DE1023799B

DE1023799B - Radar antenna with variable radiation pattern

Info

Publication number: DE1023799B
Application number: DEC14250A
Authority: DE
Inventors: Leo Thourel
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1956-01-23
Filing date: 1957-01-16
Publication date: 1958-02-06
Also published as: US2913723A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf Radarsendeantennen. Bekanntlich wird bei Radarantennen, die zur Überwachung des Luftraumes dienen, der abgetastete Raum in mehrere Teile mit verschiedener Höhe zerlegt. Im häufigsten Fall bewirkt eine Abtastung mit geringer Höhe (untere Abtastung) die Überwachung bezüglich der entfernteren Objekte¹, während eine Abtastung mit größerer Höhe (obere· Abtastung) zur Überwachung bezüglich der Objekte in großer Höhe dient.The invention relates to radar transmit antennas. It is known that in the case of radar antennas which are used to monitor the airspace, the scanned space is broken down into several parts with different heights. In the most frequent case, scanning at a low height (lower scanning) effects monitoring with respect to the more distant objects ¹ , while scanning at a greater height (upper scanning) is used for monitoring with respect to the objects at a great height.

Ferner ist bekannt, daß für diese Überwachung im allgemeinen zwei verschiedene Antennen mit verschiedenen Strahlungskeulen erforderlich sind, denn die Verwendung einer einzigen Antenne für die Gesamtüberwachung könnte nur auf Kosten der maximalen Reichweite der Radaranlage geschahen, da die abgestrahlte Hochfrequenzenergie sich dann in einem Diagramm mit größerem Öffnungswinkel verteilen würde.It is also known that two different antennas are generally used for this monitoring different lobes are required because the use of a single antenna for the Overall surveillance could only be done at the expense of the maximum range of the radar system, since the The radiated high-frequency energy is then distributed in a diagram with a larger opening angle would.

Ziel der Erfindung ist es, die verschiedenen Raumausschnitte mit Hilfe einer einzigen Antenne¹ zu überdecken. Die erfindungsgemäße Antenne gestattet dies, denn ihr Diagramm kann auf Wunsch von der Bedienungsperson verändert werden. Der Bedienende bewirkt je nachdem eine untere Überdeckung, eine obere Überdeckunig oder eine Gesamtüberdeckung des zu überwachenden Luftraums.The aim of the invention is to cover the various sections of space with the aid of a single antenna ^1. The antenna according to the invention allows this because its diagram can be changed by the operator if desired. The operator effects a lower cover, an upper cover or a total cover of the airspace to be monitored, depending on the situation.

Bei der erfindungsgemäßen Sendeantenne besteht die sekundäre Strahlungsquelle aus einem Paraboloid. Dieses wird in der Brennebene von zwei an sich bekannten primären Strahlungsquellen erregt, nämlich einerseits von einem pyramidenförmigen Hornstrahler und andererseits von einer Linienquelle, die beispielsweise als geschlitzter Hohlleiter ausgebildet ist. Der von der Antenne erfaßte Raumausschnitt hängt von der Aufteilung der von einem einzigen Sender gelieferten Energie zwischen dem Hornstrahler und dem geschlitzten Hohlleiter ab. Diese Energieiaufteil.unig wird dadurch bewirkt, daß zwei einander parallel verlaufende, mit ihren Wänden aneinanderstoßende rechteckige Hohlleiterabschnitte vorgesehen sind, die einerseits an je eine der beiden Strahlungsquellen und andererseits an den Sender bzw. an einen angepaßten Widerstand angeschlossen sind, daß ferner sich· im Zuge der beiden Hohlleiterabschnitte zwei Gabelkoppler und zwei Phasenschieber befinden und daß der eine Phasenschieber in einem der Hohlleiter zwischen den beiden Gabelkopplern und der andere Phasenschieber in einem der Hohlleiter z\vischen dem zweiten Gabelkoppler und einer der primären Strahlungsquellen angeordnet ist, derart, daß durch Einstellung der Phasenschieber die vom Sender kommende Energie willkürlich auf die beiden primären Strahlungsquellen aufteilbar ist.In the transmitting antenna according to the invention, the secondary radiation source consists of a paraboloid. This is known per se in the focal plane of two primary radiation sources excited, namely on the one hand by a pyramid-shaped horn antenna and on the other hand from a line source, which is designed, for example, as a slotted waveguide. Of the The section of space recorded by the antenna depends on the division of the space supplied by a single transmitter Energy between the horn and the slotted waveguide. This energy split is caused by the fact that two mutually parallel, butt with their walls rectangular waveguide sections are provided, on the one hand to one of the two radiation sources and on the other hand to the transmitter or to one adapted resistor are connected, that further · in the course of the two waveguide sections two fork couplers and two phase shifters are located and that the one phase shifter in one of the waveguides between the two fork couplers and the other phase shifter in one of the waveguides is arranged between the second fork coupler and one of the primary radiation sources, in such a way that that by setting the phase shifter the energy coming from the transmitter is randomly applied to the two primary radiation sources is divisible.

Radarsendeantenne
mit veränderlichem StrahlungsdiagrammRadar transmitting antenna
with variable radiation diagram

Anmelder:Applicant:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, ParisCompagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 aRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prinz, patent attorney,
Munich-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 23. Januar 1956Claimed priority:
France 23 January 1956

Leo Thourel, Paris,
ist als Erfinder genannt wordenLeo Thourel, Paris,
has been named as the inventor

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Hierin zeigtDetails of the invention emerge from the description of an exemplary embodiment on the basis the drawing. Herein shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung dor Anordnung undFig. 1 is a schematic representation of the arrangement and

Fig. 2 die Form der Strahlungsdiagramme, die sich mit Hilfe der Anordnung nach Fig. 1 erreichen lassen.FIG. 2 shows the form of the radiation diagrams obtained with the aid of the arrangement according to FIG permit.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Sender 11 ein Hohlleiter 8 angeschlossen. Er speist die Strahlungsquellen über zwei Gabelkoppler 5 und 4 mit je 3 db Dämpfung, die untereinander durch zwei nebeneinanderliegende Hohlleiterabschn-itte 9 und 10 verbunden sind. Der Hohlleiterabschnitt 10 enthält einen Phasenschieber 6. Die beiden Hohlleiterabschnitte 9 und 10 führen zu dem zweiten Gabelkoppler 4, der den Hornstrahler 2 und den geschlitzten Hohlleiter 3 speist, die beide in der Brennebene eines Parabolspiegels 1 angeordnet sind. Der dem Hornstrahler 2 abgewandte Kanal das Gabelkopplers 5 ist mit einem reflexionsfreien Abschluß 7 versehen. Schließlich ist ein weiterer Phasenschieber 12 beispielsweise in dem Kanal angeordnet, der den Hornstrahler 2 speist.In the embodiment shown in FIG. 1, a waveguide 8 is connected to the transmitter 11. It feeds the radiation sources via two fork couplers 5 and 4, each with 3 db attenuation, the one below the other through two waveguide sections lying next to one another 9 and 10 are connected. The waveguide section 10 contains a phase shifter 6 two waveguide sections 9 and 10 lead to the second fork coupler 4, the horn antenna 2 and feeds the slotted waveguide 3, both of which are arranged in the focal plane of a parabolic mirror 1. The channel of the fork coupler 5 facing away from the horn antenna 2 is provided with a reflection-free closure 7 Mistake. Finally, a further phase shifter 12 is arranged, for example, in the channel that the Horn antenna 2 feeds.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Die vom Sender 11 gelieferte Hochfrequenzenergie wird über den Hohlleiter 8 dem einen Eingang des Gabelkopplers 5 zugeführt. Der Phasenschieber 6 ist von bekannter Art. Mittels einer nicht dargestellten Steueranordnung kann seine Wirkung von Hand derart verstellt werden, daß er die Energie zwischen denThe arrangement works as follows: The high-frequency energy supplied by the transmitter 11 is over the waveguide 8 is fed to one input of the fork coupler 5. The phase shifter 6 is known Art. By means of a control arrangement, not shown, its effect can be done by hand in such a way be adjusted so that he has the energy between the

709 878/202709 878/202

beiden primären Strahlungsquellen der Antenne in beliebiger Weise aufteilt.divides both primary radiation sources of the antenna in any way.

Wenn nämlich der Phasenschieber so· eingestellt ist, daß er keine Wirkung ausübt, wird die vom Sender gelieferte Energie durch das Zusammenwirken der beiden Gabelkoppler, wie leicht einzusehen ist, vollständig dem Hornstrahler 2 zugeführt. Das Strahlungsdiagramm der Antenne hat dann die Form der bekannten schmalen Keule, die z. B. bei 21 in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Figur sind die Feldstärken H in Abhängigkeit von den Höhenwinkeln α aufgetragen. Das Diagramm besitzt eine Symmetrieachse 22, die dem Hauptrichtungswinkel a_t des Strahlenbündels entspricht.If the phase shifter is set in such a way that it has no effect, the energy supplied by the transmitter is completely fed to the horn antenna 2 as a result of the interaction of the two fork couplers, as can easily be seen. The radiation pattern of the antenna then has the shape of the well-known narrow lobe, which z. B. is shown at 21 in FIG. In this figure, the field strengths H are plotted as a function of the elevation angles α. The diagram has an axis of symmetry 22 which _{corresponds to the main direction angle a t of} the beam.

Wenn dagegen der Phasenschieber 6 so eingestellt ist, daß er eine Phasenverschiebung der in dem betreffenden Kanal übertragenen Energie um 180° bewirkt, wird die einfallende Energie wegen der bekannten Eigenschaften der Gabelkoppler vollständig auf die Linienquelle 3 übertragen. Das entsprechende Strahlungsdiagramm 23 hat die bekannte Form, die bei Erregung durch einen Schlitzstrahler entsteht. Derselbe ist so> angeordnet, daß dieses Diagramm eine Überdeckung des oberen Teils des Luftraumes ergibt.If, on the other hand, the phase shifter 6 is set so that it is a phase shift in the relevant Channel transmitted energy causes 180 °, the incident energy is because of the known properties of the fork coupler completely transferred to the line source 3. The corresponding Radiation diagram 23 has the well-known form when excited by a slot radiator arises. It is arranged in such a way that this diagram an overlap of the upper part of the air space results.

Schließlich existiert eine Mittelstellung des Phasenschiebers 6, bei welcher die Energie sich gleichmäßig auf die beiden Strahlungsquellen 2 und 3 verteilt. Wenn in diesem Falle die primären Strahlungsquellen (Hornstrahler 2 und Schlitzstrahler 3) mit Hilfe des Phasenschiebers 12 wieder gleichphasig gemacht werden, ergibt sich das Gesamtstrahlungsdiagramm der Antenne aus der Addition der Feldstärken durch vektorielle Addition der Diagramme 21 und 23, was die Kurve 24 liefert.Finally, there is a middle position of the phase shifter 6, in which the energy is evenly distributed between the two radiation sources 2 and 3. If in this case the primary radiation sources (horn antenna 2 and slot antenna 3) with With the aid of the phase shifter 12, the total radiation diagram of the antenna results from the addition of the field strengths by vectorial addition of diagrams 21 and 23, which curve 24 yields.

Es handelt sich hier selbstverständlich nur um die Form des Strahlungsdiagramms. Offenbar ist die Maximalamplitude der Feldstärke bei der Kurve 24 in Wirklichkeit geringer als die Maximalamplitude, welche der Kurve 21 entspricht, weil sich die Energie in einem größeren Raum verteilt.Of course, this is only about that Shape of the radiation diagram. Apparently the maximum amplitude of the field strength is at curve 24 actually less than the maximum amplitude, which corresponds to curve 21, because the energy distributed in a larger room.

Falls der Phasenschieber so eingestellt ist, daß der Hornstrahler 2 viermal so viel Energie erhält wie der Schlitzstrahler 3, erhält man die Form des Strahlungsdiagramms offenbar, indem man die Ordinaten der Kurve 21 zu den halbierten Ordinaten der Kurve 23 addiert, was die Kurve 25 als resultierendes Diagramm ergibt.If the phase shifter is set so that the horn antenna 2 receives four times as much energy as the slot radiator 3, the shape of the radiation diagram is obtained apparently by adding the ordinates of curve 21 to the bisected ordinates of the curve 23 is added, which gives curve 25 as the resulting diagram.

Demnach ist ersichtlich, daß durch Betätigung des Phasenschiebers 6 das Aussehen des Strahlungsdiagramms der Antenne mit großer Anpassungsfähigkeit verändert werden kann. Insbesondere kann eine solche Stellung des Phasenschiebers gefunden werden, bei der die Kombination der Diagramme 21 und 23 einer Gesamtüberdeckung entspricht, d. h. einem Diagramm, das alle interessierenden Höhenwerte erfaßt.Thus, it can be seen that by operating the phase shifter 6, the appearance of the radiation pattern of the antenna with great adaptability can be changed. In particular, such a position of the phase shifter can be found, in which the combination of diagrams 21 and 23 corresponds to a total coverage, i.e. H. a diagram, that records all altitude values of interest.

Der Übergang von der Fernüberwachung oder Fernabtastung (Diagramm 21) zur Gesamtüberdeckung (Diagramm 21 und 23) geschieht sofort durch einfache Betätigung des Phasenschiebers, ohne daß der Sender außer Betrieb gesetzt wird. Es ist deshalb möglich, im voraus am Phasenschieber Stellungen anzumerken, welche bestimmten Strahlungsdiagrammen der Antenne entsprechen, und der Bedienungsmann kann dann für den jeweiligen Bedarf das am besten passende Diagramm auswählen.The transition from remote monitoring or remote sensing (Diagram 21) to total coverage (Diagrams 21 and 23) happens immediately by simply actuating the phase shifter, without the Transmitter is put out of service. It is therefore possible to set positions on the phase shifter in advance note which specific radiation patterns correspond to the antenna and the operator can then select the most suitable diagram for the respective needs.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiment.

Claims

PATENT CLAIM:

Radar transmitter antenna with variable radiation pattern for monitoring various Height ranges, characterized by a parabolic mirror (1), two in the focal plane of the same arranged primary radiation sources, namely a horn antenna (2) and a line source (3), z. B. a slot radiator, and two mutually parallel, butting with their walls rectangular waveguide sections (9, 10), which on the one hand each to one of the two radiation sources and on the other hand connected to the transmitter or to an adapted resistor (7) are further characterized in that there are two fork couplers in the course of the two waveguide sections (5,4) and two phase shifters are located and that the one phase shifter (6) in one of the waveguides between the two Gabelkoppkrn and the other phase shifter (12) in one of the waveguides between the second fork coupler (4) and one of the primary radiation sources is arranged such that by setting the Phase shifter the energy coming from the transmitter can be arbitrarily divided between the two primary radiation sources.

1 sheet of drawings