DE1825829U

DE1825829U - Richtantennenanordnung zur erzielung eines cosecans-diagramms grosser flankensteilheit.

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Publication number: DE1825829U
Application number: DE1960T0012057
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1960-06-09
Filing date: 1960-06-09
Publication date: 1961-02-02
Also published as: GB916274A

Description

Richtantennenanordnung zur Erzielung eines Cosecans-Diagramms grosser Flankensteilheit

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Bei den meisten Radarantennen, die zu Flugsicherungs-oder Flugzeuganlagen gehören, wird-im Gegensatz zu üblichen Richtfunkantennen mit starker Dichtwirkung-in der einen Ebene eine stark unsymmetrische Charakteristik gefordert. So wird beispielsweise von einem Rundsicht-Radargerät für die Flugsicherung verlangt, dass die Intensität des Echosignals eines in gleichbleibender Höhe unter einem Elevationswinkel zur Horizontalen zwischen 0, 50 und 250 fliegenden Flugzeuges in' weiten Grenzen unabhängig von der Entfernung ist. Nur dann wird ohne zusätzlichen Aufwand auf dem Bildschirm des Sichtgerätes das Flugziel mit nahezu konstanter Helligkeit dargestellt. Unter einem grösseren Elevationswinkel als etwa 250 bis 300 befindliche Flugziele brauchen von diesem Radargerät nicht mehr erfasst zu werden, da in diesem Fall das Verhältnis zur interessierenden, auf den Boden projizierten Entfernung zwischen Radargerät und Flugziel zur gemessenen direkten Entfernung zu ungünstig wird, um ohne zusätzliche Rechengeräte eine brauchbare Auswertung der Meßergebnisse zu ermöglichen.

Für diesen Zweck eignen sich theoretisch am besten Richtantennen, die auf der oberen Seite ein cosecans-quadratförmiges Leistungsdiagramm besitzen, d. h. die eine derartige Strahlung-

charakteristik haben, dass die Dichte der Strahlungsleistung

21--t wenn,

proportional zu cosec ist, wenn V den Elevationswinkel der

Antenne darstellt. Die untere Seite des Diagramms soll dagegen

möglichst steil sein, damit die auf die Erdoberfläche auf-

treffende und an dieser reflektierte Energie klein wird ; im

n

Idealfalle soll bei'u'= 0 die von der Antenne abgestrahlte

Energie Null sein.

Bekannte Richtantennenanordnungen erzeugen jedoch insbesondere

in Bodennähe nur in grober Annäherung dieses gewünschte Diagramm. Zweck der Neuerung ist es, eine Richtantennenanordnung anzugeben, die bezüglich Herstellung und wirtschaftlichen Aufwandes mit möglichst einfachen Mitteln ein solches Diagramm erzielt. Neuerungsgemäss wird hierzu eine Richtantennenanordnung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass vor einem nichtrotationssymmetrischen Reflektor zur Erhöhung der Flankensteilheit des Diagramms nahe einem ersten, die gesamte Reflektoroberfläche ausleuchtenden Hornstrahler mindestens ein weiterer Hornstrahler vorgesehen ist. Im folgenden seien anhand der Abbildungen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Neuerung zur näheren Erläuterung derselben im einzelnen beschrieben.

Hierbei zeigt Figur 1 das Soll-und Ist-Richtdiagramm einer bekannten Riechtantennenanordnung mit annähernd cosecansförmiger Charakteristik. Figur 2 eine bekannte Richtantennenanordnung zur Erzeugung des Ist-Diagramms nach Figur 1, Figur 3 eine Richtantennenanordnung gemäss der Neuerung und Figur 4 das Richtdiagramm einer Richtantennenanordnung gemäss der Neuerung. In Figur 1 ist der Anflugweg eines Flugzeuges in 10 km Höhe durch die punktierte Linie AB im H-R-Diagramm aufgetragen. Hierbei bedeutet H die Höhe über Grund, R die Absolutentfernung zwischen dem Flugzeug F und der Antenne 0. Als Parame-

