DE1591079C

DE1591079C - Monopulse feed arrangement with multiple waveforms

Info

Publication number: DE1591079C
Authority: DE
Inventors: Yves Paris Commault
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Publication date: 1972-12-21

Description

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Fig. 2 eine Seitenansicht der Monopulsspeise- Die Hohlleiter 2' und Δ Ε sollen derartige Ab-Fig. 2 is a side view of the monopulse feed- The waveguides 2 'and Δ Ε should be such ab-

anordnung von Fig. 1, messungen aufweisen, daß sie, gegebenenfalls unterarrangement of Fig. 1, have measurements that you, if necessary, under

Fig. 3 eine Oberansicht der Monopulsspeise- Berücksichtigung eines sie füllenden Materials, fürFig. 3 is a top view of the monopulse feed consideration of a material filling it, for

anordnung von Fig. 1, jede andere Wellenform als H₁₀ keinen Durchgangarrangement of Fig. 1, any waveform other than H ₁₀ no continuity

Fig. 4 eine Stirnansicht der Monopulsspeise- 5 haben,Fig. 4 have an end view of the monopulse feed 5,

anordnung von Fig. 1 und Eine Drehung der Strahlungsachse senkrecht zurarrangement of Fig. 1 and a rotation of the radiation axis perpendicular to

Fig. 5 bis 9 Diagramme zur Erläuterung der Ε-Ebene läßt gleichzeitig die Wellenformen H₂₀ und Wirkungsweise der Monopulsspeiseanordnung von H₁₀ an der öffnung S auftreten. Die Energie Δ Η bei Fig. 1. * der WellenformH₂₀ ist eine Funktion dieses Dreh-Inder folgenden Beschreibung wird mit »Ε-Ebene« io winkeis. Sie wird von einer Kopplung am Hauptdie Ebene bezeichnet, die bei der Wellenform H₁₀ hohlleiter G aufgenommen, welche derart vorgeden elektrischen Feldvektor und die Achse des nommen wird, daß. aus diesem nur die Wellen-Hohlleiters enthält, d. h. die vertikale Symmetrie- form H₂₀ zwischen der Mündung 5 und der Trennebene des Hohlleiters, und mit »//-Ebene« wird die wand C aufgenommen wird.
dazu senkrechte Symmetrieebene bezeichnet. 15 Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgtFIGS. 5 to 9 are diagrams for explaining the Ε plane, so that the waveforms H ₂₀ and the mode of operation of the monopulse feed arrangement of H ₁₀ at the opening S occur at the same time. The energy Δ Η in Fig. 1. * of the waveform H ₂₀ is a function of this rotation. It is referred to by a coupling on the main plane that is included in the waveform H ₁₀ waveguide G, which is assumed in such a way that the electric field vector and the axis of the. from this only contains the wave waveguide, ie the vertical symmetry form H ₂₀ between the mouth 5 and the dividing plane of the waveguide, and with the »// - plane« the wall C is recorded.
denoted perpendicular plane of symmetry. 15 In the illustrated embodiment takes place

Eine mit mehreren Wellenformen arbeitende diese Auskopplung ohne örtliche Unsymmetrie durchOne that works with several waveforms does this decoupling without local imbalance

Monopulsspeiseanordnung ist schematisch in Schräg- die Verwendung von zwei gleichen Hohlleitern g₂ Monopulse feed arrangement is diagrammatically at an angle - the use of two identical waveguides g ₂

ansicht in Fig. 1, in Seitenansicht in Fig. 2, in und g₂" mit den gleichen rechteckigen Querschnit-view in Fig. 1, in side view in Fig. 2, in and g ₂ " with the same rectangular cross-section

Draufsicht in Fig. 3 und in Untersicht in Fig. 4 ten, die zu einem offenen Ring gebogen sind. DieseTop view in Fig. 3 and in bottom view in Fig. 4 th, which are bent into an open ring. This

dargestellt. ao beiden Hohlleiter werden mit entgegengesetztershown. ao both waveguides are opposite with one another

Sie weist im wesentlichen einen Haupthohlleiter G Phase durch die sich im Haupthohlleiter G mit derIt essentially has a main waveguide G through which it extends in the main waveguide G with the phase

auf, dessen öffnung S die strahlende oder empfan- Wellenform H₂₀ fortpflanzenden Wellen erregt. Deron, the opening S of which excites the radiating or receiving waveform H ₂₀ propagating waves. the

gende Quelle bildet, je nachdem, ob es sich um die Differenzausgang eines an die beiden Hohlleiter g.,' low source forms, depending on whether it is the differential output of one to the two waveguides g., '

Aussendung oder den Empfang von elektromagne- und g₂" angekoppelten magischen T stellt das Si-Sending or receiving of electromagnetic and g ₂ " coupled magic T represents the Si

tischen Wellen handelt. Der Querschnitt des Hohl- 25 gnalzlH in der gewählten Wellenform H₁₀ wiedertable waves. The cross-section of the hollow 25 gnalzlH in the selected waveform H ₁₀ again

leiters G ist so gewählt, daß sich in demselben die her und bildet somit den Kanal für die »DifferenzThe conductor G is chosen in such a way that it forms the channel for the "difference."

Wellenformen H₁₀, H.,_o, H₁₁ und E₁₁ fortpflanzen in der //-Ebene«. Der Summenausgang des gleichenWaveforms H ₁₀ , H, _o , H ₁₁ and E ₁₁ propagate in the // plane «. The total output of the same

können. magischen T stellt dagegen das Signal wieder her,be able. magic T restores the signal,

Ab dem Abstand ρ von der Ebene der Öffnung welches im Haupthohlleiter G auf der Höhe der ist eine metallische Trennwand C angeordnet, welche 30 Kopplung von g₂ und g₂" in Phase an den zwei senkrecht zum transversalen elektrischen Feld E der Mündungen vorhanden wäre, d. h. in der Wellensich im Hohlleiter G fortpflanzenden Wellenformen form H₀₁. Wenn der Haupthohlleiter G auch so verläuft. Der Hohlleiter G ist dadurch in zwei gleiche bemessen ist, daß die Fortpflanzung elektromagne-Hohlleiter ^₁ und g_t' unterteilt. Die Wellenform H₁₀ tischer Wellen in der Wellenform H_0x gleichzeitig wird beim Auftrennen auf die Trennwand nicht 35 mit den Wellenformen /Z₁₀, H₂₀ und HE₁₁ erfolgen gestört, und diese Wellenform teilt sich auf die zwei kann, was stets möglich ist, so kann man darin die Hohlleiter ^₁ und g/ in zwei in Phase befindliche Wellenform H₀₁ erzeugen, indem man durch den Wellen auf, welche sich im Summenkanal Σ wieder Kanal Σ₁ einspeist. Wenn man daher den Hauptvereinigen und das unter der gleichen Bezeichnung hohlleiter G gleichzeitig in der Wellenform H₁₀ durch bekannte Bezugssignal bilden. 4° den Kanal Σ und in der Wellenform H₀₁ durch denFrom the distance ρ from the plane of the opening which is in the main waveguide G at the level of the a metallic partition C is arranged, which would be present coupling of g ₂ and g ₂ " in phase at the two perpendicular to the transverse electric field E of the mouths, That is, in the waveforms propagating in the waveguide G, waveforms H _01. If the main waveguide G also runs like this. The waveguide G is thus dimensioned into two equal parts in that the propagation is divided into electromagnetic waveguides ^ ₁ and g _t ' . The waveform H ₁₀ table waves in the waveform H _0x at the same time is not disturbed when splitting on the partition wall with the waveforms / Z ₁₀ , H ₂₀ and HE ₁₁ , and this waveform is divided into the two can, which is always possible, so one can in it The waveguides ^ ₁ and g / in two in-phase waveforms H _{01 are} generated by moving through the waves which feed into channel Σ ₁ again in the sum channel Σ n and the waveguide G under the same name at the same time in the waveform H ₁₀ by means of known reference signals. 4 ° the channel Σ and in the waveform H ₀₁ through the

Im Gegensatz dazu werden die longitudinalen Kanal Σ₁ speist, kann man die Verringerung desIn contrast, the longitudinal channel Σ ₁ feeds, one can reduce the

