DE1069224B - - Google Patents

Description

Ein vom Hoden aus leitendes Präzisionsanflug-Radarsystem (GCA-Systvm) als Landehilfe für Flugzeuge bei beschränkter Sicht besteht bekanntlich aus einem Radargerät, mittels dessen ein ausgewählter Kaumabschnitt abwechselnd in sich schneidenden horizontalen und vertikalen Sektoren abgetastet wird. Auf Grund einer geeigneten elektronischen Schaltung zeigt die Suchantenne tür die vertikale Richtung (Höhenantenne) die Entfernung eines unter Beobachtung stehenden Flugzeuges und seine Beziehung zu einer vorbestimmten Kurslinie, der Gleitwegn'eigung, an. In entsprechender Weise ergibt die Suchantenne für die horizontale Richtung (Azimutantenne) eine. Anzeige der Entfernung und Abweichung des Flugzeuges nach links und rechts von dem durch eine Verlängerung der Mittellinie der Anflugbahn lwstimmfen Landekurs.

Entfernung, Höhe und Kursabweichung werden mittels eines geeigneten Verbindungsgliedes dem Piloten des einzuweisenden Flugzeuges übermittelt, so daß von diesem ein genauer, auf den einzuhaltenden Aufsatzpunkt gezielter Kurs eingehalten werden kann. Es ist üblich, dall der Pilot, die GCA-Instruktionen bis zu dem Punkt beobachtet, wo die Landebahn sichtbar wird, und dann eine normale, visuelle Landung durchführt; bei der Genauigkeit der heute verfügbaren Radargeräte i^t es aber auch möglich, Landungen bei äußerst schlechter Sicht mit hoher Sicherheit durchzuführen.

Es sind Antennenanordnungen für ein vom Boden aus leitendes Präzisionsanflug-Radarsysteui (GCA-System) bekannt, die eine bewegliche Azimutantcnnc und eine bewegliche Höhenantenne aufweisen, welche auf einem gemeinsamen Traggestell angeordnet sind.

Es sind ferner Antennenanordnungen für Radarsysteme bekannt/bei welchen eine bewegliche Antenne eine in der senkrechten Fibene unsymmetrische Stralilungscharakteristik aufweist.

Bei Präzi.Monsanrlug-Radarsy>tenien der hier zur Rede stehenden Art war es bisher üblich, ein Paar relativ zueinander fester Riclitantennenreflektoren zu verwenden, die durch ein Paar linearer, über ortsfeste Wellenführungen gespeister Dipolanordnungen angestrahlt wurden. Durch das Hin- und Herschwenten einer Wellenführungswand in jeder Zuführung zwecks entsprechender Änderung der Phasengeschwindigkeit innerhalb der Führung wurde eine zyklische Verschiebung der relativen Phasenlage zwischen den strahlenden Dipolen bewirkt, so daß die Antennenstrahlungscharakteristik einen Raumsektor bestrich. Da nun jeweils auf einer Seite der Landebahn gearbeitet werden mußte, war es üblich, die reflektierenden Flächen der Azimutantenne und der Höhenantenne so auszubilden, daß sie sich verschiedenen Antennenanordnung
für ein vom Boden aus leitendes
Präzisionsanflug-Radarsystem

Anmelder:
Laboratory for Electronics, Inc.,
Boston, Mass. (V.St.A.)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,
und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 10. Februar 1955

Addison Dennis Cole, Natick, Mass.,
John Bernard Levin, Boston, Mass.,
und Nicholas Repella, Natick, Mass. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Strahlungscharakteristiken und Suchwinkeiii anpassen ließen.

Die Fertigung komplex leitender Reflexionsflächen ist kostspielig, und das Erfordernis besonderer Bauformen erhöhte die Anschaftungskosten noch mehr. Außerdem war es, um einen Überschlag zwischen benachbarten Dipolen bei Hochleistungsbetrieb zu vermeiden, erforderlich, den Bestreichungswinkel der Strahluugscharakteristik auf einen Wert zu begrenzen, der neben den Zielobjekten in der unmittelbaren Nachbarschaft der richtigen Einllugbahn nur wenig anderes umfaßte. Man ging daher dazu über, für jede Präzisionsanfluganlage ein besonderes Suchradargerät zu verwenden, wodurch sich wiederum zusätzliche Kosten für die Ausrüstung und das lxesonders ausgebildete Personal ergaben. Schließlich — und das ist vielleicht der wichtigste Gesichtspunkt, tier für einen Ausschluß des Gebrauchs eier früheren Geräte für andere als relativ unbewegliche Anlagen sprach — waren die Daueranlagen besonders problematisch, sobald es erwünscht war, den Einflug aus der Gegenrichtung auf eine vorhandene Landebahn zu steuern oder eine Einweisung auf einer benachbarten oder einer die ursprüngliche Landebahn schneidenden Bahn zu ermöglichen.

909 649 299

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung für ein vom Boden aus leitendes Präzisionsanflug-Radarsystem (GCA-System) mit einer beweglichen Azinmtantenne und einer beweglichen Höhenantenne, die auf einem gemeinsamen Traggestell angeordnet sind. Erfinduhgsgcmäß sind beide Antennen bei Ausbildung mit asymmetrischer, die Landebahn von der Seite her überdeckender Strahlungscharakteristik auf drehbaren Tragplatten durch leicht lösbare Teile befestigt, derart, daß die Antennen leicht lösbar und umkehrbar sind, um bei Änderung der zu überwachenden Eindugrichtung die die Landebahn bedeckende asymmetrische Strahlungscharakteristik der neuen Einflugrichtvmg entsprechend verlagern zu können.