1

terist der Elevationswinkel des Flugzeuges, bezogen auf die

Horizontale, dargestellt. Das gestrichelte Viereck CODE gibt

den gewünschten, überwiegend cosecansförmigen Soll-Erfassungs-

bereich an, in dem ein Flugziel bei konstanter Flughöhe unabhängig von der Zielentfernung mit gleicher Feldstärke beaufschlagt und damit im Anzeigegurät mit gleicher Intensität angezeigt wird. Bei diesem dargestellten Diagramm ist zu beachten, dass der Massstab für die Höhe 10 mal so gross ist wie der für die Entfernung.
Mit einer bekannten Richtantennenanordnung nach Figur 2, bei der ein an einen Sender P angeschlossener Hornstrahler G mit einer Primärcharakteristik QG einen nichtrotationssymmetrischr Spiegel H alsleuchtet - in Figur 2 deutet die gestrichelte Linie vergleichsweise einen rotationssymmetrischen, z. B. parabolförmigen Spiegel an-ist durch praktische Messungen, z. B. an einer Mittelbereichs -Radaranlage, das Ist-Diagramm I nach Figur 1 bestimmt worden. Bei grösseren Elevationswinkoln, al. so im Nahbereich, ist die Charakteristik, wie gezeigt, stark überhöht. Dies geschah absichtlich, um bei Einschaltung der bei Radaranlagen üblichen entfernungsabhängigen Verstärkungsregelung des Radar-Empfängers--die der Minderung dur nahen und damit besonders starken Festzielechos dient-nur eine geringe Schwächung der Flugziel-Echos zu bekommen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird der durch die drei Punkte K, C und L bestimmte Erfassungsbereich des Soll-Diagramms CODE durch das Ist-Diagramm I nicht erfasst. Eine Schwenkung der gesamten Antenne um einige Grade nach unten würde zwar den Erfassungsbereich des Ist-Diagramms besser mit dem unteren Bereich des Soll-Diagramms in Übereinstimmung bringen, ist aber wegen der dann zwangsweise stark erhöhten Bodenechos, insbesondere infolge des Diagrammanteils unterhalb der Linie OM, der sich im letzten Fall vergrössern würde, nicht zu empfehlen. Aus diesem Grunde wird neuerungsgemäss vorgeschlagen, vor dem Reflektor H zusätzlich zum Primär-Hornstrahler G einen toren Hornstrahler N nach Figur 3 vorzusehen, der derart ausgerichtet und dimensioniert ist, dass er nur einen Teil des Reflektors ausleuchtet, d. h. der eine unterschiedliche Randbelegung des oberen und unteren Randes desselben ergibt, wie

durch die Primärr. ichtcharakteristiken QG bzw. QN der einzel--

QG'N

non mit Hornstrahler angedeutet ist. Durch eine derartig unterschiedlich resultierende Belegung des Reflektors E nach Figur 3 wird bei leistungs-und phasenrichtiger Überlagerung der sich ergebenden elementaren Sekundärrichtdiagramme Rund S nach Figur 4, die von den elementaren Primärdiagrammen der Hornstrahler G und N nach Figur 3 herrühren, ein resultierendes cosecansförmiges Richtdiagramm T erzeugt, das wesentlich steilflankiger und dem gewünschten Diagramm weitaus besser angepasst ist als mit bisher bekannten Mitteln vergleichbaren wirtschaftlichen Aufwandes erzielt werden konnte.
Selbstverständlich können auch mehr als ein zusätzlicher Primärstrahler zur weiteren Verbesserung des erzielten Diagramms vorgesehen werden.
Die für den zusätzlichen Primärstrahler erforderliche sch@r fere Bündelung seines Primärrichtdiagramms wird in an sich bekannter Weise durch seine vergrösserte Apertur gegenüber der des weniger bündelnden Hornstrahler erreicht.
Bei der Ausrichtung der Primärstrahler G und N nach Figur 3 ist es für die Praxis von Vorteil zu wissen, dass der Winkel α zwischen Scheitelpunkt und Apertur-Mitte der Hornstrahlerabgesehen vom Nahfeld-in grosser Übereinstimmung mit dem dinkel a nach Figur 4 der Hauptstrahlungsrichtungen der elementaren Sekundärrichtdiagramme steht. Bei der Richtantennenanordnung nach der Neuerung können sämtliche bekannten Polarisationsarten angewendet werden. Auch ist die Anordnung nicht auf cosec-Diagramme in der Elevation beschränkt, sondern kann sinngemäss ebensogut beispielsweise für Azimut-Diagramme eingesetzt werden.

Claims

S c hut z an 8 p r Ü ehe Schut zansprüche

1) Richtantcnnenanordnung zur Erzeugung eines komplizierten Diagramms, insbesondere eines Cosecans-Diagramms für Paargeräte, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem nichtrotationssymmetrischen Reflektor (H) zur Erhöhung der Flankensteilheit des Diagramms (I) nahe einem ersten, die gesamte Refloktoroberfläche ausleuchtenden Hornstrahler (G) mindestens ein weiterer Hornstrahler (N) vorgesehen ist.
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Hornstrahler derart angebracht und dimensioniert ist, dass ur nur einen Teil (QN) der Reflektoroberfläche ausluuchtet.
3) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Bündelung des Primärrichtdiagramms des weiteren Hornstrahlors (N) gegenüber dem ersten Hornstrahler (G) für den weiteren Hornstrahler eine grössere Apertur vorgesehen ist.

4) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an sich bekannte Mittel zur gleichzeitigen Erregung der Hornstrahler in gleicher Polarisation vorgesehen sind.