Komponenten des elektrischen Feldes der Wellen- Schattens der Quelle in einer Antenne mit DrehungComponents of the electric field of the wave shadow of the source in an antenna with rotation

form HE₁₁, welche die Resultierende aus den WeI- der Polarisation nach dem in der deutschen Offen-form HE ₁₁ , which shows the resultant from the WeI- the polarization according to the German open-

lenformen H_n und E₁₁ darstellt, durch die Trenn- legungsschrift 1 591 026 beschriebenen PrinzipLenforms H _n and E ₁₁ represents the principle described by the separating document 1 591 026

wand C kurzgeschlossen. Diese Störung ruft in be- 45 erzielen.wall C short-circuited. This disorder gets in 45 achieve.

kannter Weise in den Hohlleitern ^₁ und g_t'. die Schließlich wird bemerkt, daß die gleichmäßig Erzeugung von Wellenformen H₁₀ mit entgegen- in der Ebene H aufgeteilten Wellenformen H₁₀ und gesetzter Phase hervor. Eine Unterbrechung der HE₁₁ nicht mit den Hohlleitern g₂, g₂ und g₂" ge-Trennwand C, welche in bekannter Weise durch koppelt sind, da sie durch Verformung der durch ein passendes Profil verwirklicht ist, beispielsweise 50 dieselben erzeugten Felder darin eine höhere Wellenin Treppenform, wie in F i g. 3 dargestellt, ruft eine form hervorzurufen suchen, welche keinen Durchderartige Verformung des Feldes hervor, daß eine . gang hat.As is known in the waveguides ^ ₁ and g _t '. Finally, the be noted that the uniformly generating waveforms H ₁₀ divided with entgegen- in the plane H H waveforms ₁₀ and set forth phase. An interruption of the HE ₁₁ with the waveguides g ₂ , g ₂ and g ₂ " ge partition C, which are coupled in a known manner, since it is realized by deforming the by a suitable profile, for example 50 the same fields generated therein higher waves in a staircase shape, as shown in Fig. 3, will seek to produce a shape which does not cause such deformation of the field that a gear has.

Grundwelle H₁₀ in einem seitlichen Hohlleiter Δ E Zur Erläuterung sind in den F i g. 5 bis 9 dieFundamental wave H ₁₀ in a lateral waveguide .DELTA.E. For explanation, FIGS. 5 to 9 the

erregt wird, welcher in Höhe des treppen- Verteilungen des elektrischen Feldes im gleichenis excited, which is equal to the staircase distribution of the electric field in the same

förmigen Endes der Trennwände angeordnet ist 55 Hohlleiter bei den Wellenformen H₁₀ und H,_o, E_n,shaped end of the partition walls is arranged 55 waveguides with the waveforms H ₁₀ and H, _o , E _n ,

und den Kanal für die »Differenz in der Ε-Ebene« H₁₁ und HE₁₁ schematisch dargestellt, wobei dieand the channel for the "difference in the Ε-plane" H ₁₁ and HE _{11 are} shown schematically, with the

bildet. zuletzt genannte Wellenform HE₁₁ die Kombinationforms. the latter waveform HE ₁₁ the combination

Eine Drehung der Strahlungsachse senkrecht zur der Wellenformen E₁₁ und H₁₁ darstellt. Die Pfeile Η-Ebene verursacht nämlich das gleichzeitige Auf- ' zeigen die Feldrichtung und die Kurven die Vertreten der beiden Wellenformen H₁₀ und HE₁₁ im 6° teilung der Feldstärke längs der Abszisse an.
Haupthohlleiter und infolgedessen die Ausbildung Um Unstetigkeiten zu vermeiden, die an alle von Wellenformen H₁₀ ungleicher Stärke in den vorhandenen Wellenformen schwierig anzupassen Hohlleitern g_t und g/. Die beschriebene Schaltung sind, sucht man in der Praxis über dessen ganze mit dem Aufbau eines magischen T, welches in der Länge des Hohlleiters G den durch die ausgenutzte Ε-Ebene zusammengeklappt ist, bildet die Summe ⁶S strahlende öffnung vorgeschriebenen konstanten und die Differenz der Wellen, welche sich in den Querschnitt beizubehalten. Dies führt dazu, den Hohlleitern g, und g_x' fortpflanzen, was die Bezeich- Hohlleiter mit einem Dielektrikum auszufüllen,
nungen Σ und AE der Ausgangskanäle rechtfertigt. Der Summenkanal 2", wird durch eine geeigneteA rotation of the radiation axis perpendicular to the waveforms E ₁₁ and H ₁₁ represents. The arrows Η plane causes the simultaneous Auf- 'show the field direction and the curves represent the two waveforms H ₁₀ and HE ₁₁ in 6 ° division of the field strength along the abscissa.
Main waveguide and consequently the training In order to avoid discontinuities, which _{are difficult to adapt to all of waveforms H 10 of} unequal strength in the existing waveforms, waveguides g _t and g /. The circuit described are, one looks in practice over its whole with the construction of a magic T, which is folded in the length of the waveguide G den by the utilized Ε-plane, forms the sum ⁶ S radiating opening prescribed constant and the difference of the Waves which maintain themselves in the cross section. This leads to the waveguides g, and g _x ' propagate, which fill the designation waveguide with a dielectric,
Σ calculations and AE of output channels justifies. The sum channel 2 "is replaced by a suitable

Belastung abgeschlossen, wenn keine Verwendung der Wellenform H₀₁ vorgesehen wird.Loading complete when waveform H _{01 is not} intended to be used.

Es wird bemerkt, daß die Ausgangshohlleiter für die Signale Σ, ΔE, ΔΗ nur die Wellenform H₁₀ fortleiten sollen, was auch für die Hohlleiter^ und S₁ gilt. Die Anpassung der Impedanzen an den verschiedenen Hohlleiterverbindungen muß für jede Wellenform unabhängig gewährleistet sein. Insbesondere ordnet man immer, wenn es möglich ist, eine korrigierende Einrichtung (beispielsweise eine Blende) in einem ausschließlich für die Wellenform H₁₀ bestimmten Hohlleiter an, also in den Ausgangshohlleitern für die Signale Σ, Δ E öder Δ H. It is noted that the output waveguides for the signals Σ, ΔE, ΔΗ should only pass on the waveform H ₁₀ , which also applies to the waveguides ^ and S ₁ . The matching of the impedances at the various waveguide connections must be guaranteed independently for each waveform. In particular, whenever possible, a correcting device (for example a diaphragm) is arranged in a waveguide intended exclusively for the waveform H ₁₀ , i.e. in the output waveguides for the signals Σ, Δ E or Δ H.

Beispielsweise kann man die Korrekturen der Impedanzen in der nachfolgenden Weise bewirken, wobei die Reihenfolge der Vorgänge zu beachten ist:For example, one can effect the corrections of the impedances in the following way, The sequence of operations must be observed:

a) Anbringen von zwei induktiven,· symmetrischen Blenden oder Stiften für die Wellenform H₂₀; a) Attaching two inductive, symmetrical diaphragms or pins for the waveform H ₂₀ ;

b) Anbringen einer mittleren Blende oder eines ao mittleren Stiftes für die Wellenform H₁₀; b) attaching a middle screen or ao middle pin for the waveform H ₁₀ ;

c) Anbringen eines dünnen metallischen Plättchens senkrecht zum transversalen elektrischen Feld, welches die longitudinalen Komponenten der Wellenform HE_n abfängt. Je nach der Länge des Plättchens erhält man einen induktiven oder einen kapazitiven Blindwiderstand.c) Attaching a thin metallic plate perpendicular to the transverse electric field, which intercepts the longitudinal components of the waveform HE _n. Depending on the length of the plate, an inductive or a capacitive reactance is obtained.

Die Abmessungen des Haupthohlleiters G (Breite a und Höhe b) werden durch die Notwendigkeit vorgeschrieben, die Fortpflanzung der Wellenformen H₀₁, H₀₂, H_n und E₁₁ zu ermöglichen und die Fortpflanzung der nächsten parasitären Wellenform auszuschalten. Gleichermaßen sollen die verschiedenen der Speisung dienenden Hohlleiter (die Kanäle Σ, Δ Ε, ΔΗ) solche Abmessungen besitzen, daß nur die verwertbaren Wellenformen sich fortpflanzen können. Beispielsweise kann man α und b so wählen, daß die ungeraden Wellenforrrien H₂₀, H_n und E_n im Hohlleiter G die gleiche Grenzwellenlänge aufweisen, so daß sich ergibtThe dimensions of the main waveguide G (width a and height b) are dictated by the need to allow the propagation of waveforms H ₀₁ , H ₀₂ , H _n and E ₁₁ and to eliminate the propagation of the next parasitic waveform. Likewise, the various waveguides used for feeding (the channels Σ, Δ Ε, ΔΗ) should have such dimensions that only the usable waveforms can propagate. For example, α and b can be chosen so that the odd waveforms H ₂₀ , H _n and E _n in the waveguide G have the same cut-off wavelength, so that the result

wenn man annimmt, daß die innere Dielektrizitätskonstante gleich 1 ist, woraus folgt:assuming that the internal dielectric constant is equal to 1, from which it follows:

— = 0,578.
a - = 0.578.
a

In der Praxis wählt man die maximale Wellenlänge^ derart, daß sie groß bltfibt gegenüber der Grenzwellenlänge l_c. Beispielsweise wählt manIn practice, the maximum wavelength ^ is chosen in such a way that it is large compared to the cut-off wavelength l _c . For example, one chooses

= 0,8.= 0.8.

Andrerseits soll die minimale Wellenlänge X_1n nicht zu nahe an der Grenzwellenlänge X_C21 der unerwünschten Wellenformen H₂₁ und E₂₁ liegen, welche durch die folgende Gleichung definiert ist:On the other hand, the minimum wavelength X _1n should not be too close to the limit _{wavelength X C21 of} the undesired waveforms H ₂₁ and E ₂₁ , which is defined by the following equation:

C21~ *^a_»^
j/a² + 4 b² C21 ~ * ^a _ »^
y / a ² + 4 b ²

a =a =

lablab

b² b ²

45 Die Wahl von α und b erfolgt daher als Kompromiß zwischen diesen beiden Überlegungen. 45 The choice of α and b is therefore made as a compromise between these two considerations.

Die Abmessungen / und /' hängen von der vorher getroffenen Wahl der Breite α und der Höhe b des Haupthohlleiters G ab. Die Länge /' zwischen der Erregerebene der Wellenform H₀₂ und der Ebene der Querschnittsänderungen an der Verbindungsstelle mit dem magischen T für die 2s-Ebene (dessen Hohlleiter genormte Abmessungen besitzen) liegt in der Größenordnung von λ/2. Sie wird insbesondere durch die Anpassung an die Wellenform H₀₂ bestimmt. Die Länge/ ist weniger kritisch, muß jedoch trotzdem ausreichend sein, damit die aperiodischen Wellenformen H₁₂ und E₁₂, weiche gleichzeitig mit der Wellenform H₀₂ erregt werden, an der öffnung 5, an der das nicht dargestellte Horn angeschlossen ist, ausreichend geschwächt sind (20 bis 30 db). Schließlich muß die mechanische Ausführung genügend genau sein, insbesondere, was die Symmetrie der Erregerhohlleiter und der Korrekturvorrichtungen betrifft.The dimensions / and / 'depend on the previously made selection of the width α and the height b of the main waveguide G from. The length / 'between the excitation plane of the waveform H ₀₂ and the plane of the cross-sectional changes at the junction with the magic T for the 2s plane (whose waveguides have standardized dimensions) is of the order of λ / 2. It is determined in particular by the adaptation to the waveform H ₀₂ . The length / is less critical, but must nevertheless be sufficient so that the aperiodic waveforms H ₁₂ and E ₁₂ , which are excited simultaneously with the waveform H ₀₂ , are sufficiently weakened at the opening 5 to which the horn, not shown, is connected (20 to 30 db). Finally, the mechanical design must be sufficiently precise, especially with regard to the symmetry of the exciter waveguide and the correction devices.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

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form and are designed so that they are respectively

