DE10218169B4 - Antenna elements for a missile - Google Patents
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Abstract
Antennenelemente für den UHF- und VHF-Bereich für Antennen eines Flugkörpers mit Leitwerkelementen, wobei die Leitwerkelemente (L) aus dielektrischem Material sind und die Antennenelemente (A) mit einer Einspeisung (E) strukturell in diese Leitwerkelemente (L) integriert und derart ausgebildet sind, dass sie breitbandig gerichtet in Flugrichtung abstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (A) sich erweiternde Schlitzstrahler sind, die entlang ihrer Symmetrieachse halbiert sind und den Flugkörper (F) als elektrischen Spiegel verwenden.Antenna elements for the UHF and VHF range for antennas of a missile with tail elements, wherein the tail elements (L) are of dielectric material and the antenna elements (A) with a feed (E) structurally integrated in these tail elements (L) and are formed in that they emit broadband in the direction of flight, characterized in that the antenna elements (A) are widening slot radiators which are bisected along their axis of symmetry and use the missile (F) as electric mirror.
Description
Die Erfindung betrifft Antennenelemente für den UHF- und VHF-Bereich für Antennen eines Flugkörpers mit Leitwerkelementen, wobei die Leitwerkelemente aus dielektrischem Material sind und die Antennenelemente in diese Leitwerkelemente integriert und derart ausgebildet sind, dass sie breitbandig gerichtet in Flugrichtung abstrahlen.The The invention relates to antenna elements for the UHF and VHF range for antennas a missile with tail elements, wherein the tail elements of dielectric Material are and the antenna elements in these tail elements integrated and are designed such that they are directed broadband radiate in the direction of flight.
Zur Aufklärung und Peilung im VHF-Frequenzbereich werden derzeit auf Grund ihres relativ kompakten Aufbaus Spiralantennen verwendet. Bei tiefen Frequenzen (< 1 GHz) und möglichst geringen Bauvolumen weisen diese Antennen jedoch einen stark reduzierten Antennengewinn auf, oder sind von ihren Abmessungen her nicht zur Integration in den Flugkörper geeignet.to clarification, clearing up of something and bearing in the VHF frequency range are currently due to their used relatively compact structure spiral antennas. At low frequencies (<1 GHz) and as possible However, these antennas have a greatly reduced volume Antenna gain on, or are not of their dimensions to Integration in the missile suitable.
Bei Flugkörpern mit einer Längenabmessung in der Größenordnung der verwendeten Wellenlänge tritt also innerhalb der tiefen Frequenzbereiche (< 1 GHz) das Problem auf, dass gerichtet abstrahlende Antennen auf Grund ihrer Aperturanforderungen nicht mehr innerhalb der Flugkörperstruktur anzuordnen sind, bzw. kein gerichtetes Antennenverhalten erzielt werden kann.at missiles with a length dimension in the order of magnitude the wavelength used occurs within the low frequency ranges (<1 GHz) the problem on that directionally radiating antennas due to their aperture requirements no longer within the missile structure are to be arranged, or achieved no directional antenna behavior can be.
Die
Die
Aus
Die resultierenden planaren Strukturen (z. B. Patch-Antennen) besitzen aber nicht die für eine Peilung notwendige Richtwirkung. Hinzu kommt, daß dieser in den beiden genannten Fundstellen verwendete Antennentyp auf den für die Anwendung zur Verfügung stehenden Flugkörpern nicht so angeordnet werden kann, daß eine Abstrahlung in Flugrichtung erreicht wird. Auch die An ordnung in einem Array – falls die benötigte Fläche zur Verfügung stehen würde, – wie in der erstgenannten Fundstelle beschrieben, ändert an dieser Tatsache nichts, da bei einer Strahlauslenkung mehr als 60° von der Flächennormale eine deutliche Gewinn-Reduzierung auftritt.The resulting planar structures (eg patch antennas) have but not the for a bearing necessary directivity. In addition, this one used in the two sites mentioned antenna type on the for the Application available standing missiles can not be arranged so that a radiation in the direction of flight is reached. Also the arrangement in an array - if the needed area to disposal would stand, as in the first reference, does not change this fact, because at a beam deflection more than 60 ° from the surface normal a significant Profit reduction occurs.
Ein weiterer Punkt, der Patch-Elemente als ungeeignet für die Anwendung gemäß der Erfindung erscheinen lässt, ist die geforderte Breitbandigkeit, die mit 1:20 mit den beschriebenen Antennen nicht zu erreichen ist. Dieser Antennentyp ist damit prinzipiell für die geplante Peilung in Flugrichtung ungeeignet.One further point, the patch elements as unsuitable for the application appear according to the invention leaves, is the required broadband, which with 1:20 with the described Antennas can not be reached. This type of antenna is thus in principle for the planned bearing in flight direction unsuitable.
Antennen mit einem äußerlich ähnlichem Aufbau werden auch im Bereich der Kommunikationstechnik (z. B. aerodynamisch geformte „Blade-Antennen” bei Schienenfahrzeugen) verwendet. Der wesentliche Unterschied zu diesen Strukturen besteht in der physikalischen Trennung von Radom und Antenne und in der Tatsache, dass diese Antennen ungerichtet abstrahlen.antennas with an externally similar construction are also used in the field of communication technology (eg aerodynamic shaped "blade antennas" in rail vehicles) used. The essential difference to these structures exists in the physical separation of radome and antenna and in the The fact that these antennas radiate undirected.
Es ist das Ziel der Erfindung, eine Antennenanordnung zu schaffen, bei der die Antennenelemente trotz der räumlichen und mechanischen Einschränkungen durch den Flugkörper das erforderliche Verhalten aufweisen, also insbesondere in Flugrichtung gerichtet breitbandig abstrahlen.It the object of the invention is to provide an antenna arrangement at the antenna elements despite the spatial and mechanical limitations through the missile have the required behavior, ie in particular in the direction of flight radiate directed broadband.
Gemäß der Erfindung wird dies durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale erreicht.According to the invention This is achieved by the features listed in claim 1.
Es wird also das Leitwerk des Flugkörpers verwendet, um in diesem Bereich breitbandig in Flugrichtung gerichtet wirkende Antennenstrukturen zu integrieren, ohne die mechanische Funktionalität des Leitwerksbereiches zu stören.It So if the tail of the missile is used, in order to broadband in this area in the direction of flight acting Antenna structures to integrate, without the mechanical functionality of the tail area disturb.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, in der anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel erörtert wird.details The invention results from the subclaims and the description, in the reference to the drawing an embodiment is discussed.
Die Figur zeigt eine mögliche Ausführung der erfindungsgemäßen ”Fin-Antenne”. Sie besteht aus einem dielektrischen Leitwerk L, in das die Antennenstruktur A mit der Einspeisung E eingebettet oder auf ihrer Oberfläche aufgebracht ist. Aufgrund der niedrigen Frequenzen wirkt sich das verwendete Dielektrikum nur in geringem Maße auf die Eigenschaften der Antennenelemente aus. Es liegt also eine strukturelle Integration von Antenne und Ru der vor (Form- und Kraftschluß), wobei weitere Schutzmaßnahmen für die Antenne in Form eines Radoms entfallen.The Figure shows a possible execution the "fin antenna" according to the invention. she consists from a dielectric tail L, into which the antenna structure A embedded with the feed E or applied to its surface is. Due to the low frequencies, the used effect Dielectric only to a small extent on the properties of the antenna elements. So there is one structural integration of antenna and Ru the before (positive and non-positive connection), wherein further protective measures for the Antenna in the form of a radome omitted.
Das verwendete Antennenelement A basiert auf einem sich erweiternden Schlitzstrahler, der entlang seiner Symmetrieachse halbiert ist. Dabei wird der gesamte Flugkörper F mit in das Antennenkonzept einbezogen. Dieser Antennentyp wird in der Literatur auch als Vivaldi-Element beschrieben. Neu ist in diesem Zusammenhang die Idee, das Antennenelement zu halbieren und den Flugkörper trotz seinen im Vergleich zur Wellenlänge geringen Abmessungen als elektrischen Spiegel zu verwenden.The antenna element A used is based on a widening slot radiator, which is bisected along its axis of symmetry. In this case, the entire missile F is included in the antenna concept. This type of antenna is also described in the literature as a Vivaldi element. New in this context is the idea to halve the antenna element and the missile despite his to use as an electrical mirror compared to the wavelength of small dimensions.
Anders als bei traditionellen Antennenkonzepten, bei denen der Träger groß im Verhältnis zur Wellenlänge ist und damit als metallische Ebene betrachtet werden kann, wird bei dem Konzept der erfindungsgemäßen also die Struktur des Flugkörpers F Bestandteil der Antenne.Different as in traditional antenna concepts where the carrier is large in relation to the wavelength and thus can be considered as a metallic level is added the concept of the invention thus the structure of the missile F Part of the antenna.
Durch
die neuartige Anordnung der Antennenelemente A im Bereich der Ruder
L wird sowohl die Apertur als auch der Abstand der Phasenzentren der
Einzelelemente maximiert, wobei aber kein zusätzliches Volumen für die Antennen
benötigt
wird. Erfolgt die Auswertung der Empfangssignale mit den klassischen
Amplituden- oder Phasenmonopulsverfahren, werden durch die vorgeschlagene
Anordnung die Anforderungen an die Detektionskanäle niedrig gehalten. Damit
ist eine Erweiterung des Frequenzbereiches zur Peilung und Aufklärung zu
tieferen Frequenzen (z. Z. 100 MHz) möglich. Um eine Peilung in Azimut
und Elevation für
alle Polarisationen zu ermöglichen
sind insgesamt 4 Antennenelemente notwendig, die jeweils paarweise
orthogonal polarisiert sind. Eine derartige Anordnung ist prinzipiell
bereits in
Zusammengefaßt ergeben sich also durch die erfindungsgemäße Struktur folgende Vorteile:
- – Peilung und Aufklärung in Flugrichtung,
- – eine Erweiterung des Frequenzbereiches zur Peilung und Aufklärung zu tieferen Frequenzen (z. Z. 100 MHz),
- – eine Reduzierung des von den Antennen benötigten Volumens,
- – eine maximale Antennenapertur bei maximalem Abstand der Phasenzentren, und
- – die strukturelle Integration der Antenne in den Flugkörper (Form- und Kraftschluß).
- - Bearing and reconnaissance in the direction of flight,
- - an extension of the frequency range for bearing and reconnaissance to lower frequencies (eg 100 MHz),
- A reduction of the volume required by the antennas,
- A maximum antenna aperture at maximum distance of the phase centers, and
- - The structural integration of the antenna in the missile (form and adhesion).
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- 2002-04-23 DE DE10218169A patent/DE10218169B4/en not_active Expired - Fee Related
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