DE1244252B - Radarantenne zur gleichzeitigen Bestimmung der Entfernung und der Azimut- und Elevationsrichtung nach dem Summe-Differenz-Verfahren - Google Patents

Description

DEUTSCHES WftW^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutschem.: 21 a4-48/63

Nummer: 1 244 252

Aktenzeichen: N 24362IX d/21 a4

1 244 252 Anmeldetag: 29.Januar 1964

Auslegetag: 13. Juli 1967

Die Erfindung betrifft eine Radarantenne zur gleichzeitigen Bestimmung der Entfernung und der Azimut- und Elevationsrichtung nach dem Summe-Differenz-Verf ahren unter Benutzung einer Antennenspeisung mit vier Hohlleiterkanälen, die längs der Mittelachse eines schalenförmigen Reflektors angeordnet sind, durch diesen hindurchgehen und 180°- Kriimmer sowie vier Hornstrahler aufweisen, die den Reflektor ausleuchten, wobei die Hornstrahler und die Krümmer physikalisch so bemessen sind, daß sich in ihnen nur der Grundtyp der H-Welle (H₁₀) fortpflanzt.

Auf zahlreichen Gebieten der Anwendung einer solchen Radarantenne, insbesondere bei dem Verfahren, bei welchem mit Hilfe der »Monopuls«-Technik von einem Flugzeug aus kartographische Aufnahmen des Erdbodens durchgeführt werden, ist es erwünscht, einen senkrecht gerichteten fächerförmigen Strahl bzw. eine Strahlenkeule zur Verfügung zu haben, deren Höhe groß und deren Breite klein ist. Bei einem Monopuls-Datenauswerter oder Empfänger, bei dem der Abweichungswinkel β von der Zielachse durch das Verhältnis-^ des Monopuls-Differenzsignals zum Summensignal bestimmt wird, ist es erforderlich, die Seitenteile der Antenne so auszubilden, daß Anomalien oder falsche Anzeigen des Winkels β auf Grund des Ansprechens auf Zielobjekte in den Seitenbezirken der Strahlungskeule vermindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hornstrahler und Krümmer einer Radarantenne so zu bemessen, daß sie eine Mikrowellenstrahlung vom Grundtyp H₁₀ (auch TE₀₁, TE₁₀ und H₀₁ genannt) unterstützen und in vorgewählter Weise in bestimmten Ausrichtungen und zu bestimmten Stellen in bezug auf den Brennpunkt des Reflektors verdreht bzw. zurückgebogen sind, um ein vorbestimmtes Antennenmuster entstehen zu lassen.

Die Verwendung von Hornstrahlern und Krümmern in Monopuls-Radarsystemen ist bekannt.

Bei einer dieser Einrichtungen wird ein Umwender benutzt, der die Energie auf die konkave Seite des Reflektors richtet. Da hier jedoch die Energieübertragung nach dem Duplexverfahren erfolgt, ist die Verwendung des Umwenders dadurch begrenzt, daß dieser nur in einer gegebenen Richtung gekrümmt werden kann. Dadurch wird die Lage der Umwenderöffnungen auf eine kleine Anzahl von Stellen in bezug auf den Brennpunkt des schalenförmigen Reflektors begrenzt, so daß man nur eine kleine Anzahl ¹ η Antennenmustern erzielt.

Radarantenne zur gleichzeitigen Bestimmung der Entfernung und der Azimut- und
Elevationsrichtung nach dem
Summe-Differenz-Verfahren

Anmelder:

North American Aviation, Inc.,
El Segundo, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,
Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:
Grant Melbourne Randall,
Whittier, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Januar 1963 (254 887)

Andere bekannte Radarantennen benutzen gerade und sich ausweitende Hörner an Stelle der großen schalenförmigen Reflektoren. Bei solchen Anordnungen gehen die Vorteile der parabolischen Reflektorantennen verloren, so daß sie weniger wirksam sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Radarantenne der eingangs geschilderten Art die Krümmer zur Erzielung günstigerer Summe- und Differenz-Diagrammformen in der Azimut- bzw. Elevationsebene symmetrisch zueinander um ihre Hohlleiterachsen gedreht sind.

