DE1099013B - Radar device for vehicles - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung befaßt sich mit einem Radargerät für Fahrzeuge — insbesondere als Flugzeug-Bord-Höhenmesser — mit kontinuierlich schwingendem, frequenzmoduliertem Sender, der gleichzeitig als Empfängeroszillator zur empfangsseitigen Bildung der auszuwertenden Differenzfrequenz dient, und mit zwei auf Öffnungen einer metallischen Grundplatte im Abstand eines Mehrfachen der Betriebswellenlänge angeordneten Hohlleitern, die an den an der Grundplatte befestigten, äußeren Enden zu Hornstrahlern erweitert sind, von denen der eine zum Senden und der zweite zum Empfangen des reflektierten Wellenzuges dient.The invention relates to a radar device for vehicles - in particular as an aircraft on-board altimeter - With a continuously oscillating, frequency-modulated transmitter that also functions as a receiver oscillator serves to form the differential frequency to be evaluated on the receiving side, and with two Openings of a metallic base plate arranged at a distance of a multiple of the operating wavelength Waveguides that extend to horn radiators at the outer ends attached to the base plate of which one is used to transmit and the second to receive the reflected wave train.
Bei einem bekannten, als Flugzeug-Bord-Höhenmesser arbeitenden Radargerät dieser Art ist ein mechanisches Schwingen der Parabolstrahler gegeneinander, und zwar an den den Abstrahlöffnungen abgewandten Enden, nicht vermieden, so daß bei Erschütterungen des Gerätes die Güte desselben stark abnimmt. Auch ist der Empfängermischer bei dem bekannten Gerät von dem Empfangsstrahler entfernt angeordnet, so daß durch die Verbindungsleitungen weitere unerwünschte mechanische Schwingungen auftreten können.In one known, as an airplane airborne altimeter working radar device of this type is a mechanical oscillation of the parabolic radiators against each other, namely at the ends facing away from the radiation openings, not avoided, so that in the event of vibrations of the device, the quality of the same decreases sharply. The receiver mixer is also in the known one Device located away from the receiving radiator, so that through the connecting lines further undesirable mechanical vibrations can occur.
Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die Erfindung bei einem Radargerät mit Hornstrahlern vor, daß der Empfängermischer in dem zum Empfangshornstrahler aufgeweiteten Hohlleiter dicht an der hornartigen Erweiterung angeordnet ist und mit dem Hornstrahler mechanisch eine Einheit bildet, die durch eine zur Zuführung der aus dem Sendehohlleiter entnommenen Oszillatorfrequenz benötigte Koaxialleitung mit dem von der Grundplatte abgewandten Ende des Sendehornstrahlers derart starr verbunden ist, daß mechanische Schwingungen der Strahler gegeneinander wirksam unterbunden werden.To avoid these disadvantages, the invention proposes in a radar device with horn radiators, that the receiver mixer in the waveguide widened to the receiver horn close to the horn-like extension is arranged and mechanically forms a unit with the horn radiator, which through a coaxial line required to supply the oscillator frequency taken from the transmission waveguide is so rigidly connected to the end of the transmitter horn facing away from the base plate that mechanical vibrations of the radiators against each other are effectively prevented.
Vorzugsweise besteht der Außenleiter der die Systeme verkopppelnden Leitung entsprechend einem längsgeschlitzten Rohr aus zwei starren Längsteilen.The outer conductor of the line coupling the systems preferably consists of a corresponding one Longitudinally slotted tube made of two rigid longitudinal parts.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt, das nachstehend näher beschrieben ist. Es zeigtIn the drawings, the subject matter of the invention is based on a preferred embodiment shown, which is described in more detail below. It shows
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Radargerätes,1 shows a perspective view of a radar device according to the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Gerätes nach Fig. 1 undFig. 2 is a side view of the device according to Fig. 1 and
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Gerät nach den Fig. 1 und 2, und zwar entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2.Fig. 3 is a cross-section through the device of Figs. 1 and 2, along the line 3-3 in Fig. 2.
