DE1766526B1

DE1766526B1 - ANTENNA SYSTEM FOR EMISSING AN ILS LANDING COURSE BEAM

Info

Publication number: DE1766526B1
Application number: DE19681766526
Authority: DE
Inventors: Haakonsen Ole Petter
Original assignee: Sintef AS
Current assignee: Sintef AS
Priority date: 1967-06-08
Filing date: 1968-06-07
Publication date: 1971-10-07
Also published as: NO124503B; US3518673A; GB1224246A; SE352173B; FR1567838A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, Antennensysteme, die den Landekursbereich in daß bei den tatsächlich verwendeten Einzelantennen Plugzeug -Instrumentenlandesystemen (ILS) fest- — und insbesondere bei den bevorzugten logarithlegen. Derartige Antermensysteme bestehen jeweils misch periodischen Dipolantennen — die Vorwärtsaus einer Anzahl von einzelnen Antennen, die am 5 strahlung nicht nennenswert durch die erwähnte Ende der von einem Landekursstrahl überdeckten Änderung der Rückwärtsstrahlung beeinflußt wird. Landebahn nebeneinander angeordnet sind. Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Antennen-The invention relates to improved. In this context, it should be noted Antenna systems that cover the landing course range in that of the individual antennas actually used Plugzeug -Instrumentenlandesystemen (ILS) - and especially in the preferred logariths. Such antenna systems consist of mixed periodic dipole antennas - the forward ones a number of individual antennas, which are not noticeable due to the radiation mentioned above The end of the change in the backward radiation covered by a landing course beam is influenced. Runway are arranged side by side. Although the antenna according to the invention

Häufig besteht der Wunsch, daß ein Antennen- system höchst vorteilhhaft logarithmisch periodische system der vorstehend genannten Art auch eine Antennen als Einzelantennen verwendet werden, gewisse Strahlung in Rückwärtsrichtung, bezogen auf io ist die Erfindung auf die Verwendung derartiger die Landebahn, abgibt, so daß Flugzeuge gegebenen- Antennen nicht beschränkt. Eine andere Antennenfalls auch Kursinformationen auf der Rückseite der art, wie die Yagi-Antenne, kann ebenfalls verwendet Landebahn empfangen können. In diesem Zusammen- werden. Die zuletzt genannte Antennenart zeichnet hang ist es bereits bekannt, die Antennen jeweils sich jedoch im vorliegenden Fall durch die Schwierigderart anzuordnen, daß sich in Vorwärts- und 15 keit aus, daß es bis jetzt noch nicht möglich ist, Rückwärtsrichtung verschiedene Kurssektorenbreiten diese Antennenart im Hinblick auf vorliegende ergeben, von denen die hintere Kurssektorbreite Anforderungen, z. B. im Hinblick auf das Vorwärtsjeweils größer ist als die vordere Kurssektorbreite. Rückwärts-Verhältnis, genau zu berechnen. Die Ein-Die größere hintere Kurssektorbreite ist erwünscht, Stellung muß in jedem Fall experimentell vorgenomdamit der von der Landebahnrichtung aus überdeckte ao men werden, was teuer und zeitraubend sein kann. Bereich größer wird; im übrigen ist die größere Mit Einzelantennen in Form von logarithmischThere is often a desire for an antenna system to be logarithmically periodic in a highly advantageous manner system of the type mentioned above, an antenna can also be used as a single antenna, certain radiation in the reverse direction, based on io, the invention is based on the use of such the runway, giving off so aircraft given-antennas are not restricted. Another antenna case heading information on the back of the art, such as the yagi antenna, can also be used Can receive runway. In this coming together. The latter type of antenna draws It is already known, but in the present case the antennas differ due to the difficulty to order that in forward and 15 speed it is not yet possible to Reverse direction different course sector widths this type of antenna with regard to the present result, of which the rear course sector width requirements, z. B. with regard to the forward each is larger than the front course sector width. Reverse ratio to calculate accurately. The one-die larger rear course sector width is desirable, position must be carried out experimentally in each case the ao men covered from the runway direction, which can be expensive and time-consuming. Area becomes larger; otherwise, the larger with individual antennas in the form of logarithmic

