DE1210464B - Antennenanordnung mit zwei Parabolreflektoren und zwei Hornstrahlern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

210464 HOIq

Deutsche KL: 21 a4-48/63

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C20424IXd/21a4
22. Dezember 1959
10. Februar 1966

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit zwei Parabolreflektoren elliptischen Umrisses und zwei in ihrer Richtwirkung an den Umriß des jeweils zugehörigen Reflektors angepaßten rechteckigen Hornstrahlern zur Erzeugung von zwei gegenüber der Horizontalebene unterschiedlich geneigten, fächerförmigen Strahlungscharakteristiken, deren Neigungswinkel sich um einen Winkel 2 β unterscheiden, der klein gegen 90° ist, für ein Radargerät mit einer Einrichtung zur Berechnung der Zielhöhen aus der gemessenen Entfernung einerseits und aus der Differenz der beiden mit den zwei Charakteristiken beim azimutalen Umlauf nacheinander gemessenen scheinbaren Azimutwerte andererseits. Solche Antennenanordnungen mit Reflektoren mit zur bestmöglichen Ausnutzung angepaßtem elliptischem Umriß sind bereits bekannt, bei denen das Verhältnis zwischen der Längs- und der Querabmessung verhältnismäßig groß ist.

Eine durch Überlagerung von zwei einfachen Antennen mit Schwingungsquelle und sekundärem Reflektor gebildete Doppelantenne beansprucht insbesondere, wenn die auszustrahlenden Wellenbündel nicht parallel zueinander sein dürfen, viel Raum. Man kann die Raumbeanspruchung dieser Doppelantenne dadurch erheblich vermindern, daß man den einen Reflektor zwischen dem anderen Reflektor und der zu diesem gehörigen Schwingungsquelle anordnet, was ein befriedigendes Arbeiten der Doppelantenne ermöglicht, weil mindestens der erstere, aus z° einem netzartigen Gebilde von Lamellen, Stäben oder Drähten bestehende Reflektor für die von der zweiten Schwingungsquelle kommenden Wellen durchlässig ist, während er die von der ersten Schwingungsquelle ausgesandten Wellen zurückwirft.

Nun muß man aber bei einer Antenne, welche zwei flache zueinander geneigte Wellenbündel ausstrahlt, zwei längliche Reflektoren vorsehen. Daher ist es nicht notwendig, daß der Reflektor, der zwischen dem anderen Reflektor und den Schwingungsquellen liegt, vollständig durchlässig für die Wellen ist, welche die nicht ihm zugeordnete Schwingungsquelle abgibt.

Im allgemeinen ist es bei den Antennen der geschilderten Art aus Symmetriegründen erforderlich, daß die Polarisationsebenen der durch die beiden Schwingungsquellen ausgesendeten Wellen der kleinen Achse des einen bzw. des anderen Reflektors parallel sind, d. h., daß der von diesen zwei Ebenen eingeschlossene Winkel gleich dem Winkel der beiden ausgestrahlten Wellenbündel ist. Infolgedessen kann man die Antenne, bei welcher der eine Reflektor Antennenanordnung mit zwei Parabolreflektoren und zwei Hornstrahlern

Anmelder:

Compagnie Francaise Thomson-Houston, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,

München 42, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:

Jean Moreau,

Roger Salomon Alfandari, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 23. Dezember 1958 (782 448) - -

zwischen dem anderen Reflektor und der zu diesem gehörigen Schwingungsquelle angeordnet ist, nur benutzen, wenn die Ebenen der flachen Wellenbündel senkrecht sind.