Das Gerät hat eine Bodenebene, die aus einer ebenen Metallplatte 10 besteht. Die zur Anpassung der im Hohlleiter in bekannter Weise angeregten H19-WeIIe an den freien Raum aufgeweiteten Enden der Hornstrahler 11 und 12 sind mit der Bodenplatte 10 fest Radargerät für FahrzeugeThe device has a floor level which consists of a flat metal plate 10. The ends of the horn radiators 11 and 12, which are widened to adapt the H 19 wave excited in the waveguide to the free space, are fixed to the base plate 10 of the radar device for vehicles
Anmelder:Applicant:
Raytheon Manufacturing Company,
Waltham, Mass. (V. St. A.)Raytheon Manufacturing Company,
Waltham, Mass. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. R. Holzer, Patentanwalt,
Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14Representative: Dipl.-Ing. R. Holzer, patent attorney,
Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14th
Floyd Tyrus Wimberly, Watertown, Mass. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt wordenFloyd Tyrus Wimberly, Watertown, Mass. (V. St. A.), has been named as the inventor
verbunden. Durch deren Austrittsöffnungen wird die Welle im wesentlichen senkrecht zur Bodenplatte 10 in den freien Raum abgestrahlt.tied together. The shaft becomes essentially perpendicular to the base plate 10 through their outlet openings radiated into free space.
Eine mit 17 bezeichnete, schematisch dargestellte Koaxialleitung verbindet das koaxiale, mit der Sondenelektrode 13, 15 gekuppelte Paßstück 16 mit der koaxialen Ableitung 18 eines Magnetronoszillators 19, welcher in dem Raum zwischen den Hörnern 11 und 12, elastisch aufgehängt, angeordnet ist. Das Magnetron 19 ist lediglich als Beispiel dargestellt, d. h., daß jede beliebige Hochfrequenzenergiequelle, wie z. B. ein Klystron bzw. eine Triftröhre oder ein Hochfrequenz-Vakuumröhren-Trioden-Oszillator, ebenso gut verwendet werden könnte. Wie dargestellt, wird das Magnetron 19 mit Hilfe der Spannbänder 21 an der Konsole 20 starr befestigt. Ein Anschlußstück 22 ist an der Konsole 20 so befestigt, daß das Magnetron 19 aus der Vorrichtung leicht ausgebaut werden kann, indem man einfach die koaxiale Kupplung 18 löst, die Spannbänder 21 entfernt und das Magnetron 19 aus dem Anschlußstück 22 herauszieht. Alle die elektrischen Verbindungsleitungen für Niederfrequenz zu dem Magnetron 19, wie z. B. für die Heiz- und Anodenspannung, sind an das Magnetron 19 über das Anschlußstück 22 angeschlossen.A schematically illustrated coaxial line denoted by 17 connects the coaxial line to the probe electrode 13, 15 coupled fitting piece 16 with the coaxial discharge line 18 of a magnetron oscillator 19, which is elastically suspended in the space between the horns 11 and 12. The magnetron 19 is shown as an example only; that is, any source of radio frequency energy, such as e.g. B. a Klystron or a drift tube or a high frequency vacuum tube triode oscillator, could be used just as well. As shown, the magnetron 19 is attached to the console with the aid of the tensioning straps 21 20 rigidly attached. A connector 22 is attached to the console 20 so that the magnetron 19 can be easily removed from the device by simply releasing the coaxial coupling 18, the Tensioning straps 21 are removed and the magnetron 19 is pulled out of the connection piece 22. All the electric ones Connection lines for low frequency to the magnetron 19, such as. B. for heating and Anode voltage are connected to the magnetron 19 via the connector 22.
Auch andere Bestandteile können an der Konsole 20 angebracht werden, wie z. B. der Transformator 23, der dazu verwendet werden kann, das Magnetron 19 mit Anodenspannung zu versehen. Außerdem können auch solche Teile, wie Widerstände oder Kondensatoren, wie sie beispielsweise bei 24 dargestellt sind, in geeigneter Weise an Klemmen 25, welche an der Konsole 20 befestigt sind, angeschlossen werden.Other components can also be attached to the console 20, such as, for. B. the transformer 23, which can be used to provide the magnetron 19 with anode voltage. Also can also such parts as resistors or capacitors, as shown for example at 24, suitably connected to terminals 25 attached to console 20.
