DE1766746A1 - Monopulsquelle - Google Patents

Description

Dlpl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Häuser Dipi.-lng. GoUfried leiser

Patentanwälte

Telegramme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Pottscheckkonto: Mönchen 117078

8000 Manchen 60,

Ernsbergerstrasse 19

11. Juli 1958

Unser Zeichen: C 2557

CSP-COMPAGNIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SANS PIL 101, Boulevard Murat, Paris l6e/Prankreich

Monopulsquelle

Die Erfindung bezieht sich auf Strahlungsquellen von elektromagnetischen sogenannten ^l!Einimpuls"- oder "Monopuls"-Detektorsystemen für Seitenwinkel und Höhenwinkel, d.h., in welchen die vollständige Bestimmung der Lage eines Zieles im Prinzip die Erzeugung von drei Signalen (Summe

Bu/Gr.

Höhen-

Winkeldifferenz

109834/ίΓΠβ

Winkeldifferenz As und Seitenwinkeldifferenz Ag) und drei entsprechende Kanäle erfordert, deren komplexe Gewinne genau gleich sein müssen.

Es ist bekannt, daß man die Empfangsschaltungen wesentlich vereinfachen kann, indem man das Signal As + JAg erzeugt, wobei j der bekannte Operator für F/2 ist. Es genügt daher die Anordnung von zwei Kanälen, wobei der eine für das Signal Σ, der andere für das Signal As + j Ag bestimmt ist. Die Erzeugung der beiden Fehlerspannungen im Höhenwinkel £ s und im Seltenwinkel £ g wird sodann mittels mit einer Phasenverschiebung von 90° gespeister Amplituden-Phasendetektoren erhalten.

Eine die drei Signale £, , ^s,Ag abgebende Monopulsquelle mit mehreren Wellenformen ist bereits in der Patentanmeldung P 15 91 079.Tder Anmelderin vom 20.Dezember 19o7 beschrieben worden.

Ein das Signal (As + jAg) erzeugendes zusätzliches Kopplungsglied ist in diesem Fall zur Speisung des Differenzkanals erforderlich.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Monopulsquelle mit mehreren Wellenformen, welche direkt die Signale £. und As + jAg (oder Ag + jAs, was bis auf

eine 109834/0546

eine konstante Phasenverschiebung auf das gleiche herauskommt) liefert.

Die erfindungsoemäße Monopulsquelle weist im wesentlichen drei Elemente auf: einen Hornstrahler, eine Hochstfrequenzschaltung, welche die Erzeugung einer Welle mit der aufgezwungenen Wellenform ermöglicht, oder einen "Wellenformumwandler" bzw. ein 'Wellenformglied" sowie ein magisches T, wobei das Wellenformglied in einander diametral gegenüberliegenden Querschnitten in den Hornstrahler mündet.

Das Horn besteht aus einem quadratischen oder rechteckigen Hohlleiter, welcher zur Bildung der strahlenden öffnung der Primärquelle trichterförmig erweitert sein kann und so bemessen ist, daß die sich in den Wellenformen H₁₀, H₃₀, H... und E₁₁ (TE₀₁, TE₀₂, TE₁₁ und TH₁₁) fortpflanzenden Wellen übertragen werden können.

Das Wellenformglied wird durch den übergang zwischen dem Hornstrahler und den beiden Erre'gerhohlleitern gebildet, welche aus zwei Armen des magnischen T bestehen, dessen andere Arme den Summen- und den Differenzkanal bilden. Die beiden Erregerhohlleiter münden in der Diagonale in den Hornstrahler, so daß, wenn sie in Phase gespeist werden, lediglich die Wellenform H₁₀ bzw. TE_Q1 (Summenkanal) erregt wird, und wenn sie mit entgegengesetzter Phase ge-

speist 109834/0546

-lispelst werden, gleichzeitig die Wellenform H_{30 0} und die Gesamtheit der Wellenformen H₁₁ - E₁₁ (TE₁₁ gleichzeitig erregt werden, wobei die Leistung gleichmäßig zwischen den beiden "Differenz"-Kanälen verteilt ist.

