DE1294501B

DE1294501B - Antenne fuer eine nach dem Doppler-Radarprinzip arbeitende Funkmesseinrichtung fuer Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1294501B
Application number: DEG39329A
Authority: DE
Inventors: Rolfs John C; Deveau Emile J; Rossero Humbert P
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1962-12-06
Filing date: 1963-12-05
Publication date: 1969-05-08
Also published as: GB1003409A; US3271772A; FR1377023A

Description

Die Erfindung betrifft eine mit vier geneigten Strahlen nach dem Doppler-Radarprinzip arbeitende Geschwindigkeits- und Abtrift-Funkmeßeinrichtung für Luftfahrzeuge.

Es ist bereits bekannt, eine nach diesem Prinzip arbeitende Funkmeßeinrichtung mit einer Antennenkombination auszustatten, die vier geneigte Strahlen aussendet (USA.-Patentschrift 2 940 075). Es werden in einem gegebenen Augenblick immer zwei schräg gegenüberliegende Strahlen gleichzeitig, einer nach vorn, einer nach hinten, ausgesandt, und die gleichzeitig ausgesandten Strahlen werden mit einer bestimmten Frequenz umgetastet. Es soll auf dieses bekannte Prinzip weiter unten noch näher an Hand der F i g. 1 eingegangen werden.

Bei dieser bekannten Anordnung besteht das Antennenaggregat aus vier oder mehr Antennenreihen, vornehmlich aus vier Hohlleiterschlitzantennen. Jeder eine Hohlleiterschlitzantenne bildende Hohlleiter besitzt eine Reihe von Schlitzen, deren Länge und gegenseitiger Abstand in einem bestimmten Verhältnis zur Wellenlänge stehen.

Hohlleiterschlitzantennen sind an sich in den verschiedensten Ausführungen bekannt, z. B. mit den Schlitzen in einer Reihe auf der Mittellinie, mit den Schlitzen abwechselnd auf beiden Seiten der Mittellinie oder auch mit sämtlichen Schlitzen nur auf einer Seite der Mittellinie. Im allgemeinen sind hierbei die Schlitze in geraden Reihen angeordnet. Es ist aber auch bereits eine Hohlleiterschlitzantenne mit den Schlitzen nur auf einer Seite der Mittellinie bekannt (USA.-Patentschrift 2 937 373), bei der die Schlitze von den Enden nach der Mitte zu in zunehmendem Abstand von der Mittellinie angeordnet sind.

Der Erfinder hat gefunden, daß man für die oben angegebene bekannte, mit vier Strahlen arbeitende Funkmeßeinrichtung an Stelle von vier mit nur zwei Hohlleiterschlitzantennen auskommt, wenn man hierfür von der zuvor erwähnten Antenne mit den nach der Mitte zu im zunehmenden Abstand von der Mittellinie liegenden Schlitzen ausgeht und zwei solche Hohlleiter so nebeneinanderlegt, daß sie sich an der gemeinsamen Mittellinie spiegeln, und hierauf gegeneinander verschiebt, insbesondere so weit, daß die Schlitze des einen Hohlleiters ungefähr gegenüber den Zwischenräumen der Schlitze des anderen Hohlleiters zu liegen kommen.

Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Antenne für eine mit vier geneigten Strahlen nach dem Doppler-Radarprinzip arbeitenden Geschwindigkeitsund Abtrift-Funkmeßeinrichtung für Luftfahrzeuge, bestehend aus einem Paar parallel nebeneinander angeordneter Hohlleiter, die in Längsrichtung mit Schlitzen jeweils im Abstand von einer halben Wellenlänge versehen sind, die bei jedem der beiden Hohlleiter alle auf derselben Seite neben der Mittellinie des Hohlleiters liegen.

Die Erfindung besteht darin, daß die Schlitze in jedem Hohlleiter, in Längsrichtung gesehen, von beiden Enden zur Mitte zu in an sich bekannter Weise im zunehmenden Abstand von der Mittellinie des Hohlleiters angeordnet sind, und zwar so, daß die Verbindungslinien der Schlitzmittelpunkte gegenüber der Mittellinie der Gesamtanordnung nach innen oder nach außen gekrümmt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden parallelen Hohlleiter in Längsrichtung so gegeneinander versetzt, daß die Schlitze des einen Hohlleiters gegenüber den Zwischenräumen der Schlitze des anderen Hohlleiters liegen.