Die Konsole 20 ist an den Hörnern 11 und 12 sowie an der Bodenplatte 10 mittels Stoßdämpfern 26 irgend-The console 20 is on the horns 11 and 12 and on the base plate 10 by means of shock absorbers 26 any-
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eines beliebigen Typs elastisch, befestigt. Die vorliegend lediglich als Stoßdämpferbeispiel dargestellten Elemente umfassen die Stützen 27, weiche mit der Konsole 20 starr verbunden und an die Gummimembranen 29 gekittet sind, welche sich in den Metallglokken 30 befinden und mit denselben verbunden sind. Die Metallglocken 30 sind ihrerseits mittels der Bolzen 31 mit den Lagerböcken 32 verschraubt, welche an den Hörnern 11 und 12 sowie-an der Bodenplatte 10 befestigt sind. ... toof any type elastic, attached. The present Elements shown only as a shock absorber example include the supports 27, soft with the Console 20 are rigidly connected and cemented to the rubber membranes 29, which are in the metal bell 30 are located and are connected to the same. The metal bells 30 are in turn secured by means of the bolts 31 screwed to the bearing blocks 32, which are attached to the horns 11 and 12 and to the base plate 10 are. ... to
Das Horn 11 entspricht dem Horn 12, wird jedoch als Empfangsantenne verwendet. Zur Auskopplung der Interferenzfrequenz ist ein symmetrischer Mischer vorgesehen, in welchem ein Paar von Kristallgleichrichtern 33 angeordnet ist; diese befinden sich in Hai- tern 34, welche sich, in die Seiten des Empfangshorns 11 hinein erstrecken. Dieser Mischteil, welcher von beliebigem, bekanntem Typ sein kann, bringt den Teil des Signals, welcher direkt von dem Sendehorn 12 zu dem Empfangshorn 11 geleitet wird, zur Interferenz mit den reflektierten Echosignalen, um ein Abgabesignal zu erzeugen, welches eine Niederfrequenzkomponente besitzt, wobei die besagte Komponente über eine übliche Drahtleitung 35 irgendeinem gewünschten Verwendungsstromkreis, wie z. B. einem Anzeigegerät, zugeleitet wird. Die Kristalle werden durch die · von dem Horn 11 empfangenen Echosignale außer Phase, durch den Teil des Signals, der vom Horn 12 fa>mmt, in Phase gespeist. ~The horn 11 corresponds to the horn 12, but is used as a receiving antenna. For decoupling the Interference frequency, a balanced mixer is provided in which a pair of crystal rectifiers 33 are arranged; these are located in shark tern 34, which, in the sides of the receiving horn 11 extend into it. This mixing part, which can be of any known type, brings the part of the signal which is passed directly from the transmitting horn 12 to the receiving horn 11, for interference with the reflected echo signals to produce an output signal having a low frequency component said component via a conventional wire line 35 of any desired one Usage circuit, such as B. a display device is supplied. The crystals are echo signals received from horn 11 out of phase by the portion of the signal received from horn 12 fa> mmt, fed in phase. ~
Um den gewünschten Anteil des ausgesandten Signals direkt von dem Sendehorn 12 dem Empfangshorn 11 zuzuleiten, ist eine koaxiale Leitung mit einem Innenleiter 3& vorgesehen. Ein Ende des Leiters 36 ist an eine Kopplungsschleife 37, ,welche sich durch eine Öffnung in der Kurzschlußplatte 14 am Hinterteil des Hornes 12 in das Sendehorn hinein erstreckt, angeschlossen. Eine Isolierbüchse 38 ist rund um den Teil der Schleife 37, welche durch die Kurzschlußplatte 14 hindurchgeht; vorgesehen, um das Element 37 an dieser Stelle von der Kurzschlußplatte zu isolieren. Das Ende der Schleife 37 innerhalb des Horns 12 ist an die eine Wandung des Horns 12 angeschlossen.To the desired portion of the transmitted signal directly from the transmitting horn 12 to the receiving horn 11 a coaxial line with an inner conductor 3 & is provided. One end of the conductor 36 is on a coupling loop 37, which extends through an opening in the short-circuit plate 14 at the rear of the Hornes 12 extends into the transmitter horn, connected. An insulating sleeve 38 is around the part the loop 37 which passes through the shorting plate 14; provided to the element 37 on this Place to isolate from the short-circuit plate. The end of the loop 37 within the horn 12 is attached to the one wall of the horn 12 is connected.