So sind bereits Antennen bekannt, welche zwei Wellen aussenden, deren Polarisationsebenen zueinander senkrecht stehen, und die aus zwei Dipolen bestehen, die ihrerseits Wellen mit senkrechten Polarisationsebenen in Richtung auf zwei Sekundärreflektoren abstrahlen, die aus hintereinander angeordneten Reflektorgittern gebildet sind, von denen das eine derart ausgerichtet ist, um für die eine der von den Dipolen abgegebenen Wellen durchlässig zu sein, während es die andere Welle reflektiert, und der andere Reflektor so ausgerichtet ist, daß er die zweite Welle reflektiert. Solche Antennen sind jedoch nicht dazu geeignet, konzentrische Wellen in zwei Strahlenbündeln auszusenden, deren Symmetrieebenen einen sehr kleinen Winkel zueinander einschließen, wie dies bei V-Richtstrahlsystemen der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits von der Beschränkung frei ist, daß die Strahler und somit die beiden abgestrahlten Wellenbündel aufeinander senkrecht stehen, und ferner einen wesentlich kleineren Raumbedarf haben. Dies gelingt erfindungsgemäß durch eine an sich bekannte Anordnung, bei der die beiden Strahler

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unmittelbar nebeneinander und die beiden Reflekto- zugeordnete Schwingungsquellen 6 und 7 sowie zwei

ren, von den Strahlern aus gesehen, unmittelbar hin- diese speisende und von einem Verteiler 10 abzwei-

tereinander angeordnet sind, bei der die die beiden gende Leiter 8 und 9 umfaßt und bei der die Refiek-

Reflektoren aus leuchtenden Strahlungen senkrecht toren 4, 5 und die Schwingungsquellen 6, 7 durch ein

zueinander linear polarisiert sind und bei der der 5 Stangenwerk 11 in Lage gehalten sind und dieses von

erste Reflektor für die vom ersten Strahler kommen- einer drehbaren Grundplatte 12 aus geht. Die Flächen

den Strahlungen reflektierend, jedoch zumindest in der Reflektoren 4 und 5 sind Teile von Paraboloiden,

dem den zweiten Reflektor überdeckenden Teil für die durch elliptische Umrißlinien begrenzt sind, und

die vom zweiten Strahler kommenden Strahlungen ihre großen Querachsen Az und Av (vgl. Fig. 3)

durchlässig ist, und ferner durch ein vor dem einen io sind schwach geneigt und bilden einen Winkel 2 β

Strahler angeordnetes, aus parallelen Drähten be- von gleicher Weite wie ihre kleinen Querachsen. Die

stehendes Gitter zur Verdrehung der Polarisations- sich überdeckenden Teile der Reflektoren 4, 5 sind

richtung oder je ein solches Gitter vor beiden Strah- je als ein Netz 13 bzw. 14 mit parallelen, durch

lern, dessen bzw. deren Gitterdrähte mit der Polari- Drähte, Stäbe oder Lamellen gebildeten Elementen

sationsebene der von dem jeweils zugehörigen 15 ausgestaltet, und die Elemente des Netzes 13 des

Strahler ausgesandten Welle einen solchen Winkel α Reflektors 4 sind parallel zu einer unter einem Win-

bzw. οι einschließen, daß die Summe der Winkel 2 β kel von 45° zur Lotrechten geneigten Richtung und

und 2« und gegebenenfalls 2 a gleich 90° ist. außerdem senkrecht zu den ebenfalls unter 45° zur

Eine so gemäß der Erfindung ausgebildete Anten- Lotrechten schrägen Elementen des Netzes 14 des

nenanordnung weist den Vorteil auf, daß der Winkel 20 Reflektors 5.

