DE2042588A1 - Elektrisch abgetastete Nachlaufan tennenspeisevorrichtung - Google Patents

Description

Ausgangspunkt der Erfindung;

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antennensystem und insbesondere eine Antennenspeisevorrichtung, die zum Beispiel in einem Radarnachlaufsystem verwandt werden kann, bei dem eine aufeinanderfolgende Leitstrahldrehung verwandt wird.

Das Nachlaufen oder die Richtungsfindung durch aufeinanderfolgende Leitstrahldrehung wird dadurch ausgeführt, daß die Signale, die über die Antennendiagramme in verschiedenen Stellungen um ihre Brennpunktachse herum empfangen werden, aufeinanderfolgend verglichen werden. Meistens wird bei der Technik einer aufeinanderfolgenden Leitstrahldrehung eine Strahlumschaltung oder eine konische Abtastung verwandt. Wenn ein Hochfrequenzsignal bei jedem der beiden Strahlen unter einem Winkel θ in bezug auf die Nullachse einer Antenne erscheint, so wird von dem oberen Strahl eine Spannungsamplitude E₁(Q) und von dem unteren Strahl eine Spannungsamplitude Ep(θ) empfangen. Indem man einen Antennenstrahl abwechselnd zwischen diesen beiden Stellungen umtastet, können die beiden Amplituden der empfangenen Spannungen verglichen werden. Wenn die Quelle bzw. der Gegenstand auf der Nullachse liegt, sind die Spannungen einander gleich. Wenn die Quelle über der Nullachse liegt, so ist E₁(Q) größer als E₂, und wenn die Quelle unterhalb der Nullachse liegt, so ist Ερ(θ) größer als E₁.

Es sind zwei zusätzliche Schaltstellungen erforderlich, um eine Information in der hierzu orthogonalen Koordinate zu erhalten. So kann eine zweidimensionale, mit einem sich aufeinanderfolgend drehenden Leitstrahl arbeitende Antenne aus einer Gruppe von vier Speisehornstrahlern bestehen, die einen einzigen Reflektor anstrahlen, der so angeordnet ist, daß die rechts-links und oben-unten liegenden Abschnitte von aufeinanderfolgenden Antenneneinstellungen bedeckt werden.

Bei einer anderen Arbeitetechnik wird, um eine Nachlaufinforma-

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tion zu erhalten, ein versetzter Strahl kontinuierlich umlaufen gelassen, anstatt ihn diskontinuierlich über vier diskrete Stellungen umzutasten. Die Vorrichtung, mit der ein kontinuierlich umlaufender Strahl erhalten werden kann, weist einen parabolischen Reflektor mit einer nach rückwärts versetzten Speisevorrichtung auf, die um die Achse des Reflektors gedreht wird. Andererseite kann, wenn die Antenne klein ist, der Reflektor selbst gedreht werden. In jedem falle wird jedoch zwischen dem Reflektor und der Speisevorrichtung eine mechanische Bewegung auegeführt, um eine Drehung des Strahls in Raum zu erreichen. Bei großen Antenntn vergrößern sich die Schwierigkeiten, die durch eine relative Bewegung zwischen dem Reflektor und der Speisevorrichtung entstehen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt deshalb,ein sich drehendes Antennenfelddiagrama von einem einzigen Hornstrahler und einem Reflektor anzugeben, die beide in bezug aufeinander feststehend angeordnet sind.

Zusammenfassung der Brfindung:

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einer Antennenspeisevorrichtung eine erste Einrichtung vorgesehen, in der sich entsprechend einem Eingangssignal an einem Ende eine erste elektromagnetische Feldausbildung fortpflanzt. Eine zweite Leitung, in der .sich nicht nur die erste Feldausbildung sondern auch eine zweite und dritte Feldausbildung fortpflanzt, ist mit dem anderen Ende der ersten Leitungsvorrichtung verbunden und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten und dritten Feldausbildung gekoppelt. Eine Einrichtung, mit der die erste Feldausbildung aufeinanderfolgend in einer vorbestimmten Weise zu der zweiten und der dritten Feldausbildung addiert oder von diesen subtrahiert werden kann, ist so mit der zweiten Weiterleitungsvorrichtung verbunden, daß das Phasenzentrum des sich ergebenden Feldes an dem Ausgangsende der zweiten Einrichtung gedreht wird. Wenn die Speisevorrichtung in Verbindung mit einer

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fokussierenden Wellenübertragungseinrichtung, wie etwa einem Reflektorsystem, verwandt wird, so kann ein Weitfelddiagramm erzeugt werden, das um die Brennpunktachse der Speisevorrichtung und des Reflektors herum weitergeschaltet wird.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A eine schematische Sarstellung einer erfindungsgemäßen Antennenspeisevorrichtung in Verbindung mit einem Reflektor;

Fig. 1B ein sich ergebendes Weitfelddiagramm der in Fig. 1A gezeigten Vorrichtung;

Fig. 2A, 2B und 2G eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Endansicht einer Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Antennenspeisevorriehtung;

Fig. 3A_T3D und Fig. 4A-4G Wellenformen und elektrische Feldkonfigurationen, die zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung dienen;

Fig. 5 eine Ansicht einer Verbindung zwischen einer Diode und einem Koppelstift, wie sie in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verwandt wird;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer logischen Schaltung, die zur Abtastung des Phasenzentrums der Antennenspeisevorrichtung der Fig. 2 verwandt wird; und

Fig. 7A-7G Wellenformen, die zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 6 gezeigten logischen Schaltung dienen.

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Beschreibung vorzugsweiser Ausführungsformen;

Gemäß den Fig. 1A und 1B wird bei einer Übertragungseinrichtung für eine elektromagnetische Welle mit einer fokussierenden Wellenübertragungseinrichtung, wie etwa einem Parabolreflektor 12 ein Hornstrahler 10 verwandt, um entsprechend einem Hochfrequenzsignal an dem Eingangsende 11 des Hornstrahlers 10 ein Weitfeldantennendiagramm zu erzeugen. Wenn das elektrische Phasenzentrum des Hornstrahlers 10 nach einer Seite 14 des Horns 10 hin verschoben wird, ergibt sich ein erstes Antennenfelddiagramm 20. In ähnlicher Weise erhält man, wenn das elektrische Phasenzentrum des Hornstrahlers 10 nach der anderen Seite 18 hin verschoben wird, ein zweites Antennenfelddiagramm 16. Wenn man die elektrische Mitte aufeinanderfolgend von einer Seite des Hornstrahlers zu der anderen Seite hin verschiebt, so werden um eine gemeinsame Brennachse herum aufeinanderfolgende Strahlungskeulen (Antennenfelddlagramme) erzeugt.

In der Zeichnung sind zwei aufeinanderfolgende Strahlungskeulen dargestellt, jedoch ist leicht zu ersehen, daß eine zweite Gruppe von Strahlungskeulen dadurch erzeugt werden kann, daß das elektrische Phasenzentrum des Hornstrahlers 10 in einer Richtung bewegt wird, die senkrecht auf der Richtung steht, die durch die Seiten 14 und 18 bestimmt wird.

Eine Ausführungeform eines gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Hornstraalers 10 ist in den flg. 2A, 2B bzw. 2C in einer Draufsicht, einer Seitenansicht und einer Endaneicht dargestellt. Der Hornstrahler 10 weist einen ersten Abschnitt einer Antennenzuleitung, zum Beispiel einen Abschnitt eines rechteckigen Wellenleiters 30, auf, der vorbestimmte innere Abmessungen a, b besitzt, so daß sich darin eine einzige elektromagnetische Peldkonfiguration oder ein Modus, wie etwa der Modus TS-jq» ausbilden kann. Mit dem ersten Ab- sohnitt des Wellenleiters 30 ist ein zweiter Absohnitt des

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Wellenleiters 32 mit vorbestimmten inneren Abmessungen a¹, b¹ verbunden, die so gewählt sind, daß sich nicht nur der erste Modus, sondern auch ein zweiter und ein dritter Modus, wie etwa der Modus TE₂₀ und der hybride Modus TE₁₁+ ¹M₁₁* ausbilden kann. Durch eine geeignete Phasengebung dee Modus TE₁₀ gegenüber dem Modus TE₂₀ kann das Phasenzentrum des Hornstrahlers in einer Ebene verschoben werden, und in ähnlicher Weise kann durch eine geeignete Phasengebung des Modus TE₁₀ gegenüber dem hybriden Modus TE₁₁+ TM₁₁ das Phasenzentrum in einer hierzu senkrechten Ebene verschoben werden, was weiter unten im einzelnen erläutert werden soll.

Mit dem zweiten Abschnitt des Wellenleiters 32 ist eine Einrichtung zur Erzeugung des zweiten und des dritten Modus in Verbindung mit dem ersten Modus gekoppelt. Die Einrichtung weist mehrere Koppelstifte 34» 35, 36 bzw. 37 auf, die in den zweiten Abschnitt des Wellenleiters 32 hineinragen, jedoch von diesem durch die Isolatoren 39 elektrisch isoliert sind. Die Tiefe und die Lage der Koppelstifte und ihre Wirkung auf die Antennenstrahlungskeulen in bezug auf die Brennpunktachse 22, soll weiter unten näher diskutiert werden.

Im allgemeinen besitzt ein Abschnitt eines Wellenleiters eine besondere kritische Wellenlänge. Wenn die Frequenz des Signals groß genug ist, daß mehr als ein Modus übertragen werden kann, so wird das sich ergebende Feld durch die Summe der Felder der einzelnen Modusfelder erhalten, die eich in dem Leiter fortpflanzen. Wenn die Felder eines Modus stärker als die Felder anderer Modi sind, so herrscht dieser Modus vor.

Wenn zum Beispiel.ein rechteckiger Wellenleiter, wie er in Quersfcnitt in Fig. 3A dargestellt ist, in dem Modus TS₁₀ erregt wird, so ist die elektrische Feldänderung quer «u dem Leiter sinusförmig, wie es in Fig. 3B dargestellt ist. Der Modus TE₁₀ kann in dem Wellenleiter duroh irgendein· bekannte Technik erzeugt werden, von denen mehrere In der Litermtur-

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stelle "Data for Radio Engineers¹·,vierte Ausgabe der International Telephone and Telegraph Corporation, angegeben sind. Es soll angenommen werden, daß die ^wb"-Abmessung des Leiters kleiner als eine halbe Wellenlänge ist, so daß sich kein Modus TB₀₁ ausbreiten kann, und daß die "a^-Abmessung eine Wellenlänge überschreitet, so daß der Modus TE₂₀ durch den Leiter übertragen werden kann. Die elektrische Feldverteilung des Modus TE₂₀ ist in Fig. 3C gezeigt.

Wenn lediglich der Modus TE₁₀ erregt wird, so wird kein Modus TE₂₀ übertragen. Wenn jedoch ein asymmetrisch angeordneter Koppelstift in den Leiter hineinragt und elektrisch mit dem Leiter verbunden ist, wie es in Pig. 3A dargestellt ist, so wird die gesamte elektrische Peldkonfiguration asymmetrisch, wie es in Pig. 3A dargestellt ist, wodurch sich eine Feldverteilung ergibt, wie sie in Pig. 3D dargestellt ist. Wenn der Schalter geschlossen ist, so daß der Koppelstift mit dem Wellenleiter kurzgeschlossen ist, so bildet der Koppelstift eine Empfangsantenne, die dem einfallenden Modus TE₁₀ Energie entzieht, und diese wieder abstrahlt, so daß der Modus TE₂₀ angeregt wird. Wenn der Schalter 8 offen ist, sperrt der Koppelstift lediglich eine kleine Energiemenge.

Aus Pig. 3D geht hervor, daß das Phasenzentrum des elektrischen Peldes dadurch nach einer Seite des Wellenleiters hin verschoben worden ist, daß der Koppelstift mit dem Wellenleiter kurzgeschlossen wurde. Wenn man eine derartige Anordnung zusammen mit einem Reflektor 12 verwendet, in der Art, wie sie in Pig. 1A dargestellt ist, so würde das sich ergebende Weitfeldantennendiagramm oder die Strahlungskeule nach einer Seite der Brennpunktachse 22 hin verlagert.

Um das Antennendiagramm um eine Brennpunktachse in zwei zueinander senkrechten Ebenen, zum Beispiel in der Ebene des Azimutwinkels und in der Ebene des Höhenwinkels, zu verschieben, sind in Verbindung mit dem Grundmodus TE₁₀ in Fig. 4A zwei

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besondere Modi erforderlich. Pur den azimutalen Nachlauf ist ein Modus erforderlich, der zwei Strahlungskeulen mit 180° Phasenumkehrung abstrahlt. Der in Pig. 4B dargestellte Modus TEp₀ erfüllt diese Forderung. In ähnlicher Weise werden durch den in Fig. 40 dargestellten hybriden Modus TE₁₁+ TM₁₁ die erforderlichen Strahlungskeulen für die Höhenwinkelinformation gebildet.

Wenn das Phasenzentrum der Speisevorrichtung für den azimutalen Nachlauf nach links und rechts von der Brennpunktachse und für einen Nachlauf entsprechend dem Höhenwinkel über und unter die Brennpunktachse bewegt wird, so erhält man eine Nachlaufantenne mit aufeinanderfolgender Leitstrahldrehung. Das Phasenzentrum kann in der Ebene des Azimutwinkels (nach links und rechts) dadurch verschoben werden, daß die Modi TE₁Q und TEp₀ in Phase und außer Phase miteinander kombiniert werden. Wenn der Modus TE₁₀ und der Modus TE₂₀ addiert werden, so wird das Phasenzentrum nach links verschoben, wie es in Fig. 4D dargestellt ist. In ähnlicher Weise wird das Phasenzentrum, wenn der Modus TEp₀ von dem Modus TE₁Q subtrahiert wird (Addition außer Phase), nach rechts verschoben, wie es in Fig. 4E gezeigt ist.

In der Ebene des Höhenwinkels liegende Antennendiagramme über und unter der Brennpunktachse werden dadurch erhalten, daß der hybride Modus TE₁₁ + TM₁₁ in Phase und außer Phase mit dem Modus TE₁₀ kombiniert wird, wie es in den Fig. 4F bzw. 40 gezeigt ist.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung und zur Phaseneinstellung der Modi höherer Ordnung für die Höhe soll im einzelnen erläutert werden, und die Ausdehnung auf die azimutale Ebene dürfte ohne weiteres klar sein. In dem kleineren Abschnitt dee Wellenleiters 30 des Hornstrahler 10 pflanzt sich lediglich der dominante Modus TE₁₀ fort. An der Verbindungsstelle des kleineren und des größeren Abschnittes des Wellenleiters wird eine Zahl von Modi

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höherer Ordnung angeregt. Die Abmessungen "a^lw und "b^llf sind jedoch nach bekannten Prinzipien so gewählt, daß alle symmetrischen Modi höherer Ordnung, die an der symmetrischen Verbindungsstelle erzeugt werden, unterdrückt werden. Somit existiert, wenn der größere Abschnitt 32 symmetrisch ist, lediglich der Modus TE₁₀ in diesem Abschnitt.

Die Symmetrie des großen Abschnittes 32 kann durch die zusätzliche Anbringung der Koppelstifte 34-37, wie es in Pig. dargestellt ist, beseitigt werden. Alle vier Koppelstifte ragen um dieselbe Länge in den großen Abschnitt 32 hinein. Wenn man zwei der Koppelstifte, zum Beispiel die Koppelstifte 36 und 37, mit dem Leiter kurzschließt, so wird eine Asymmetrie erzeugt, durch die ein Teil der Energie des Modus TE₁₀ in Energie des Modus TE₁₁ und TM₁₁ umgewandelt wird. Die Phasenbeziehung zwischen dem Modus TE₁₀ und dem sich ergebenden Modus TE₁₁ + TM₁₁ kann auf verschiedene Weise, zum Beispiel dadurch gesteuert werden, daß man die Länge L des Abschnittes 32 physikalisch oder elektrisch ändert, oder daß man geeignete Koppelstifte wahlweise kurzschließt und trennt.

Wenn man die letztere Technik zur Verschiebung des Phasenzentrums um die Brennpunktachse herum anwendet, so werden die Koppelstifte 34 bis 37 nach der folgenden Tabelle elektrisch mit dem Hornstrahler kurzgeschlossen oder von diesem isoliert:

Tabelle I

Yerschiebungs-	elektrische Schaltun« der Koppelstifte	35	36	37
richtung	34	getrennt	kurzge schlossen	kurzge schlossen
abwärts	getrennt	kurzge schlossen	getrennt	getrennt
aufwärts	kurzge schlossen	kurzge schlossen	getrennt	kurzge schlossen
reohte	getrennt	getrennt	kurzge- sohlossen	getrennt
links	kurzge schlossen

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Eine Einrichtung, um einen Koppelstift elektrisch mit dem Hornstrahler kurzzuschließen und die elektrische Verbindung zu trennen, ist in Fig. 5 dargestellt, und sie umfaßt eine Diode 70, deren eines Ende mit dem Hornstrahler 10 und deren anderes Ende mit einem der Koppelstifte, zum Beispiel dem Koppelstift 34t verbunden ist. Der Koppelstift 34 ist normalerweise durch den Isolator 39 gegen den Hornstrahler isoliert. Dadurch daß man an die Diode 70 über eine logische Schaltung, die im einzelnen noch weiter unten erläutert werden soll, eine geeignete Vorspannung anlegt, kann der Koppelstift von dem Hornstrahler getrennt oder mit diesem kurzgeschlossen werden.

In einem Nachlaufsystem mit aufeinanderfolgender Leitstrahldrehung wird ein Antennendiagramm in einer vorbestimmten Folge, zum Beispiel im Uhrzeigersinn, durch vier Quadranten, zwei in einer azimutalen Ebene und zwei in der Ebene des Höhenwinkels, bewegt, um eine Lageinformation eines Auffängers zu erhalten. Eine Ausführungsform einer logischen Schaltung zur Programmgebung für das öffnen und das Schließen der Dioden, um eine Drehung des Phasenzentrums im Uhrzeigersinn (und somit eine Drehung des Antennendiagramm im Gegenuhrzeigersinn) zu bewirken, ist in Fig. 6 dargestellt, und diese logische Schaltung enthält einen Rechteckwellengenerator 60, dessen Ausgang mit der Eingangsklemme A eines ersten Flip-Flops 62 verbunden ist. Die erste Ausgangsklemme B des Flip-Flops 62 ist mit einer ersten Eingangsklemme J eines exklusiven Oder-Schaltkreises 66 mit Komplement, wie etwa einem Sylvania SG-90 integrierten Schaltkreis, verbunden. Die zweite Ausgangsklemme C eines Flip-Flops 62 ist mit der Eingangsklemme D eines zweiten Flip-Flops 64 und mit einer zweiten Eingangsklemme K des exklusiven Oder-Schaltkreises 66 mit Komplement verbunden. Der erste Ausgang B des zweiten Flip-Flops 64 ist mit einer dritten Klemme des exklusiven Oder-Schaltkreises 66 mit Komplement und mit einem ersten Treiber 74 verbunden. Die zweite Ausgangeklemme F des «weiten Flip-Flops 64 ist mit der vierten Bingangeklemme L des exklusiven Oder-Schaltkreises 66 mit Komplement und mit einem aweiten

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Treiber 76 verbunden. Die erste und die zweite Ausgangsklemme H und G sind jeweils mit einem Treiber 72 bzw. 74 verbunden, und die Ausgangsklemmen der Treiber 70, 72, 74 und 76 sind mit den Dioden verbunden, die den entsprechenden Koppelstiften 35, 36, 34 und 37 zugeordnet sind.

Die in Pig. 7 dargestellten Wellenformen» dienen zur Erläuterung der Arbeitsweise der logischen Schaltung in Pig. 6. Der erste Flip-Flop 62 erzeugt in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Oszillators 60, das in Fig. 7A dargestellt ist, an der Klemme B bzw. G ein erstes Ausgangssignal bzw. das Komplement hierzu. Diese Signale sind in den Fig. 7B und 7C dargestellt, und sie besitzen eine Frequenz, die gleich der halben Frequenz des Oszillators 60 ist. In ähnlicher Weise erzeugt der zweite Flip-Flop 64 entsprechend einem Eingangssignal, dae von dem ersten Flip-Flop 62 auf seine Eingangsklemme D gegeben wird, an seinen Klemmen E und F ein erstes Ausgangssignal und das Komplement hierzu. Die Ausgangssignale, die in den Fig. 7D und 7E dargestellt sind, besitzen die gleiche Frequenz, und diese beträgt ein Viertel der Frequenz des Ausgangssignals von dem Oszillator 60.

Die beiden Flip-Flops 62 und 64 werden dazu verwandt, das Oszillatorsignal zu untersetzen, um Rechteckwellen mit einer Frequenz zu erzeugen, die der Hälfte oder einem Viertel der Oszillatorfrequenz entspricht. Die Ausgangssignale der Flip-Tflops 62 und 64 werden in dem exklusiven Oder-Schaltkreis 66 mit Komplement kombiniert, um eine zweite Gruppe von Signalen, wie sie in den Fig. 7F und 7G dargestellt sind, mit einem Viertel der Frequenz des Oszillatorsignals zu erzeugen. Die an den Ausgängen S und F erhaltenen Ausgangssignale des zweiten Flip-Flops 64 und die an den Ausgängen H und & erhaltenen Ausgangssignale des exklusiven Oder-Schaltkreises 66 mit Komplement bestehen aus Rechteckwellen mit einer Frequenz, die gleich einem Viertel der Oszillatorfrequenz ist, jedoch weisen diese Ausgangssignale vier verschiedene Phasen-

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beziehungen auf. Es soll angenommen werden, daß die Dioden in Flußrichtung geschaltet (kurzgeschlossen) sind, wenn sich ihre entsprechenden Treiber in dem Ausgangszustand L mit niedriger Spannung befinden, und daß die Dioden in Sperrrichtung gepolt sind (getrennt), wenn ihre jeweiligen Treiber sich in dem Ausgangszustand H mit hoher Spannung befinden.

In Fig. 7 H ist in einer Tabelle der Betriebszustand der Dioden (und damit der Betriebszustand der Koppelstifte in bezug auf den Hornstrahler 10) für einen Arbeitszyklus einer Drehung des Phasenzentrums im Uhrzeigersinn um die Brennpunktsachse des Hornstrahlers 10 herum angegeben. Zum Beispiel sind, um das Phasenzentrum nach links von der Brennpunktsachse hin zu verlagern, die den Koppelstiften 34 und 36 zugeordneten Dioden in Durchlaeerichtung gepolt, wodurch die Koppelstifte mit dem Hornstrahler kurzgeschlossen werden, während die den Koppelstiften 35 und 37 zugeordneten Dioden in Sperrrichtung gepolt sind, wodurch die Koppelstifte von dem Hornstrahler isoliert bzw. getrennt sind. Die Umlaufgeschwindigkeit kann dadurch vergrößert und verringert werden, daß die Frequenz des Oszillators 60 vergrößert oder verkleinert wird, oder es kann die Folge der Bewegung des Phasenzentrums dadurch verändert werden, daß die Treiber mit den geeigneten Koppeletiften verbunden werden.

Im folgenden wird nochmals bezug auf die Fig. 2 genommen. Die genaue Lage jedes Koppeletiftes 34 bis 37 in bezug auf die vertikale und horizontale Mittellinie des Hornstrahlers 10 und die Verbindungsstelle der VTellenleiterabschnitte 30 und 32 wird durch die gewünschten Antenneneigenschaften bestimmt. Die Größe der Energie des Modus TE₁₀, dl« in Energie der Modi TE₂₀ und TM₁₁ + TE₁₁ umgewandelt wird, ist proportional der länge u, mit der die Koppelstifte in den großen Abschnitt 32 hineinragen. Das Verhältnis der Azimutverschiebung zu der Höhenverschiebung wird durch den Abstand χ von der

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Mittellinie 33 "bestimmt. Je kleiner der Abstand χ ist, um so größer ist die Höhenverschiebung und um so kleiner ist die Azimutverschiebung. Der Abstand χ von der Mittellinie stellt deshalb einen Kompromiß zwischen widerstreitenden Forderungen dar, zwischen denen ein Ausgleich dadurch geschaffen wird, daß die Koppelstifte entsprechend der gewünschten Verschiebung in jeder Ebene in vernünftiger Weise angeordnet werden.

Die Lage der Koppelstifte in bezug auf die Verbindungsstelle der Abschnitte 30 und 32, wobei dieser Abstand in Fig. 2A mit y bezeichnet ist, beruht auf dem gegenseitigen Verhältnis der konkurrierenden Modi■TE₂₀ ^un^ ^i1 ^{+ T}^11· Idealerweise sollten die Koppelstifte in dem ersten Maximum des elektrischen Feldes in dem Wellenleiterabschnitt 32 angeordnet sein. Da jedoch das Maximum für den Modus TE«« ^un(* ^^as Ma**™¹¹¹¹¹ X^te ^en Modus TM₁₁ + TE₁₁ nicht an derselben Stelle liegt, so muß der Abstand y optimiert werden, um einen gewünschten Anteil an beiden Modi zu erhalten, der der gewünschten Verschiebung des Phasenzentrums entspricht.

Die Energiemenge des Modus TE₁₀, die in Modi höherer Ordnung umgewandelt wird, ist gleichfalls eine Funktion des Durchmessers D der Kuppelstifte. Neben der Größe der Energieumwandlung bestimmt der Durchmesser D der Koppelstifte auch den Wert Q der Speisevorrichtung. Je größer der Durchmesser D ist, um so kleiner ist der Wert Q und um so breiter ist die Bandbreite des Modusanregungsmechanismus.

In dem zweiten Wellenleiterabschnitt 32 des Hornstrahlers 10 ist auch eine leitende Scheidewand 31 angeordnet, um die restliche kreuzpolarisierte Energie des hybriden Modus TE₁₁ + TM₁₁ zu verringern.

Es wurde beispielsweise eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Antennenspeisevorrichtung hergestellt, die in einem Q-ebiet von 14»4 GHz bis 15»2 Q-Hz arbeitete. Die Abmessungen der

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entsprechend der Fig. 2A bis 2C ausgebildeten Speisevorrichtung waren wie folgt:

a = 1,395 cm u = 0,373 cm

b = 0,650 cm y = 0,792 cm

a¹= 2,388 cm L= 5,84· cm

b¹= 1,717 cm D= 0,1491 cm

χ = 0,318 cm Z = 1,679 cm.

Die Eigenschaften dieser Speisevorrichtung in der Azimutebene (A) mit der Energiehalbwertsstrahlbreite (EHSB) der beiden Primärdiagrammdaten (Daten des Hornstrahlers 10 allein) und der Sekundärdiagrammdaten (Daten für die Kombination aus Hornstrahler und einem Reflektor) sind jeweils in den Tabellen II und III angegeben. '

Tabelle II Primärdiagrammdaten EHSB (Grad)

f	E Ebene	H Ebene
14,4	68,0	54,0
14,8	53,1	54,5
15,2	54,0	58,0

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Tabelle III SBKÜBDÄRDIAGRAMMDATEH (Hahfeld)

f/D m

	EHSB (Grad)
f	S E HiBNK
U,4	1,82
14,6	1,64
14,8	1,75
15,0	1,64
15,2	1,76

H EBBHB

1,78 1,80 1,76 1,80 1,75

	STBAHLVERSCHIEBtJHG (Grad)	H SBBKK
f	E SBEKB	Q45
U,4	0,35	0,48
14,6	0,45	0,50
14,8	0,34	0,55
15,0	0,31	0,66
15,2	0,30
	YERSCHillrtJJItt DES
	?Hi&BJI&J5ä¥ttunS (cm)	H RRIHR
f	E WIWR	0,28
H,4	0,20	0,30
14,6	0,28	0,30
14,8	0,20	0,33
15,0	0,17	0,40
15,2	0,17

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Es wurde eine Antennenspeisevorrichtung beschrieben, bei der das Phasenzentrum elektrisch so verlagert werden kann, daß, wenn die Speisevorrichtung mit einem Reflektor zusammen verwandt wird, ein sich ergebendes Antennendiagramm räumlich verschoben werden kann, ohne daß die Speisevorrichtung körperlich in bezug auf den Reflektor bewegt werden muß.

- Patentansprüche: -

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Claims (8)

1. Patentansprüche :

   /1.jAntennenspeisevorrichtung, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (30) mit einem ersten und einem zweiten Ende zur Ausbreitung einer ersten elektromagnetischen Feldkonfiguration entsprechend einem an diesem ersten Ende auftretenden Signal; durch eine Einrichtung (34 - 37) zur Erzeugung einer zweiten und dritten elektromagnetischen FeIdkonfiguration; durch eine zweite Einrichtung (32) zur Ausbreitung der ersten, zweiten und dritten elektromagnetischen Feldkonfiguration mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei diese zweite Einrichtung mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten Ende der ersten Einrichtung (30) verbunden und mit der Einrichtung (34 - 37) zur Erzeugung der zweiten und dritten Feldkonfiguration gekoppelt ist; und durch eine Einrichtung (8, 70, 60, 62, 64, 66, 70 - 76) um die erste elektromagnetische Feldkonfiguration mit sowohl der zweiten als auch der dritten elektromagnetischen Feldkonfiguration, die sich in der zweiten Einrichtung ausbreitet, in einer vorbestimmten Reihenfolge zu addieren und zu subtrahieren, um dadurch eine resultierende elektromagnetische Feldkonfiguration zu erzeugen, deren Phasenzentrum sich an dem zweiten Ende der zweiten Einrichtung in einem vorbestimmten Muster bewegt.
2. 2. Antennenspeisevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Einrichtung (30) zur Ausbreitung einer ersten elektromagnetischen Feldkonfiguration einen ersten Abschnitt einer Übertragungsleitung enthält.
3. 3. Antennenspeisevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Abschnitt der Übertragungsleitung aus einer ersten Länge eines rechteckigen Wellenleiters mit vorbestimmten Abmessungen besteht, so daß eich entsprechend einem Eingangssignal an einem Snde ein

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   Modus TE₁₀ in diesem Wellenleiter ausbreiten kann.
4. 4. Antennenspeisevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung (32) zur Ausbreitung der ersten, zweiten und dritten elektromagnetischen Feldkonfiguration einen zweiten Abschnitt einer Übertragungsleitung enthält.
5. 5. Antennenspeisevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die erste, zweite und dritte elektromagnetische Feldkonfiguration durch die Modi TE₁₀, TE₂₀ bzw. TE₁₁ + TM₁₁ gebildet werden; und daß der zweite Abschnitt der Übertragungsleitung durch eine zweite Länge eines rechteckigen Wellenleiters mit vorbestimmten Abmessungen gebildet wird, so daß sich in diesem Wellenleiter die Modi TE₁₀, TE₂₀ und TE₁₁ + TM₁₁ ausbreiten können.
6. 6. Antennenspeisevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zur Erzeugung der zweiten und dritten elektromagnetischen Feldkonfiguration gekennzeichnet ist durch mehrere Koppelstifte (34 - 37), deren eines Ende jeweils in den zweiten Abschnitt (32) des rechteckigen Wellenleiters vorsteht und die an den breiteren Seiten des zweiten Abschnittes des rechteckigen Wellenleiters in vorbestimmten Abständen (x, y) von der Mitte (33) und dem ersten Ende des zweiten Abschnitts des rechteckigen Wellenleiters angebracht sind; und durch Einrichtungen (8, 70), um die anderen Enden der Koppelstifte elektrisch in einer vorbestimmten Folge mit dem zweiten Abschnitt des rechteckigen Wellenleiters zu verbinden, um dadurch die zweite und dritte elektrische Feldkonfiguration zu erzeugen.
7. 7. Antennenspeisevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zur Addition und zur Subtraktion der ersten elektromagnetischen Feldkonfiguration mit sowohl der

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   ersten als auch der zweiten elektromagnetischen Feldkonfiguration gekennzeichnet ist durch mehrere Dioden (70), deren eines Ende jeweils mit dem anderen Ende eines der verschiedenen Koppelstifte (34 - 37) und deren anderes Ende mit dem zweiten Abschnitt (32) des rechteckigen Wellenleiters verbunden ist; und durch eine Einrichtung (60, 62, 66, 70 - 76), die mit den verschiedenen Dioden verbunden ist,um jeweils bestimmte Dioden wahlweise entsprechend einer vorbestimmten Folge in Durchlaßrichtung bzw. Sperrrichtung zu polen, um dadurch die betreffenden Koppelstifte mit dem zweiten Abschnitt des rechteckigen Wellenleiters kurzzuschließen bzw. von diesem zu trennen, wodurch die Feldkonfigurationen in einem vorbestimmten Muster addiert und subtrahiert werden.
8. 8. Antennenspeisevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Koppelstifte aus einem ersten (34), einem zweiten (35), einem dritten (36) und einem vierten (37) Koppelstift bestehen, daß der erste und der zweite Koppelstift (34, 35) an einer der breiten Seiten des zweiten Abschnittes (32) des rechteckigen Wellenleiters angebracht sind und daß der dritte und der vierte Koppelstift (36, 37) an den diesem ersten und dem zweiten Koppelstift jeweils diametral gegenüberliegenden Stellen an der anderen breiten Seite des zweiten Abschnittes des rechteckigen Wellenleiters angebracht sind, und daß der erste, der zweite, der dritte und der vierte Koppelstift durch die Einrichtung (60 -76) zum elektrischen Verbinden jeweils des anderen Endes dieser Stifte mit dem zweiten Abschnitt des rechteckigen Wellenleiters entsprechend dem folgenden Schema elektrisch geschaltet werden:

   Zeit t₁ t₂

   Koppelstift

   erster kurzgeschl. kurzgeschl. getrennt getrennt

   zweiter getrennt kurzgeschl. kurzgeschl. getrennt

   dritter kurzgeschl. getrennt getrennt kurzgeschl.

   vierter getrennt getrennt kurzgeschl. kurzgeschl.

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   worin t. bis t, aufeinanderfolgende Zeitintervalle bedeuten, wodurch das Phasenzentrum der sich ergebenden elektromagnetischen Feldkonfiguration am Ausgangsende des zweiten Abschnittes des rechteckigen Wellenleiters im Uhrzeigersinn umläuft.

   Antennenspeisesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das System in einem Antennensystem mit aufeinanderfolgender Leitstrahldrehung mit einer fokussierenden Wellenübertragungseinrichtung (10) verwandt wird, die einen Brennpunkt und eine Richtachse (22, 33) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (32) des Wellenleiters auf der Richtachse und in dem Brennpunkt der fokussierenden Wellenübertragungseinrichtung angeordnet ist.

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   λ-1.

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