Das andere Ende des Leiters 36 erstreckt sich durch eine öffnung in einer Kurzschlußplatte 39 am schmalen Ende des Hornes 11 in dieses hinein und ist an die Mischvorrichtung 34 im Horn 11 angeschlossen. Ein Teil des Leiters 36 ist von einer Schicht eines Dielektrikums, wie bei 40, umgeben, um das Signal, welches von dem Sendehorn 12 durch das Koaxialkabel, dessen Innenleiter 36 ist, zu dem Empfangshorn 11 geht, zu dämpfen. Der Außenleiter des Koaxialkabels ist ein starres Element, welches vorteilhafterweise aus zwei Teilen besteht, um den Zusammenbau zu erleichtern. Die untere Hälfte 41 des Außenleiters ist starr an den Hörnern 11 und 12 befestigt. Die ■obere Deckelhälfte 42 ist beispielsweise durch die Schrauben 43 an das Element 41 angeschraubt. Man erhält dadurch eine völlig starre koaxiale Leitungsanordnung, welche das Sendehorn 12 mit dem Empfangshorn 11 verbindet.The other end of the conductor 36 extends through an opening in a short-circuit plate 39 on the narrow End of the horn 11 into this and is connected to the mixing device 34 in the horn 11. A portion of the conductor 36 is surrounded by a layer of dielectric, as at 40, to provide the signal, which from the transmitting horn 12 through the coaxial cable, the inner conductor of which is 36, to the receiving horn 11 is going to dampen. The outer conductor of the coaxial cable is a rigid element, which is advantageous consists of two parts to facilitate assembly. The lower half 41 of the outer conductor is rigidly attached to the horns 11 and 12. The ■ upper cover half 42 is for example by the Screws 43 screwed to the element 41. This gives a completely rigid coaxial line arrangement, which connects the transmitting horn 12 to the receiving horn 11.
Die aufgeweiteten Enden der Hörner 11 und 12 sind starr an der Bodenplatte 10 befestigt; die letztere ist genügend stark, um jede Relativbewegung zwischen den aufgeweiteten Enden der Hörner zu verhindern. Ebenso sind die Elemente'41 und 42 des Koaxialleiters genügend starr, um jede Relativbewegung zwischen den oberen Enden der Hörnet 11 und 12 zu verhindern. Das Sende- und Empfangshorn bilden eine starre Einheit, wodurch, jede Möglichkeit falscher Signale infolge einer Änderung des Abstandes zwisehen dem Empfangshorn und dem Sendehorn ausgeschlossen ist.The flared ends of the horns 11 and 12 are rigidly attached to the base plate 10; the latter is strong enough to prevent any relative movement between the flared ends of the horns. The same applies to elements 41 and 42 of the coaxial conductor sufficiently rigid to prevent any relative movement between the upper ends of the horns 11 and 12. The sending and receiving horns form a rigid unit, which means that every possibility is more false Interrupt signals as a result of a change in distance the receiving horn and the transmitting horn is excluded.
Um den Eintritt von Staub u. dgl. in den Innenraum der Hörner 11 und 12 zu verhindern, sind deren aufgeweitete Enden durch eine Platte 44 aus dielektrischem Werkstoff abgeschlossen. Der dielektrische Werkstoff der Platten 44 kann von jedem beliebigen Typ, soweit dieser für die abgestrahlte Energie durchlässig ist, sein; die Platte muß so stark sein, daß sie beste Impedanzanpassung zwischen den Hörnern und dem freien Raum gewährt.In order to prevent the entry of dust and the like into the interior of the horns 11 and 12, their flared ends closed by a plate 44 of dielectric material. The dielectric The material of the plates 44 can be of any type, provided that it is permeable to the radiated energy it's his; the plate must be strong enough to provide the best impedance match between the horns and granted to free space.
Es wurde festgestellt, daß bei der besonderen, dargestellten Hornform gute Ergebnisse erzielt werden können mit einem Element 44, das bei der gewünschten Betriebswellenlänge des Systems eine Stärke bzw. Dicke von etwa sechs Zehntel einer Wellenlänge hat.It has been found that the particular horn shape shown gives good results can be provided with an element 44 which has a strength or value at the desired operating wavelength of the system. About six tenths of a wavelength thick.
Um die Einzelteile der Anordnung, die Hörner usw. ist ein Gehäusedeckel 45 angeordnet, der an die Bodenplatte 10 anschließt. Das Gehäuse 45 besteht aus einem Deckel 46 aus gezogenem Blech, welcher — beispielsweise durch Nietung oder Schweißung·—aneinemRahmen 47 befestigt ist, der die Hörner neben der Bodenplatte 10 umgibt. · In dem Rahmen 47, welcher beispielsweise ein Gußstück sein kann, befindet sich ein Schlitz 48, dessen Tiefe von der Größenordnung einer halben Wellenlänge ist, sobald das Gehäuse an der Bodenplatte 10 befestigt ist. Der Schlitz 48 ist mit einem Staubschutzmittel, z.B. Kork, angefüllt; zwischen dem Wandungsteil 49 des Rahmens 47 und der Bodenplatte 10 ist innerhalb des Schlitzes 48 eine Zwischenlage 50 aus Kork angeordnet. Die Bodenplatte 10 ist an dem Rahmen 47 mittels Schrauben 51 befestigt. Der Teil des Rahmens 47, welcher die Bodenplatte 10 umgibt, befindet sich durch einen Teil des Schlitzes 48 im Abstand von derselben und ist an der tragenden Konstruktion, beispielsweise der Außenhaut 52 eines Flugzeuges, durch die Niete 53 befestigt. Da der Schlitz 48 praktisch eine halbe Wellenlänge tief ist, reflektiert der Boden des Schlitzes, welcher durch den Rahmen 47 kurzgeschlossen wird, einen Kurzschluß zu der Außenfläche des Systems, bestehend aus der Außenhaut 52 und der freiliegenden Oberfläche der Bodenplatte 10. Da die Bodenplatte 10 fast eine Viertelwellenlänge stark ist, ergibt die Stoßstelle der Bodenplatte 10 an dem Lippenteil 49 einen verhältnismäßig hohen Impedanzpunkt längs des Schlitzes 48. Demzufolge werden gelockerte Schrauben 51 keine statische Aufladung durch Vibrieren der Bodenplatte und der Hornstruktur gegenüber dem Rahmen 47 verursachen,To the individual parts of the arrangement, the horns, etc., a housing cover 45 is arranged, which is attached to the base plate 10 connects. The housing 45 consists of a cover 46 made of drawn sheet metal, which - for example by riveting or welding - on a frame 47 is attached, which surrounds the horns next to the base plate 10. · In the frame 47, which for example may be a casting, there is a slot 48, the depth of which is on the order of one-half The wavelength is as soon as the housing is attached to the base plate 10. The slot 48 is with a Dust protection agent, e.g. cork, filled; between the wall part 49 of the frame 47 and the base plate 10, an intermediate layer 50 made of cork is arranged within the slot 48. The bottom plate 10 is on the Frame 47 fastened by means of screws 51. The part of the frame 47 which surrounds the base plate 10, is spaced from the same by part of the slot 48 and is on the supporting structure, for example the outer skin 52 of an aircraft, fastened by the rivets 53. Because the slot 48 comes in handy is half a wavelength deep, the bottom of the slot, which passes through the frame 47 is shorted, a short to the outer surface of the system consisting of the outer skin 52 and the exposed surface of the floor panel 10. Since the floor panel 10 is almost a quarter wavelength is strong, the joint of the bottom plate 10 with the lip portion 49 results in a relatively high impedance point along the slot 48. Accordingly, Loosened screws 51 do not generate static electricity due to vibration of the base plate and the horn structure cause against the frame 47,
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Also Published As
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