Weiter ist es für die Erfindung von Vorteil, zur Erhöhung der Bündelung von den bekannten Reflektoren Gebrauch zu machen, derart, daß die reflektierenden Innenflächen zweier Reflektoren an die geschlitzten Flächen der beiden Hohlleiter nahe deren äußeren Längskanten unter stumpfem Winkel ansetzen. Hierbei kann die Breite der Reflektorflächen

ίο nach den äußeren Enden zu verkleinert sein.

Der durch die Erfindung zu erzielende Vorteil besteht vor allem in dem geringen Aufwand für die Antennenkombination. Dies führt zu einer Gewichtsersparnis, die für Flugzeuge von großer Bedeutung ist.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 erläutert das bekannte Prinzip, nach dem eine vier geneigte Strahlen aussendende Geschwindigkeits- und Abtrift-Funkmeßeinrichtung für Luftfahr-

ao zeuge arbeitet;

Fig. 2 zeigt perspektivisch Einzelheiten der Antenne nach der Erfindung;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der Antennenschlitze;

Fig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung des in der Querrichtung betrachteten Strahlungsverlaufs der Antenne.

In Fig. 1, die das bekannte Funkmeßverfahren mit vier Strahlen erläutert, ist ein Flugzeug 11 angedeutet, von dem angenommen sei, daß es sich im Waagerechtflug über horizontalem Gelände befindet. Ein Strahl hochfrequenter Energie, der auf den Erdboden gerichtet wird, erleidet dann, wenn er in Richtung auf das Flugzeug reflektiert wird, eine Änderung seiner Frequenz. Diese Frequenzänderung läßt sich wie folgt ausdrücken:

D = (ZV/l)cos γ. (1)

Hierin ist

D = Unterschied zwischen der ausgesandten und der empfangenen Frequenz,

V — Geschwindigkeit des Flugzeugs,
λ = Wellenlänge im freien Raum,

γ = Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor des Flugzeugs und dem Energiestrahl. 50

Ein schmaler Energiestrahl, der den Erdboden überstreicht, während der Winkel γ konstant gehalten wird, beschreibt eine Hyperbel, wie sie in F i g. 1 bei 12 eingezeichnet ist. Diese Hyperbel bildet eine von zahlreichen sogenannten Isodopen, d. h. Linien konstanter Doppler-Frequenzverschiebung; diese Bezeichnung beruht darauf, daß ein von irgendeinem Punkt dieser Kurve aus reflektierter Strahl die gleiche Frequenzverschiebung erleidet.

Der in der Querrichtung durch den Strahl gebildete Winkel ist in F i g. 1 mit β bezeichnet.

Das Dopplersystem, bei dem die erfindungsgemäße Antenne verwendet werden soll, sendet vier Strahlen 13,14,15 und 16 aus; Je einer dieser Strahlen ist auf jeden der Quadranten unterhalb des Flugzeugs gerichtet. Wenn die Antenne waagerecht liegt und auf die Bodenspur des Flugzeugs ausgerichtet ist, sind die y-Winkel der Strahlen 13 und 14 von gleicher

Größe und gleich y_t; die γ-Winkel der Strahlen 15 und 16 sind ebenfalls von gleicher Größe und gleich Y₂, wobei γ₂ gleich 180° -/J₁ ist; die Strahlen 14 und 16 verlaufen unter einem Querwinkel ß, während der Querwinkel der Strahlen 13 und 15 gleich — β ist. Die Strahlen 13 und 16 werden gleichzeitig erzeugt, und ihre Erzeugung wechselt mit einer Frequenz in der Größenordnung von 1 oder 2 Hz mit der Erzeugung der Strahlen 14 und 15 ab. Die jeweils gleichzeitig erzeugten Strahlen, z. B. die Strahlen 13 und 16, werden gleichzeitig empfangen und gemischt. Der reflektierte Strahl 13 erfährt eine Frequenzverschiebung nach oben, während bei dem reflektierten Strahl 16 die Frequenzverschiebung nach unten erfolgt. Durch das Mischen erhält man die Differenzfrequenz, die sich wie folgt ausdrücken läßt:

D₁-D₂= (2 VIl) cos _Yl - (2 VIX) cos _y% . (2) Da

cos y — — cos γ
² *'

ergibt sich:

Wenn die Antenne gemäß der obigen Annahme auf Bodenspur des Flugzeugs ausgerichtet ist, wird die Differenzfrequenz, die man durch das Mischen der reflektierten Strahlen 13 und 16 erhält, die gleiche sein wie die durch das Mischen der reflektierten Strahlen 14 und 15 erhaltene. Wenn die Antenne um eine senkrechte Achse gedreht wird, z. B. bei Betrachtung von oben im Uhrzeigersinn, erkennt man, daß sich die Strahlen 13 und 16 weiter von der Querlinie 17 entfernen, wodurch die Frequenzverschiebung jedes dieser Strahlen und der Unterschied zwisehen ihnen vergrößert wird, während sich die Strahlen 14 und 15 der Querlinie 17 stärker nähern, so daß eine Verringerung der Frequenzverschiebung dieser Strahlen und des Unterschiedes zwischen ihnen erfolgt. Während des Betriebs werden die beiden verschiedenen Frequenzen verglichen, und ein etwa vorhandener Unterschied wird als Fehlersignal verwendet, um die Antenne zurückzuführen und sie wieder in Fluchtung mit der Bodenspur des Flugzeugs zu bringen.

Auf der Basis der vorstehenden Ausführungen lassen sich die Vorteile und Merkmale dieses Funkmeßverfahrens und die durch die zu erfüllenden Anforderungen leicht verstehen.

Erstens liegt es auf der Hand, daß jeder Strahl möglichst weitgehend auf einer einzigen Isodope, z. B. der Hyerpebel 12, liegen muß, damit ein möglichst großer Teil der reflektierten Energie eine Frequenzverschiebung der gleichen Größe erfährt. Dieser Forderung kann durch die Verwendung linearer Antennenanordnungen entsprochen werden.

Zweitens muß die Menge der Energie, die auf den Punkt P senkrecht unterhalb des Flugzeugs gerichtet wird, möglichst klein gehalten werden. Wie schon erwähnt, wird die Energie der Strahlen 13 und 16 gemischt, um eine Differenzfrequenz zu gewinnen. Die vom Punkt P zurückgeworfene Energie erleidet keine Frequenzverschiebung, so daß ihre Frequenz gleich der Frequenz des Senders ist. Normalerweise ist die Intensität der »Beleuchtung« im Punkt P und die von dort zurückgeworfene Energiemenge im Vergleich zu der Energie der zurückgeworfenen Hauptstrahlen so gering, daß sie nicht zu Störungen führt. Unter bestimmten Bedingungen reicht jedoch die vom Punkt P zurückgeworfene Energie aus, um eine Mischung mit der Energie anderer Strahlen zu bewirken, so daß eine Frequenz entsteht, die gleich der Differenz zwischen der Senderfrequenz und derjenigen jedes Strahls ist; diese Frequenz ist nur halb so groß wie diejenige, welche man erhält, wenn man z. B. nur die Strahlen 13 und 16 mischt; auf diese Weise kann eine Anomalie auftreten, die bewirkt, daß das Gerät nur die Hälfte der tatsächlichen Fluggeschwindigkeit anzeigt. Dieser Zustand tritt hauptsächlich beim Fliegen über sehr ruhigen Wasserflächen auf, da hierbei die unter 90° erfolgende Spiegelreflexion sehr viel wirksamer ist als die Rückstreuung bei den geneigten Strahlen 13 bis 16.

Drittens wird bei einem Impulssystem der Emp^{f än}| <* ^w^ttnd der Impulsübertragung abgeschaltet, und der Empfanger benotigt am Ende jedes Impulses eine bestimmte Zeit, um erneut empfindlich zu wer- ^^en· **^e* ^se^^r g^erulger Flughöhe wird der Neigungsbereich so klein, daß der größte Teil der reflektierten Energie der Hauptstrahlen 13 bis 16 oder sogar die gesamte Energie dieser Strahlen am Flugzeug eintrifft, bevor der Empfänger seine Empfindlichkeit wiedergewonnen hat. Somit ergibt sich eine untere Höhengrenze für die Betriebsfähigkeit der Anlage. Diese Schwierigkeit wird dadurch ausgeschaltet, daß eine Strahlung geringerer, jedoch immer noch erheblicher Intensität unter großen Quer- oder ß-Winkeln bis zu annähernd 90° erzeugt wird. Bei diesen großen Winkeln ist der Neigungsbereich genügend groß, so daß dem Empfänger eine ausreichende Erholungszeit zur Verfügung steht, und es hat sich gezeigt, daß die Anlage auch bei niedriger Flughöhe bis herab zur Landebahn zuverlässig arbeitet.

Viertens werden die unter kleinen /?-Winkeln verlaufenden Teile der Strahlen abgeschaltet, wenn die Flughöhe des Flugzeugs abnimmt. Bei weiterer Abnähme der Flughöhe werden die Hauptstrahlen wirkungslos. Die Strahlen bilden auf der Erdoberfläche tatsächlich keine genau abgegrenzten Flächen, sondem Teile der Strahlung sind auch auf beiden Seiten vorhanden und erstrecken sich sogar bis in den benachbarten Quadranten hinein, wie es in F i g. 1 bezüglich des Strahls 13 durch gestrichelte Linie angedeutet ist. Außerdem verringert sich bei praktisch ausführbaren Antennen die Intensität nicht gleichmäßig mit dem Abstand von dem gewünschten »Beleuchtungsfleck«, sondern es sind mehrere kleinere Keulen vorhanden. Zwar haben diese Keulen stets eine geringere Intensität als der Hauptstrahl, doch gewinnen sie Bedeutung, wenn die Reflexion des HauptStrahls wirkungslos gemacht wird. Bei bekannten Antennen finden sich häufig ein oder mehrere ß-Winkel, bei denen die Intensität der Strahlung im benachbarten Quadranten größer ist als im gewünschten Quadranten. Beispielsweise kann die dem Strahl 13 zugeordnete Strahlung im Punkt Q des benachbarten Quadranten stärker sein als im Punkt R des gewünschten Quadranten, wenn man gleich große /?-Winkel zugründe legt. Wenn die Antenne auf die Bodenspur des Flugzeugs ausgerichtet ist, hat dies keine Bedeutung, denn die reflektierte Energie hat für beide Punkte Q und R die gleiche Frequenz. Wenn jedoch die Antenne nicht auf die Bodenspur des Flugzeugs ausgerichtet ist, werden sämtliche Strahlen geneigt bzw. schräggestellt, und der Nachweis der reflektierten Energie aus den falschen Quadranten bewirkt,

I 294 501

daß die Servoeinrichtung die Antenne in der falschen Richtung antreibt, so daß die Anlage falsch arbeitet. Derartige Fehler werden vermieden, da für jeden /^-Winkel die Strahlung im gewünschten Quadranten stärker ist als in einem unerwünschten Quadranten. In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Antenne von der Unterseite des zugehörigen Flugzeugs aus betrachtet, perspektivisch dargestellt. Man erkennt eine geradlinige Anordnung mit einem rechteckigen Welleiter dient gemäß Fig. 3 dazu, die Reihen von Schlitzen der beiden Wellenleiter in gleichen Abständen von der Mittellinie 53 der gesamten Antenne anzuordnen. Die Phase der den beiden Teilantennen zugeführten Energie ist derart, daß bei einer bestimmten Betriebsweise die Schlitze 21 und 41 Energie der gleichen Phase aufnehmen, so daß zwei Strahlen, z. B. die in Fig. 1 gezeigten Strahlen 13 und 16, erzeugt werden. Um die Strahlen 14 und 15 zu erzeu-

lenleiter 20, der auf einer Breitseite mit einem Satz io gen, wird die Phase der einem der Wellenleiter zugevon sich in der Längsrichtung erstreckenden reso- führten Energie durch eine geeignete Einrichtung

daß

periodisch umgekehrt, so daß bei dieser Betriebsweise den Schlitzen 21 und 41 Energie zugeführt wird, deren Phase um 180° verschoben ist.