Vorzugsweise beträgt die Zurückdrehung der Hornstrahler gegenüber den Hohlleitern 90°.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Radarantenne nach der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die Ausrichtung der Hornstrahler zu der Ausrichtung der Hohlleiter schräg verläuft.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Ausführungsform einer Radarantenne, die nach der Erfindung aufgebaut sein kann,

Fig. 2 eine Ansicht der Radarantenne nach F i g. 1 von unten

F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht eines Schnitts durch die Radarantenne nach F i g. 1 nach Linie 3-3 der F i g. 1 und in Richtung der Pfeile gesehen,

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F i g. 4 die Ansicht eines Schnitts nach Linie 4-4 der F i g. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,

F i g. 5 a bis 5 e je ein Schnitt nach der Linie 5-5 in der F i g. 1,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in der Fig. 1,

F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Radaranlage, bei der die Radarantenne nach der Erfindung verwendet wird,

F i g. 8 ein symbolisches Diagramm einer typischen Beziehung zwischen den Amplituden des elektrischen Feldes in den vier Hohlleiterkanälen, die an einem Vieröffnungsrefiektor angebracht sind für den Fall, daß ein Zielobjekt auf der Zielachse der Antenne liegt.

F i g. 9 ein vektorielles Diagramm einer typischen Beziehung zwischen den Amplituden des elektrischen Feldes in den vier an dem Reflektor angebrachten Hohlleiterkanälen für den Fall, daß eine Höhenwinkelbeziehung zwischen dem Zielobjekt und der Zielachse der Antenne besteht, und die

F i g. 10 ein vektorielles Diagramm einer typischen Beziehung zwischen den Phasen des elektrischen Feldes in den vier an dem Reflektor angebrachten Hohlleiterkanälen, wenn eine Seitenrichtungsbeziehung zwischen dem Zielobjekt und der Zielachse der Radarantenne besteht.

Die F i g. 1 und 2 zeigen je eine einem doppelten Zweck dienende Mönopulseinrichtung 16. Die auf ein Zielobjekt zu leitende Mikrowellenenergie tritt am Ende 14 ein, wandert längs der Vorrichtung 16 durch die Umwender 20 (F i g. 2), verläßt die Ausstrahlungseinrichtung 12 (die im Brennpunkt des Reflektors gelegen ist) und bestrahlt den Antennenreflektor 10, der seinerseits die Mikrowellenenergie auf ein Zielobjekt richtet. Zum Empfangen der Mikrowellenenergie vom Zielobjekt aus wird die auf den Reflektor 10 auffallende Energie auf die Ausstrahlungseinriclitung 12 geleitet, wandert durch die Umwender 20, wird längs der Vorrichtung 16 übertragen und verläßt die Einrichtung 16 bei 58, 62, von welcher Stelle aus die Energie in geeignete Auswertungseinrichtungen gelangt, in denen die empfangene Energie in eine Information in bezug auf Entfernung und Winkel des Zielobjektes aufgelöst wird. Bei der einen Verwendungsweise wird der Reflektor 10 von der Hornstrahlereinrichtung 12 angestrahlt, während bei der anderen Verwendungsweise der Reflektor die empfangene Energie in die Einrichtung 12 zurückstrahlt. Da der Reflektor 10 ein entferntes Zielobjekt mit Mikrowellenenergie anstrahlt und die von dem entfernten Zielobjekt zurückgestrahlte Energie sammelt, so kann der ReflektorlO mit Krümmern versehen werden, die an sich bekannt sind, um das erwünschte Strahlungs- und Empfangsmuster zu erzeugen. Überdies können nach der Erfindung die Positionen der Öffnungen der Umwender 20 so gewählt und ausgerichtet werden, daß sie die Erzeugung des erwünschten Strahlungs- und Empfangsmusters unterstützen.

Die Koordinaten der Radaranlage sind in den F i g. 1 und 2 dargestellt. Die Z-Achse ist die optische oder Zielachse der Radarantenne. Eine erste als Seitenrichtungswinkel bezeichnete Winkelkomponente des Zielobjektes wird durch Drehung um die X-Achse gemessen. Eine zweite als Höhenwinkel des Zielobjektes bezeichnete Winkelkomponente des Zielobjektes wird durch Drehung um die Γ-Achse gemessen. Die Bezeichnungen »Höhenwinkel« und

»Seitenrichtung« sind willkürlich gewählt und hängen von der Orientierung der betreffenden Einrichtung ab.

Ist bei einem rechteckigen Hohlleiterkanal die eine Abmessung etwas größer als eine halbe Wellenlänge, so bedeutet dies, daß in diese Abmessung nur eine halbe Wellenlänge hineinpaßt. Ist die andere Abmessung des rechteckigen Hohlleiterkanals etwas kleiner als eine halbe Wellenlänge, dann bedeutet dies, daß »null« halbe Wellenlängen in diese Abmessung Mneinpassen. Der Hauptübertragungstyp eines Kanals dieser Größe wird als H₁₀-(auch TE₀₁-)Typ bezeichnet, wobei die Zusätze »0« und »1« die Anzahl der halben Wellenlängen anzeigen, die in die Abmessungen des rechteckigen Kanals hineinpassen.
Wäre der Hohlleiterkanal doppelt so breit wie oben angegeben, jedoch genauso hoch, so würde die Breitenabmessung zwei halbe Wellenlängen aufnehmen, die schmale Abmessung dagegen null halbe Wellenlängen. Dieser doppelt breite Kanal würde ao einen H₂₀-(oder TE₀₂-)Typ sowie einen H₁₀-(TE₀₁-) Typ unterstützen und würde daher Doppeltypkanal genannt werden müssen.

Der in den F i g. 1 und 2 bei 14 dargestellte Kanal besteht aus einem einzelnen rechteckigen Kanal mit einer Höhe von etwas mehr als einer halben Wellenlänge und mit einer Breite von weniger als einer halben Wellenlänge. Der Kanal befördert daher Mikrowellenenergie nur nach dessen Haupttyp oder nach dem H₁₀-(TE₀₁-)Typ. In den Bereichen 19 und 22 ist die Einrichtung erhöht und wird durch eine senkrechte Trennwand 18 geteilt, wie in den F i g. 1 bis 3 dargestellt, wodurch zwei primäre Hohlleiterkanäle 44 und 46 (Fig. 6) geschaffen werden, von denen jeder eine Höhe von zwei halben Wellenlängen und eine Breite von weniger als ¹U Wellenlänge aufweist. Die primären Kanäle 44 und 46 befördern die Energie nur im Übergangsbereich 22 (F i g. 1 und 3) nach dem H₁₀-(TE₀₁-)Typ und dem H₂₀-(TE₀₂-)Typ weiter. Jeder der beiden primären Kanäle 44" und 46 wird durch eine waagerechte Trennwand 24 (F i g. 1) in zwei unabhängige sekundäre Hohlleiter 34, 36 und 38,40 (F i g. 5) aufgeteilt, von denen jeder eine Höhe von einer halben Wellenlänge und eine Breite von weniger als V4 Wellenlänge aufweist. Die sekundären Hohlleiter 34, 36, 38 und 40 können die Energie daher nur nach dem H₁₀-(TE₀₁-)Typ weiterleiten. Die unabhängigen sekundären Hohlleiter werden von den Außenwandungen der Einrichtung 16 und von zwei aufeinander senkrecht stehenden Trennwandungen 18 und 24 gebildet. Jeder der vier sekundären Hohlleiter 34, 36, 38 und 40 steht je mit einem Umwendeteil 20 in Verbindung (F i g. 2 und 4), die so bemessen sind, daß die Energie nur nach dem H₁₀-(TE₀₁-) Typ weitergeleitet wird. Die Figuren zeigen 180°- Umwender, so daß deren Hornstrahler 26,28,30 und 32 (F i g. 5) die Vieröffnungsstrahlungsvorrichtung 12 bilden, die der konkaven Seite des Reflektors 10 zugekehrt ist.

Ein für eine Mikrowelle vom H₁₀-(TE₀₁-)Typ eingerichteter Hohlleiter weist die Eigenschaft auf, daß er in fast jeder gewünschten Weise gekrümmt werden kann, während dies für einen Doppeltyphohlleiter nicht zutrifft.

Da die Umwender die Energie nur nach dem H₁₀-(TE₀₁-)Typ weiterleiten, so können sie in jedem gewünschten Grad und nach jeder gewünschten Richtung gekrümmt werden, so daß die Hornstrahler 26, 28, 30 und 32 wie in den F i g. 5 a bis 5 e dargestellt

oder auch anders angeordnet werden können, um die gewünschten Polarisations-, Übertragungs- und Strahlungsmuster zu erzeugen.

Nach der F i g. 5 a sind die Hornstrahler 26, 28, 30 und 32 in an sich bekannter, nicht erfinderischer Weise nach einem vorherbestimmten Muster angeordnet und vorzugsweise in der Nähe des und symmetrisch um den Brennpunkt des Reflektors 10 herum angeordnet, um den Reflektor 10 nach einem gewünschten Muster zu bestrahlen. Die Anordnung nach der F i g. 5 a weist die Eigenschaft auf, daß die Krümmer 26, 28, 30 und 32 so nahe wie möglich am Brennpunkt des konkaven Reflektors 10 gelegen sind. Es ist natürlich unmöglich, alle vier Krümmer 26, 28, 30 und 32 im Brennpunkt des Reflektors 10 anzuordnen; jedoch ist dies nach der Fig. 5 a so weit durchgeführt, daß nahezu diese erstrebenswerte Bedingung geschaffen wird.

Während nach der Fig. 5a die Krümmer 26, 28, 30 und 32 dieselbe Orientierung aufweisen wie die Hohlleiter, sind nach der Fig. 5b die Öffnungen erfindungsgemäß gedreht, und zwar hier um 90°, wodurch die Polarisation geändert wird. Nach den Fig. 5c und 5d sind die Krümmer in einer Weise angeordnet, bei der diese in senkrechter Richtung voneinander weiter entfernt gelegen sind, und zwar nach F i g. 5 c in einer Weise, die der F i g. 5 a entspricht und für die kein Schutz begehrt wird, und nach Fig. 5d erfindungsgemäß in ähnlicher Weise um 90° gedreht, wie gemäß Fig. 5b. Die Fig. 5e zeigt die Krümmer gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung in einer Schräglage in bezug auf die sekundären Hohlleiter. Die in den Fig. 5 als Beispiel dargestellten Positionen und Orientierungen ermöglichen daher verschiedene Kombinationen von schräg und parallel angeordneten Hörnern und eine Bestimmung der Polarisationsebene.

Wie bereits beschrieben, wird zwecks Aussendung des Radarsignals die Energie zum Haupthohlleiter 14 der Einrichtung 16 geleitet, wonach die Energie die Einrichtung durchwandert und an den vier Hornstrahlern 26, 28, 30 und 32 austritt. Sind die Krümmer, wie in F i g. 5 a dargestellt, sehr nahe am Brennpunkt um diesen herum gelegen, und ist der Reflektor 10 parabolisch ausgebildet, so wird das Radarsignal in Form eines verhältnismäßig schmalen bleistiftförmigen Strahls ausgesendet. Unter gewissen Bedingungen ist es erwünscht, andere als bleistiftförmige Strahlen zu benutzen, wobei die vorliegende Erfindung ermöglicht, daß mit Hilfe der vier Strahlungsöffnungen Muster gebildet werden, die aus Quadraten, Rechtecken oder aus Schräganordnungen bestehen.

Die von einem Zielobjekt auf der optischen Achse des Reflektors 10 zurückgeworfene Radarenergie erzeugt gleiche Signale in den sekundären Hohlleitern 34, 36, 38 und 40, die bei 14 miteinander vereinigt werden. Die bei 14 vereinigte Information wird zum Messen der Entfernung zum Zielobjekt benutzt. Wie in der F i g. 7 dargestellt, wird die Summe der empfangenen Signale bei 14 durch einen Duplexer 102, die Schaltvorrichtung 108, den Mischer 112 und den Verstärker 118 geleitet. Das zeitliche Auftreten der empfangenen Signale in bezug auf einen ausgesendeten Impuls kann dann (mit Hilfe nicht dargestellter Einrichtungen) zum Erzeugen eines Entfernungssignals verwendet werden.

Zum Messen des Höhenwinkels des Zielobjektes wird an die Einrichtung 16 im Bezirk 22 eine Mikro-

Wellenvergleichsvorrichtung, z. B. ein Η-Ebenen-Verteiler 42 in T-Form, angeschlossen, der im besonderen in der F i g. 6 dargestellt ist.