hintere Kurssektorbreite mit Rücksicht darauf ange- periodischen Dipolantennen, die bei der Erfindung bracht, daß in der Rüekwärtsrichtung die Genauig- bevorzugt verwendet werden, können verschiedene keitsanforderungen nicht so hoch sind wie in der Vorwärts-Rückwärts-Verhältnisse dadurch erzielt Vorwärtsrichtung. 25 werden, daß ein oder mehrere Dipole der betreffen-rear course sector width with regard to periodic dipole antennas that are used in the invention brings that in the backwards direction the exact- preferred are used, different performance requirements are not as high as achieved in the fore-and-aft ratios Forward direction. 25 that one or more dipoles of the relevant

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Antennen eine von einer exakten logarithmisch ein neues Antennensystem zu schaffen, das einfacher periodischen Struktur abweichende Länge und/oder und billiger hergestellt werden kann als zur Zeit vor- Stellung entlang der Speiseleitung erhalten. Derartige handene Systeme und das unterschiedliche Kurssektor- Abweichungen können vergleichsweise schnell und breiten in Vorwärts- und Rüekwärtsrichtung und 30 sicher bestimmt werden, da die logarithmisch peridie im jeweiligen praktischen Fall erwünschten odische Struktur oder Konstruktion durch mathe-Beziehungen und Zustände genau und regelbar ein- matische Verfahren ganz genau angegeben werden zustellen erlaubt. kann. Die in ihrer Stellung entlang der SpeiseleitungThe invention is now based on the object of providing the antennas with one of an exact logarithmic to create a new antenna system that has a different length and / or periodic structure and can be manufactured more cheaply than is currently available along the feed line. Such Existing systems and the different course sector deviations can be comparatively fast and widths in forwards and backwards direction and 30 can be determined reliably, since the logarithmic peridie Odical structure or construction desired in the respective practical case through math relationships and states can be specified precisely and controllably using one-way procedures delivery allowed. can. Those in their position along the feed line

Bei bekannten, einen ILS-Landekursstrahl aus- veränderten Dipole sind parallel in Längsrichtung strahlenden Antennensystemen werden gesonderte, 35 dieser Speiseleitung angeordnet,
von der Landebahn aus in Rückwärtsrichtung ge- Bei dem erfindungsgemäßen Antennensystem berichtete Antennen verwendet, mit deren Hilfe die sitzt vorzugsweise maximal ein Fünftel der Gesamtgewünschte Rückwärtsstrahlung erzeugt wird. Eine zahl an Dipolen erne von einer exakten logarithmisch derartige Lösung ist bei einem bekannten System periodischen Struktur abweichende Länge und/oder die einzige mögliche Lösung. Hierzu werden Dipole 40 Stellung.In the case of known dipoles that have been modified to form an ILS landing course beam, antenna systems radiating parallel in the longitudinal direction are provided with separate feed lines.
from the runway in the backward direction. In the antenna system according to the invention, reported antennas are used, with the aid of which the seated preferably a maximum of one fifth of the total desired backward radiation is generated. A number of dipoles erne from an exact logarithmically such solution is in a known system a periodic structure deviating length and / or the only possible solution. For this purpose, dipoles are 40 positions.

vor einem Metallgitternetz angeordnet und als Die Tatsache, daß vorzugsweise logarithmischeplaced in front of a metal grid and as The fact that preferably logarithmic

