DE1933011B2 - Receiving aerial consisting of several concentric tubes - uses mixing diodes inside tubess, supplied with auxiliary frequencies for synthesis of sector shaped receive diagram - Google Patents
Receiving aerial consisting of several concentric tubes - uses mixing diodes inside tubess, supplied with auxiliary frequencies for synthesis of sector shaped receive diagramInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Flächenstrahler zum Empfang elektromagnetischer Wellen mit in konzentrische Ringzonen unterteiller kreisförmiger Apertur, bestehend aus einem inneren Hohlrohr und einem oder mehreren dieses koaxial umgebenden Mantelrohren, bei dem zur Synthese eines sektorförmigen Empfangsdiagramms die in der bzw. den äußeren Teilaperturen empfangenen HF-Wellen vor ihrer Vereinigung mit den in der inneren Teilapertur empfangenen HF-Wellen gedämpft und zum Teil in der Phase gedreht sind.The invention relates to a surface emitter for receiving electromagnetic waves with in concentric Ring zones of subdivided circular aperture, consisting of an inner hollow tube and a or more of this coaxially surrounding casing tubes, in the case of which for the synthesis of a sector-shaped Reception diagram shows the RF waves received in the outer sub-aperture (s) before they merge attenuated with the RF waves received in the inner partial aperture and partly in the Phase are rotated.
Derartige Antennen sind dem Grundkonzept nach durch die deutsche Patentschrift 10 51 342 bekannt, und es ist durch die DT-AS 12 93 254 ferner vorgeschlagen, derartige Flächenstrahler mit unterteilter kreisförmiger Apertur zur Erzeugung eines sektorförmigen Strahlungsdiagranims heranzuziehen. Hierzu muß in der unterteilten Apertur eine alternierende Belegung mit nach dem Rande hin abnehmender Amplitude bestehen, die etwa nach einer Λ ,-Funktion verläuft. Dies wird bei dem bekannten Flächenstrahler dadurch erreicht, daß das innere Hohlrohr und die durch die einander koaxial umgebenden Mantelrohre gebildeten Koaxialleitungen getrennt mit Signalen entsprechend der .1,-Bclegung unterschiedlicher Amplitude und Phase gespeist werden. Diese Betrachtung gilt für den Sendefail des Strahlers.Such antennas are known from the German patent specification 10 51 342, and it is also proposed by DT-AS 12 93 254 to use such surface radiators with a subdivided circular aperture to generate a sector-shaped radiation diagram. For this purpose, there must be an alternating occupancy in the subdivided aperture with an amplitude that decreases towards the edge and that runs roughly according to a Λ , function. This is achieved in the known planar radiator in that the inner hollow tube and the coaxial lines formed by the casing tubes surrounding each other coaxially are fed separately with signals corresponding to the .1, - coverage of different amplitudes and phases. This consideration applies to the send failure of the radiator.
Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 4 94 925 eine Anordnung zum Richtungsempfang mit einer Mehrzahl von Antennen unter Verwendung elektrischer Zeitkompensationen der Schwingungsvorgänge zur Festlegung des Maximalvektors, bekannt, bei der den durch die einzelnen Antennen aufgenommenen Empfangsströmen eine gleichphasige Hilfsfrcquenz überlagert wird und die sich bildenden Zwischenfrequenzen nach ihrer Gleichrichtung unter Zwischenschaltung von Phasenkompensatoren einem gemeinsamen Kreis zugeführt werden, in dem die Anzeigevorrichtung liegt. Bei dieser bekannten Anordnung sind jedoch die einzelnen Antennen räumlich in einem vorgegebenen Abstand angeordnet. In der Literaturstcllc »Nachrichteniechnischc Zeitschrift«, Jahrgang 19, Heft 12, Dezember 1966, S. 697 bis 701, sind ferner Antennen beschrieben, bei denen eine Mischdiode bzw. ein Transistor unmittelbar in die Antenne eingesetzt werden kann.Furthermore, from the German patent specification 4 94 925 an arrangement for direction reception is also included a plurality of antennas using electrical time compensations of the oscillation processes to determine the maximum vector, known, with the received currents picked up by the individual antennas an in-phase one Auxiliary frequency is superimposed and the intermediate frequencies that form after their rectification are below Interposition of phase compensators are fed to a common circuit in which the display device lies. In this known arrangement, however, the individual antennas are spatially in arranged a predetermined distance. In the Literaturstcllc "Nachrichteniechnischc Zeitschrift", Volume 19, Issue 12, December 1966, pp. 697 to 701, antennas are also described in which a mixer diode or transistor directly into the Antenna can be used.