In F i g. 2 erkennt man zwei ebene leitfähige Reflektoren 54 und 55, die sich längs der Außenkanten der Wellenleiter 20 und 40 erstrecken. Gemäß F i g. 4 sind die Reflektoren so angeordnet, daß sie nach unten divergieren und mit dem Lot auf der Breitseite der

erhält man eine sogenannte giebelförmige Beleuchtung mit einem Kegelverhältnis von 4:1.

Gemäß Fig. 2 ist der Wellenleiter 20 mit Platten 32 und 33 verbunden. Das eine Ende

nanzfähigen Nebenschlußschlitzen 21 bis 28 versehen
ist. Der Strahlungsverlauf ähnelt bei jedem dieser
Schlitze demjenigen eines Dipols. Gemäß der schematisch und nicht maßstäblich gezeichneten Fig. 3 sind 15
sämtliche Schlitze auf der gleichen Seite der Mittellinie
31 des Wellenleiters 20, jedoch in unterschiedlichen
Abständen von ihr angeordnet. Die Schlitze 21,22,23
und 24 sind in zunehmenden Abständen von der
Mittellinie 31 vorgesehen; der Schlitz 25 ist ebenso 20 Wellenleiter 20 und 40 jeweils einen Winkel Θ einweit von der Mittellinie entfernt wie der Schlitz 24, schließen. Die Reflektoren schneiden die Breitseiten und die Schlitze 26, 27 und 28 sind jeweils ebenso der Wellenleiter in einem Abstand χ von der äußeren weit von der Mittellinie entfernt wie die entsprechen- Fläche jedes Wellenleiters. Der Winkel Θ und der den Schlitze 23, 22 und 21. Diese Abstände sind so Abstand χ werden so gewählt, daß optimale Ergebgewählt, daß sich in der üblichen Weise ein konischer 25 nisse erzielt werden. Es hat sich als möglich erwiesen, »Beleuchtungsverlauf« ergibt; im vorliegenden Fall den Raumbedarf der Antenne zu verkleinern, ohne

ihre Wirkungsweise zu beeinträchtigen, und zwar durch eine Herabsetzung der Breite der beiden Reflektoren an beiden Enden; eine solche Ausführungsdes Wellen- 30 art ist in F i g. 2 gezeigt. Zwar sind die theoretischen leiters 20 ist mittels einer Kurzschlußplatte 34 ver- Grundlagen der Wirkungsweise einer solchen Anordschlossen. Man kann die Energie dem Wellenleiter nung noch nicht vollständig geklärt, doch erscheint auf verschiedene Weise zuführen; Fig. 2 zeigt eine die Annahme gerechtfertigt, daß eine solche Verrinzweckmäßige Anordnung, bei der die Energie von gerung der Breite eine ähnliche Wirkung hat wie eine dem von der Kurzschlußplatte 34 abgewandten Ende 35 Vergrößerung des Divergenzwinkels,
aus sowie von der den Schlitzen gegenüberliegenden Ferner hat es sich gezeigt, daß das Drehen einer

der Teilantennen um ihre Hochachse um 180° derart, daß die Schlitze beider Teilantennen auf Kurven liegen, die gegenüber der Mittellinie 53 des Antennenaggregate in der gleichen Richtung gekrümmt sind, dazu führt, daß die vom Flugzeug aus direkt nach unten abgestrahlte Energie im Vergleich zu einer Antenne verringert wird, bei der beide Reihen von Schlitzen in der gleichen Richtung gekrümmt sind. Es wäre auch möglich, die Schlitzreihen so anzuordnen, daß sie beide gegenüber der Mittellinie 53 nach innen gekrümmt sind, doch wird die hier gezeigte Anordnung nach F i g. 3, bei der beide Schlitzreihen nach außen gekrümmt sind, vorgezogen. Eine spezielle Ausbildungsform der Erfindung wurde zur Verwendung im K-Band mit einer Frequenz von 13 325 MHz hergestellt. Jeder Wellenleiter hat im Inneren Abmessungen von etwa 12 · 8 mm bei einer Wandstärke von etwa 1,0 mm. Die Abstände

dungsform wurde ein geeigneter Winkel β dadurch 55 zwischen den Schlitzen entsprachen einer halben