Dadurch wird erreicht, daß die Anpassung des Präzisionsanflug-Radarsystems an eine veränderte Landerichtung bzw. an eine andere Landebahn wesentlich vereinfacht und erleichtert wird. Die asymmetrische Strablungscharakteristik der Höhenantenne und der Azimutantenne ermöglichen bei Aufstellung des Systems neben der Landebahn eine in allen zu bestreichenden Bereichen gleichmäßig wirksame Radarbedeckung, und die einfache Lösbarkeit und Umkehrbarkeit der Antennen gewährleistet die rasche und einfache Anpasung der Antemienanordnung an eine veränderte Einflugrichtung.

Die Erfindung liietet außerdem noch besondere Vorteile hinsichtlich gedrängten Aufbaues, hoher Beweglichkeit, kurzer Aufstellzeit und einer besonders hohen Anpassungsfähigkeit an die Erfordernisse von Landeanlagen für Flughäfen mit kleiner und solcher mit großer Verkehrsdichte sowie für den gesamten Bereich der Luftfahrt.

Eine Antennenanordnung gemäß der Erfindung kann an einem Flugplatz dauernd installiert oder in auseinandergebautem Zustand zu einem anderen Flugplatz befördert werden, wo und wann ein entsprechender Bedarf auftritt. Ist das Antennengestell waagerecht ausgerichtet und sind die Reflektoren in bezug auf den gewählten Aufsetzpunkt eingestellt, so kann ohne jede weitere Einstellung die Flugzeugeinweisung vor sich gehen, bis eine Richtungsänderung erforderlich wird. Angenommen, es wird notwendig, mit der gleichen Landebahn in umgekehrter Richtung zu arbeiten, so brauchen nur die Antennen abgehoben und umgekehrt aufgesetzt zu werden; die Anlage steht dann sogleich für die Verwendung in entgegengesetzter Richtung zur Verfügung. Dabei wird durch das Umkehren der Aziinutantenne die Strahlungsbedeckung nicht geändert, wogegen durch das Umkehren der Höhenantenne auch die asymmetrische Charakteristik unter Beibehaltung der richtigen Landebahnbedeckung umgekehrt wird.

Es kann von Vorteil sein, eine Antennenanordnung gemäß der Erfindung so auszubilden, daß beide Antennen einander gleich sind.

Auch kann eine Ausführungsforni von Vorteil sein, bei der die beiden Antennen eine in einer Ebene asymmetrische und in einer dazu senkrechten Ebene symmetrische StaliUmgscharakteristik aufweisen.

Xach einem weiteren Vorschlag ist die Anordnung mit einer Vorrichtung zum Hin- und Herschwenken der Antennen bzw. ihrer drehbaren Tragplatten um in einer Ebene angeordnete, aufeinander senkrechte .Achsen versehen.

Die Azimutantenne-und die Höhenantenne können auswechselbar sein. Das Traggestell kann für den Transport zusammenklappbar sein. Es kann ein zum Tr-KT_0n Her 'Nnfetitioii dienendes Gehäuse, das unab-

hängig auf dem Traggestell drehbar ist, vorgesehen sein.

Die Erfindung und weitere Möglichkeiten zu ihrer Ausgestaltung sind an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

Fig. 1 ist eine allgemeine Vorderansicht des Antennensystems zwecks Erläuterung, wie die verschiedenen Bauelemente in zusammengebautem Zustande aussehen;

Fig. 2 ist eine Teilansicht einer der .Vntennen der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, wobei beide Antennen die gleiche Ausbildung und Bauweise haben;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Gesamtaufbaues, der an der Kreu-

'5 zungsstelle zweier Landebahnen eines Flugplatzes aufgestellt ist, und dient zur Erläuterung der Bedeckung, welche damit erhalten werden kann;

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Antennenantriebs-und Traggestells; diese Figur zeigt.

wie die Antennenreflektoren rasch eingestellt werden können, um das System für die Bedeckung beider Landerichtungen einer ausgewählten Landebahn anzupassen ;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung einander ^a5 überlagerter Strahlungscharakteristiken zweier Antennen der in Fig. 2 gezeigten Art in zwei aufeinander senkrechten Ebenen, die auf einen Landebahngrundriß gemäß Fig. 3 in verkleinertem Maßstal) projiziert sind.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist eine zusammengebaute Antennenanordnimg mit den grundsätzlichen Merkmalen der Erfindung dargestellt. Grundsätzlich ist das Antennentraggestell ein Dreifuß mit lösbaren Schenkeln 11 aus geschweißten Rohren, der die erforderliche Starrheit und Tragfähigkeit bei äußerst geringem Eigengewvicht gewährleistet. Am äußeren Ende jedes Schenkels beiludet sich ein Gewindebolzen 12, der ein Handrad 13 trägt, welches eine unabhängige Einstellung der Höhe jedes Schenkels gestattet. Einzelheiten der Art und Weise, in welcher die Dreifußschenkel zusammengebaut sind, wurden fortgelassen, aber jedenfalls ist der Transport der Gesamtanordnung wesentlich dadurch erleichtert, daß sie in einzelne Bestandteile zerlegbar ist.

*5 Das Radarantennengehäuse 15 wird auf dem Dreifuß von einem Drehtisch 16 getragen, und zwar so. daß die Winkelstellung des Gehäuses durch Drehen der Handkurbel 17 gesteuert werden kann. Eine fortlaufende Drehung in beiden Richtungen ist möglich.

so daß das Gehäuse und alle darauf befestigten Teile gewünschtenfalls eine vollständige Umdrehung ausführen können.

Zur Vervollständigung des Grundaufbaues dienen die Azimut- und die Höhenantenne 21 bzw. 22. die beide von dem Gehäuse 15 getragen und in der nachstehend beschriebenen Art und Weise angetrieben werden. Es mag in diesem Zusammenhang noch bemerkt werden, daß die Drehebenen der Antenne 21 und der Antenne 22 parallel bzw. senkrecht zur Drehebene des Tisches 16 liegen. Wird also die letztgenannte Ebene waagerecht ausgerichtet, so wird die Bewegung der Antenne 21 auf eine horizontale Ebene und die der Antenne 22 auf eine vertikale Ebene beschränkt.

Wenn der in Fig. 1 gezeigte Antennenaufbau zunächst in der gewünschten Lage zusammengebaut wird, so wird das Ausrichten durch Einstellen der Gewindebolzen 12 durchgeführt, bis die Wasserblasen in den gekreuzt angeordneten Wasserwaagen-Libellen 23 und 24, welche eine zu der Ebene des Drehtisches

16 parallele Ebene begrenzen, zentriert sind. Hiernach wird die eingestellte waagerechte Lage in allen Drehstellungen um eine vertikale Achse des Gehäuses 15 mit den daran angebrachten Antennen beibehalten.

Zum Hewerkstelligen des Vorgangs der Aufstellung wird, beispielsweise durch Einstellen der llandkurbel

17 bis zum Sichtbarwerden eines bestimmten Punktes durch das Fernrohr 25, wie später noch näher erläutert, die Winkelstellung der Gesamtanordnung festgelegt. Somit wird durch die Anwendung des vorerwähnten Vorgehens die radarmäßige Bedeckung eines gewünschten Raumsektors durch die Azimutantenne und die Höhenantenne erhalten.

Vor Behandlung der Einzelheiten der Ausbildung der Antennen 21 und 22 dürfte es zweckmäßig sein, aufzuzeigen, in welcher Art und Weise deren Antrieb erfolgt und welches die Eigenart der resultierenden Bewegung ist. So ist in Fig. 1 ein Teil des Gehäuses 15 weggelassen, um einen Elektromotor 31 sichtbar werden zu lassen, der ein Cbertragungsgetriebe 32 antreibt, aus dem heraus geeignete Gestänge od. dgl., die durch gebrochene Linien 33 und 34 schematisch angedeutet sind, zu den Antennen 21 bzw. 22 hinführen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß die genaue Bauweise des Motors und der dazugehörigen Antriebsteile fortgelassen wurde, um die Zeichnungen nicht mit unnötigen Einzelheiten zu belasten, insbesondere weil die Besonderheiten der Antriebsanordnung kein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung sind. Es mag genügen, zu erwähnen, daß, wenn der Motor 31 in Betrieb gesetzt ist, die Gestänge 33 und 34 über vorbestimmte Sektoren in Schwenkungen versetzt bzw. hin- und herbewegt werden, wobei Vorkehrungen zur abwechselnden, unabhängigen Einstellung jedes Winkelsektors getroffen sind, und daß diese Bewegung auf die Antennen 21 bzw. 22 übertragen wird. Von Wichtigkeit ist die Tatsache, daß die Bewegungscharakteristik, da eine einzelne Kombination aus Radarsender und -empfänger (nicht dargestellt) für beide Antennen 21 und 22 gebraucht wird, eine solche ist, daß die Antennen abwechselnd auf die betreffenden, unter Überwachung stehenden Raumsektoren hin gerichtet sind. Die erforderliche elektronische Apparatur des Radargeräts kann in oder unter dem Gehäuse 15 angeordnet oder in einem besonderen Gehäuse untergebracht sein, das in einigem Abstand von dem in Fig. 1 gezeigten Antennenaufbau angeordnet und damit durch eine geeignete Mikrowellen-Übertragungsleitung gekoppelt ist.

Da die Antennen zum horizontalen und vertikalen Abtasten nur während abwechselnder Zeitintervalle Daten zu ergeben brauchen, können Mikrowellen-Schaltvorrichtungen, die von dem Abtastmotor 31 angetrieben werden, dazu benutzt werden, die entsprechenden Antennenzuführungen abwechselnd mit Energie zu beschicken bzw. zur Wirkung zu bringen. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß Mikrowellen-Energie über eine rechtwinklige Wellenführungsleitung 41 zur Antenne 21 hin und von ihr weg fließen kann. Eine gleichartige, in der Figur nicht sichtbare Wellenführungsleitung, die von der entgegengesetzten Seitenwandung des Gehäuses 15 ausgeht, wird zum Koppeln von Energie, die zur Antenne 22 hin und von ihr weg fließt, benutzt. Die Wellenführung 41 und ihr Gegenstück für die Antenne 22 laufen in dem Gehäuse 15 an der oben allgemein erwähnten Mikrowellen-Schaltvorrichtung zusammen.

FTir die nachfolgende Behandlung der Einzelheiten der Antennen 21 und 22 wird nunmehr auf die Fig. 1

und 2 Bezug genommen, von denen die letztere eil ins einzelne gehende, perspektivische Ansicht di Azimut-Abtastantenne 21 darstellt, so wie sie an sieht, wenn sie von dem Gehäuse 15 abgenommen is Gemäß der FIrfindung können die Azimutantenne 2 und die Höhenantenne 22 hinsichtlich ihrer Ausbi' dung und Bauweise identisch und daher austauschba sein. Infolgedesen gilt alles, was hier über die media nischen und elektrischen Eigenschaften der Aziimi; ίο antenne 21 bei der Behandlung von Fig. 2 gesagt win in gleicher Weise ebenso für die Höhenantenne 22, di in Fig. 1 dargestellt ist.

