DE4343125C2

DE4343125C2 - DF antenna, in particular radar antenna

Info

Publication number: DE4343125C2
Application number: DE19934343125
Authority: DE
Inventors: Walter Bilgery; Erwin Schmucker
Original assignee: DaimlerChrysler Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2013-12-18
Also published as: DE4343125A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Peilantenne, insbesondere einer Radarantenne, nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention is based on a DF antenna, in particular a radar antenna, according to the preamble of the patent saying 1.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar für transportable Peil- oder Radarantennen, die insbesondere auf einem Fahr zeug, z. B. einem Kraftfahrzeug oder einem Schiff ange bracht sind. Derartige Antennen sind im allgemeinen für eine elektromagnetische Strahlung mit kleinen Wellenlän gen, z. B. Millimeterwellen, ausgelegt und dementsprechend an sich räumlich klein (kompakt). In vielen Anwendungsfäl len, insbesondere in der Radar- und/oder Peiltechnik, ist es erforderlich, solche Antennen um die sogenannte Azimutachse, die einem Fachmann geläufig ist, zu drehen. Insbesondere für einen von Um welteinflüssen, insbesondere Wetter, unabhängigen Betrieb solcher Antennen ist es naheliegend, diese innerhalb eines an sich bekannten Radoms anzuordnen. Ist nun die Antenne als hochleistungsfähige Sende- und/oder Empfangsantenne mit einem sogenannten aktiven Frontend (Sende- und/oder Empfangsteil) ausgebildet, so kann in diesem eine störende Verlustwärme entstehen, welche infolge des Radoms allenfalls schwierig abführbar ist.The invention is particularly applicable to portable Direction-finding or radar antennas, particularly on a trip stuff, e.g. B. a motor vehicle or a ship are brought. Such antennas are generally for electromagnetic radiation with small wavelengths gene, e.g. B. millimeter waves, designed and accordingly in itself spatially small (compact). In many applications len, especially in radar and / or direction finding technology such antennas around the so-called azimuth axis, which a specialist is familiar with. Especially for one of Um world influences, especially weather, it is independent operation of such antennas obvious to arrange them within a radome known per se. Is now the antenna as a high-performance transmitting and / or receiving antenna with one so-called active front end (transmitting and / or receiving part), so This can cause annoying heat loss due to the radome is at best difficult to remove.

Aus US 5,049,891 ist eine drehbare Radar- und/oder Peilantenne bekannt, welche innerhalb eines Radoms angeordnet ist. Das drehbare Radom ist oberhalb eines Flugzeugs angeordnet und mittels einer Hohlwelle mit dem Rumpf des Flugzeugs verbunden. Zur Kühlung des aktiven Antennen-Frontend ist ein Kühlkreislauf vorge sehen, in den das Frontend sowie ein im Bodenbereich des Flugzeugs fest einge bauter Wärmetauscher integriert ist. Die Kühlleitungen werden aus dem Innern des Radoms durch in der Hohlwelle angeordnete drehbare Kühlleitungsverbindungen in den Rumpfbereich des Flugzeugs zum Wärmetauscher geführt.From US 5,049,891 a rotatable radar and / or DF antenna is known, which is arranged within a radome. The rotatable radome is above one Aircraft arranged and by means of a hollow shaft with the fuselage of the aircraft connected. A cooling circuit is provided for cooling the active antenna front end see, in which the front end as well as one in the floor area of the aircraft is firmly inserted Bauter heat exchanger is integrated. The cooling lines are from inside the Radoms by rotatable cooling line connections arranged in the hollow shaft in led the fuselage area of the aircraft to the heat exchanger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Peilantenne anzu geben, die räumlich kompakt, mechanisch robust sowie kostengünstig herstellbar ist und mit der eine hochwirksame Beseitigung störender Verlustwärme ermöglicht wird.The invention has for its object to provide a generic DF antenna give that is spatially compact, mechanically robust and inexpensive to manufacture and with which a highly effective removal of annoying heat loss is made possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved by the in the characterizing part of claim 1 specified characteristics. Advantageous refinements and / or further developments can be found in the subclaims.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, dass selbst bei hohen Verlustwärme- Leistungen keine Drehdurchführungen für ein Kühlmittel erforderlich sind.A first advantage of the invention is that even with high heat loss Performances no rotating unions for a coolant are required.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, dass das Radom mechanisch so stabil ausführbar ist, so dass selbst bei rauhen Einsatzbedingungen ein guter Schutz der Sende- und/oder Empfangsantenne gewährleistet ist.A second advantage is that the radome can be made so mechanically stable is so that even in harsh operating conditions good protection of the transmission and / or receiving antenna is guaranteed.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further advantages result from the description below.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug nahme auf eine schematisch dargestellte Figur näher erläutert.The invention is described below with reference to an embodiment take explained in more detail on a schematically illustrated figure.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel, dem eine drehbare Antennenanordnung, die in der am gleichen Tag eingereichten deutschen Patentanmeldung DE 43 43 179 näher beschrieben ist, zugrunde liegt.The figure shows an embodiment to which a rotatable antenna arrangement in German patent application DE 43 43 179 filed on the same day is described in more detail.

Die Figur zeigt ein Befestigungsteil BE, z. B. einen rotationssymmetrischen Flansch, zum Befestigen, z. B. mittels mehrerer Schraubverbindungen, der nachfolgend noch näher beschriebenen Anordnung auf einem der eingangs erwähnten Fahrzeuge, z. B. auf dem Dach eines Kraftfahrzeuges. Die Normale des Befestigungsteiles BE ist die Drehachse DR, die gleichzeitig die erwähnte Azimutachse ist. Die Drehachse DR führt durch eine Hohlachse HO, die fest, das heißt nicht drehbar, mit dem Befesti gungsteil BE verbunden ist. Um die Hohlachse HO drehbar gelagert ist ein Träger körper TR, auf dessen Oberseite OB ein Motor M befestigt ist. Zwischen dem Träger körper TR und dem Befestigungsteil BE befindet sich ein Getriebe, vorzugsweise ein Zahnriemengetriebe, zumindest bestehend aus den Zahnriemenscheiben Z1, Z2 so wie einem diese umgebenden mechanisch gespannten Zahnriemen Z. Alternativ da zu ist es möglich, das Getriebe als Kettengetriebe, bestehend aus Kettenrädern (statt der Zahnriemenscheiden) sowie einer mechanisch gespannten Kette (statt des Zahnriemens), auszubilden. Auf der Oberfläche OB des Trägerkörpers TR befindet sich außerdem eine Sende- und/oder Empfangsantenne RA, vorzugsweise eine Radarantenne, bestehend aus einem Reflektor R mit einem sogenannten Frontend SE, das über eine Halterung HA an dem Reflektor R befestigt ist. Letzterer ist seiner seits durch eine Haltevorrichtung HV auf der Oberfläche OB befestigt. Eine solche Radarantenne hat eine Hauptrichtung HR (Sende- und/oder Empfangsrichtung), die im wesentlichen senkrecht auf der Drehachse DR (Azimutachse) steht. Die Radarantenne RA kann durch an sich bekannte elektrische und/oder mechanische Mittel zusätzlich so ausgebildet sein, daß eine Bewegung der Hauptrichtung HR zusätzlich in Elevationsrichtung EL möglich ist.The figure shows a fastening part BE, z. B. a rotationally symmetrical flange, for fastening, e.g. B. by means of several screw connections, the following Arrangement described in more detail on one of the vehicles mentioned at the outset, e.g. B. on the roof of a motor vehicle. The normal of the BE fastener is Rotation axis DR, which is also the mentioned azimuth axis. The axis of rotation DR leads through a hollow axis HO, which is fixed, that is not rotatable, with the fastening supply part BE is connected. A carrier is rotatably mounted about the hollow axis HO body TR, on the upper side OB a motor M is attached. Between the carrier body TR and the fastening part BE is a gear, preferably a Toothed belt transmission, at least consisting of the toothed belt pulleys Z1, Z2 see above such as a mechanically tensioned toothed belt Z surrounding it. Alternatively there it is possible to use the gearbox as a chain gear, consisting of chain wheels (instead of the toothed belt sheaths) and a mechanically tensioned chain (instead of the Toothed belt). Located on the surface OB of the carrier body TR there is also a transmitting and / or receiving antenna RA, preferably one Radar antenna, consisting of a reflector R with a so-called frontend SE, which has a bracket HA is attached to the reflector R. The latter is his partly by a holding device HV on the surface OB attached. Such a radar antenna has one main direction HR (sending and / or receiving direction), which is essentially is perpendicular to the axis of rotation DR (azimuth axis). The Radar antenna RA can by known electrical and / or mechanical means additionally designed in this way be that a movement of the main direction HR in addition Elevation direction EL is possible.