Die Phasenverschiebung von ///2 zwischen den Signalen ^ der beiden Differenzkanäle wird durch die Differenzphasenverschiebung der Wellenform H₃₀ (TE_Q2) bezüglich der Wellenformen H₁₁ und E₁₁ (TE₁₁ und TM₁₁) im Verlauf der Fortpflanzung im Hornstrahler zwischen der strahlenden öffnung und dem Wellenformglied erhalten. Diese Phasenverschiebung kann entweder durch die Differenz der Portpflanzungsgeschwindigkeiten, welche durch die Abmessungen des Hornstrahlers bestimmt werden, oder durch die Hinzufügung eines Phasenschiebers erhalten werden, beispielsweise eines Pfeilers oder Ständers (pilier) " in der Achse des Hohlleiters, welcher auf die Wellenformen H₁₁ und E₁₁ (TE₁₁ und TM₁₁) und nicht auf die Wellenform H₂₀ (TE₀₂) einwirkt.

Das magische T dient zur Speisung der beiden Erregerhohlleiter des Wellenformgliedes in Phase oder mit entgegengesetzter Phase, je nachdem, ob es durch den Summenkanal oder durch den Differenzkanal gespeist wird.

Anhand 10983A/0546

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine Gesamtschrägansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Monopulsquelle mit mehreren Wellenformen,

Figuren 2a, 2a¹, 2b, 2b¹, 2c, 2c^f der Erläuterung dienende graphische Darstellungen und

Figur 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der in Figur dargestellten Monopulsquelle.

Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Monopulsquelle weist einen Hornstrahler C, welcher bei dieser Ausführungsform aus einem sich erweiternden Trichter C₁ und einem rechteckigen Hohlleiter C₂ besteht, ein "magisches T" T, welches aus einem Summenkanal S, einem Differenzkanal D und zwei Erregerkanälen T₁ und T₂ für den Hornstrahler besteht, sowie ein Wellenformglied M auf, welches den Übergang zwischen dem magischen T und dem Hornstrahler bildet. Zu diesem Zweck ist es wesentlich, daß die Kanäle T₁ und T₂ in den Hörnetränier durch diagonal gegenüberliegende Mündungen M₁ und M₃ münden. Die Elemente C und C₀ sind so bemessen,

Xc xc.

daA die Erregung der Wellenformen H₁₀, H₂₀, H₁₁ und E₁₁

S₁₁ und TM₁₁) ermöglicht wird, deren graphische 109834/0548

sehe Darstellungen in den Figuren 2a, 2a¹, 2b, 2b¹ und 2c, 2c¹ die in Figur 1 dargestellten Amplitudenverteilungen längs der Achsen Ox, Oy, Oz zeigen.

Die graphischen Darstellungen 2a und 2a' entsprechen den Amplitudenverteilungen längs den Achsen Ox bzw. Oy für die Wellenform H₁₀ (TE_Q1), d.h. für den Summenkanal, die graphischen Darstellungen 2b und 2b¹ für die Wellenform Hp₀ (TE₀₂), d.h. für den Differenzkanal in der Ebene xOz, und die graphischen Darstellungen 2c und 2c¹ für die Resultante der Wellenformen H₁₁ und E₁₁ (TE₁₁ und TM₁₁), d.h. für den Differenzkanal in der Ebene yOz.

Wenn die zwei Hohlleiter T₁, Tp in Phase gespeist werden, wird nur die Wellenform H₁₀ (TE₀₁) erregt und die ganze Energie geht durch den Summenkanal S, und wenn sie mit entgegengesetzter Phase gespeist werden, werden die Wellenformen H₂₀, H₁₁ und E₁₁ (TE_Q2, TE₁₁ und TM₁₁) erregt, wobei die Leistung gleichmäßig zwischen den Kanälen T₁ und T₂ verteilt ist und die Energie vollständig wieder im Differenzkanal D auftritt. Der Hornstrahler C ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß die Wellen der Wellenform H₂₀ (TE_Q2), während sie sich durch denselben fortpflanzen, einer Phasenverschiebung von V /2 bezüglich derjenigen der Wellenformen H₁₁, E₁₁ (TE₁₁, TM₁₁) unterzogen werden.

Diese

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Diese Phasenverschiebung kann entweder durch die Differenz der Fortpflanzungsgeschwindigkeiten, welche durch die Abmessungen des Hornstrahlers bestimmt werden, oder durch die Hinzufügung eines Phasenschiebers, beispielsweise eines in der Achse des Hohlleiters angeordneten Pfeilers oder Ständers, erhalten werden, wobei das 'erste Verfahren den Vorteil hat, daß keine störende Phasenverschiebung der Wellen in der Wellenform H₁₀ (TE₀₁) hervorgerufen wird und daher keine zusätzliche Kompensierung erforderlich ist.

Es wird daran erinnert, daß die Differenzphasenverschiebung γ , der Wellen in der Wellenform Hp₀ (TE₀-) einerseits und H₁₁ oder E₁₁ (TE₁₁ oder TM₁₁) andererseits auf einem Weg mit der Länge L geschrieben werden kann:

und daß die Wellenlängen im Hohlleiter y\ g_2Q und der genannten Wellenformen geschrieben werden:

= ==== bzw Az =

(Ac₂₀)²

wobei Ά C₂₀ und A C₁₁ die diesen Wellenformen entsprechenden Grenzwellenlängen sind und geschrieben werden:

C₂₀ = a und A C₁₁

wobei 109834/0546

■ - 8 -

wobei a und b die Länge bzw. die Höhe des Hohlleiters sind. Es ist daraus ersichtlich, daß durch Einstellung der Höhe b ohne Veränderung der Breite a der Wert ^f . gleich einem ungeraden Vielfachen von T/2 gemacht werden kann, ohne daß die Portpflanzungsgeschwindigkeit der Wellen in der Wellenform H₁₀ (TE₀₁) verändert wird, da für diese die Grenzwellenlänge unabhängig von b ist (sie ist gleich 2a).

Die Phasenverschiebung ^f _d kann auch durch Veränderung der Länge L des Hohlleiters eingestellt werden. In jedem Fall wird die Kompensation der störenden Differenzphasenverschiebung zwischen den Wellen H₁₀ und Hp₀ (^TEni ^{und TE}02^ *^{n bekannter} Weise durchgeführt.

Für eine zur Belichtung eines Kreisparaboloids bestimmte, bekannte Strahlungsquelle nimmt man beispielsweise b/a = 0,8

' und infolgedessen Λ C₁₁ = 1,56 b = 1,25 a. Da γ _d gleich kf/2 sein muß, findet man f ür Λ = 32 mm und a = 45 mm: L = 66,66 k, das ist für k = 1: L = 66,6 mm.

Die Anpassung der strahlenden Öffnung an die Wellenformen H₂₀ und HE₁₁ (TE_Q2 und EM₁₁) muß vollständig durchgeführt werden, damit mehrfache Reflexionen zwischen dem grundsätzlich nicht angepaßten Wellenformglied und der Öffnung ver-

mieden 109834/0546

mieden werden, da diese Reflexionen eine störende Kopplung zwischen den ungeraden Wellenformen hervorrufen könnten.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Verbindung, in welcher die beiden Signale der Kanäle S und D aufgrund der vom Wellenformglied abgegebenen Signale erzeugt werden, in jeder anderen, in der Höchstfrequenztechnik bekannten Form verwirklicht werden, beispielsweise durch Dreiplattenschaltungen, Koaxialleitungen oder dergleichen.

Patentansprüche

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Claims (2)

- ίο - Patentansprüche

1. Monopulsquelle mit mehreren Wellenformen, welche einen in den Wellenformen H₁₀, H₃₀, H₁₁ und E₁₁ (TE_Q1, TE_Q2, TE₁₁ und TM₁₁) mit Ausschluß der Wellenformen höherer Größenordnungen strahlenden Hornstrahler und eine Hybridverbindung mit einem sogenannten "Summen"-Kanal und einem sogenannten "Differenz"-Kanal, welche gegenseitig entkoppelt sind, und zwei anderen entkoppelten Kanälen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Lieferung des Signals As +Ag oder Ag ⁺ J As in den Differenzkanal und des Signals £. in den Summenkanal, wobei As, Ag und Z. die bekannten "Monopuls"-Signale sind, zwischen dem Hornstrahler (C) und der Hybridverbindung (T) einen Wellenformumwandler M mit zwei Rechteckhohlleiterteilen aufweist, deren erste Enden (M₁, M₂) einander diametral gegenüber in den Hornstrahler münden und deren zweite Enden mit den genannten anderen Kanälen gekoppelt sind.

2. Monopulsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridverbindung ein magisches T ist.

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