Hauptantenne verwendet. Eine derartige Anordnung periodische Antennen als Einzelantennen in dem erruft jedoch auf der Äntennenrückseite eine zu findungsgemäßen Antennensystem verwendet werden, geringe oder gar keine Rückstrahlung hervor, so daß hat seinen Grund lediglich darin, daß diese Antennenin dieser Richtung kerne Kursinformation empfangen 45 art mathematisch erfaßt werden kann und daß außerwerden kann. Eine andere mit derartigen konven- dem derartige Antennen durch Witterungs-und Regentionellen Systemen verknüpfte Schwierigkeit besteht oder Schneemflüsse, z.B. durch dicke Schneeschichdarin, daß die für die Rückwärtsrichtung vorzu- ten, nur gering beeinflußt werden. Zur Erzielung sehenden gesonderten Antennen spezielle Einrich- weiterer Verbesserungen in den Eigenschaften des tungen für eine geeignete Signaleinspeisung erfor- 50 erfindungsgemäßen Antennensystems ist es vorteilhaft, dem. die Speiseleitung mit einem wetterfesten DielekrikumMain antenna used. Such an arrangement periodic antennas as individual antennas in the erruft However, an antenna system according to the invention can be used on the rear of the antenna, little or no reflection at all, so that is only due to the fact that this antennae this direction kern course information received 45 art can be mathematically recorded and that except can. Another with such conven- tional antennas of this type because of the weather and rain There is a difficulty associated with the systems or there is a snow flow, e.g. through thick snow layers in it, that the forward for the backward direction are only slightly influenced. To achieve Seeing separate antennas special equipment further improvements in the properties of the 50 antenna system according to the invention, it is advantageous to to the. the feed line with a weatherproof dielectric

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, An- zu umgeben, z. B. mit einem Plastikmaterial, wie mit tennen zu verwenden, die eine gewisse Rückwärts- Fiberglas verstärktem Polyester,
strahlung besitzen. Das für ein erfindungsgemäßes An Hand der Zeichnungen wird die ErfindungAccording to the invention it is now proposed to surround such. B. to use with a plastic material, such as with tennen, which is a certain reverse fiberglass reinforced polyester,
possess radiation. The invention is based on the drawings for an inventive

Antennensystem charakteristische Merkmal besteht 55 nachstehend näher erläutert,
darin, daß in dem betreffenden Antennensystem ein- F i g. 1 zeigt schematisch in einer Draufsicht einAntenna system characteristic feature consists 55 explained in more detail below,
in the fact that in the antenna system in question a F i g. 1 shows schematically in a plan view

zelne Antennen unterschiedliche Vorwärts-Rück- erfindungsgemäßes Antennensystem mit seinen Anwärts-Verhältnisse besitzen. tennencharakteristiken;individual antennas different forward-backward antenna system according to the invention with its upward ratios own. antenna characteristics;

Es hat sich als praktisch erwiesen, bei dem erfin- Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht eine von einerIt has been found to be practical in the inven- Fig. 2 shows in plan view one of one

dungsgemäßen Antennensystem jeweils nur einige 60 exakten logarithmisch periodischen Struktur abderjenigen Antennen zu ändern, die an den Außen- weichende logarithmisch periodische Dipolantennen, seiten des Antennensystems angeordnet sind und Das in Fig. 1 dargestellte Antennensystem be-according to the antenna system only a few 60 exact logarithmically periodic structure from that To change antennas, the logarithmically periodic dipole antennas at the outer turnout, sides of the antenna system are arranged and the antenna system shown in Fig. 1 is

somit den größten Abstand von der Mittellinie haben. steht aus sechs Einzelantennen 1 bis 6, bei denen In vielen Fällen genügt es sogar, nur die äußerste es sich z.B. um logarithmisch periodische Dipol-Antenne auf jeder Seite zu ändern. Zur Erzielung 65 antennen handeln kann. Die sechs Antennen 1 bis 6 einer größeren Kurssektorbreite in Rückwärtsrichtung sind nebeneinander entlang der Linie T angeordnet, ist es notwendig, diese äußersten Antennen derart die zu der Mittellinie S der Landebahn unter rechtem zu ändern, daß ihre Rückwärtsstrahlung kleiner wird. Winkel verläuft. Die Antennenanordnung ist dabeithus have the greatest distance from the center line. consists of six individual antennas 1 to 6, in which in many cases it is even sufficient to change only the outermost one, for example a logarithmic periodic dipole antenna on each side. To achieve 65 antennas can act. The six antennas 1 to 6 of a larger course sector width in the rearward direction are arranged side by side along the line T , it is necessary to change these outermost antennas to the right to the center line S of the runway so that their rearward radiation becomes smaller. Angle runs. The antenna arrangement is included