Insbesondere ist die Antenne 21 aus einem Gitter werk von rohrförmigen Bauelementen gebildet; dies Ausbildung wurde gewählt, um eine möglichst groß Festigkeit, einen möglichst kleinen Luftwiderstaii' und die erwünschte Starrheit bei möglichst kleinen Gewicht zu erhalten, um das Abnehmen und dei Transport der Antenne zu erleichtern. Ein endlose Rohrstück 51 begrenzt den äußeren Rand der Antenn· und trägt den leitenden, reflektierenden Schirm 52 und ein sich nach außen erstreckendes Rohrstabgitter werk 53 von allgemein pyramidenförmiger Gestal dient zum Tragen der Reflektorzuleitung, zu der ins besondere ein am Reflektorbrennpunkt angeordnetes rechtwinkliges Horn 54 gehört. Das Horn 54 ist übe; biegsame und starre Wellenführungsstücke 55 bzw. 56 zu einein biegsamen Wellenführungseingang 57 ge führt. Zwecks Drehung der Polarisationsebene im 90° ist die Wellerifiihrung 56 mit einer allmählichei Torsion 58 um einen entsprechenden Winkel ver sehen.

Wenn der in Fig. 2 gezeigte Antennenaufbau ar dem Gehäuse 15 angebracht und durch die darin be findliche Antriebsvorrichtung in Schwenkung versetzt bzw. hin und her bewegt wird, so absorbiert der bewegliche Wellenführungsabschnitt 57 die Winkelbewegung, die, wie nachstehend erläutert wird. in-, allgemeinen gering ist.

Das Rohrstabgitterwerk, das den Antennenreflektor und die Zuleitung trägt, konvergiert und ist an einem Tragglied 61 angeschweißt, das wiederum drehbar an der scheibenförmigen Grundplatte 62 angebracht ist. Fig. 4 zeigt bestimmte Merkmale, die zum Verständnis der Arbeitsweise des Gesamtsystems wichtig sind; diese werden zweckmäßig in diesem Zusammenhang zwecks Verdeutlichung verschiedener Elemente, die den Antennenaufbau bilden, der in Verbindung mit Fig. 2 behandelt wurde, erläutert. Insbesondere zeigt Fig. 4 das Tragglied 61. an welchem die verschiedenen Rohrstäbe, welche den Antennenreflexionsschirm tragen, sowie die Wellenführung und die hornförmige Zuleitung angebracht sind. Mit Hilfe eines Stifts 71, der durch ausgerichtete Öffnungen in den Platinen 72-72, die mit dem Glied 61 aus einem Stück bestehen, sowie durch einen damit zusammenarbeitenden Satz von Vorsprüngen 73-73 an der Grundplatte 62 hindurchgeht, wird eine gelenkige Verbindung erhalten. Nach dem Zusammenbau paßt der an der Platte 62 angebrachte Bolzen 74 durch die öffnung 75 in dem Glied 61, und mit geeigneten Verriegelungsmuttern kann die Winkelstellung der ganzen Antenne einschließlich der Zuführung mit dem Angelstift 71 als Achse eingestellt werden; sie ist dann starr in der ausgewählten Stellung verriegelt. Diese Anordnung ermöglicht es somit, die Winkeleinstellung der Strahlungscharakteristik der Antenne in bezug auf die Grundplatte 62 zu steuern. Aus Fig. 1, auf die nun wieder Bezug genommen wird, ist zu ersehen, daß die Schaffung dieser Einstellung ein Neigen der Antenne

21 in bezug auf die Horizontalebene ermöglicht, die durch den früher beschriebenen Ausrichtungsvorgang in bezug auf die Horizontale festgelegt ist, und daß in bezug auf die Antenne 22 diese Einstellung eine Möglichkeit bietet, die Winkeleinstellung von deren Strahlungscharakteristik von 'einer festgelegten Vertikalebene her zu steuern. Infolgedessen kann die Azimutantenne 21 so eingestellt werden, daß das linergiemaximum ihrer Strahlungscharakteristiklangs dem vorbestimmten Gleitneigungsweg gerichtet ist. Allerdings beeinflußt diese Einstellung in keiner Weise die Größe oder die Begrenzung des abzutastenden Sektors.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Grundplatte 62 mit zwei Paaren 81-81 und 82-82 diametral angeordneter Kreisöffnungen versehen, von denen jedes Paar mit diametral angeordneten Bolzen 83-83 zusammenpaßt, die sich von der Antriebsscheibe 84 aus erstrecken, welche wiederum von dem Gehäuse 15 mittels einer Tragplatte 85 getragen wird. Durch den schon früher in Verbindung mit Fig. 1 erläuterten Motor 31 wird das Gestänge 33 über eine Übertragung 32 in Schwenkungen versetzt, d. h. hin und her bewegt. Durch eine geeignete (nicht dargestellte) Verbindung wird eine entsprechende Schwenkbewegung auf die Scheibe 84 übertragen; demzufolge führt, wenn die Grundplatte 62 auf die Bolzen 83 gesetzt und mit Muttern 86 befestigt wird, die gesamte Antennenaiiordnung eine zyklische Bestreichung des vorbestimmten Abtastsektors aus.