Die nachstehende, etwas vereinfachte Erläuterung soll beschreiben, in welcher Weise Höhenwinkelsignale erhalten werden. Es sei angenommen, das Zielobjekt befinde sich direkt über der optischen AchseZ der Antenne. Infolgedessen empfangen die beiden unteren sekundären Hohlleiter 36, 40 in der

ίο F i g. 5 die zurückgeworfenen Signale mit einer etwas anderen Amplitude als die beiden oberen sekundären Hohlleiter 34, 38, obwohl alle sekundären Hohlleiter 34, 36, 38 und 40 die Energie nur nach dem H₁₀-(TE₀₁-)Typ weiterleiten. Im Bereich 22 der Einrichrung 16 (Fig. 1) endet die waagerechte Trennwand 24, und die senkrechte Trennwand 18 bildet zwei primäre Hohlleiter 44 und 46, wie aus der F i g. 6 zu ersehen ist, wobei jeder primäre Hohlleiter die Energie im Übergangsbezirk 22 nach dem Doppeltyp H₁₀ (TE₀₁) und H₂₀ (TE₀₂) weiterleitet. Die rechteckigen Krümmer 48 und 50 befinden sich im Mittelbezirk der primären Hohlleiter 44 und 46.

Die Energie im unteren Teil des primären Hohlleiters 44 weist, da sie ihren Ursprung im unteren sekundären Hohlleiter 36 hat, eine etwas andere Amplitude auf als die Energie im oberen Teil des primären Hohlleiters 44, da diese Energie ihren Ursprung im oberen sekundären Hohlleiter 34 hat. Infolgedessen tritt im primären Hohlleiter 44 eine H₂₀-(TE₀₂-)Welle auf mit der Folge, daß an der Öffnung 48 eine Spannungsdifferenz auftritt. Diese Spannungsdifferenz, die eine Funktion der H₂₀-(TE₀₂-)Welle ist, erregt einen H₁₀-(TE₀₁-)Typ im verbindenden Hohlleiter 52. Dieser H₁₀-(TE₀₁-)Typ wird in den Höhenausgangshohlleiter 58 geleitet.

Ebenso tritt an der Öffnung 50 eine Spannungsdifferenz auf und erregt einen H₁₀-(TE₀₁-)Typ durch den verbindenden Hohlleiter 54. Das verbindende T-förmige Glied 56 summiert diese beiden H₁₀-(TE_ot-) Mikrowellen der verbindenden Hohlleiter 52 und 54. Hiernach tritt am Ausgang des Höhenausgangs 58 ein den Höhenwinkel des Zielobjektes anzeigendes Differenzsignal auf. Nach der F i g. 7 wird die Energie im Höhenausgangshohlleiter 58 durch die TR-Schaltvorrichtung 104, den Mischer 116 und den Verstärker 122 geleitet, wobei ein Signal erzeugt wird, das ein Maß für den Höhenwinkel oder die Drehlage um die I^r-Achse ist.

Zum Messen des Seitenrichtungswinkels des Ziel-Objektes ist an den abgestuften Abschnitt der Trennwand 18 eine Mikrowellenvergleichsvorrichtung, z. B. ein E-Ebenen-Verteiler in Form eines T, 60 angeschlossen, der im besonderen in der Fig. 3 dargestellt ist. Auch für diesen Fall soll die Wirkung der Einrichtung kurz beschrieben werden. Befindet sich das Zielobjekt seitlich von der optischen Achse Z, dann empfangen die beiden sekundären Hohlleiter 34, 36 (F i g. 5) das zurückgeworfene Signal in einem etwas anderen Zeitpunkt (Phase) als die beiden sekundären Hohlleiter 38, 40, obwohl jeder sekundäre Hohlleiter 34, 36, 38 und 40 die Energie nach dem H₁₀-(TE₀₁-) Modus weiterleitet. Die fortlaufende senkrechte Trennwand 18 hält diese verschiedenphasigen H₁₀-(TE₀₁-)Signale voneinander getrennt, bis diese den abgestuften Abschnitt der TrennwandlS am T-förmigen Teil 60 erreichen, wie in der Fig. 3 dargestellt. An dieser Stelle vereinigen sich die verschiedenphasigen H₁₀-(TE₀₁-)Signale miteinander und erzeugen am

Schlitz 61 eine Differenzspannung, die eine entsprechende Mikrowelle VomTypH₁₀ (TE₀₁) in dem Richtungsausgangshohlleiter 62 erzeugt.

Der nur die Mikrowellen vom Typ H₁₀ (TE₀₁) weiterleitende Richtungsausgangshohlleiter 62 ist nach der Fig. 7 mit dem Empfangs-Sende-Schalter 106, dem Mischer 114 und dem Verstärker 120 verbunden. Es wird ein Signal erzeugt, das ein Maß für den Richtungswinkel oder die Drehlage um die Z-Achse ist.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß ein Zielobjekt oberhalb oder unterhalb der optimalen Achse des Reflektors 10 in den sekundären Hohlleitern 34, 36, 38 und 40 Signale mit unterschiedlicher Amplitude erzeugt und im Übergangsbezirk 22 den H₂₀-(TE₀₂-) Typ erregt. Die Information wird mittels des T-förmigen H-Ebenen-Verteilers 42 abgeleitet, der im Höhenausgangshohlleiter 58 ein Signal erzeugt, welches dem Höhenwinkel um die Y-Achse der Einrichtung entspricht. Ebenso erzeugt ein sich rechte oder links von der optischen Achse des Reflektors befindliches Zielobjekt verschiedenphasige Signale vom Typ H₁₀ (TE₀₁) zwischen den Hohlleitern 44 und 46. Diese Information wird mittels des T-förmigen E-Ebenen-Verteilers 60 abgeleitet und in dem Richtungsausgangshohlleiter 62 ein Signal erzeugt, das dem Richtungswinkel um die Z-Achse entspricht.

Soll Radarenergie in Richtung auf das Zielobjekt ausgesendet werden (Fig. 7), so wird die Energie aus dem Sender 100 zugeführt, durch den Duplexer 102 zur Einrichtung 16 bei 14 geleitet und wird, wie bereits beschrieben, an der Trennwand 18 geteilt und an der Trennwand 24 nochmals geteilt mit dem Erfolg, daß gleiche Mengen H₁₀-(TE₀₁-)Energie, die gleichphasig sind, aus den Krümmern 26, 28, 30 und 32 ausgestrahlt werden. Die Energie wird in den Reflektor 10 geleitet, der diese auf das Zielobjekt richtet.

Der örtliche Oszillator 110 erzeugt ein Signal, das dem Signal aus dem Sender 100 nacheilt. Der Oszillator 100 steht mit den Mischern 112, 114 und 116 in Verbindung, die nach dem bekannten Überlagerungsprinzip Zwischenfrequenzsignale erzeugen.

Die Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung mit einer Radarantenne nach der Erfindung soll nunmehr an Hand der F i g. 8 bis 10 erfolgen. Liegt das Zielobjekt auf der optischen oder der Z-Achse der Antenne 10, dann erreichen gleiche zurückgeworfene Signale die Krümmer 26, 28. 30 und 32. Die Wechselbeziehung der elektrischen Felder in den sekundären Hohlleitern 34, 36, 38 und 40 ist in der F i g. 8 bei E₃₄, ZJ₃₆, E₃₈ und ZJ₁₀ dargestellt. Diese, die gleiche Amplitude aufweisenden Signale werden summiert und treten bei 14 auf.

Befindet sich das Zielobjekt oberhalb der optischen oder Z-Achse (d.h., es weist einen Höhenwinkel auf), so kann die Amplitude der Signale in den Hohlleitern 34, 36, 38 und 40 nach der F i g. 9 durch die Vektoren E_u, E_3e, E₃₈ und ZJ₄₀ dargestellt werden, von denen die oberen Vektoren E_u und E_ss kleiner sind als die unteren Vektoren E_m und E₄₀ (auf Grund des Zusammenwirkens des Reflektors mit der Anordnung von Krümmern).

Die Intensität von E₃₄ kann als Differenz zwischen einem gegebenen großen Signal E_2si und einem gegebenen kleinen Signal E₁₃₄ angesehen werden. Ebenso kann E₃₈ als die Differenz zwischen einem großen Signal E₂₃₈ und einem kleinen Signal E_lss angesehen werden. Das Signal E₃₆ kann als die Summe der Si-

gnale E₁₃₆ und E₂₃₆ und das Signal Zs₄₀ als die Summe der Signale Zt₂₄₀ und ZT₁₄₀ angesehen werden. Die Signale E_2si, E_sse, E₂₃₈ und Zs₂₄₀ weisen die gleiche Amplitude auf, werden bei 14 summiert und geben eine Information über die Entfernung. Die Signale E_13i, E₁₃₆, E₁₃₈ und Zs₁₄₀ weisen ebenfalls die gleiche Amplitude auf, und der T-förmige H-Ebenen-Verteiler 42 leitet ein Signal ab, das deren Amplitude proportional ist. Das am T-förmigen Teil 42 auftretende Differenzsignal ist daher ein Maß für den Höhenwinkel um die Y-Achse der Einrichtung, wobei dessen Richtung anzeigt, ob das Zielobjekt oberhalb oder unterhalb der optischen Achse des Reflektors liegt.

Befindet sich das Zielobjekt auf der einen Seite (waagerecht) von der Z- oder der optischen Achse, so weisen die Rückkehrsignale in den Hohlleitern 34, 36, 38 und 40 eine Phasenlage zueinander auf, die in den Vektordiagrammen der Fig. 10 dargestellt ist. Die Signale E_u, Zs₃₆, Zs₃₈ und E₄₀ stellen die in den Hohlleitern 34, 36, 38 und 40 vorliegenden Signale dar. In diesem Fall kann bei den Vektoren E_si, E_sa, E₃₈ und E₄₀ angenommen werden, daß sie die Komponenten E₇₃₄, E₇₃₆, E₇₃₈ und E₇₄₀ und die zu diesen rechtwinklig verlaufenden Komponenten E_ssi, E₈₃₆, E₈₃₈ und E₈₄₀ aufweisen. Die um 90° phasenverschobenen Komponenten E_8M, E₈₃₀, E₈₃₈ und E₈₄₀ werden über das T-förmige Glied 60 abgeleitet, wobei ein Differenzsignal erzeugt wird, das ein Maß für den Winkel um die Z-Achse (Richtungswinkel) des Zielobjektes ist. Die Signale E₇₃₄, E₇₃₆, E_73s und E₇₄₀ werden bei 14 summiert und dienen, wie bereits beschrieben, zum Anzeigen der Entfernung des Zielobjektes.

Es wird darauf hingewiesen, daß die offenbarte Einrichtung mit der Radarantenne nach der Erfindung eine konstante Breite und zwei einfache Höhenänderungen aufweist, so daß ein einfacher mechanischer Aufbau möglich wird. Dies wird in der folgenden Weise erzielt.

Nach F i g. 5 a ist die senkrechte Abmessung eines jeden sekundären Hohlleiters 34, 36, 38 und 40 in an sich bekannter Weise etwas größer als eine halbe Wellenlänge, während die waagerechte Abmessung kleiner als ¹A der Wellenlänge ist. Jeder sekundäre Hohlleiter kann daher Energie nur nach dem H₁₀-(TE₀₁-)Typ weiterleiten.

An der Stelle, an der die waagerechte Trennwand 24 endet, beträgt die waagerechte Abmessung der verbleibenden Hohlleiter (in F i g. 6 mit 44 und 46 bezeichnet) immer noch ⁱU der Wellenlänge, während die senkrechte Abmessung etwas größer als zwei halbe Wellenlängen ist, und die übrigen Hohlleiterabschnitte 44 und 46 übertragen nunmehr nach dem H_1C(TE₀₁-) und dem H_2f)-(TE ₀o-)Typ, wobei der letztgenannte Typ das T-förmige Höhenausgangsglied 42 aktiviert.

Gleich hinter dem Übergangsbereich 22 (F i g. 3) behält die Einrichtung dieselbe waagerechte Abmessung bei, während die Abmessung in der Senkrechten verkleinert wird, so daß eine Weiterleitung nach dem H₂₀-(TE₀₂-)Typ nicht mehr erfolgen kann, jedoch noch nach dem H₁₀-(TE._1t-)Typ. Der H₂₀-(TE₀₂-) Typ besteht daher nur im Übergangsabschnitt 22.

Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß die beiden primären Hohlleiter dort austreten, wo die abgestufte Trennwand 18 endet, und einen einzigen Hohlleiter 14 bilden. Wäre die waagerechte Abmessung bei jedem der

Claims (3)

beiden primären Hohlleiter 44 und 46 gleich 1A Wellenlänge, wie bisher bei den älteren Konstruktionen üblich, so würde der Hohlleiter 14 nunmehr eine Breite von Vs Wellenlänge und eine Höhe von V2 Wellenlänge aufweisen und könnte eine Übertragung nach einem H11-(TEir)Typ ausführen. Da eine Weiterleitung von Energie nach dem H11-(TEir)Typ unerwünscht ist, so sind die primären Hohlleiter 44 und 46 etwas kleiner als 1U Wellenlänge. Vereinigen sich die primären Hohlleiter 44 und 46 zum Haupthohlleiter 14 miteinander, dann ist der Querschnitt des resultierenden Hohlleiters nicht quadratisch, sondern die Höhe (in der Senkrechten) beträgt V2 Wellenlänge, während die Breite (in der Waagerechten) etwas weniger als V2 Wellenlänge beträgt; aus diesem Grunde kann der Hohlleiter nur nach dem H10-(TE()1-)Typ übertragen. Das abgestufte Ende der TrennwandlS ermöglicht eine Verbindung der Hohlleiter 44 und 46 an der schmalen waagerechten Abmessung mit dem T-förmigen Ausgangsglied 60, die trotzdem klein genug gehalten werden kann, so daß der Haupthohlleiter nur nach dem H10-(TE01-)Typ übertragen kann. Diese Anordnung ermöglicht es, die Einrichtung 16 über deren ganze Länge hinweg mit der gleichen Breite zu bemessen, wodurch ein vereinfachter Aufbau geschaffen wird, der billiger und leichter herzustellen ist. Außerdem sind die sekundären Hohlleiter unabhängig voneinander und weisen weder an der oberen noch an der Seitenwandung Kupplungsschlitze auf. Die Radarantenne nach der Erfindung löst die Information wirksam auf, die von einem Zielobjekt empfangen wird, und vermittelt eine Information in bezug auf die Entfernung, die Höhe und die Richtung, wobei ein wenig aufwendiger Aufbau für die Mikrowellenleitung verwendet wird, die aus einfachen, unabhängigen und rechteckigen Hohlleitern besteht, deren Herstellung aus Metall nur wenig Ar- beitsaufwand erfordert. Die Einrichtung nach der Erfindung stellt weiterhin eine Breitbandeinrichtung dar, während die älteren Auflösungsgeräte für die Vierhornstrahler Bandfilter od. dgl. benutzen. Patentansprüche:

1. Radarantenne zur gleichzeitigen Bestimmung der Entfernung und der Azimut- und Elevationsrichtung nach dem Summe-Differenz-Verfahren unter Benutzung einer Antennenspeisung mit vier Hohlleiterkanälen, die längs der Mittelachse eines schalenförmigen Reflektors angeordnet sind, durch diesen hindurchgehen und 180°- Krümmer sowie vier Hornstrahler aufweisen, die den Reflektor ausleuchten, wobei die Hornstrahler und die Krümmer physikalisch so bemessen sind, daß sich in ihnen nur der Grundtyp der H-Welle (H₁₀) fortpflanzt, dadurchgekennzeichnet, daß die Krümmer zur Erzielung günstigerer Summen- und Differenz-Diagrammformen in der Azimut- bzw. Elevationsebene symmetrisch zueinander um ihre Hohlleiterachsen gedreht sind.

2. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Hornstrahler (26 b, 28 b, 30 b, 32 b bzw. 26 d, 28 d, 30 d, 32 d) gegenüber den Hohlleitern (34, 36, 38, 40) 90° beträgt (Fig. 5b, 5d).

3. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Hornstrahler (26 e, 28 e, 30 e, 32 e) zu der Ausrichtung der Hohlleiter (34, 36, 38, 40) schräg verläuft (Fig.5e).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1133 058;
USA.-Patentschriften Nr. 2 759154, 2 956 275,
487, 3 014 214.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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