in an sich bekannter Weise symmetrisch zu der Mittellinie S angeordnet. Durch vollausgezogene Linien ist für jede Antenne die zugehörige Antennencharakteristik dargestellt, die eine Vorwärtskeule Ic, 2c usw. und eine Rückwärtskeule la, la, 3 a, 4a Sa und 6a enthält. Für die Antennen 1, 2, S und 6, bei denen es sich um die äußersten Antennen auf jeder Seite des Antennensystems handelt, sind ferner durch gestrichelte Linien die Rückwärtskeulen Ib, 2b, Sb und 6b dargestellt, die von den Rückwärtskeulen 3 a und Aa abweichen. Die Antennen 1, 2, 5 und 6 sind erfindunggsgemäß derart modifiziert, daß ihre ursprünglichen Rückwärtskeulen la, 2a, usw. Ib, 2b, Sb und 6b abgeändert sind, so daß die Strahlung in Rückwärtsrichtung geringer ist im Vergleich zu der jeweiligen Vorwärtsstrahlung, d. h., daß das Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis größer ist. Es wird angenommen, daß die Vorwärts-Strahlung durch die erwähnte Modifikation der Antennen nicht nennenswert beeinflußt wird.arranged symmetrically to the center line S in a manner known per se. The associated antenna characteristic, which contains a forward lobe Ic, 2c , etc. and a backward lobe la, la, 3a, 4a, sa and 6a , is shown by solid lines for each antenna. For antennas 1, 2, S and 6, which are the outermost antennas on each side of the antenna system, the back lobes Ib, 2b, Sb and 6b are also shown by dashed lines, the back lobes 3 a and Aa differ. The antennas 1, 2, 5 and 6 are according to the invention modified in such a way that their original back lobes la, 2a, etc. Ib, 2b, Sb and 6b are modified so that the radiation in the backward direction is less compared to the respective forward radiation, ie that the front-to-back ratio is greater. It is assumed that the forward radiation is not significantly influenced by the aforementioned modification of the antennas.

In F i g. 1 wird durch zwei Linien 11' und 11" ein Winkel C gebildet, der die Kurssektorbreite in Vorwärtsrichtung bezeichnet. In Rückwärtsrichtung sind in entsprechender Weise Kurssektorbreiten durch einen zwischen den Linien 13' und 13" gebildeten Winkel y4 und durch einen zwischen den Linien 12' und 12" gebildeten Winkel B bezeichnet. Die Kurssektorbreite A ergibt sich, wenn sämtliche Einzelantennen dasselbe Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis besitzen, d. h., wenn keine der Einzelantennen in der oben beschriebenen Weise modifiziert worden ist. In diesem Falle ist die Kurssektorbreite in Vorwärtsrichtung gleich der Kurkssektorbreite in Rückwärtsrichtung, d. h. A = C. In Fig. 1, an angle C is formed by two lines 11 'and 11 ", which denotes the course sector width in the forward direction. In the reverse direction, course sector widths are correspondingly represented by an angle y4 formed between the lines 13' and 13" and by an angle y4 formed between the lines 12 ' and 12 " denotes angle B. The course sector width A results when all individual antennas have the same fore-aft ratio, that is, if none of the individual antennas has been modified in the manner described above. In this case, the course sector width in the forward direction is equal to Course sector width in reverse direction, i.e. A = C.

Wenn jedoch die Antennen 1, 2, 5 und 6 in der beschriebenen Weise modifiziert sind, so daß ihre Rückwärtskeulen den durch gestrichelte Linien angedeuteten Verlauf besitzen, so wird die hintere Kurssektorbreite größer; sie entspricht dann dem in F i g. 1 eingezeichneten Winkel B. If, however, the antennas 1, 2, 5 and 6 are modified in the manner described, so that their back lobes have the course indicated by dashed lines, the rear course sector width becomes larger; it then corresponds to that in FIG. 1 angle B.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine Einzelantenne gezeigt, die in dem erfindungsgemäßen Antennensystem verwendet werden kann. In F i g. 2 ist eine logarithmisch periodische Dipolantenne 20 mit sieben Dipolelementen 21 bis 27 gezeigt, die auf einer Speiseleitung 28 angeordnet sind. Da die Antenne symmetrisch ausgebildet ist, ist in der Zeichnung nur die eine Hälfte dargestellt. Das fünfte Dipolelement von der Vorderseite her, d. h., das Element 25 ist hier kürzer als es für eine exakte logarithmische periodische Antennenstruktur erforderlich ist. Dieses Dipolelement führt zu einer Modifikation der oben erläuterten Art. Eine derartige Abweichung der Antenne von der exakten logarithmisch periodischen Struktur führt dazu, daß die Antenne — die in ihrer normalen Ausführungsform eine ziemlich vernachlässigbare Rückwärtsstrahlung aufweist — eine nennenswerte Rückwärtsstrahlung zeigt, die in dem erfindungsgemäßen Antennensystem ausgenutzt wird. Unter Zugrundelegung einer derartigen logarithmisch periodischen Antenne werden vorzugsweise sämtliche Antennen in dem Antennensystem gemäß Fig. 1 von der rein logarithmisch periodischen Struktur abgewandelt. Die zwei äußersten Antennen auf jeder Seite werden dabei jedoch anders als die beiden mittleren Antennen 3~| modifiziert, nämlich derart, daß ihre hinteren Keulen JJi kleiner werden als jene der zuletzt genannten An-£jj tennen. Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß einfach und ohne hohen Kostenaufwand möglich, eine Änderung der hinteren Kurssektorbreite in bezug auf die vordere Kurssektorbreite vorzunehmen.FIG. 2 shows an example of a single antenna that is used in the antenna system according to the invention can be used. In Fig. 2 is a logarithmic periodic dipole antenna 20 with seven dipole elements 21 to 27 are shown, which are arranged on a feed line 28. As the antenna is symmetrical, only one half is shown in the drawing. The fifth Dipole element from the front, d. i.e., the element 25 is shorter here than it is for an exact one logarithmic periodic antenna structure is required. This dipole element leads to a modification of the kind explained above. Such a deviation of the antenna from the exact logarithmic periodic structure leads to the fact that the antenna - which in its normal embodiment has fairly negligible backward radiation - significant backward radiation shows, which is used in the antenna system according to the invention. Based on a Such logarithmically periodic antennas are preferably all antennas in the antenna system modified according to FIG. 1 from the purely logarithmic periodic structure. The two outermost antennas on each side are different from the two middle antennas 3 ~ | modified, namely in such a way that their rear clubs JJi become smaller than those of the last-mentioned an £ yy to detach. In this way, according to the invention, it is possible in a simple and inexpensive manner, make a change in the rear course sector width with respect to the front course sector width.

Durch die vorstehend erwähnte Verkürzung des Elements25 der Antenne20 um z.B. etwa 12% kann das Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis von einem normalen und vernachlässigbaren Wert (exakte logarithmisch periodische Struktur) ausgehend von etwa 30 db auf etwa 13 db herabgesetzt werden. Eine Verkürzung eines solchen Elements um einen anderen Prozentsatz führt zu entsprechenden Änderungen im Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis.The abovementioned shortening of the element 25 of the antenna 20 by, for example, about 12% the forward-backward ratio can be from a normal and negligible value (exact logarithmically periodic structure) starting from about 30 db to about 13 db. Shortening such an element by a different percentage leads to corresponding changes in the forwards-backwards ratio.

Bei Verwendung von sechs gleichen Einzelantennen in dem in Fig. 1 gezeigten Antennensystem mit jeweils gleichem Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis von 13 db ergeben sich z. B. eine Vorwärts- und eine Rückwärts-Kurssektorbreite von jeweils etwa 4° [A = C etwa 4°). Wenn die jeweils zwei äußeren Antennen, d. h. die Antennen 1, 2, 5 und 6, derart modifiziert werden, daß ihr Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis etwa 19 db beträgt, dann erhöht sich die Rückwärts-Kurssektorbreite z. B. auf etwa 7°.When using six identical individual antennas in the antenna system shown in FIG. B. a forward and a reverse course sector width of about 4 ° each [A = C about 4 °). If the two outer antennas, ie antennas 1, 2, 5 and 6, are modified in such a way that their fore-aft ratio is about 19 db, then the reverse course sector width increases z. B. to about 7 °.

Es dürfte einzusehen sein, daß die Erfindung auf die in der Zeichnung gezeigten und oben beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt ist. Sogar in dem Fall, daß normalerweise eine größere Rückwärts-Kurssektorbreite als Vorwärts-Kurssektorbreite erwünscht ist, läßt sich dies mit Hilfe der vorliegenden Erfindung leicht erreichen. Im Hinblick auf logarithmisch periodische Dipolantennen dürfte es angesichts der obigen Beschreibung ferner einzusehen sein, daß es zusätzlich zu einer Längenänderung der Antennenelemente möglich ist, eine Stellungsbzw. Lageänderung, d. h. eine Änderung in der Anordnung der betreffenden Elemente entlang der Speiseleitung, vorzunehmen, um Abweichungen von der exakten logarithmisch periodischen Struktur zu erreichen. Es hat sich gezeigt, daß in der Praxis Längen- und Lageänderungen bis zu 30% mit Vorteil angewandt werden können. Ferner hat es sich bei dieser Antennenart als praktisch erwiesen, von den Dipolelementen maximal bis zu einem Fünftel zu modifizieren.It should be understood that the invention relates to those shown in the drawings and described above Embodiments is not limited. Even in the case that normally a larger reverse course sector width as the forward course sector width is desired, this can be done with the help of the present Invention easy to achieve. With regard to log periodic dipole antennas, it should in view of the above description it should also be understood that in addition to a change in length the antenna elements is possible, a Stellungsbzw. Change of position, d. H. a change in the Arrangement of the relevant elements along the feed line to avoid deviations from to achieve the exact logarithmic periodic structure. It has been shown that in practice Changes in length and position of up to 30% can be used with advantage. Furthermore, it has proved to be practical with this type of antenna, from the dipole elements up to a maximum of one Modify fifth.

Claims

Patent claims:

1. Antenna system for emitting an ILS landing course beacon, using a number of individual antennas, which are to be covered at the end of a by the landing course beacon Runway are arranged next to each other and emit the beacon in the forward direction and the additional one is sufficient To deliver radiation and heading information backwards away from the runway assets, with different course sector widths in the forwards and backwards directions are, characterized in that the individual antennas (1 to 6) have different forward-backward ratios.

2. Antenna system according to claim 1, characterized in that using logarithmically periodic dipole antennas as single antennas one or more dipoles (e.g. 25) of the respective individual antenna (1 to 6) one of an exact logarithmically periodic Structure different length and / or position along the feed line (28) have.

3. Antenna system according to claim 2, characterized in that one or more dipoles (e.g. 25) in their length and / or arrangement up to a maximum of 30% of an exact one logarithmic periodic structure deviate.

4. Antenna system according to claim 2 or 3, characterized in that a maximum of one of the total dipoles (21 to 27) present Fifth a length deviating from an exact logarithmically periodic structure and / or has a position.

1 sheet of drawings