Insbesondere für kurze Wellenlängen, z. B. den Millimeter wellenbereich, ist es vorteilhaft, das Frontend SE als mindestens ein Strahlerelement, das zu dem Reflektor R hin ausgerichtet ist, auszubilden und dem mindestens einem Strahlerelement eine mit aktiven elektrischen Bauelementen arbeitende Sende- und/oder Empfangseinrichtung, die in der Radartechnik an sich bekannt ist, nachzuschalten. In einem solchen aktiven Frontend SE kann störende Verlustwärme entstehen, die sogar zur Zerstörung elektronischer Bauele mente, insbesondere Halbleiterbauelemente, innerhalb des Frontendes SE führen kann. Dieser Nachteil kann dadurch beseitigt werden, daß das Frontend SE von einem gasförmi gen oder flüssigen Kühlmittel durchströmt wird, so daß die Verlustwärme abgeführt wird. Es ist nun zweckmäßig, das in dem Frontend SE erwärmte Kühlmittel mittels Rohr- und/oder Schlauchverbindungen sowie einer Pumpeinrichtung einem Wärmetauscher W zuzuführen, wo das Kühlmittel abgekühlt wird, und es anschließend wieder dem Frontend SE zuzulei ten, so daß ein geschlossener Kühlmittelkreislauf ent steht. Especially for short wavelengths, e.g. B. the millimeter wave range, it is advantageous to use the frontend SE at least one radiator element that points towards the reflector R. is geared to train and the at least one Radiator element one with active electrical components working transmitting and / or receiving device in the Radar technology is known per se to connect. In one Such active frontend SE can cause annoying heat loss arise that even destroy electronic components elements, in particular semiconductor components, within the Frontendes SE can lead. This disadvantage may result from this be eliminated that the frontend SE from a gaseous gene or liquid coolant is flowed through, so that the Heat loss is dissipated. It is now appropriate to do that in the front end SE heated coolant by means of pipe and / or Hose connections and a pumping device Supply heat exchanger W where the coolant has cooled is, and then afterwards again to the frontend SE ten, so that a closed coolant circuit ent stands.

Besonders vorteilhaft ist es nun, den Wärmetauscher W in der schematisch dargestellten Weise an dem Radom RD anzu bringen. Das Radom RD ist seinerseits an dem Trägerkörper TR befestigt, z. B. über Schraubverbindung. Das Radom RD ist also um die Drehachse DR (Azimutachse) drehbar. Auf diese Weise können zwischen Frontend SE und Wärmetauscher W zuverlässige sowie kostengünstige Verbindungsleitungen verwendet werden. Insbesondere entfallen ansonsten nötige drehbare Gas- und/oder Flüssigkeitsdurchführungen im Be reich der Hohlachse HO.It is now particularly advantageous to use the heat exchanger W in the schematically shown way to the radome RD bring. The radome RD is in turn on the carrier body TR attached, e.g. B. via screw connection. The Radome RD is therefore rotatable about the axis of rotation DR (azimuth axis). On this way you can between frontend SE and heat exchanger W reliable and inexpensive connecting cables be used. In particular, there is no need for anything else rotatable gas and / or liquid feedthroughs in the loading range of the hollow axis HO.

Der Wärmetauscher W besteht z. B. aus an dem Radom RD befe stigten Kühlrohren. Es ist zweckmäßig, das Radom RD sowie die Kühlrohre aus einem gut wärmeleitendem Material, z. B. Metall, herzustellen. Da dieses aber für elektromagneti sche Wellen nicht genügend durchlässig ist, besitzt das Radom RD im Bereich der Hauptrichtung HR der Antenne RA ein für elektromagnetische Wellen durchlässiges Fenster F, das z. B. aus einem Kunststoffmaterial besteht. Ein solches ist insbesondere in der Radartechnologie an sich bekannt.The heat exchanger W consists, for. B. befe on the radome RD constant cooling pipes. It is appropriate to use the radome RD as well the cooling tubes made of a good heat-conducting material, e.g. B. Metal. But since this is for electromagnetic waves is not sufficiently permeable, that has Radome RD in the area of the main direction HR of the antenna RA a window F permeable to electromagnetic waves, the Z. B. consists of a plastic material. Such one is known in particular in radar technology.

Bei der beschriebenen Anordnung werden vorteilhafterweise lediglich zuverlässige und kostengünstig herstellbare elektrische Drehdurchführungen im Bereich der Hohlachse HO benötigt.In the arrangement described, advantageously only reliable and inexpensive to manufacture electrical rotating unions in the area of the hollow axis HO needed.

Es ist vorteilhaft, das Radom in der dargestellten Weise bis zu dem Befestigungsteil BE zu führen. Dadurch ist das zwischen dem Trägerkörper TR und dem Befestigungsteil BE vorhandene Getriebe geschützt, insbesondere gegen Ver schmutzungen. Zusätzlich ist es möglich, zwischen dem Befestigungsteil BE und dem Radom RD eine Drehdichtung anzu bringen, die einem Fachmann an sich geläufig ist.It is advantageous to use the radome in the manner shown to lead to the fastening part BE. That’s it between the carrier body TR and the fastening part BE existing gears protected, especially against ver dirt. In addition, it is possible to between the fastening part BE and the Radom RD to turn a rotary seal bring that a specialist is familiar with.

Es ist ersichtlich, daß bei der vorstehenden Anordnung die geometrischen Maße insbesondere von der verwendeten Wel lenlänge abhängen. Davon sind die Außmaße der Antenne RA und damit insbesondere diejenigen des Radoms RD abhängig.It can be seen that in the above arrangement the geometric dimensions, in particular of the wel used depend on length. The dimensions of the antenna are RA and thus in particular those of the radome RD dependent.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwendbar. Bei spielsweise kann das Radom RD zumindest im Bereich des Wärmetauschers W zweischalig ausgebildet sein, so daß die Kühlrohre (Wärmetauscherrohre) dann innerhalb der Wandung des Radoms angeordnet sind. Weiterhin kann der Wärmetau scher W zusätzliche Kühlrippen besitzen.The invention is not based on the examples described limited, but applicable to others. At for example, the radome RD can at least in the area of Heat exchanger W be designed with two shells, so that the Cooling tubes (heat exchanger tubes) then inside the wall of the radome are arranged. Furthermore, the heat build-up shear W have additional cooling fins.

Claims

1. DF antenna, in particular radar antenna, consisting of
a transmitting and / or receiving antenna for electromagnetic waves rotatable about the azimuth axis,
a closed cooling circuit through which a coolant can flow, into which an active transmitting and / or receiving part of the transmitting and / or receiving antenna and a heat exchanger are integrated,
a radome protecting the transmitting and / or receiving antenna and rotatable with respect to a fastening part, which is at least partially permeable to the electromagnetic waves and under which the transmitting and receiving antenna is arranged, the radome at least in the main direction of the transmitting and / or receiving antenna is permeable to electromagnetic waves, characterized in that
that within the radome (RD) there is a carrier body (TR) which can be rotated about the azimuth axis and on which the transmitting and / or receiving antenna (RA) can be fixed,
that the radome (RD) is firmly connected to the carrier body (TR) and
that the heat exchanger (W) is attached to the outer wall of the rotatable wheel dom (RD).

2. DF antenna according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (W) by a coolant has flowable pipe system that befe on the radome (RD) is increasing.

3. DF antenna according to claim 1 or claim 2, characterized characterized that the radome (RD) and the befe on it heat exchanger (W) made of a heat-conducting material exist and that in the area of the main direction (HR) in the Radome (RD) a window (F) that is permeable to the waves is appropriate.

4. DF antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the window (F) made of plastic consists.

5. DF antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the radome (RD) at least in Area of the heat exchanger (W) double-skin (double-walled) is formed and that the pipe system of the heat exchanger (W) is arranged within the wall.

6. DF antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier body (TR) cover Lich a fastening part (BE) is rotatably arranged and that the radome (RD) up to the fastening part (BE) is executed.

7. DF antenna according to one of the preceding claims, characterized in that between the radome (RD) and the fastening part (BE) has a rotary seal.