Wellenlänge, d. h., die Mittenabstände betrugen etwa 30 mm. Die größte Breite der Reflektoren, d. h. die in F i g. 4 mit y bezeichnete Strecke, betrug etwa 35 mm, der Abstand χ etwa 3,2 mm und der Winkel Θ annähernd 23°. Wie schon erwähnt, waren die Schlitze gegenüber der Mittellinie so versetzt, daß sich ein Kegelverhältnis von 4:1 ergab. Eine Antenne der vorstehend beschriebenen Art

Seite der Antenne her durch einen geeigneten Krümmer von 90° zugeführt wird; die äußere Platte des Krümmers ist bei 35 dargestellt; bei 36 erkennt man die Abstimmschraube für den Krümmer.

Ferner erkennt man in F i g. 2 einen Wellenleiter 40 von gleicher Konstruktion wie der Wellenleiter 20; der Wellenleiter 40 ist mit ähnlichen Schlitzen 41 bis 48 versehen, von denen die Schlitze 45 bis 48 in F i g. 2 sichtbar sind. Auch der Wellenleiter 40 ist auf den Platten 31 und 32 neben dem Wellenleiter 20 angeordnet, jedoch um seine Hochachse um 180° gedreht und in Richtung seiner Längsachse so angeordnet, daß die Schlitze des Wellenleiters 40 gegenüber den Zwischenräumen der Schlitze des Wellenleiters 20 liegen. Der Abstand zwischen den beiden Anordnungen wird gemäß bekannten Gesetzen so gewählt, daß sich die gewünschten /?-Winkel in der Querrichtung ergeben. Bei der hier beschriebenen Ausbil-

erzielt, daß die Außenflächen der beiden Wellenleiter in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise angeordnet wurden. Der Wellenleiter 40 kann zweckmäßig im Vergleich zum Wellenleiter 20 über das entgegengesetzte Ende über einen ähnlichen Krümmer von 90° gespeist werden. Das entgegengesetzte Ende ist mit Hilfe einer Kurzschlußplatte 51 verschlossen. Gemäß F i g. 3 sind die Schlitze 41 bis 48 in unterschiedlichen Abständen von der Mittellinie 52 angeordnet, und zwar jeweils in den gleichen Abständen wie die Schlitze 21 bis 28 des Wellenleiters 20.

Das Drehen des einen Wellenleiters um seine Hochachse um 180° gegenüber dem anderen Wellenwurde praktisch erprobt, wobei die Energieverteilung ermittelt wurde. Die Mitte jedes Strahls verlief unter einem Winkel γ von etwa 68°, während der Winkel β annähernd 23° betrug. Ein bemerkenswertes Ergebnis der Messungen ist in F i g. 5 dargestellt, wo die

Intensität der »Beleuchtung« durch einen Strahl unter verschiedenen Winkeln β bei konstantem Winkel γ längs der Mitte des Strahls dargestellt ist. Dies entspricht der Messung der Intensität eines Strahls, z. B. des Srahls 13, längs der Isodope 12 in F i g. 1. Es ist bemerkenswert, daß bei jedem Winkel β die Intensität im gewünschten Quadranten erheblich größer ist als im benachbarten Quadranten. Ferner ist ersichtlich, daß sich eine erhebliche Strahlung über den gesamten gewünschten Quadranten erstreckt, und zwar bis zu Winkeln β von bis zu 90°.

Eine weitere Messung zeigte, daß die Intensität der »Beleuchtung« an jedem Punkt längs der Linie 17 in F i g. 1 einschließlich des Punktes P um mehr als 28 db unter der Intensität in der Mitte des Strahls lag.

Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung wurde für den Betrieb mit einer Frequenz von 8800 MHz gebaut. Hierbei besaß jede Teilantenne zehn Schlitze, die in Wellenleitern ausgebildet waren, ao deren innere Abmessungen bei einer Wandstärke von etwa 1,25 mm etwa 18 · 10 mm betrugen. Die größte Breite jedes Reflektors betrug etwa 32 mm. Der Abstand χ nach F i g. 4 betrug etwa 0,28 mm und der Winkel Θ annähernd 25°. Es zeigte sich, daß die Charakteristiken dieser Ausbildungsform weitgehend denjenigen der weiter oben beschriebenen Ausbildungsform ähneln.

Es ist weiterhin erwähnenswert, daß die Dopplerfrequenz, welche man durch das Mischen von zwei entgegengesetzten Strahlen erhält, z. B. mit Hilfe der Strahlen 13 und 16 nach F i g. 1, von der Frequenz des Senders unabhängig ist. Jedes geradlinige Aggregat nach der Erfindung umfaßt in gleichmäßigen Abständen verteilte Längsschlitze, die sämtlich auf der gleichen Seite der Mittellinie eines Wellenleiters liegen. Es ist bekannt, daß bei einer solchen geradlinigen Anordnung eine Hauptstrahlungskeule unter einem solchen Winkel γ auftritt, daß folgender Ausdruck gilt:

cos γ = (XIX_g) + n(X/s).

(4)

Hierin ist

γ = Winkel zwischen der Längsachse der Antenne und dem Strahl,
X — Wellenlänge im freien Raum,
Xg = Wellenlänge im Wellenleiter,
s = Abstand zwischen benachbarten Strahlern,
η= 0, ±1, ±2usw.

Einer der Strahlen wird erzeugt, wenn η = 0, während der andere Strahl bei η = —1 erzeugt wird. Somit ist

cos y_t = XlX_e ,

(5)

40

45

55

cos γ₂ = XIXg — XIs, (6)

D₁-D₂= (2 VIX) (cos _7l - cos y₂). (7)

Setzt man die Gleichung (5) und (6) in Gleichung (7) ein, erhält man,

D₁-D₂ = I VIs. (8)

Aus Gleichung (8) ist ersichtlich, daß die Messung der Dopplerfrequenz von der Frequenz des Senders unabhängig ist. Somit richten sich die Erfordernisse bezüglich der Stabilität der Senderfrequenz nur nach den durch den Sender und die Empfängerschaltungen gegebenen Bedingungen, und bei Abweichungen wird die Eichkonstante des Systems nicht geändert. Die Antenne hat kleine Abmessungen; bei der Ausführung für das K-Band beträgt die Länge etwa 265 mm, die Breite etwa 63 mm und die Höhe ebenfalls etwa mm.

Claims

Patentansprüche:

1. Antenne für eine mit vier geneigten Strahlen nach dem Doppler-Radarprinzip arbeitende Geschwindigkeits- und Abtrift-Funkmeßeinrichtung für Luftfahrzeuge, bestehend aus einem Paar parallel nebeneinander angeordneter Hohlleiter, die in Längsrichtung mit Schlitzen jeweils im Abstand von einer halben Wellenlänge versehen sind, die bei jedem der beiden Hohlleiter alle auf derselben Seite neben der Mittellinie des Hohlleiters liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (21 bis 28, 41 bis 48) in jedem Hohlleiter (20, 40), in Längsrichtung gesehen, von beiden Enden zur Mitte zu in an sich bekannter Weise im zunehmenden Abstand von der Mittellinie des Hohlleiters angeordnet sind, und zwar so, daß die Verbindungslinien der Schlitzmittelpunkte gegenüber der Mittelinie der Gesamtanordnung nach innen oder nach außen gekrümmt sind.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallelen Hohlleiter (20, 40) in Längsrichtung so gegeneinander versetzt sind, daß die Schlitze des einen Hohlleiters (20) gegenüber den Zwischenräumen der Schlitze des anderen Hohlleiters (40) liegen.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Reflektoren (54, 55), deren reflektierende Innenflächen an die geschlitzten Flächen der beiden Hohlleiter (20,40) nahe deren äußeren Längskanten unter stumpfem Winkel angesetzt sind.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Reflektorflächen (54, 55) nach den äußeren Enden zu verkleinert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909519/126