Im Empfangsfall sind bei den einleitend erwähnten Flächenstrahlern die Tcilapcrluren des Flächenstrahlers mit gleicher Intensität belegt. Jedoch werden die durch die äußeren Koaxialleitungen tretenden Signale mittels einer Dämpfungsschaltung stärker geschwächt als die Signale in den inneren Koaxial.'eitungen und dem inneren llohlrohr und auch zuiv Teil in der Phase gedreht. Dies geschieht im gleichen Umfange wie im Sendefall, wodurch im Empfangsfall auch das gleiche Strahlungsdiagramm wie im Sendefall besteht.In the case of reception, the surface radiators mentioned in the introduction are the surface radiators occupied with the same intensity. However, the signals passing through the outer coaxial lines become weakened more strongly by means of a damping circuit than the signals in the inner coaxial lines and the inner llohlrohr and also part of the Phase rotated. This happens to the same extent as in the case of transmission, which means that in the case of reception, the the same radiation pattern exists as in the transmission case.
Die im Empfangsfall durch die Tcilaperturen tie-The deep through the Tcilaperturen in the reception
9 33 Oil9 33 Oil
'enden Signale werden schließlich üoer eine Verzweigungsschaltung mit richtiger Phase und Amplitude zusammengeführt. Der Vorgang der Zusammenführung der durch die Teilaperturen trc Lenden Signale in einer der Aperturbelegung im Sendefall angenäherten Amplitude und Phase soll im folgenden mit Diagrammsynthese bezeichnet werden.'End signals are finally via a branch circuit merged with correct phase and amplitude. The process of merging through the partial apertures trc lumbar signals in an amplitude and phase approximating the aperture occupancy in the transmission case is to be used in the following with diagram synthesis are designated.
Die Erfindung befaßt sich demnach mit der Synthese eines sektorförmigen Empfangsdiagramms mit einem Flächenstrahier mit unterteilter kreisförmiger Apertur. Will man die Synthese des Empfangsdiagramms auf die oben geschilderte Art und Weise erzielen, so ergeben sich eine Reihe von Schwierigkeiten, die zum Teil im Strahleraufbau, zum Teil im Auftreten verschiedener Welientypen und in der Hauptsache im vorliegenden Frequenzbereich begründet sind. Beim Aufbau sind dielektrische Ptnsenschieberpiatten erforderlich, und außerdem ist die Erzielung der Amplitudenverteilung eingestellte Dielektrizitätskonstanten-Verteilung praktisch nur mehr schwer veränderbar zu machen.The invention is accordingly concerned with the synthesis of a sector-shaped reception diagram a surface tracer with a subdivided circular aperture. One wants the synthesis of the reception diagram achieve in the manner described above, a number of difficulties arise, some in the emitter structure, some in the appearance of different types of catfish and mainly are justified in the present frequency range. The construction uses dielectric pusher panels is required, and in addition, achieving the amplitude distribution is adjusted dielectric constant distribution practically difficult to change.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das für die Diagrammsynthese erforderliche Netzwerk in einem niedrigeren Frequenzbereich zu realisieren, um dadurch die Schaltungstechnik leichler zu beherrschen und von dem speziellen koaxialen Aufbau des Strahlers zu befreien. Weiterhin soll durch eine einfache Amplitudenregelung die Möglichkeit eröffnet werden, das Strahlungsdiagramm der Antenne im Betrieb zu justieren, zu regeln oder zu steuern. Die hierzu notwendige laufende Kontrolle der für die Synthese maßgebende Signalamplituden bereitet im Zwischenfrequenzbereich keine Schwierigkeiten.The invention is based on the object of the network required for the diagram synthesis in to realize a lower frequency range in order to master the circuit technology more easily and to get rid of the special coaxial construction of the radiator. Furthermore, through a simple Amplitude control opens up the possibility of the radiation diagram of the antenna during operation to adjust, regulate or control. The ongoing control of the synthesis required for this decisive signal amplitudes do not cause any problems in the intermediate frequency range.