Da die Azimutantenne und die Höhenantenne auswechselbar sind, werden für sie zweckmäßig ähnlich ausgebildete oder gleichartige Antriebe benutzt. Demgemäß kann eine Vorrichtung, wie die in Fig. 4 gezeigte, auch als Antrieb der Antenne 22 benutzt werden, wobei nur der Unterschied besteht, daß der Höhenantennenantrieb sich von der Seite her statt vom Deckel des Gehäuses 15 her erstreckt.

Xacli dieser Beschreibung der Bauweise des Präzisionsanflugsystems gemäß der Erfindung soll nun ein Nachweis der Vorzüge dieser Bauweise auf Grund von Fig. 3 und 5 gegeben werden, welche schematisch ein Paar kreuzweise verlaufender Landebahnen in größerem bzw. kleinerem Maßstab zeigt. In Fig. 5 ist ein Paar Landebalmen 93 und 98 gezeigt, die sich unter 'einem rechten Winkel schneiden, und in Fig. 3 ist der Teil vcn Fig. 5, der sieb links von der strichpunktierten Linie 101 befindet, in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die dargestellten Landebahnen schneiden sich unter rechten Winkeln; jedoch ist es selbstverständlich, daß auch andere Kreuzungswiiikel vorkommen können und daß die Erfindung in gleicher Weise auch in solchen Fällen anwendbar ist. Gemäß der Darstellung in I·"ig. 5 ist das Anflugsysteni nach der Erfindung in einem Punkt 15 abseits der beiden Landebahnen 93 und 98 aufgestellt, wobei die Charakteristik 115 die Strahlungscharakteristik der Höhenantennc 22 ist. so wie sie in der horizontalen Ebene erscheint, während die Kurve 116 die Strahlungscharakteristik der Azimutantenne 21 ist, wie sie in der horizontalen Ebene erscheint. Die Antennen 21 und 22 haben, wie bereits erwähnt, identische Charakteristiken, und die Charakteristik 115 in der vertikalen Ebene entspricht der Charakteristik 116, während die Charakteristik 116 in der vertikalen Ebene der Charakteristik 115 von Fig. 5 entspricht.

Es sei bemerkt, daß die Strahlungscharakteristik 115 in der Ilorizontalebene asymmetrisch in bezug auf die L i Ii ie 95 ist. die parallel zur Mittellinie der Landebahn 93 verläuft und durch den Punkt 15 hin-

durchgeht, wobei sie eine in gleicher Weise wirksame Abtastung auf beiden Seiten der Landebahnmittellinie gewährleistet, während die Charakteristik 116 dafür eingerichtet ist, weiterhin die Landebahnseite der Bezugslinie 95 statt der entgegengesetzten Seite abzusuchen. Demzufolge wird ein sich der Landebahn 93 in Pfeilrichtung 102 näherndes Flugzeug über den Anflugweg hin durch die Leitstrahlen beider Antennen angestrahlt, bis ein ausgewählter Aufsetzpunkt auf

ίο der Landebahn 93 erreicht ist.

Fig. 5 veranschaulicht die allgemeine Arbeitsweise des Systems; Fig. 3 dagegen soll zum l>esseren Verständnis der Erfindung dienen und zeigt deutlicher die Wirkung der vorerwähnten Asymmetrie der Strahlungscharakteristiken, insbesondere wenn die Anflugrichtung wechselt. In Fig. 3 ist das Gehäuse 15 als Rechteck dargestellt, das auf der Bezugslinie 95 liegt, wobei die Antennen 21 und 22 daran befestigt und so eingestellt sind, daß sie ein die Landebahn 93 in Pfeil-

ao richtung 94 anfliegendes Flugzeug zu einer sicheren Landung auf dieser Landebahn führen.

Das schon früher erwähnte, jedoch in Fig. 3 nicht dargestellte Fernrohr 25 ist an dem Gehäuse 15 so angebracht, daß seine optische Achse senkrecht zu den beiden Achsen liegt, um weiche die Azimutantenne und die Höhenantenne 21 bzw. 22 ihre Schwenkbewegung ausführen. Bei der anfänglichen Einstellung der in Fig. 3 dargestellten Apparatur wird der Träger des Drehtischgehäuses nach der horizontalen Ausrichtung bis zur Parallellage der Fernrohrachse mit der Mittellinie der Landebahn gedreht, auf welcher die Steuerung einer Landung gewünscht wird. Praktisch werden, wenn einmal eine Radarantennenaufstellung gewählt ist, eine Anzahl von Pfählen, je einer für jede Landebahn, derart für die Dauer angeordnet, daß beim Hindurchschauen durch das Fernrohr 25 die richtige geometrische Lage des Antennenaufbaues für die betreffende Landebahn erhalten wird.

Die Bezugslinie 95 geht durch die Drehachse der Azimutantentie 21 hindurch; wird die Antenne nun durch das Gestänge 33 hin und her bewegt, so be streicht sie einen vorbestimmten Winkelsektor in der horizontalen Ebene. Bei dem dargestellten Beispiel sucht die Antenne 21 einen Sektor von 30° zwischen den punktierten Linien 96-96 ab und. um eine gleichmäßige Bedeckung des Anflugbereichs zu beiden Seiten der Landebahn zu gewährleisten, sucht sie einen größeren Sektor auf der Landebahnseite der Bezugs-Iinie 95 ab als auf der entgegengesetzten Seite; mit anderen Worten, derjenige Sektor, der näher zur Landebahn liegt, beträgt 20° und der andere Sektor 10°. Diese Abtastcharakteristik in Verbindung mit der asymmetrischen Strahlungscharakteristik. wie sie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde, gewährleistet eine Bedeckung eines AnHugbereichs einschließlich des Aufsetzpunktes.

Die durchgezogenen Linien 97, die an der Höhenantennc 22 endigen, stellen ein Segment der Strahlungscharakteristik 115 in der [ lorizoiitalebeiie dar und entsprechen allgemein dem Teil auf der linken Seite der Linie 101 in Fig. 5. Wegen des Maßstabs von Fig. 3 kann die gesamte Strahlungscharakteristik 115 nicht dargestellt werden. Aber der vergrößerte Maßstab zeigt deutlich die Vorzüge der asymmetrisehen Strahlungscharakteristik hinsichtlich des Umstandes, daß es möglich wird, die Höhenantenne 22 abseits der Landebahn anzuordnen und dennoch eine ausreichende Bedeckung des AntIugbereichi zu beiden Seiten der Landebahnmittellinie zu schaffen. Es sei bemerkt, daß die ausgestrahlte Energie auf den An-

1 Ob

flugbereich konzentriert wird, wobei die gewünschte Reichweite mit einem Minimum ausgestrahlter Energie erzielt wird. Der Leitstrahl 115 ist in vertikaler Richtung verhältnismäßig schmal; die vertikale Bedeckung des Anflugbereiches wird durch Bestreichen in Höhenrichtung erhalten, was durch das Hin- und Herbewegen der Antenne 22 in einer vertikalen Ebene mittels des Gestänges 34 (Fig. 1) geschieht. Zum Beispiel kann die Antenne 22 so bewegt werden, daß sie einen Höhensektor von 10° absucht, und zwar von 1° unterhalb der Horizontalebene aus. so daß auch der Autsetzpunkt angestrahlt wird, bis zu 9° oberhalb der Horizontalebene. Unter den vorerwähnten Umständen ist das System in der Lage, ein in Pfeilrichtung 94 anfliegendes Flugzeug bis zum Berühren der Landebahn 93 zu führen.

Sollten sich nun die Landebedingungen, beispielsweise die Windrichtung, ändern, wodurch etwa eine Landung des Flugzeuges in Richtung des Pfeiles 92 erforderlich wird, so ist es lediglich notwendig, das Aiitennengehäuse 15 im L hrzeigersitine um seine vertikale Achse zu drehen, bis der vorerwähnte Merkpfeil für diese Landebahn durch das Fernrohr 25 sichtbar wird. Bei Benutzung auf einem Flugplatz mit senkrecht sich schneidenden Landebahnen, wie sie in der Figur dargestellt sind, wird das Gehäuse 15 um einen Winkel von etwa 90°. allgemeiner gesagt, bis in eine Stellung, in welcher die Achse des Fernrohres 25 etwa parallel zur Landebahumittellinie verläuft, bewegt. Es wird somit ersichtlich, daß die einfache Drehung des Gehäuses 15 im LJhrzeigersinne in einem vorbestimmten Winkel die gleiche Bedeckung des Anflugbereichs, wie oben beschrieben, so lange gewährleistet, als das Antennensystem sich rechts von dem landenden Flugzeug befindet.

Wenn jedoch die Landebedingungen einen Anflug der Landebahn 93 in Pfeilrichtung 102 erfordern, so wird ersichtlich, daß die vorerwähnte Grundbedingung nicht erhalten wird, da das Antennensystem dann sich links von dem anfliegenden Flugzeug befindet. Wenn das Antennengehäuse 15 um eine vertikale Achse über einen Winkel von 180^ aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung gedreht wird, so wird die Strahlungscharakteristik der Antennen 21 und 22 hinsichtlich ihrer Wirksamkeit umgekehrt. Trotz der Lmkehrung würde die Azimutantenne 21 noch eine ausreichende Fächerstrahlbedeckung ergeben, aber die Asymmetrie der Höhenstrahlungscharakteristik würde die radarmäßige Bedeckung der Landebahn praktisch aufheben und ein Landen aus Pfei I richtung 102 unmöglich machen.

Die so ersichtlich werdende Beschränkung des Systems wird mit Hilfe der oben in Verbindung mit den Fig. L 2 und 4 beschriebenen Bauweise voll befriedigend überwunden, wenn das Präzisionsanflugsystem an der in Fig. 3 gezeigten Stelle verbleibt. Um die Anlage einem Anflug aus der Pfeilrichtung 102 anzupassen, wird das Gehäuse 15 in der zuerst beschriebenen Stellung belassen, und die Antennen 21 und 22 werden abgenommen und in ihren Gehäusebefestigungeu umgekehrt. Das bedeutet, die Azimutantenne 21 wird aus dem Gehäuse 15 herausgenommen und in der mit punktierter Linie 103 gezeigten Lage wieder eingesetzt. In ähnlicher Weise wird die Höhenantenne 22 abgenommen und in der Stellung 104 wieder aufgesetzt. Somit bleiben die Strahluugscharakteristiken, statt umgekehrt zu werden, in derselben Lage wie ursprünglich in bezug auf die Anfluglandebahn; der von der Azimutantenne bestrichene Sektor ist mit gestrichelten Linien 106 angedeutet, und der Teil der 1 löhencharakteristik in der Horizontalebene, der dem

mit der Linie 97 bezeichneten Bereich entspricht, wir in den durch die Linie 105 bezeichneten Bereich vei legt. Es ergibt sich also, daß eine Umkehrung de Azimutantenne 21 in die Stellung 103 die Fächer Strahlbedeckung nicht ändert, während die Umkehrun der Höhenantenne 22 in die Stellung 104 die asvn; metrische Charakteristik umkehrt, um eine genau Bedeckung der Landebahn zu behalten.

Die Art und Weise, in welcher die Lhiikehrung de

ίο Antenne durchgeführt wird, wird an Hand von Fig. verständlich. Die Azimutantenne 21 und die Höher, antenne 22 sind beide normalerweise an einer Scheib 84 befestigt, und die Schwenkbewegung wird auf di Azimutscheibe durch ein Gestänge 33 und auf di Höhenscheibe durch ein Gestänge 34 übertragen Zweckmäßig schwenkt die Scheibe, auf welcher di Azimutantennc befestigt ist. über einen Sektor vo: einem anderen Winkelbetrag als die Scheibe, auf wel eher die Höhenantenne befestigt ist. Bei dem hie beschriebenen Ausführuugsbeispiel schwenkt die Azi mutschcibe 84 über einen Sektor von 30~ und die ent sprechende Scheibe, an welche die Höhenantenne 21 befestigt ist, über einen Sektor von 10°.

An Hand der Beschreibung von Fig. 3 wurde klar daß der 30^C-Azimutsektor in 20^c für die Landebahn seife der Bezugslinie 95 und 10° für die andere Seitunterteilt war. Es stellt sich jedoch heraus, daß. wen: beim Umkehren der Azimutantenne 21 in die Stel hing 103 die Grundplatte 62 um 1 80^c in bezug auf dii Azimutscheibe 84 gedreht wird, die Schwenkungei der Scheibe 84 um den gleichen 30^C-Sektor die An tenne 21 veranlasen würden, nur einen IO⁰-Sektor au¹ tier Landebahnseite der Bezugslinie 95, dagegen einet 20°-Sektor auf der anderen Seite zu bestreichen. Lhi das Absuchen des gewünschten Bereichs, nämlich 20' auf der Landebahnseite der Bezugslinie 95, zu er halten, wird die Azimutgrundplatte 62 nur um 170 in bezug auf ihre Scheibe 84 verdreht. Die Vorteih der SchafFung zweier Paare von Löchern 81-81 um 82-82 in der Grundplatte 62 wird hierdurch wiedenin ersichtlich; es wird nämlich eine Anbringung dei Grundplatte 62 an der Scheibe 84 in mindestens zwei Stellungen ermöglicht, so daß das Antennensystem dii Anflugbereiche an beiden Enden einer Landebahn ohm Änderung der Stellung der Gesamtauordnung bedecken kann. Beim vorliegenden Ausführuugsbeispiel beträgt der Winkelabstand zwischen den Durchmessvrii durch die Bohrungen 81-81 und 82-82 170^c. Es kön neu jedoch auch andere. Winkelabstände benutzt wer den, sofern die Stellung des Systems und die Landebahnrichtung dies erfordern.

Im Zusammenhang mit Fig 3 wurde beschrieben, daß die Höhenantenne 22 vorzugsweise einem 10°- Sektor entspricht, ausgehend von 1° unter der Horizontalebene. um den Aufsetzpuiikt mit zu bedecken, bis zu 9° über der Horizontalebene. Wenn jedoch beim Umkehren der Antenne 22 in die Lage 104 deren Grundplatte 62 um 180° in bezug auf ihre Höhenscheibe 84 verdreht wird, so würden die Schwenkbewegungen der Scheibe 84 über den gleichen 10°- Sektor ein Bestreichen von 9° unter der Horizontalebene und 1⁰ darüber verursachen, was ein offensichtlich unbrauchbares Resultat bedeutet. Um diesen Mangel zu beheben und den lxworzugten, abzusuchenden Sektor zu erhalten, wird die Grundplatte 62,. an welcher die Höhenantenne 22 angebracht ist, nur um 172° in bezug auf die entsprechende Scheibe 84 gedreht. Dementsprechend werden die Bohrungen 81-81 und 82-82 in der Grundplatte der Höhenantenne um einen Winkel von 172° versetzt.

Claims (5)

Bei einer bevorzugten Ausfiilirungsfonn der Erfindung ist das Gestänge oiler die Übertragungsverbindung 33 so angeordnet, daß die Azimutantenne 21 einen IQc-Sektor auf der Landebahnseite der Bezugslinie 95 und einen Il0-Sektor auf der anderen Seite absucht, d. h. wiederum einen Gesamtsektor von 30λ In diesem Falle wird die Azimutgrundplatte 62 um 172° in bezug auf die liorizontalscheibe 84 gedreht, mn die Anlage für Flugzeuglandungen in der Gegenrichtung auf der gleichen Landebahn vorzubereiten. Somit beträgt der Winkelabstand zwischen den Bohrungen 81-81 und 82-82 der Azimutgrundplatte 62 172° ; dieser Iietrag ist der gleiche wie bei der Höhengrundplatte 62 für einen IO0-Sektor bei der vorstehend beschriebenen Asymmetrie in bezug auf die Horizontale. Daher sind hier die beiden Antennen völlig austauschbar, was eine weitere beträchtliche Verminderung der Herstellungskosten und des Ersatzteillagers ermöglicht. Der Vorgang zum Umkehren der Stellung der An- ao tennen 21 und 22 ist am besten an Hand von Fig. 4 zu verstehen. Angenommen, beide Antennen haben die zuerst beschriebene Ausrichtung, wobei die Bolzen 8383 in den Bohrungen 82-82 durch Muttern 86-86 befestigt und die Wellenführungen 111, 112, 41 und 57 verbunden sind, so besteht der erste Schritt in dem Trennen der Wellenführungsabschnitte 111 von den Wellenführungen 57 und 112. Die Muttern 86-86 werden dann gelöst und die Antennen von den Bolzen 8383 abgehoben und um 172° gedreht, bis die Bohrungen 81-81 sich in Ausrichtung mit den Bolzen 83-83 befinden. Nach dem Aufsetzen der Bohrungen 81-81 auf die Bolzen 83-83 werden die Muttern 86-86 wieder darauf befestigt, und der umgekehrte Antennenaufbau ist vollständig. Um das Zulcitungssystem völlig umzukehren, wird die Wcllenfiihrung 112 von der Wellenfiihrung 41 getrennt. Der lange Abschnitt wird in der Horizontalebene um 180° gedreht, und die Führung 112 wird wieder auf der Führung 41 befestigt. Die Wiederbefestigen der Wellenführung 111 an 57 und 112 vervollständigt den Vorgang. Die vorstehende BescJireibung wurde auf das Umkehren der Azimutantenne beschränkt, das gleiche Vorgehen ergibt sich beim Andern der Stellung der Höhenantenne 22 in entsprechender Weise. Es wird ersichtlich, daß der Vorgang verhältnismäßig einfach ist; praktisch können von zwei Mann die Umbauten beider Antennen in weniger als 15 Minuten vorgenommen werden. Nach der vorstehend beschriebenen LTmkehrung der Antennen aus den Stellungen 21 und 22 in die Stellungen 103 und 104 (Fig·. 3) ist das System in der Lage, eine Landung auf der Landebahn 93 bei einem Anflug aus der Pfeilrichtung 102 zu steuern. Wenn nun eine Änderung der Landebedingungen einen Anflug aus der Pfeilriclitung 91 und Landung auf der Landebahn 98 erforderlich macht, ist es nur nötig, das ganze Gehäuse 15 um einen entsprechenden Winkel, bei dem vorliegenden Beispiel etwa 90°, zu drehen. Daraus wird ersichtlich, daß jedes Flugplatz-Landebahnsystem von einer einzelnen Stellung des Präzi- sioiisanflugsystems aus durch einfaches Drehen des ganzen Gehäuses 15 um eine vertikale Achse über einen passenden Winkel oder durch Stellungsumkehr der Antennen 21 und 22 auf dem Gehäuse 15 oder durch beide Maßnahmen angepaßt werden kann. Die Vorteile der neuen Antennenanordnung und des dazugehörigen Aufbaues werden aus all dem ersieht-, lieh. Der Dreifuß mit den mit den abwechsend senkrechten Wasserwaagen einstellbaren Schenkeln ermöglicht ein rasches und leichtes Ausrichten des Antennen- gehäuses, wenn es zum erstenmal auf einer neuen Stelle aufgebaut wird. Die vollständige Drehbarkeit in der Horizontalebene des Antennengehäuses in Verbindung mit der Einrichtung zum lösbaren Befestigen der beiden Antennen ermöglicht eine rasche Anpassung des Systems für das Landen von Flugzeugen auf jeder Landebahn ohne Versetzung der Gesamtanordnung. Die gleichartige Ausbildung der beiden Antennen setzt die Herstellungskosten beträchtlich herab. Eine zuverlässig wirksame Antennenausbildung ergibt die beschriebene Strahlungscharakteristik, d. h., in einer Ebene liegt eine asymmetrische und in der dazu senkrechten Ebene liegt eine symmetrische Charakteristik und ergibt einen geringeren Leistuugsbedarf für eine gegebene Bedeckung und demzufolge eine Verringerung an Kosten und Gewicht. Außerdem wird durch die Schaffung von Einrichtungen zur kontinuierlichen Drehung der Azimutanteune ein Abtastsystem erhalten, das die Zielobjekt-Feststellung in jeder Höhe vor dem Gebrauch der Präzisionsanflughilfe ermöglicht. Außer der vorerwähnten Gewichts- und Kostenersparnis wird mit der Erfindung ein vollständiges Präzisionsanflug-Radarsystem geschaffen, bei welchem das neue Antennensystem verwendet ist, welches so leicht ist, daß es durch Hubschrauber transportierbar ist, und das weit billiger ist als frühere, weniger leicht bewegliche Systeme. Schließlich wird noch die Zuverlässigkeit, die Genauigkeit und die radarmäßige Bedeckung verbessert. Die Möglichkeiten zur Ausführung und Anwendung der Erfindung sind nicht auf die hier im einzelnen beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt, sondern können in mannigfacher Weise abgewandelt werden. Patentansprüche-

1. Antennenanordnung für ein vom Boden aus leitendes Präzisionsanflug-Radarsystem (GCA-System) mit einer beweglichen Azimutantenne und einer beweglichen Höhenantenne, die auf einem gemeinsamen Traggestell angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Antennen bei Ausbildung mit asymmetrischer, die Landebahn von der Seite her überdeckender Strahhmgscharakteristik auf drehbaren Tragplatten (85) durch leichtlösbare Teile befestigt sind, derart, daß die Antennen leicht lösbar und umkehrbar sind, um Ixm Änderung der zu überwachenden Einflugrichtung die die Landebahn txdeekende asymmetrische Strahlungscharakteristik der neuen Einflugrichtung entsprechend verlagern zu können.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Antennen einander gleich sind.

3. Antennenanordnung· nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennen eine in einer Ebene asymmetrische und in einer dazu senkrechten Ebene symmetrische Strahlungscharakteristik aufweisen.

4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Hin- und Herschwenken der Antennen um in einer Ebene angeordnete, auf einander senkrechte Achsen.

5. Antennenanordnung nach einem · der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimutantenne und die Höhenantenne auswechselbar sind.