Claim: decoupling certain waveforms and others

Lock waveforms. With this well-known mono-

Monopulse feed arrangement with several white pulse feed arrangement is the main waveguide so auslenformen, which forms a main waveguide, a 5, that it transmits the waveforms H ₁₀ , H ₂₀ , H _n "Sum" -Canal Σ, a channel for the "Difference" and " E _11" . Renz adjoins this main waveguide in the Ε-plane « AE and a channel for itself a taper, which shows the waveforms the» difference in the // -plane « Δ H , which reflects H _n and E _n. This is followed by a waveguide, characterized in that the section that carries the waveforms H ₁₀ and H ₂₀ via the main waveguide (C?) For simultaneous advancement and merges into a second taper, which planting the waveforms AT ₁₀ and H ₀₁ , H _20, the waveform H reflected _20th Finally, a and E ₁₁ follows, excluding other waveforms, a waveguide section which only has the waveform H ₁₀ dimensioned and designed so that it transmits a metallic one. On the broad side of the waveguide section dividing wall (C) the main waveguide (G), between the two tapers, a coupler is attached right to the direction of the electrical transverse 15, the energy of the waveform H ₂₀ , but the field of the waveform H ₁₀ partly in two in the waveform H _{10 is} coupled out. Finally, the same partial waveguides (^ ₁ , ^ ₁ ') are subdivided, so that one is provided on two opposite walls of the main hollow magic T, which attaches two electroconductor couplers, which energy the magnetically uncoupled first arm has, waveforms H ₁₁ and E ₁₁ decouple and are folded over a soft so that they open into 20 magic T as a sum signal or difference signal, the partial waveguides (^ ₁ and ^ ₁ '), and emit this in the waveform H _10,
has two more arms, one of which results in such a monopulse feed arrangement

Channel 2 "and the other form the channel J E , the desired radiation pattern with a single main waveguide and that a second magic T is provided, but in Verdas it results in two electromagnetically uncoupled turns in connection with a reflector which has first arms, one of which the channel Δ H disadvantage that makes the switch of the radiation source and the second a second sum channel Z ₁ disadvantageous.

form, and the two further, curved arms, the object of the invention is to provide one

(, gj, gz ") ^nat > which in the two opposite monopulse feed arrangement, which enables a substantial reduction of the source shadow, which is symmetrical with respect to the // plane.
Areas of the main waveguide in the area between

the mouth (S) and the partition wall (C) ge training, this task according to the invention will open part of the main waveguide. solved in that the main waveguide for the

simultaneous propagation of waveforms H ₁₀ 35 and H ₀₁ , H ₂₀ and E ₁₁ to the exclusion of others

Waveforms are sized and formed that a

metallic partition wall the main waveguide perpendicular to the direction of the electrical transverse

The invention is based on a monopulse feed field of the waveform H ₁₀ partially in. Two identical arrangements with several waveforms, which subdivide 40 partial waveguides, that a magic T is seen in front of a main waveguide, a "sum" channel Σ , the two not electromagnetically One channel for the "difference in the Ε plane" Δ E has coupled first arms which are folded together and a channel for the "difference in the // plane" that they open into the partial waveguide has Δ H . and that has two other arms, one of which

As is known, a monopulse radar system enables the channel to form the channel JE and the other system to measure the angle of elevation deviation and that a second magic T is provided, which is the angle of azimuth deviation of a target with respect to the two electromagnetically uncoupled first arms of the antenna axis Comparison of the one or the one of which one has the channel AH and the other of two difference signals with a second sum channel Z ₁ , and the reference signal serving sum signal by ampli 50 that has two further curved arms, soft in tudenvergleich or by phase comparison. For the two opposite surfaces of the main hollow base of a single transmission pulse, which are symmetrical with regard to the formation of the sum and difference signals on the plane, the receiver has four lobes in the part located between the mouth and the catch diagram of the antenna, the dividing wall of the main waveguide for the broadcast as well as for the formation of the sum 55 open.

signals are combined into a lobe, The effect of the monopulse feed arrangement according to

while it is essentially based on the formation of the difference signals of the invention on the fact that they are evaluated in pairs. The waveforms H ₁₀ and

To avoid the difficulties that reproduce with an H ₀₁ at the same time. This is a prerequisite for the supply of the monopulse antenna via four separate 60 for the reduction of the source shadow in the case of Ver waveguides for the generation of the four lobes of the use of the monopulse feed arrangement in connection with radiation diagram, is from the USA 274 604 already a monopulse feed arrangement has become known, for example, in the German Offenlegungsschrift, which only a main 1 591026 are described.

Has waveguide in which different waveforms can spread out simultaneously with the aid of the drawing and are explained in more detail using, for example. It shows
connected to the waveguide sections, which Fig. 1 is an oblique view of a monopulse feed

the channels for the sum and difference signals arrangement according to the invention,