Querseite entworfen sind, können longitudinal entlang der äußeren Oberfläche des Flugkörpers 60 angeordnet sein. Der Strahl dieser Antennen kann zur Erfassung von Zielobjekten verwendet werden, die durch den Flugkörper angenähert werden, während der Flugkörper sich in einiger Entfernung von dem Zieldoobjekt befindet. Hierdurch ergibt sich beispielsweise eine Vorlaufzeit zur geeigneten Detonation des Flugkörperexplosivmaterials zur Zerstörung des Zielobjektes. Die Anazahl von Anordnungen, die um die Peripherie des Flugkörpers plaziert sind, wird von der jeweiligen Anwendung abhängen.

APPENDIX

Die Beziehungen, die die Werte der Gleichungen 4 und 5 verbinden sind:
wobei (siehe Figur 6)
und schließlich,
wobei
und der reale Winkel i' definiert ist durch

Claims

1. Wanderwellen-Antennenanordnung zur Erzeugung eines Richtstrahles in einer vorbestimmten Richtung, welche von der Querstrahler-Normal-Richtung geneigt ist, welche aufweist:

einen rechteckigen Wellenleiter (40), der definiert ist durch erste (41) und zweite leitende Breitenwände und erste (42) und zweite leitende enge Wände;

eine Einrichtung zum Anregen des Wellenleiters mit einem Anregungssignal, welches eine vorbestimmte Wellenlänge aufweist und sich in einem TE&sub1;&sub0;-Modus durch den Wellenleiter in einer Ausbreitungsrichtung von einem ersten Ende des Wellenleiters zu einem zweiten Ende des Wellenleiters ausbreitet;

eine Einrichtung zum Abschließen (43) des Wellenleiters bei dem zweiten Ende des Wellenleiters; und

eine Reihe von kombinierten Schlitzen (S&sub1;, S&sub2;, ... Sn), welche in der ersten Breitenwand (41) im wesentlichen entlang der longitudinalen Mittenlinie der ersten Seitenwand gebildet sind; wobei

jeder der Schlitze in Resonanzlänge (2Ln) ausgebildet ist;

erste intermittierende der Schlitze mit ihren längsweisen Dimensionen bei ausgewählten Winkeln bezüglich der longitudinalen Mittenlinie orientiert angeordnet sind; und

der Offset-Abstandsparameter (Xn) von der longitudinalen Mittenlinie der ersten Breitenwand und der Winkelparameter (θn) von jedem der Schlitze zur Steuerung der Phase und der Amplitude der Spannung in jedem jeweiligen Schlitz zur Positionierung des aufgrund des Anregungssignales bei der vorbestimmten Richtung resultierenden Strahles ausgewählt sind;

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Reihe der kombinierten Schlitze in einer im wesentlichen sinusförmigen Konfiguration angeordnet sind; und

zweite Intermittierende der Schlitze mit ihren längsweisen Dimensionen im wesentlichen parallel zu und versetzt um einen vorbestimmten Abstand von der longitudinalen Mittenlinie, jedoch an entgegengesetzten Seiten davon orientiert angeordnet sind.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei aufeinanderfolgende Schlitze (S&sub2;, S&sub3;) von der longitudinalen Mittenlinie auf derselben Seite davon versetzt sind.

3. Antennenanordnung nach Anpruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Resonanzlänge (2Ln) von jedem der kombinierten Schlitze definiert ist als die Resonanzlänge eines reinen Vorsatzschlitzes, welcher bei demselben Versatz von der longitudinalen Mittenlinie wie der jeweilige kombinierte Schlitz angeordnet ist.

4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Resonanzlänge von jedem der kombinierten Schlitze definiert ist als die Hälfte der vorbestimmten Wellenlänge des Anregungssignales.

5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Offset-Abstandsparameter der parallel ausgerichteten Schlitze und der Winkelparameter der winkelmäßig ausgerichteten Schlitze des weiteren vorbestimmt sind zur Ermöglichung von Phasen- und Amplitudenverteilungskorrekturen zur Kompensation von Effekten des räumlichen Koppelns.

6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einrichtung zum Abschließen des Wellenleiters eine angepaßte Last aufweist.

7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Mitten-zu-Mitten-Abstand zwischen jedem benachbarten Paar der Schlitze gleich ist.