Ausgehend von dem einleitend genannten Flächenstrahler, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem inneren Hohlrohr sowie in den von den koaxialen Mantelrohren gebildeten koaxialen I eitungen zur Frequenzumsetzung der einzelnen Teilwellen Mischdioden angeordnet sind, die mit einer Hilfsschwingung beaufschlagt sind, und daß zur Herausführung der Zwischenfrequenz an jede Mischdiode eine Leitung angeschaltet is<Based on the surface radiator mentioned in the introduction, this object is achieved according to the invention solved that in the inner hollow tube and in the coaxial formed by the coaxial casing tubes I lines for frequency conversion of the individual partial waves mixer diodes are arranged, which are acted upon by an auxiliary oscillation, and that to lead out the intermediate frequency to each Mixing diode one line switched on is <
Es wird also die Diagrammsynthcse nicht im Mikrowellenbcreich, sondern im Zwischenfrequenzbereich vorgenommen. Das ist möglich, weil eine Halbleiter Mischdiode, obwohl eine nichtlineare Beziehung zwischen Spannung und Strom besteht, durch eine lineare Ersatzschaltung dargestellt werden kann. Zwischen der Mikrowcllen-Eingangsspannunf, der Mischdiode und der Zwischenfrequenz-Ausgangsspannung besteht eine lineare Beziehung, falls nur die Mikro welleneingangsspannung genügend klein gegenüber der Oszillatorspannung ist.So the diagram synthesis is not in the microwave range, but made in the intermediate frequency range. That's possible because it's a semiconductor Mixer diode, although there is a non-linear relationship between voltage and current, through a linear equivalent circuit can be represented. Between the microwave input voltage, the mixer diode and the intermediate frequency output voltage there is a linear relationship if only the micro wave input voltage is sufficiently small compared to the oscillator voltage.
Die /ur Diagrammsynthese notwendigen verschiedenen großen Amplituden der umgesetzten Einzelsignale lassen sich vorteilhaft durch verschieden große Gleichvorspannungen an den Mischdioden erzielen.The / ur diagram synthesis necessary various Large amplitudes of the converted individual signals can advantageously be given by different sizes Achieve DC biases on the mixer diodes.
Eine andere elektronische Amplitudenregelung ergibt sich durch verschieden große Amplituden der Hilfsschwingung an den Mischdioden. Gegebenenfalls können beide Maßnahmen gemeinsam vorgesehen sein.Another electronic amplitude control results from differently large amplitudes of the Auxiliary oscillation on the mixer diodes. If necessary, both measures can be provided jointly be.
Da die Mischdioden direkt in den einzelnen koaxialen Leitungen und dem inneren Hohlrohr angeordnet sind, ergeben sich vorteilhafte Unterschcidungsmöglichkcilen, wenn mehrere Welientypen in den einzelnen koaxialen Leitungen und'oder dem Hohlrohr auftreten. In diesem Falle erfolgt die Umsetzung in den Zwischenfrequenzbereich für jeden Wellentyp getrennt.Because the mixer diodes are arranged directly in the individual coaxial lines and the inner hollow tube there are advantageous differentiation possibilities if several types of catfish are in the individual coaxial lines and 'or the hollow tube occur. In this case the implementation takes place separated into the intermediate frequency range for each wave type.
Bei Η-Wellen verlaufen die elektrischen Feldlinien ausschließlich transversal, d. h. im Querschnitt des Hohlleiters, und es existiert keine ^,-Komponente. Bei den gemeinsam auftretenden H11- und //,,-Wellenmoden im runden oder koaxialen Wellenleiter weist die elektrische Feldstärke auf einem bestimmten Radius eine radiale Richtung auf. Die Feldstärke derWith Η waves, the electric field lines run exclusively transversely, ie in the cross section of the waveguide, and there is no ^, component. With the H 11 and // ,, wave modes occurring together in the round or coaxial waveguide, the electric field strength has a radial direction over a certain radius. The field strength of the
ίο //,,-Welle ändert längs dieses Radius ihr Vorzeichen nicht, während bei der /Z12-WeIIe einmalige Vorzeichenumkehr erfolgt. Zur Unterscheidung der verschiedenen Wellenmoden läßt sich also ihr unterschiedlicher radialer und zirkularer Feldstärkeverlauf heranziehen.ίο // ,, - wave does not change its sign along this radius, while with the / Z 12 -WeIIe the sign is reversed once. To distinguish between the various wave modes, their different radial and circular field strength curves can be used.
Bei dem Strahler, der zwei zueinander senkrecht stehende linear polarisierte Wellen empfangen soll, bringt man die Mischdioden jeweils in den beiden Polarisationsebenen an, wodurch eine Trennung der unterschiedlich polarisierten Wellen gelingt.In the case of the radiator, which is to receive two mutually perpendicular linearly polarized waves, one brings the mixer diodes in each case in the two polarization planes, whereby a separation of the differently polarized waves succeed.
Die Anpassung der Mischdioden an die Leiter des Strahlers ist etwas frequenzabhängig und hängt vom axialen Abstand der Dioden von der Rückwand des betreffenden Hohlleiters ab. Falls zwei oder mehrThe adaptation of the mixer diodes to the head of the radiator is somewhat frequency-dependent and depends on the axial distance of the diodes from the rear wall of the waveguide in question. If two or more
as Dioden gegenüber dem für den Anpassungsfall erforderlichen Abstand von der Rückwand des Hohlleiters um eine jeweils gleich große Entfernung gegeneinander versetzt sind und die Signale geeignet zusammengeführt werden, liegt bei der Diodcnkombinalion eine kleinere Frequenzabhängigkeit vor als bei einer einzelnen Diode.The diodes compared to the one required for the adaptation case Distance from the back wall of the waveguide by an equal distance from one another are offset and the signals are suitably combined, lies in the diode combination a smaller frequency dependence than with a single diode.
Um eine Ausstrahlung der Hilfsschwingung über die Teilaperturen zu vermindern, sind, zweckmäßig im Abstand einer halben Leitungswellenlänge von den ersten Mischdioden zur Apertur hin entfernt, jeweils zweite mit der gleichen Hilfsschwingung beaufschlagte Mischdioden vorgesehen.In order to reduce the radiation of the auxiliary oscillation through the partial apertures, are appropriate at a distance of half a line wavelength away from the first mixer diodes towards the aperture, in each case second mixer diodes acted upon by the same auxiliary oscillation are provided.
Aus der Messung der Feldstärke in drei Punkten einer Leitung läßt sich der Anpassungszustand feststellen. Dieses bekannte, mit drei Dioden arbeitende Verfahren läßt sich in Verbindung mit den Überlegungen gemäß der Erfindung für die Untersuchung des Bctriebszustandcs eines crfindungsgcmäßcn Flächenstrahlers heranziehen.The state of adaptation can be determined by measuring the field strength at three points on a line. This known, working with three diodes method can be combined with the considerations according to the invention for the investigation of the operating condition of a surface emitter according to the invention draw in.
Im folgenden wird eine Beschreibung eines Ausführungsbcispiels der Erfindung gegeben, das in jedem Kanal nur einen Wellentyp enthält und dessen Netzwerk von Oszillator- und Zwischenfrequenz gleichzeitig benutzt wird (Figur).The following is a description of an embodiment of the invention incorporated in each Channel contains only one wave type and its network of oscillator and intermediate frequency is used at the same time (figure).
Eine einfallende linear polarisierte Welle fällt auf die Apertur mit dem Hohlrohr O und den koaxialen Kanälen 1 bis 3.An incident linearly polarized wave falls on the aperture with the hollow tube O and the coaxial Channels 1 to 3.
Mittels dünner koaxialer Kabel 5 sind sie mit den Netzwerken 6 verbunden, die weiter /um Ausgangsanschluß 7 führen. Die Kanäle des Strahlers sind rückseitig durch Kurzschlußschieber 8 verschlossen, die sich zur Anpassung der Dioden axial verschieben lassen und mit den Schrauben 9 festgestellt werden können.By means of thin coaxial cables 5 they are connected to the networks 6, which further / to output connection 7 lead. The channels of the radiator are closed on the back by short-circuit slide 8, which can be moved axially to adjust the diodes and are fixed with the screws 9 can.
Hinter dem Mikrowcllcntcil des Strahlers befindet sich der ZF-Tcil 10. Der Ausgangsanschluß des Strahlers ist auf einem Träger 11 montiert. Der ZF-Teil ist nach Abnehmen einer Platte 12 von außen zugänglich. In den Kanälen des Strahlers sind die Misch dioden 4 angebracht.The IF section 10 is located behind the microwave section of the radiator. The output connection of the radiator is mounted on a carrier 11. The ZF part is accessible from the outside after removing a plate 12. In the channels of the radiator are the mixing 4 diodes attached.
Die benötigten Netzwerke 6 nebst der Vicrfachver/.wcigung 7 lassen sich zum Beispiel koaxial unter Verwendung von handelsüblichen Steckverbindungs-The required networks 6 in addition to the local administration 7 can be used, for example, coaxially using standard connector
teilen aufbauen. Zum Beispiel kann man die Ver-share build. For example, one can use the
zvveigung aus drei koaxialen T-Verzweigungen zusam- " J" [f ^_zvdivision made up of three coaxial T-branches together- " J " [f ^ _
menstecken. In den Netzwerken 6 lassen sich handelsübliche koaxiale Dämpfungsglieder verwenden. Zur Kreishohlleiter 3,41a 1,64a 1,18a 0,896a
Einstellung der richtigen Phase wird die Länge der 5 Koaxialer (α + b) 2{a — b) 2{a — b) (a-h) stuck. Commercially available coaxial attenuators can be used in the networks 6. To the circular waveguide 3.41a 1.64a 1.18a 0.896a
Setting the correct phase will be the length of the 5 coaxial (α + b) 2 {a - b) 2 {a - b) (ah)
koaxialen Kabel 5 geeignet gewählt, oder es lassen Hohlleiter
sich kurze Kabelstücke entsprechender Länge mittels
Steckverbindungen in diese Leitungen einfügen.coaxial cable 5 suitably chosen, or leave it waveguide
short pieces of cable of appropriate length by means of
Insert plug connections in these lines.
Dämpfungsglieder und Phasenschieber sind von Im Kreishohlleitcr kann eine DiagrammsynlhcseAttenuators and phase shifters are from In the circular waveguide, a diagram synchronization can
Oszillator- und ZF-Spannung zugleich beansprucht. io mit der Wn- und der En-WeIIe vorgenommen wer-Durch die Dämpfungsglieder wird einerseits die den den, wobei höhere Wellentypen durch hinreichend Dioden zugeführte Oszillatorspannung herabgesetzt, kleinen Radius α unterdrückt werden. Im koaxialen wodurch die erzeugte ZF-Spannung sinkt, und weiter Wellenleiter ist eine Diagrammsynthese mit der Hn wird letztere auf dem Weg durch dieselben Dämp- und der//,„-Welle bekannt.Oscillator and IF voltage are stressed at the same time. io with the W n - and n e -WeIIe made who-is by the attenuators to which, with higher wave types reduced by sufficiently diodes supplied to the oscillator voltage, small radius are suppressed on the one hand the α. In the coaxial, whereby the generated IF voltage drops, and further waveguide is a diagram synthesis with the H n , the latter is known on the way through the same damping and the //, "wave.
fungsglieder nochmals geschwächt. Die erzielte Dämp- 15 Bei einer derartigen Synthese kann man alle höhefung der ZF ist also größer als der Wert der Dämp- ren Wellentypen durch hinreichend kleines (α- b) fung des betreffenden Dämpf ungsgliedes. unterdrücken, nicht jedoch die En-WeIIe, die diefulcrum weakened again. The achieved attenuation is 15 With such a synthesis, the IF is greater than the value of the attenuating wave types by sufficiently small (α- b) attenuation of the attenuator in question. suppress, but not the E n -wave that the
Durch die als Phasenschieber dienenden koaxialen gleiche Grenzwellenlänge hat wie die //,„-Welle. Diese Kabelstücke wird zunächst die Phase der Oszillator- hier störende Welle tritt aber nur in geringer Intensispannung geschoben, was wegen deren Wellenlänge ao tat auf. In einer im Empfangsfall auftretenden linear mit verhältnismäßig kleinen Kabellängen gelingt. polarisierten Welle ist keine z-Komponente der elek-Hieraus resultiert eine Phasenschiebung der ZF-Span- trischen Feldstärke vorhanden, die für die Anregung nung. Die ZF erleidet hierauf beim Weg durch den- von Ε-Wellen nötig ist. Da sich bei dem koaxialen selben Phasenschieber-Kanal nochmals eine Phasen- Flächenstrahler Querschnittssprünge im Hohlrohr verschiebung, die aber wegen der großen Wellenlänge 25 und den koaxialen Kanälen vermeiden lassen, entder ZF vergleichsweise gering ist. stehen in den Hohlleitern selbst keine E-Wellen. EsDue to the coaxial one serving as a phase shifter, it has the same cut-off wavelength as the //, “wave. These Pieces of cable are initially the phase of the oscillator - here the disturbing wave occurs but only in a low intensity voltage pushed what ao did because of their wavelength. In one that occurs linearly in the case of reception succeeds with relatively short cable lengths. polarized wave is not a z-component of the elec- the result is a phase shift of the IF-Span- tric field strength that is necessary for the excitation tion. The ZF then suffers on the way through which Ε waves are necessary. Since the coaxial same phase shifter channel again a phase surface radiator cross-section jumps in the hollow tube shift, which can be avoided because of the large wavelength 25 and the coaxial channels, entder ZF is comparatively low. there are no E-waves in the waveguides themselves. It
Für die Diagrammsynthese im runden und koaxia- ist daher die Möglichkeit der Diagrammsynthese mit len Wellenleiter sind die folgenden Wellentypen von zwei Wellentypen im runden bzw. koaxialen Wellen-Bedeutung, deren Grenzwellenlänge in der folgenden leiter eines Flächenstrahlers nach der Erfindung geTabelle gegeben sind (a = Außenradius, b = Innen- 30 geben, wenn der Abstand der koaxialen Rohre hinreiradius): chend klein gehalten wird.For the diagram synthesis in round and coaxial there is therefore the possibility of diagram synthesis with len waveguides are the following wave types of two wave types in round or coaxial wave meaning, the cutoff wavelengths of which are given in the following guide of a surface radiator according to the invention (a = Enter outer radius, b = inner 30, if the distance between the coaxial tubes (sufficient radius) is kept small.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19691933011 DE1933011C3 (en) | 1969-06-28 | Surface radiator for receiving electromagnetic waves with a circular aperture subdivided into concentric ring zones |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19691933011 DE1933011C3 (en) | 1969-06-28 | Surface radiator for receiving electromagnetic waves with a circular aperture subdivided into concentric ring zones |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1933011A1 DE1933011A1 (en) | 1971-01-07 |
DE1933011B2 true DE1933011B2 (en) | 1975-06-26 |
DE1933011C3 DE1933011C3 (en) | 1976-02-12 |
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DE1933011A1 (en) | 1971-01-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |