DE1766526C - Antennensystem zur Aussendung eines ILS Landekurs Leitstrahles - Google Patents

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 Flugzeug-Instrumentenlandesystemen (ILS) fest- — und insbesondere bei den bevorzugten logarithlegen. Derartige Antennensysteme bestehen jeweils misch periodischen Dipolantennen — die Vorwärtsaus einer Anzahl von einzelnen Antennen, die am 5 strahlung nicht nennenswert durch c'ie erwuhnte Ende der von einem Landekursstrahl überdeckten Änderung der Rückwärtsstrahlung beeinflußt wird.
Landebahn nebeneinander angeordnet sind. Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Antennen-Häufig besteht der Wunsch, daß ein Antennen- system höchst vorteilhaft 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 dei artiger 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 ρ ing 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 20 men werden, was teuer und zeitraubend sein kann. Bereich größer wird; im übrigen ist die größere Mit Einzelantennen in Form von logarithmisch hintere Kurssektorbreite mit Rücksicht darauf ange- periodischen Dipolantennen, die bei der Erfindung bracht, daß in der Rückwärtsrichtung 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-Der Erfindr.ng 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 Rückwärtsrichtung und 30 sicher bestimmt werden, da die logarithmisch peridifc 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 Speiseleitung Bei bekannten, einen ILS-Landekursstrahl aus- veränderten Dipole sind paidiiel 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 eine 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.

vor einem Metallgitternetz angeordnet und als Die Tatsache, daß vorzugsweise logarithmische Hauptantenne verwendet. Eine derartige Anordnung periodische Antennen als Einzelantennen in dem erruft jedoch auf der Antennenrückseite eine zu findungsgemäßen Antennensystem verwendet werden, geringe oder gar keine Rückstrahlung hervor, so daß hat seinen Grund lediglich darin, daß diese Antennenin dieser Richtung keine Kursinformation empfangen 45 art mathematisch erfaßt werden kann und daß autierwerden kann. Eine andere mit derartigen konven- dem derartige Antennen durch Witterungs- und Regentionellen Systemen verknüpfte Schwierigkeit besteht oder Schneeinflüsse, z. B. durch dicke Schnceschichdarin, daß die für die Rückwärtsrichtung vorzu- ten, nur gering beeinflußt werden. Zur Erzielung sehenden gesonderten Antennen spezielle Einnch- weiterer Verbesserungen in den Eigenschaften des tungen für eine geeignete Signaleinspeisung erfor- 50 erfindungsgemäßen Antennensystems ist es vorteilhaft, dem. ' die Speiseleitung mit einem wetterfesten Dielektrikum 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 Erfindung Antennensystem charakteristische Merkmal besteht 55 nachstehend näher erläutert,
darin, daß in dem betreffenden Antennensystem ein- Flg. 1 zeigt schematisch in einer Draufsicht ein zelrie Antennen unterschiedliche Vorwärts-Rück- erflndungsgemäßes Antennensystem mit seinen Anwärts-Verhältnisse besitzen. tennencharakteristiken;

Es hat sich als praktisch erwiesen, bei dem erfin- F i g. 2 zeigt in einer Draufsicht eine von einer dungsgemäßen Antennensystem jeweils nur einige 60 exakten logarithmisch periodischen Struktur abderjenigen Antennen zu ändern, die an den Außen- weichende logarithmisch periodische Dipolantennen. Seiten des Antennensyslems angeordnet sind und Das in Fig. 1 dargestellte Antennensystem besomit 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, n,\ es notwendig, diese äußersten Antennen derart die zu der Mittellinie S der Landebahn unter rechtem zu ändern, daß ihre RUckwärtsstrahlung kleiner wird. Winkel verläuft. Die Antennenanordnung 1st dabei

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 5a und 6a enthält. Für die Antennen 1, 2, 5 und 6, bei denen es sich um die äußersten Antennen auf jeder Seite des Antennensystems handelt, sind ferner durch gestrichelte Linien die Rückwärtskeulen Ib₁ Ib, 5b und 6b dargestellt, die von den Rückwärtskeulen 3 α und 4 α abweichen. Die Antennen 1, 2, 5 und 6 sind erfindunggsgemäß derart modifiziert, daß ihre ursprünglichen Rückwärtskeulen la, la, usw. Ib, 2b, 5b und 6b abgeändert sind, so daß die Strahlung in Rückwärtsrichtung geringer ist im Vergleich zu der jeweiligen Vorwärtsstrahlung, d. h., daß das Vorwärts-Rückwätts-Verhältnis größer ist. Es wird angenommen, daß die V irwäns-Strahlung durch die erwähnte Modifikation der Antennen nicht nennenswert beeinflußt wird.

In Fig. 1 wird durch zwei Linien 1Γ 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 A 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.

Wann 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.

In F i g. 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 2G 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 logarithmisch!:: 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 tfemäß F i g. 1 von der rein logarithmisch periodischen Struktur abgewandelt. Die zwei äußersten Antennen auf jeder Seite werden dabei jedoch anders als die beiden mittleren Antennen modifiziert, nämlich derart, daß ihre hinteren Keulen kleiner werden als jene der zuletzt genannten Antennen. Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß einfach und ohne hohen Kostenaufwand möglich, eine Änderung der hinteren Kurssektorbreite in bezug auf die vordere Kurssektorbreite vorzunehmen. Durch die vorstehend erwähnte Verkürzung des Elements 25 der Antenne 20 um z.B. etwa 12"/n kann das Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis von einem normalen und vernachlässigbaren Wert (exakte logarithmisch periodische Struktui) ausgehend von

ίο 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.
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. E. eine Vorwärts- und eine Rückwärts-Kurrsektorbreite 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°.
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 Stellungs- bzw. 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 Lageänderuiigen bis zu 30 %> mit Vorteil angewandt werden können. Ferner hat es sich bei dieser Antennenart als praktisch erwiesen, von den Dipolelemcnten maximal bis zu einem Fünftel zu modifizieren.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Antennensystem zur Ausseudung eines ILS-Landekurs-Leitstrahles, unter Verwendung einer Anzahl von Einzelantennen, die am Ende einer durch den Landekurs-Leitstrahl zu überdeckenden Landebahn nebeneinander angeordnet sind und den Leitstrahl in Vorwärtsrichtung aussenden und die zusätzlich eine hinreichende Strahlung und Kursinformation in Rückwärtsrichtung von der Landebahn weg abzugeben vermögen, wobei in Vorwärts;- und Rückwärtsrichtung unterschiedliche Kurssektorbreiten vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß uie Einzelantennen (1 bis 6) unterschiedliche Vorwärts-Rückwärts-Verhältnisse besitzen.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung von logarithmisch periodischen Dipolantennen als Einzelantennen ein oder mehrere Dipole (z. B. 2S) der jeweiligen Einzelantenne (1 bis 6) eine von einer exakten logarithmisch periodischen Struktur abweichende Länge und/oder Stellung entlang der Speiseleitung (28) besitzen.

3. Antennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Dipole (z. B. 25) in ihrer Lange und/oder . Anordnung maximal bis zu 30% von einer exakten logarithmisch periodischen Struktur abweichen.

4. Antennensystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den insgesamt vorhandenen Dipolen (21 bis 27) maximal ein Fünftel eine von einer exakten logarithmisch periodischen Struktur abweichende Länge und/ oder Stellung besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen