DE2135611B1

DE2135611B1 - Mode coupler for direction finding systems

Info

Publication number: DE2135611B1
Application number: DE2135611A
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Mörz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1972-11-16
Also published as: DE2135611C2; FR2146282A1; NL7209792A; FR2146282B3; NL177269C; CH538763A; NL177269B; JPS5132559B1; CA993531A; GB1403747A

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Modenkoppler für Peilsysteme zur Bestimmung der Winkelabweichung sowohl in der Azimut- als auch Elevationsebene durch Auswertung durch Aperturabweichung im Erreger der Antenne entstehender, höherer Hohlleiterwellentypen, in dem die Wellen vom Nutztyp von den Wellen höheren Typs voneinander getrennt werden.The present invention relates to a mode coupler for direction finding systems for determining the Angular deviation in both the azimuth and elevation plane through evaluation through aperture deviation in the exciter of the antenna arising, higher waveguide wave types, in which the waves from Useful type are separated from the waves of higher type.

Die Anforderungen bei Peilverfahren gehen dahin, möglichst scharfe und genaue Kriterien für die Peilrichtung zu haben. Diese werden ausgedrückt durch Winkelabweichungen in der Horizontalen, der Azimut-, und der Vertikalen, der Elevationsebene. Zur Peilung eines Senders, beispielsweise eines Satelliten, wobei die Betriebsfrequenz im Gigahertz-Bereich liegt und hohlleitergespeiste Spiegelantennen (z.B. Parabol mit Erregerhorn, Cassegrain-Antenne, Hornparabolantenne) verwendet werden, ist es üblich, höhere Hohlleiterwellentypen auszuwerten, die im Empfangsfalle in der Empfangsantenne dann entstehen, wenn die ankommende Wellenfront des Nutzsignals nicht parallel zur Apertur des Erregers einfällt. Insbesondere für die Anwendung des Peilsystems in Satelliten-Bodenstationen ist es wichtig, daß die zur Auswertung herangezogenen Wellentypen gleichzeitig Kriterien für die Winkelabweichung sowohl in der Azimut- als auch in der Elevationsebene liefern.The requirements for DF procedures are to have criteria for the bearing direction that are as strict and precise as possible to have. These are expressed by angular deviations in the horizontal, the azimuth, and the vertical, the elevation plane. To find a transmitter, for example a satellite, The operating frequency is in the gigahertz range and waveguide-fed mirror antennas (e.g. parabolic with exciter horn, Cassegrain antenna, horn parabolic antenna), it is common to use higher waveguide wave types evaluate, which arise in the reception case in the receiving antenna when the incoming Wavefront of the useful signal does not strike parallel to the aperture of the exciter. Especially for the application of the direction finding system in satellite ground stations, it is important that the used for evaluation Wave types at the same time criteria for the angular deviation in both the azimuth and the also deliver in the elevation plane.

Wenn man nun die Charakteristik des Nutztyps, also in diesem vorliegenden Falle der HlO-WeIIe oder der Hll-Welle, verwendet, so hat diese ein Maximum der einfallenden Energie im ausgerichteten Zustand. Wenn man sie aus dem Maximum winkelmäßig entfernt, dann nimmt die Empfangsleistung entsprechend der Charakteristik der Antenne ab. Besteht aber eine Abweichung der Apertur des Erregers in der Antenne vom maximalen Empfangspegel, so entstehen in der Antenne selbst nicht nur der Nutzmodus des einfallenden Signales des jetzt geschwächten Wellentyps, sondern zusätzlich Wellenmoden höherer Ordnung, deren Energie der Winkelabweichung in gewissen Grenzen proportional ist.If one now considers the characteristics of the useful type, in this case the HlO-WeIIe or the Hll wave is used, this has a maximum the incident energy in the aligned state. If one removes them angularly from the maximum, then the received power decreases according to the characteristics of the antenna. But there is one Deviations of the aperture of the exciter in the antenna from the maximum reception level arise in the The antenna itself is not only the mode of use of the incoming signal of the now weakened wave type, but additional wave modes of higher order, the energy of which the angular deviation in certain Limits is proportional.

Bei runden Erregern verwendet man beispielsweise ein System, das die EOl- und HOl-Welle auswertet. Bei quadratischem Erreger wird zur Peilung der H2O- bzw. der HO2-Wellentyp herangezogen. Zur Auswertung der Wellentypen ist ein Modenkoppler erforderlich, der nur die gewünschten Moden möglichst vollständig auskoppelt, ohne dabei den Nutztyp (z.B. HlO, HOl) wesentlich zu stören oder sogar Energieanteile davon auszukoppeln. Es ist hierbei entscheidend, daß keinerlei Energieanteile des empfangenen Nutzsignales ausgekoppelt werden und bei dem Peilverfahren verlorengehen. Ein weiteres Problem be-In the case of round pathogens, for example, a system is used that evaluates the EOL and HOL waves. In the case of a square exciter, the H2O or HO2 wave type is used for bearing purposes. To the Evaluation of the wave types a mode coupler is required, which only the desired modes as possible completely decoupled without significantly disrupting the useful type (e.g. HlO, Hl) or even energy components to decouple from it. It is crucial here that no energy components of the received Useful signals are coupled out and get lost in the direction finding method. Another problem is

steht in der geforderten großen Bandbreite der Auskopplung. is in the required wide range of coupling.

In der deutschen Offenlegungschrift 1,591,428 ist eine Anordnung zur selektiven Auskopplung einer elektromagnetischen Welle aus einem Ubertragungshohlleiter für sehr kurze elektromagnetische Wellen bekannt geworden, die so ausgebildet ist, daß eine Auskopplung von Wellentypen aus einem Übertragungshohlleiter derart erfolgt, indem dieser Hohlleiter für einen höheren Wellentyp durch zwei Querschnittsänderungen selbst als Resonanzkreis wirkt In the German Offenlegungsschrift 1,591,428 is an arrangement for the selective decoupling of an electromagnetic wave from a transmission waveguide become known for very short electromagnetic waves, which is designed so that a Decoupling of wave types from a transmission waveguide takes place in such a way by this waveguide acts as a resonance circuit for a higher wave type due to two changes in cross section

Diese Aufgabe hat aber zur Folge, daß die Resonanz eine sehr schmalbandige Auskopplung zuläßt, was durch einen zweiten Resonanzkreis (RIO) dadurch verbessert wird, daß beide Resonanzkreise als Zweikreisbandfilter wirken und somit eine größere Bandbreite zulassen.However, this task has the consequence that the resonance allows a very narrow-band decoupling, which is improved by a second resonance circuit (RIO) in that both resonance circuits as Dual-circuit band filters act and thus allow a larger bandwidth.

Eine geringe Bandbreite schränkt den Verwendungsbereich dieser Anordnung ein und gibt außerdem in dieser Ausfiihrungsfonn keine Gewähr, daß nicht ein Teil der Nutzleistung des Empfangssignales in der Nachführeinrichtung verloren geht.A low bandwidth limits the range of use of this arrangement and also gives in this version there is no guarantee that not part of the useful power of the received signal is lost in the tracking device.

Da diese Bedingungen, große Bandbreite und nutzenergiefreie Auskopplung der Peüinformation, von den bisher verwendeten Modenkopplera nicht hinreichend erfüllt werden, hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Modenkoppler zu erstellen, der diesen Forderungen gerecht wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.Because these conditions, large bandwidth and energy-free Decoupling of the Peüinformation, not sufficient from the Modenkopplera used so far are met, the present invention has the task of creating a mode coupler, who meets these demands. This task is given by the one specified in claim 1 Invention solved.

Der in Anspruch 1 angegebene Grundgedanke der Erfindung wird durch die in den Ansprüchen 2 und 3 beschriebenen Ausführungsform zweckmäßig realisiert. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspriichen 4, 5 und 6 beschrieben. The basic idea of the invention specified in claim 1 is given by the in claims 2 and 3 described embodiment expediently realized. Further advantageous developments of the invention are described in subclaims 4, 5 and 6.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den Figuren der Zeichnung ist im einzelnen dargestellt:
. In der Fig. 1 die Ansicht eines Modenkopplers von der Antenne her gesehen,The invention is described in more detail using a few exemplary embodiments with the aid of the drawing. The figures in the drawing show in detail:
. In Fig. 1 the view of a mode coupler seen from the antenna,

in der Fig. 2 ein Schnitt A—Bjäutch dejLModenkoppler der Fig. 1 in der Ebene A—B, in FIG. 2 a section A — Bjäutch dejLmodenkoppler of FIG. 1 in the plane A — B,

in der Fig. 3 die verschiedenen, durch die Ablage der Antenne von der Empfangsrichtung entstehenden Wellenmoden und ihre Umformung in den HlO-WeI-lentyp(Fig.3a-3f), in Fig. 3 the different, resulting from the placement of the antenna from the receiving direction Wave modes and their transformation into the HlO-wave type (Fig.3a-3f),

in der Fig. 4 die Anordnung der Auskopplung der höheren Wellenmoden aus dem Modenkoppler,in FIG. 4 the arrangement of the decoupling of the higher wave modes from the mode coupler,

in der Fig. 5 ein Schnitt durch den Modenkoppler der Fig. 1 in einer von der Ebene A—B abweichenden Ebene,in FIG. 5 a section through the mode coupler of FIG. 1 in a plane deviating from plane A-B,

in der Fig. 6 eine Anordnung zur Minderung der Störung des Nutzsignales durch die Auskopplung der höheren Wellentypen,in Fig. 6 an arrangement for reducing the interference of the useful signal by the decoupling of the higher wave types,

in der Fig. 7 die Ansicht eines Modenkopplers mit stufenlosem Hohlleiterübergang,in FIG. 7 the view of a mode coupler with a stepless waveguide transition,

in der Fig. 8 ein Schnitt durch die Mittelachse des gleichen Modenkopplers der Fig. 7 undin Fig. 8 is a section through the central axis of the the same mode coupler of FIGS. 7 and

in der Fig. 9 Kompensationsanordnung zur Unterdrückung von E-Wellenmoden (Fig. 9a—9c).in Fig. 9 compensation arrangement for suppression of E-wave modes (Figures 9a-9c).

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Modenkoppler nach der Erfindung in einer Ansicht von vorn, das heißt vom Antenneneingang her, und in einem Schnitt von der Seite. Der Hohlleiterabschnitt 1 mit seinem großen Querschnitt ist der Antenne zugewandt und so bemessen, daß sich die HlO-, HOl-Wellen (Nutztyp) und die H2O-, H02-Wellen (Kriterium für die' Winkelabweichung, die als Nachfuhrkriterium ausgewertet werden) ausbreiten können. An der Stelle 3 des Modenkopplers wird der Hohlleiterquerschnitt verjüngt und zwar derart, daß im Hohlleiterabschnitt 2, der sich in der Fortpflanzungsrichtung der ankommenden Signale anschließt, keine H2O-, HO2-Wellen mehr ausbreitungsfahig sind. Zwischen den beiden Querschnitten 1 und 2 entsteht ein Spalt, der durch insgesamt 4 Stegpaare (4-4^ (5-5% (6-6O, (7-70 in 8 ίο Hohlleiter aufgeteilt wird, die alle zur Ausbreitung der HlO-WeIIe fähig sind.Figs. 1 and 2 show a mode coupler of the invention in a view from the front, that is to say from the antenna input, and in a section from FIG the side. The waveguide section 1 with its large cross section faces the antenna and so dimension that the HlO-, HOl-waves (useful type) and the H2O, H02 waves (criterion for the 'angular deviation, which is evaluated as a tracking criterion can spread. At point 3 of the mode coupler the waveguide cross-section is tapered in such a way that in the waveguide section 2, the follows in the direction of propagation of the incoming signals, no more H2O, HO2 waves are capable of spreading. Between the two cross-sections 1 and 2, a gap is created that runs through a total of 4 pairs of bars (4-4 ^ (5-5% (6-6O, (7-70 in 8 ίο Waveguide is split, all to spread the HlO-Well are capable.

Die Wirkungsweise ist die, daß die vom Erreger ankommenden Signale der verschiedenen Wellentypen in den Hohlleitern jeweils HlO-Wellen induzieren, deren Phasenlage vom Wellentyp abhängig ist. Diese Abhängigkeit der Phasenlage vom Wellentyp ist in den einzelnen Schaubildern der Fig. 3a—3f dargestellt. In diesen Schaubildern ist der Feldlinienverlauf in den zwischen den beiden Hohlleiterquerschnitten entstehenden Spalten wiedergegeben, und zwar jeweils für den entsprechenden Wellentyp, der in dem ankommenden Signal existent ist. Jeder durch die Ablage der Antenne von der Richtung des einfallenden Signales oder durch sonstige Erregereigenschaften entstehende Wellentyp regt in diesen kleinen, aus Spalt zwischen den beiden Hohlleiterquerschnitten und Trennwänden oder Blenden genannt, gebildeten Hohlleitern ganz bestimmt gepolte HlO-Wellen an. Es entstehen also durch die verschiedenen Hohlleitertypen neue, der Abweichung der Antenne entsprechende HlO-Wellen, deren Energie ein Maß für die Abweichung darstelltThe way it works is that the incoming signals from the exciter of the different wave types induce HlO waves in the waveguides, whose phase position depends on the wave type. This dependence of the phase position on the wave type is in the individual diagrams of FIGS. 3a-3f. In these diagrams, the course of the field lines is in the between the two waveguide cross-sections resulting columns are shown, each for the corresponding wave type, which is in the incoming signal exists. Each by placing the antenna on the direction of the incident A signal or wave type created by other excitation properties excites in this small gap between the two waveguide cross-sections and partitions or diaphragms called, formed Waveguides definitely polarized HlO waves. So it is created by the different types of waveguides new HlO waves corresponding to the deviation of the antenna, the energy of which is a measure of the Represents deviation

Jeder Wellentyp erzeugt in einem Paar der äußeren Hohlleiter des Spaltes (z.B. A, A' der Fig. 1) gleich- oder gegenphasige HlO-Wellen gleicher Amplitude. In dem diesem gegenüberliegenden Hohlleiterpaar (z.B. B, B¹) sind die HlO-Amplituden genauso groß. Der Phasenunterschied dagegen kann zu den gegenüberliegenden Hohlleitern 0° (z.B. bei der H2O-Welle) oder 180° (z.B. bei der H21-, E21-Wel-Ie) betragen. Die Trennwände, kurz als Blenden bezeichnet, (4, 4', 5, 5*) der Hohlleiterpaare enden nach einer vorgegebenen Strecke, so daß sich die gegenphasigen HlO-Anteile zu einer H2O-Welle zusammenset-4J zen; die gleichphasigen HlO-Anteile bilden eine einzige HlO-WeIIe.Each wave type generates in a pair of the outer waveguides of the gap (for example A, A ' of FIG. 1) in-phase or anti-phase H10 waves of the same amplitude. In the waveguide pair opposite this (for example B, B ¹ ) the H10 amplitudes are just as large. In contrast, the phase difference to the opposite waveguides can be 0 ° (eg with the H2O wave) or 180 ° (eg with the H21, E21 Wel-Ie). The partitions (4, 4 ', 5, 5 *) of the waveguide pairs end after a predetermined distance, so that the anti-phase H10 components come together to form an H2O wave; the in-phase HlO components form a single HlO wave.

Zur Auskopplung des H2O-Anteiles sind Rechteckhohlleiter (E, E'/F, J") aufgesetzt, die — wie in Fig. 1 angedeutet — nur gegenphasige Signalanteile vom H2O-Typ auskoppeln. Diese Signale vom Wellentyp H2O sind ein Maß für die Abweichung der .Antenne aus der Richtung der ankommenden Signale. Fällt ein Signal der HlO-WeDe beispielsweise nicht senkrecht ein, so entstehen durch diese Ablage andere Wellenmoden, insbesondere höherer Art. Ihre Energie ist damit ein Maß für die Abweichung aus der Richtung des einfallenden Signales. Zur Auswertung der Abweichung wird der Wellentyp H2O herangezogen, der durch die Formgebung des Modenkopplers vom Nutzsignal der HlO-WeIIe abgetrennt wird. Dies geschieht durch die Abstufung der beiden Hohlleiterquerschnitte. In dem dadurch entstehenden Spalt wird durch geeignete Anordnung von Trennwänden oder auch Blenden genannt, die H2O-Welle bevorzugt, da sie in den entsprechenden Hohlleitern, beispielsweise A—A' existent ist, in A beispielsweise positiver und in A' dann negativer Phase. Ausgenutzt, für die Peilung werden, wie bereits erwähnt, die H2O-Wel-To decouple the H2O component, rectangular waveguides (E, E '/ F, J ") are attached which - as indicated in FIG. 1 - only decouple anti-phase signal components of the H2O type. These signals of the H2O wave type are a measure of the deviation The antenna from the direction of the incoming signals. For example, if a signal from the HlO-WeDe does not arrive vertically, this storage creates other wave modes, especially of a higher type. Their energy is therefore a measure of the deviation from the direction of the incident signal. To evaluate the deviation, the H2O wave type is used, which is separated from the useful signal of the HI wave by the shape of the mode coupler. This is done by grading the two waveguide cross-sections. the H2O wave is preferred because it exists in the corresponding waveguides, for example A-A ' , in A, for example, more positive and in A ' then negative phase. As already mentioned, the H2O world is used for bearing purposes.

len für die Abweichung der Antenne in der einen Richtung und der senkrecht dazu stehenden HO2-Welle für die Abweichung der Antenne senkrecht dazu. Für die Richtung sind die Hohlleiter E-E' (H2O-Welle) und für die andere Richtung die Hohlleiter F-F' (HO2-Welle) vorzusehen.len for the deviation of the antenna in one direction and the HO2 wave standing perpendicular to it for the deviation of the antenna perpendicular to it. The waveguide EE ' (H2O wave) is to be provided for one direction and the waveguide FF' (HO2 wave) for the other direction.

Ein einzelnes Hohlleiterpaar mit der Auskopplung ist in Fig. 4 nochmals in der Draufsicht herausgezeichnet. Um die gesamte H2O-Energie auskoppeln zu können, muß die Welle gegen einen Kurzschluß in laufen, der z. B. durch Verengen der Breitseite realisiert werden kann. Der HlO-Anteil wird dadurch nur wenig beeinflußt und kann nach einer vorbestimmten Strecke S an der Stelle K2 kurzgeschlossen werden derart, daß in die Ebene El ein Kurzschluß transformiert wird, alsoA single waveguide pair with the decoupling is shown again in plan view in FIG. 4. In order to be able to decouple the entire H2O energy, the wave must run against a short circuit in which z. B. can be realized by narrowing the broadside. HLO of the component is thereby affected only slightly and, after a predetermined distance S at the position K2 are short-circuited so that a short circuit is transformed into the plane El so

leiektr. = f (^s) ~ ⁿ ' V2. Diese Bedingung ist unkritisch; es soll lediglich bei allen Betriebsfrequenzen leiectr. = f ( ^s ) ~ ⁿ 'V2. This condition is not critical; it should only be used at all operating frequencies

leiektr. ^k" V4 (k = 1, 3, 5 ...) sein, da sich sonst Resonanzerscheinungen bemerkbar machen können, die eine breitbandige Kompensation des Reflexionsfaktors der Nutzwelle am Querschnittssprung 1 auf 2 erschweren würde. leiectr. ^ k "V4 (k = 1, 3, 5 ...), since otherwise resonance phenomena can become noticeable, which would make broadband compensation of the reflection factor of the useful wave at the cross-sectional jump 1 to 2 more difficult.

Die Anordnung der Fig 4 entspricht einem gefalteten Magic-T, dessen Summenzweig an der Stelle K₂ kurzgeschlossen ist und dessen Differenzzweig vom Hohlleiter E gebildet wird. Die Trennwände 4, 4'—5, 5' in Fig. 1 können theoretisch weggelassen werden; sie verringern jedoch die unerwünschte Ankopplung der HlO (HOl>Welle aus dem Hohlleiterabschnitt 1 in die äußeren Flachhohlleiter.The arrangement of FIG. 4 corresponds to a folded Magic-T, the sum branch of which is short-circuited at point K ₂ and the differential branch of which is formed by the waveguide E. The partitions 4, 4'-5, 5 'in Fig. 1 can theoretically be omitted; However, they reduce the undesired coupling of the HlO (Hl> wave from the waveguide section 1 into the outer flat waveguide.

Anpassungsgemäß bereitet die Auskopplung der gegenphasigen Wellenanteile durch die Hohlleiter E, E'l F, F' keine Schwierigkeiten. Das Hauptproblem ist die reflexionsarme Überführung der H2O (H2O)-Wellen in den Hohlleitern A, A' - B, B' und C, C" - D, D'. Im Übergangsbereich zwischen dem Hohlleiterabschnitt 1 und 2 erleiden die 2?-Feldlinien der H2O (HO2)-Welle eine relativ starke Feldverbiegung, so daß is-Feldkomponenten in Ausbreitungsrichtung auftreten, deren Verschiebungsströme durch leitende Stifte ST in Längsströme der Welle im Flachhohlleiter überführt werden. Diese Maßnahme verbessert die H2O (HO2>Anpassung ganz wesentlich. Eine weitere Verbesserung erhält man durch beeinflussen des H2O-Blindfeldes am Anfang des Hohlleiterabschnitts 2 z.B. durch metallische oder dielektrische Stege M (siehe Fig. 1). Anstelle der Stege M kann sich der Hohlleiterabschnitt 2 gemäß Fig. 5 am Anfang pyramidisch erweitern. Eine zusätzliche Verbesserung der Anpassung erhält man mit Kompensationselementen (z.B. Kap. Stempel, indukt. Blenden) in den äußeren Hohlleitern oder in Hohlleiterabschnitt 1. Induktive Blenden sind für die H2O- und HO2-Wellen im Hohlleiterabschnitt 1 besonders wirksam, da der Hohlleiter relativ nahe an der H2O-Grenzfrequenz betrieben wird. Der Einfluß auf die HlO (HOl)-WeIIe (Nutztyp) ist gering und kann durch Anordnung weiterer Stege gemäß Fig. 6 leicht kompensiert werden.According to the adaptation, the decoupling of the anti-phase wave components by the waveguides E, E'l F, F ' does not cause any difficulties. The main problem is the low-reflection transfer of the H2O (H2O) waves in the waveguides A, A '- B, B' and C, C "- D, D '. In the transition area between the waveguide section 1 and 2, the 2? Field lines suffer of the H2O (HO2) wave a relatively strong field bending, so that is field components occur in the direction of propagation, the displacement currents of which are converted by conductive pins ST into longitudinal currents of the wave in the flat waveguide. This measure improves the H2O (HO2> adaptation quite significantly. Another An improvement is obtained by influencing the H2O blind field at the beginning of the waveguide section 2, for example by means of metallic or dielectric webs M (see FIG. 1). Instead of the webs M , the waveguide section 2 can expand pyramidically at the beginning according to FIG Adaptation is achieved with compensation elements (e.g. chap. Stamp, inductive diaphragms) in the outer waveguides or in waveguide section 1. Inductive diaphragms are for the H2O and HO2 waves in the waveguide section 1 are particularly effective, since the waveguide is operated relatively close to the H2O cut-off frequency. The influence on the HlO (HOl) -WeIIe (usable type) is small and can easily be compensated for by arranging further webs according to FIG. 6.

Aus der bisherigen Beschreibung kann man ersehen, daß mit den Hohlleitern E, E' Anteile der H2O-, H21- und E21-Wellen, mit F, F' Anteile der ΉΟ2-, H12- und E12-Wellen ausgekoppelt werden. Die Anteile der H21-, E21- und H12-, E12-Wellen sind jedoch unerwünscht; um sie zu eliminieren sind äußere Komparator-Schaltungen oder Komparator-Netzwerke vorgesehen. In der Fig. 1 ist diese Schaltung nur für die Hohlleiter E-E' gezeichnet, für F, F' sieht sie analog aus. Sie besteht aus zwei elektrisch gleichlangen Hohlleitern E, E' (F, F¹) und einer Verzweigungsschaltung T, die unter der Bezeichnung »magic Τ« bekannt ist. Im Differenzzweig Δ erscheint der Anteil der ausgekoppelten H2O (HO2)-Energie, im Summenzweig die Energie der ausgekoppelten E21-, H21-(E12, H12>Anteile.From the previous description it can be seen that with the waveguides E, E ' parts of the H2O, H21 and E21 waves, with F, F' parts of the ΉΟ2, H12 and E12 waves are coupled out. However, the proportions of the H21, E21 and H12, E12 waves are undesirable; in order to eliminate them, external comparator circuits or comparator networks are provided. In FIG. 1, this circuit is only drawn for the waveguide EE ' ; it looks analogous for F, F'. It consists of two electrically equal-length waveguides E, E '(F, F ¹ ) and a branch circuit T, which is known as "magic Τ". The proportion of the decoupled H2O (HO2) energy appears in the difference branch Δ, the energy of the decoupled E21, H21 (E12, H12) components appears in the sum branch.

Der Modenkoppler wird im relativ stark übermodierten Hohlleiter betrieben, was insbesondere am Querschnittssprung von Hohlleiterabschnitt 1 auf 2 zur Anregung höherer Wellentypen führt. Zum Erfüllen der Randbedingungen sind vor allem E12-, H12- und H3O-Wellen (desgleichen E21-, H21- und HO3-Wellen) nötig.The mode coupler is operated in the relatively heavily overmoded waveguide, which is particularly true of the Cross-sectional jump from waveguide section 1 to 2 leads to the excitation of higher wave types. To fulfill of the boundary conditions are mainly E12, H12 and H3O waves (also E21, H21 and HO3 waves) required.

Der beschriebene Modenkoppler ist nur eine von verschiedenen Möglichkeiten. Eine andere Ausführungsform zeigen die Fig. 7 in einer Ansicht von vorn, von dem Antennenerreger her und die Fig. 8 eine Seitenansicht in teils geschnittener Darstellungsweise. Hier ist der Modenkoppler in einen stufenlosen Hohlleiteriibergang eingebaut. Der Querschnittssprung zwischen Hohlleiterabschnitt 1 und 2 wird dadurch gemildert; dementsprechend verrringert sich die Intensität der angeregten höheren Wellentypen. Es sei darauf hingewiesen, daß sich die Grenzfrequenzen der angeregten E-Wellentypen im Hohlleiterabschnitt 1 durch Steganordnungen so stark erhöhen lassen, daß sie nicht mehr ausbreitungsfähig sind. Drei Beispiele zeigen die Fig. 9a-c. Die Stege nach Fig. 9a beeinflussen die H2O-Welle nur unwesentlich; bei den Stegen nach Fig. 9b und 9c wird die H2O-Grenzfrequenz erniedrigt. Die Ausführungsform nach den Fig. 9b und 9c bringt dadurch noch den Vorteil, daß der Querschnittssprung zwischen Hohlleiterabschnitt 1 (mit Stegen) und Hohlleiterabschnitt 2 (ohne Stege) verringert werden kann.The described mode coupler is only one of several possibilities. Another embodiment FIG. 7 shows a view from the front, from the antenna exciter, and FIG. 8 a side view in partially sectioned representation. Here the mode coupler is in a stepless one Waveguide transition built in. The jump in cross section between waveguide section 1 and 2 is thereby mitigated; accordingly, the intensity of the excited higher wave types is reduced. Be it pointed out that the cut-off frequencies of the excited E-wave types in the waveguide section 1 can be increased so much by bar arrangements that they are no longer capable of spreading. Three examples Figures 9a-c show. The webs according to FIG. 9a only have an insignificant effect on the H2O wave; both With bars according to FIGS. 9b and 9c, the H2O cut-off frequency is lowered. The embodiment according to the 9b and 9c thereby has the advantage that the jump in cross section between the waveguide section 1 (with bars) and waveguide section 2 (without bars) can be reduced.

Die oben beschriebenen Modenkoppler haben durch ihre Formgebung eine relativ sehr hohe Breitbandigkeit von etwa 15%. Damit gewinnt dieser Modenkoppler eine erhöhte Bedeutung, weil ein sehr aufwendiger und zeitraubender Frequenzabgleich entfällt.The shape of the mode couplers described above has a relatively very high bandwidth of about 15%. This mode coupler thus gains increased importance because it is very complex and time-consuming frequency adjustment is no longer necessary.

Um seine Eigenschaften weiter zu verbessern, ist es zweckmäßig, einen in sich breitbandigen Modenkoppler zu verwenden, ihn aber nur schmalbandig zu betreiben, das heißt ihn an einer sehr definierten Stelle, und zwar dort, wo die Auskopplung der höheren Moden erfolgt, schmalbandig abstimmbar zu machen.In order to improve its properties further, it is expedient to use an inherently broadband mode coupler to use it, but only to operate it in a narrow band, i.e. at a very defined point, namely where the coupling out of the higher modes takes place, to make narrowband tunable.

Zu diesem Zweck wird der Raum unmittelbar hinter der Auskopplung der höheren Moden als Resonanzkreis ausgebildet und durchstimmbar ausgeführt. Die Resonanzfrequenz dieses Raumes wird man im Übertragungsband auf die H2O-(HO2>Welle beschränken. Da aber gleichzeitig die HlO-(HOl)-Welle in diesem Raum mitexistent ist, deren Resonanz unabhängig von der H2O-(HO2)-Resonanz auf eine Frequenz außerhalb des Übertragungsbereiches eingestellt werden kann, ergibt sich ein praktisch ungestörter Nutzkanal. Die Existenz dieses Resonanzkreises setzt voraus, daß dieser Resonanzraum weitgehend abgeschlossen ist, das heißt die Ankopplung bzw. die Auskopplung klein ist. Durch die Einfügung von Blenden sowohl nach dem Modenkoppler als auch nach dem Ausgang (Magic-T) hin, kann diese Wirkung erzielt werden.For this purpose, the space immediately behind the decoupling of the higher modes is used as a resonance circuit designed and made tunable. The resonance frequency of this room becomes one in Limit the transmission band to the H2O (HO2> wave. But at the same time the HlO- (HOl) -wave coexists in this space, the resonance of which is independent of the H2O (HO2) resonance a frequency outside the transmission range can be set, the result is practically undisturbed Useful channel. The existence of this resonance circuit presupposes that this resonance space is largely is completed, that is, the coupling or the decoupling is small. By inserting of apertures both after the mode coupler and after the exit (Magic-T), this can Effect can be achieved.

Durch diese Anordnung erreicht man einen nahezu störungsfreien Nutzkanal.This arrangement results in an almost interference-free useful channel.

Dieser Resonanzkreis wird zur Durchstimmbarkeit Abstimmglieder haben, die in Form von eichbarenThis resonance circuit will have tuning elements in the form of calibratable for tunability

Abstimmschrauben oder sonstigen eichbaren Abstimmitteln in den Resonanzkreis eingebracht werden. Durch die Eichbarkeit solcher Abstimmittel wird dann auch auf einfache Weise ein Abgleich, möglich sein.Tuning screws or other calibratable tuning means are introduced into the resonance circuit. As such tuning means can be calibrated, an adjustment is then also possible in a simple manner be.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß das in Fig. 1 dargestellte und in Hohlleitertechnik ausgeführte Komparator-Netzwerk auch mit einer koaxialen Vergleichsschaltung oder in Streifenleitertechnik realisierbar ist.In addition, it should be pointed out that the one shown in FIG. 1 and carried out using waveguide technology Comparator network also with a coaxial comparison circuit or in stripline technology is feasible.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Mode coupler for Peibysteme to determine the angular deviation both in the azimuth and elevation plane due to aperture deviation in the exciter of the antenna arising ,, higher waveguide wave types in which the waves of the useful type are separated from the waves of higher type, characterized in that the mode coupler consists of two waveguide sections (1, 2) arranged one behind the other, which are dimensioned so that in the first waveguide section (1) facing the antenna all evaluable wave modes and in the following waveguide section (2) essentially only the use mode exist, with between the two waveguide sections (1) and (2) column with inserted in the direction of propagation of the waves apertures (4, 4 ', 5, 5', 6, 6 ', 7, T) for decoupling the higher wave modes are arranged so that of the higher wave modes, new modes are essentially excited by the useful mode that contains the bearing signal

2. mode coupler for direction finding systems according to claim 1, characterized in that the mode coupler (Fig. 1,2) consists of two nested square waveguide sections (1, 2), which are dimensioned so that all evaluable wave modes in the outer waveguide section (1) and in the inner waveguide section (2) essentially only the use mode exist, wherein in the gap between the two waveguide sections (1, 2) in the direction of propagation of the wave diaphragms (4, 4 ', 5, 5', 6, 6 ', 7, 7 ^ for the higher wave modes are inserted so that in the higher wave modes new modes are essentially excited by the useful mode, which contains the bearing signal.

3. Mode coupler for direction finding systems according to claim 1, characterized in that the mode coupler (Fig. 7, 8) consists of a preferably square waveguide tapering from the antenna in the direction of propagation of the waves, the tapering of which is so dimensioned that in that of the antenna facing waveguide section (1) all evaluable wave modes and in the tapered waveguide section (2) only the use mode exist and between these two sections coupling slots (visible D, D ' Fig. 8) are arranged and dimensioned so that only the higher wave modes can be decoupled and stimulate new modes essentially from the useful mode that contains the bearing signal.

4. Mode coupler for direction finding systems according to claims 1 to 3, characterized in that at least two opposite, the direction finding signal decreasing waveguide outputs of the mode coupler (E, E ', F, F ¹ ) are applied to the two arms of a branch (T) with equal rights and the bearing signal is available at the parallel branch output (Δ).

5. mode coupler for direction finding systems according to claim 4, characterized in that the central axis the waveguide outputs of the mode coupler perpendicular to the longitudinal axis of the waveguide section stand.

6. mode coupler for direction finding systems according to any one of the preceding claims, characterized in that the waveguide outputs are designed as tunable resonance circuits by their coupling to the mode coupler and their decoupling to the equal arms of the branching piece (T) is loose.