der großen Achsen der Reflektoren und/oder der Von den beiden einander gleichen, den Reflekto-Polarisationsebenen der Strahler praktisch beliebig ren 4 und 5 zugeordneten Schwingungsquellen 6 sein und vor allem so bestimmt werden kann, um und 7 ist in Fig. 2 die zum Reflektor 5 gehörige einen optimalen Wert zu erhalten. Außerdem ist die Schwingungsquelle 7 näher im einzelnen unter Forthier vorgeschlagene Antennenanordnung äußerst 25 lassung ihrer metallischen Hülle wiedergegeben, raumsparend auszuführen, da praktisch beliebige Win- Gemäß Fig. 2 besteht jede Schwingungsquelle aus kelwerte vorgesehen sein können. Eine besonders drei flachen Hornstrahlern 15, 16 und 17, die sich wichtige Anwendung der Antennenanordnung gemäß aus zwei kleineren parallelen Seitenflächen von Trader Erfindung ist die Verwirklichung einer Antenne pezform und aus zwei größeren rechteckigen Seitenfür Radarpeilung durch mittels Wellenbündeln in 30 flächen zusammensetzen und mit an sie angeschlos-V-Form ausgestrahlte Impulse, bei welcher die Antenne senen Speiseleitern 9 zwei T-förmige Verbindungsbekanntlich zwei flache Wellenbündel, und zwar das stücke 19 und ein Übergangsknie 20 bilden. Die drei eine senkrecht und das andere geneigt ausstrahlen muß Hornstrahler senden Wellen aus, deren Polarisationsund eine Drehbewegung um eine senkrechte Achse ebenen parallel zu der kleinen Querachse des Reflekerfährt, so daß man die Höhe eines Ziels durch Mes- 35 tors 5 und zu den flachen Seiten sind. Vor den Hornsung der Zeit ermitteln kann, die zwischen den auf- Strahlern 15, 16, 17 ist ein Halbwellennetz 21 .angeeinanderfolgenden Durchgängen des einen bzw. des ordnet, um die Polarisationsebene der den Reflektor 5 anderen Wellenbündels an diesem Ziel vergeht. bzw. 4 erreichenden Wellen zu drehen, so daß sie

Die Zeichnung veranschaulicht den Wellenstrahler parallel zu den Elementen des Netzes 14 ist.

nach der Erfindung beispielsweise in zwei Ausfüh- 40 Fig. 4 zeigt eine von Fig. 2 abweichende Aus-

rungsformen. führungsform der Schwingungsquellen in einer von

F i g. 1 zeigt schaubildlich eine Antenne mit zwei einem Punkt zwischen den Reflektoren und den

schwach zu einer Senkrechten geneigten Reflektoren Schwingungsquellen aus gesehenen Vorderansicht,

und zwei Schwingungsquellen sowie zwei vor diesen Nach Fig. 4 senden die Hornstrahler 15 bis 17 und

angeordneten Halbwellen-Paralleldrahtgittern; 45 15' bis 17' einer jeden Schwingungsquelle Wellen aus,

F i g. 2 läßt wiederum schaubildlich die eine der deren Polarisationsebenen parallel zu den großen

beiden Schwingungsquellen der Antenne nach F i g. 1 Querachsen AA' und BB' der Mündungen der

in gegenüber dieser vergrößertem Maßstab erkennen; Schwingungsquellen sind, und diese Achsen schließen

Fig. 3 ist eine in der PfeilrichtungZ in Fig. 1. miteinander einen Winkel 2β ein. Die Lamellen 22

gesehene schematische Rückansicht der Reflektoren 50 und 22' der Halbwellennetze 21 und 21' sind vor den

der Antenne nach Fig. 1. Schwingungsquellen 6 und 7 angeordnet und ermög-

Eine Vorderansicht von vor den Reflektoren vor- liehen die Erzielung der gewünschten Ausrichtung

gesehenen und mit Halbwellengittern ausgebildeten der von den Reflektoren empfangenen Wellen. Die

Schwingungsquellen ist in Fig. 4 in einem von Lamellen eines jeden Netzes 21 bzw. 21' und die

Fig. 1 und 3 abweichenden Maßstab wiedergegeben. 55 Polarisationsebenen der von ihm aufgenommenen

F i g. 5 ist ein die Wirkungsweise der Gitter erläu- Wellen bilden zusammen einen Winkel α.

terndes Vektordiagramm; Aus dem Vektordiagramm nach Fig. 5 ist

Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere für Funkortung ersichtlich, wie man bei Kenntnis der Richtungen mit Wellenbündeln in V-Form erfindungsgemäß aus- der in die Halbwellennetze 21, 2Γ einfallenden gebildete Antenne, von der F i g. 6 die zwei vor den 60 Wellen die Richtungen der Polarisationsebenen der Reflektoren angeordneten und mit einem Halbwellen- von den Netzen ausgehenden Wellen ermitteln kann, gitter versehenen Schwingungsquellen in Vorder- Gemäß F i g. 5 hat das elektrische Feld OB der von ansicht und in F i g. 7 die beiden Reflektoren in Rück- der einen bzw. der anderen der beiden Schwingungsansicht schematisch veranschaulicht. quellen 6 und 7 ausgesandten Wellen eine zu den

Gemäß F i g. 1 trägt ein dreifüßiger Sockel 2 eine 65 Netzlamellen, z. B. den Lamellen 22, senkrechte

gegen atmosphärische Einwirkungen z. B. mittels Komponente Oa und eine zu diesen parallele Kom-

eines aufblasbaren Radoms 3 geschützte Antenne!, ponenteOfe. Das Halbwellennetz21 verzögert um π

welche zwei Reflektoren 4 und 5 und zwei diesen die Komponente Qb, während es ohne Einfluß auf

die Komponente Oa ist. Infolgedessen kann das elektrische Feld der vom Netz ausgehenden Wellen durch den Vektor OC dargestellt werden. Man kann dieses Feld aber auch durch den zum Vektor OC gegensinnigen Vektor OC von gleicher Amplitude wiedergeben, da man in einem Empfänger diese zwei Vektoren nicht voneinander unterscheiden kann, indem zwei Wellen elektrische Felder dieser Art aufweisen. Das elektrische Feld und damit die Polarisationsebene der vom Netz 21 ausgehenden Wellen schließt demnach einen Winkel 2 α mit der Polarisationsebene der einfallenden Wellen ein. In gleicher Weise (vgl. den Vektor OD' in Fig. 5) ergibt sich, daß die Polarisationsebene der vom Netz 2Γ ausgehenden Wellen einen Winkel 2 α mit einer zu den Lamellen 22'· parallelen Ebene bildet.

Die Polarisationsebenen der von den Netzen 21 und 2Γ ausgehenden Wellen schließen miteinander gemäß Fig. 5 einen Winkel gleich 4a + 2 β ein,

der gleich γ sein muß, damit jeder der beiden Reflektoren 6 und 7 der Antenne nach F i g. 4 auswählend die eine oder die andere der von ihm empfangenen Wellen zurückwerfen kann. Die einzuhaltende Bedingung ist daher erfüllt, wenn der Gleichung

2« + β = 45°

Genüge geleistet ist. Die Lamellen der Netze 21 und 21' können verschiedene Winkel a. und «' mit den Polarisationsebenen der von ihnen empfangenen Wellen bilden. Die zu verwirklichende Bedingung der Erzielung senkrechter Polarisationsebenen bei den von den Netzen aus gehenden Wellen verlangt dann, daß

a + οι + β = 45°.

Wenn der Winkel, den die Richtung der Lamellen 22' mit der Polarisationsebene der durch die Schwingungsquelle 7 ausgesandten Welle einschließt, kleiner als der Winkel 2 β ist, muß der Winkel α in der Gleichung

oc + o! + β = 45°

negativ eingesetzt werden. Das gleiche gilt vom Winkel«', wenn der Winkel, den die Richtung der Lamelle 22 mit der Polarisationsebene der von der Schwingungsquelle 6 kommenden Welle kleiner als der Winkel 2 β ist.

Die in F i g. 6 und 7 schematisch veranschaulichte Antenne 30 unterscheidet sich von der Antenne 1 nach F i g. 1 bis 4, mit der sie die Verwendung und Anordnung zweier Reflektoren 23,24 und zweier Schwingungsquellen 25, 26 gemein hat, dadurch, daß im Gegensatz zu den von der Antenne 1 ausgestrahlten symmetrisch zu einer senkrechten Ebene geneigten Wellenbündeln bei der Antenne 30 das eine der durch die Gesamtheit von Schwingungsquelle 25 und Reflektor 23 ausgesandten Wellenbündel senkrecht ausgerichtet ist und das von der Gesamtheit von Schwingungserzeuger 26 und Reflektor 24 ausgestrahlte Wellenbündel einen Winkel 2 ß' mit dem anderen Wellenbündel einschließt. Die enge Nachbarschaft der bei den den Wellenstrahler 30 bildenden Einzelantennen und dessen Anordnung in der Nähe des Bodens haben eine Veränderung der Kenndaten dieser Antennen zur Folge, welche verschiedene Wirkungen auf die Fortpflanzung und die Interferenzen sowie die Drehung der Polarisationsebene der von den beiden Antennen empfangenen Echowellen ausübt. Zur Erzielung der Gleichheit dieser verschiedenen Wirkungen bei den Echowellen wird die Anordnung

ίο bei der Antenne 30 nach F i g. 6 und 7 so getroffen, daß die rechtwinkligen Polarisationsebenen der durch die Reflektoren 23 und 24 empfangenen Wellen ebenfalls zu einer senkrechten Ebene geneigt sind.

Bei der Antenne 30 ist infolgedessen kein HaIbwellennetz vor der Schwingungsquelle 26, sondern nur vor der Schwingungsquelle 25 ein Halbwellennetz28 angeordnet, bei dem die Neigung der Lamellen dieses Netzes so bestimmt ist, daß der Winkel α", den sie mit einer senkrechten Geraden bildet, der Bedingung α" + β' = 45° genügt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Antennenanordnung mit zwei Parabolreflektoren elliptischen Umrisses und zwei in ihrer Richtwirkung an dem Umriß des jeweils zugehörigen Reflektors angepaßten rechteckigen Hornstrahlern zur Erzeugung von zwei gegenüber der Horizontalebene unterschiedlich geneigten, fächerförmigen Strahlungscharakteristiken, deren Neigungswinkel sich um einen Winkel 2 β unterscheiden, der klein gegen 90° ist, für ein Radargerät mit einer Einrichtung zur Berechnung der Zielhöhen aus der gemessenen Entfernung einerseits und aus der Differenz der beiden mit den zwei Charakteristiken beim azimutalen Umlauf nacheinander gemessenen scheinbaren Azimutwerte andererseits, gekennzeicnet durch eine an sich bekannte Anordnung, bei der die beiden Strahler unmittelbar nebeneinander und die beiden Reflektoren, von den Strahlern aus gesehen, unmittelbar hintereinander angeordnet sind, bei der die die beiden Reflektoren aus leuchtenden Strahlungen senkrecht zueinander linear polarisiert sind und bei der der erste Reflektor für die vom ersten Strahler kommenden Strahlungen reflektierend, jedoch zumindest in dem den zweiten Reflektor überdekkenden Teil für die vom zweiten Strahler kominenden Strahlungen durchlässig ist, und ferner gekennzeichnet durch ein vor dem einen Strahler angeordnetes, aus parallelen Drähten bestehendes Gitter zur Verdrehung der Polarisationsrichtung oder je ein solches Gitter vor beiden Strahlern, dessen bzw. deren Gitterdrähte mit der Polarisationsebene der von dem jeweils zugehörigen Strahler ausgesandten Welle einen solchen Winkel α bzw. α einschließen, daß die Summe der Winkel 2 β und 2 a und gegebenenfalls 2<x gleich 90° ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 582 007;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 646 563.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   609 507/138 2. 66 © Bundesdruckerei Berlin