DE2408610A1 - Optimierte monopulsstrahlungsquelle - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY 22.Pebruar ]Q₇4

HEINZ-JOACHiM HUBER

REINER PRIETSCH 7814-IV/K

THOMSON-CSP, Paris, Bid. Haussmann 173 (Prankreich)

"Optimierte Monopulsstrahlungsquelle"

Priorität vom 23-Pebruar 1973 aus der. französischen Patentanmeldung 73 06564

ι Die Erfindung betrifft eine optimierte Monopulsstrahlungsquelle ! die an drei Ausgänge ein Summensignal S bzw. zwei Differenzsigj nale Δ E und ΔΗ liefert, die eine Funktion einer Winkelablage zwischen der Richtung eines im Raum befindlichen Objektes und der Achse einer der Monopulsquelle zugeordneten Antenne, sind.

Es sind bereits Monopulssysteme bekannt, die aktive Systeme darstellen oder Teil von Radaranlagen sind und die gesendete Energie nach Reflexion an einem im Raum befindlichen Objekt empfangen; ebenso sind passive Monopulssysteme bekannt, welche die unmittelbar von dem Objekt abgestrahlte Energie empfangen. Ob es sich nun um aktive oder passive Systeme handelt, eine Anzeige der Richtung des betreffenden Objektes wird durch zwei Parameter, üblicherweise die Höhe und ddß Seite, mittels eines einzigen empfangenen Impulses erhalten. Die Monopulsquelle bildet in Verbindung mit·'einer Bündelungsvorrichtung die Antenne des Systems. Die Quelle ist derart ausgelegt, daß jeder empfangene Impuls an zwei verschiedenen Ausgängen zwei sogenannte Differenzsignale erzeugt, die in Relativwerten, welche eine Punktion des Pegels des empfangenen Signals sind, die Höhenwinkelablage und die Seitenwinkelablage der Richtung des Objektes in Bezug auf die

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Achse der Antenne liefern. Diese beiden Differenzsignale sind hier mit Δ E und Δ H bezeichnet. Die absoluten, also vom Pegel, des Empfangssignales unabhängigen Ablagewerte werden, anschließend durch Vergleich jedes der Differenzsignale mit einem Bezugssignal, dem Summensignal S , ermittelt. Dieses Summensignal Σ wird im allgemeinen an einem anderen Ausgang erhalten.

Eine Monopulsquelle besitzt demnach einen Ausgangskanal "Summe", einen Ausgangskanal "Differenz-Höhe" und einen Ausgangskanal "Differenz-Seite". Im Falle eines Radarsystems umfaßt die Quelle darüberhinaus noch einen Eingangskanal, der häufig mit dem Ausgangskanal "Summe" zusammenfällt, wobei diese verschiedenen Kanäle mit der Antenne durch mehr oder weniger aufwendige Schaltungen und Anordnungen verbunden sind.

Außerhalb der Monopulsquelle sind die drei Ausgänge mit Schaltungen verbunden, die die "Summen- und Differenzsignale vergleichen.'Im Falle eines Radarsystems ist der Eingangskanal mit dem Sinder verbunden; wenn der Eingangskanal mit dem Ausgangskanal "Summe" zusammenfällt, ist zwischen diesen Ausgang einerseits und den' Sender und die Vergleichsschaltungen andererseits ein Duplexer eingefügt.

Von der Antenne her betrachtet umfaßt die Monopulsquelle eine bestimmte Anzahl von Strahlungsöffnungen, die einander derart gegenseitig zugeordnet sind, daß sie sich in Bezug auf die drei Ausgänge wie drei unabhängige Quellen verhalten, nämlich eine Summenquelle entsprechend einer einzigen Strahlungsöffnung, für die das Maximum der Energie längs der Achse der Antenne konzentriert ist, sowie zwei Differenzquellen, von denen jede zwei getrennten und gleich weit von der Achse der Antenne entfernten Strahlungsöffnungen entspricht, wobei die beiden Quellen aufeinander senkrecht stehende Symmetrieebenen besitzen. Wenn die Richtung eines Objektes des Raumes mit der Antennen-

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— "ζ. _

achse zusammenfällt, haben die in den beiden öffnungen jeder Differenzquelle empfangene Signale gleiche Amplitude. An den Differenzausgängen tritt folglich kein Signal auf. Wenn diese Richtung von der Antennenachse abweicht, spiegelt diese Winkelab].age sich in einem Amplitudenunterschied der in den beiden Öffnungen der einen oder beider Differenzquellen empfangenen Signale wider, wobei der Unterschied zu einem Signal an den entsprechenden Ausgängen führt.

Es sind Monopulsquellen verschiedensten Aufbaus bekannt. Im Ab-■ schnitt 21 - ή des Radar-Handbook von Merril Skolnick, heraus-

gegeben von Mac Graw Hi 13., sind in den Figuren 17 ₃ 18, 19 ₃ 2o, 2Γ Quellen mit vier oder mehr Strahlungsöffnungen dargestellt. Die ' Figuren 23, 25 und 26 zeigen Quellen mit einer einzigen öffnung, • die jedoch zur Gewinnung der Differenzsignale mit Wellentypen höherer Ordnung arbeiten.

In allen Fällen sind die Strahlungsdiagramme der Differenzquellen verschoben in Bezug auf dasjenige der Summenquelle und reichen demzufolge auf jeder Seite über die Bündelungsvorrichtung hinaus, was für die Differenzsignale den Antennengewinn mindert.

Die drei Quellen für Summe und Differenz müssen vor allem Strah· ! lungsdiagramme besitzen, die die zu der Quelle gehörige Bündej lungsvorrichtung bestmöglichst ausleuchten. Man sagt dann, daß die Monopulsquelle "optimiert" ist.

j Die Figur l6 auf Seite 21 - IM des Radar Handbook zeigt eine j ideale Monopulsquelle, die diese Optimierung der Strahlungs-ι diagramme für das Summensignal Σ und die DifferenzsignaleAE und Δ Η verwirklicht.

Die Optimierung wird im allgemeinen in beiden Symmetrieebenen der" Monopu3.squelle angestrebt. Diese Ebenen werden nachfolgend

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als "Ε-Ebene" und "Η-Ebene" bezeichnet. Die Ε-Ebene ist die Symmetrieebene, die 'den Vektor des elektrischen Feldes E im Mittelpunkt der Summenquelle enthält. Die Η-Ebene ist die zur Ε-Ebene senkrechte Symmetrieebene.

Die bekannten Monopulsquellen bestehen im wesentlichen aus einem oder mehreren Abschnitten von im allgemeinen rechteckigen Hohlleitern. An einem Ende sind die Hohlleiter offen und erweitern sich gegebenenfalls trichterförmig zur Bildung der Strahlungsöffnungen. Am anderen Ende verbinden mehr oder weniger komplexe Verbindungsanordnungen diese Hohlleiter mit den Summen- und Differenzausgängen.

Die Figuren 17, 19 und 2o des Abschnittes 21 des Radar-Handbook zeigen Beispiele von Quellen, die vier oder fünf Hörner oder Trichter umfassen. Die Optimierung der Strahlungsdiagramme geschieht folglich durch Hinzufügung zusätzlicher Trichter zur Vergrößerung der öffnungen der Differenzquellen. Die Figur auf Seite 21 - 17 des Radar-Handbook zeigt eine optimierte Quelle, die 12 Trichter umfaßt. Sie nähert sich der idealen Anordnung der Figur 16, doch sind die Höchstfrequenzschaltungen bzw. -anordnungen äußerst komplex und im Fall von Bordausrüstung für Luftfahrzeuge schlecht vereinbar mit den Forderungen nach geringem Gewicht und geringem Platzbedarf.

Die in der französischen Patentschrift 1 512 kO6 beschriebene Quelle umfaßt lediglich einen einzigen Trichterstrahler oder Hohlleiter und folglich eine einzige Strahlungsöffnung. Zur Trennung der Summen- und Differenzsignale arbeitet sie mit Hybrid-Wellentypen. Die öffnung ist für die Differenzsignale korrekt dimensioniert. Die Optimierung einer solchen Quelle kann durch Verminderung der öffnung für das Summensignal durch Verwendung höherer Wellentypen erfolgen. Jedoch ist das Arbeiten

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mit diesen Wellentypen schwierig und erfordert komplizierte Höchstfrequenzschaltungen und -anordnungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Monopulsstrahlungsquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Verwendung hybrider oder gemischter Wellentypen erübrigt und mit sehr einfachen Höchstfrequenzanordnungen oder -schaltungen arbeitet. Die Lösung dieser Aufgabe bildet den Gegenstand der Patentansprüche.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die vollständig voneinander getrennten Verbindungsanordnungen außerordentlich einfach aufgebaut sind. Die Optimierung der in jeder Symmetrieebene unabhängig erhaltenen Strahlungsdiagramme ist auf diese Weise wesentlich einfacher zu realisieren.

In der Zeichnung ist eine Monopulsstrahlungsquelle nach der Erfindung anhand von beispielsweise gewählten. Ausführungsforraen und erläuternden Diagrammen schematisch veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Monopulsquell· nach der Erfindung, bei der die Verbindungsanordnung für das Differenzsignal AH fortgelassen ist,

Figuren 2 und 3 Aufsichten auf die Quelle, in denen die Errichtung des elektrischen Feldes in verschiedenen Teilen dargestellt ist,

Figuren 4 und 5 Diagramme zur schematischen Veranschaulichung der Verteilung des elektrischen Feldes in der Öffnung für das Summen- und die Differenzsignale,'

Figur 6 eine andere Ausführungsform der Verbindungsanordnung zwischen den seitlichen Strahlern und dem. Ausgang für das Differenz signal ΔΕ,

Figur 7 ein Ausführungsbeispiel einer vollständigen Quelle,

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Figuren 8, 9 und Io Ansichten zur Veranschaulichung der

Richtung des elektrischen Feldes in den drei Teilen der Strahlungsöffnung für die drei Typen von Empfangs Signalen..

Figur 1 stellt ein Beispiel einer Monopulsquelle nach der Erfindung dar. Sie umfaßt einen Rechteck-Haupthohlleiter 1, der sich trichterförmig erweitert und zwischen zwei Rechteck-Seitenhohlleitern 2 und 3 liegt, die sich ebenfalls erweitern. Im folgenden wird in diesem Zusammenhang lediglich von dem Haupttrichterstrahler 1 und den SeitentrichterStrahlern 2 und 3 gesprochen. Die Trichter münden mit ihrer großen öffnung in den freien Raum. Diese öffnungen bilden die Strählungsöffnungen der Monopulsquellen. Auf der Seite ihrer kleineren öffnung sind die Hörner mit dem Summenausgang 4 und dem Differenzausgang 5 durch passende Höchstfrequenzanordnungen verbunden.

Der Einfachheit halber ist eine Quelle dargestellt^ die lediglich den Ausgang für das DifferenzsignalAE besitzt und für die die Optimierung der Strahlungsdiägramme der Summen- und Diffe" renzsignale lediglich in der Ε-Ebene durchgeführt ist. Der zweite Differenzausgang sowie die zugehörigen Verbindungsanordnungen sind nicht dargestellt. Diese Anordnungen sind-von den dargestellten unabhängig und ihre Beschreibung wird im weiteren Verlauf noch nachgeholt werden.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf Monopulsquellen für die Bestimmung einer Winkelablage in einer einzigen Ebene beschränkt.

Der Haupttrichter 1 ist mit dem Summenausgang 4 direkt über einen Rechteckhohlleiter 6 verbunden. Die Seitentrichter 2 und 3 sind mit dem Differenzausgang 5 über eine Verbindungsanordnung 7, beispielsweise ein sogenanntes magisches T verbunden. Zwei Kanäle des magischen T sind mit den beiden Trichtern 2 und 3

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verbunden, die beiden anderen Kanäle oder Arme werden durch die Hohlleiterabschnitte 5 und 8 gebildet. Der Hohlleiter 8 ■ ist durch einen Kurzschluß 9 abgeschlossen. Der Hohlleiter 5 bildet den Differenzausgang der Monopulsquelle.

Die Arbeitsweise der Quelle ist leichter verständlich anhand der Figuren 2 und 3; die Aufsichten auf die Quelle darstellen sowie, anhand der Figuren H und 5, die in Diagrammform die sche- ! matische Verteilung des elektrischen Feldes in der Öffnung für das SummensignalSund das Differenzsignal ΔΕ zeigen.

Im Sendefall liegt die zu sendende Energie am Summeneingang 4. . Das elektrische Feld E, dargestellt durch die Pfeile in den Fij guren, hat in jedem geraden oder rechtwinkeligen Schnitt durch ' den Hohlleiter 6 dieselbe Richtung und pflanzt sich in Form des • in der internationalen Literatur mit TE^₀ bezeichneten Grundwel- ! lentyps fort.

Im folgenden werden die Bezeichnungen

TE

p₀

TE,_Q gemäß

der internationalen technischen Literatur gebraucht. (In der französischen technischen Literatur haben die entsprechenden Benennungen TE₀₁,- TE_Q2, TE_Q, dieselbe Bedeutung).

Sobald die Energie an der Mündung angekommen ist, wird sie in den Raum abgestrahlt. Da die Seitentrichter mit ihrer Breitseite an dem Haupttrichter anliegen, tritt in Höhe der Öffnung eine Kopplung ein und ein Teil der durch den Haupttrichter abgestrahlten Energie pflanzt sich in den Seitentrichtern fort. Die in den Trichter 2 und in den Trichter 3 eintretenden Wellen sind in Phase, vereinigen sich in dem magischen T in bekannter Weise und pflanzen sich lediglich in dem Hohlleiterabschnitt 8 fort. Da diese Wellen gleichphasig und von gleicher Amplitude sind, pflanzt sich gemäß den Eigenschaften einer derartigen

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Verbindung in dem Hohlleiter 5 keinerlei Energie fort. Der Hohlleiter 8 ist durch einen Kurzschluß 9 abgeschlossen, der die Reflexion der Wellen bewirkt. Die Energie wird folglich zur Mündung der Hörner bzw. Trichter 2 und 3 zurückgeschickt. Die elektrische Länge zwischen der Mündung und dem Kurzschluß 9 muß derart bemessen sein, daß die Wellen gleichphasig mit ι denjenigen des Haupttrichters wieder abgestrahlt werden.

Die Ausleuchtung der Gesamtöffnung der Quelle, das heißt die j Amplitudenverteilung des elektrischen Feldes E in dieser öff- ! nung, ist in Figur 4 veranschaulicht. Diese Verteilung ist eine diskontinuierliche, gleichphasige Funktion, bestehend aus einem Mittelabschnitt und zwei Seitenabschnitten kleinerer Amplitude..

; Diese Verteilung des elektrischen Feldes ist folglich an die Abmessungen der Öffnungen gebunden. Die Form des Strahlungs-

diagrammes der Quelle resultiert aus dieser Verteilung. Davon j j i

: ausgehend, daß dieses Diagramm die Bündelungsvorrichtung korrektj ausleuchten soll, leitet man hieraus die Abmessungen der öffnun-

■ gen und insbesondere diejenigen des Zentraltrichters ab. Eben-

Ϊ so ist es möglich, daß die von den Seitentrichtern wieder ab-

! gestrahlten Wellen sich in Gegenphase zu denjenigen des Haupttrichters befinden. Auf diese Weise ist die Monopulsquelle bes-

; ser angepaßt an den Brechungs-Brennfleck der Antenne. Dieses

j Ergebnis wird beispielsweise durch Änderung der Länge des Hohl-

leiterabschnittes 8 erzielt.

Im Falle des Empfanges bei nicht auf der Achse der Antenne lie-^! gendem, im Raum befindlichen Objekt ruft die Bündelungsvorrich-₍ tung in der Ebene der Öffnungen einen Beugungs- oder Brechungsfleck hervor der nicht zentrisch zur Achse liegt. Dieser Brechungsfleck, der praktisch die Gesamtheit der empfangenen F.ner- ■

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gie enthält, kann in zwei Komponenten zerlegt werden, nämlich eine, deren Verteilung des elektrischen Feldes geradzahlig symmetrisch ist, und eine andere mit ungerader Symmetrie.

Die Feldverteilung mit gerader Symmetrie wird die drei Trichter gleichphasig anregen. Die von dem Haupttrichter aufgenommene Energie findet sich am Ausgang 4 wieder. Diejenige, die von den Seitentrichtern 2 und 3 aufgenommen wird,wird durch den Kurzschluß 9 reflektiert und findet sich teilweise durch Kopplung in den Haupttrichter am Ausgang 4 wieder. Dies ist die in Bezug auf den Sendefall umgekehrte Arbeitsweise.

[ Die Komponente mit ungerader Symmetrie erregt die Trichter 2 und ; 3 gegenphasig, vereinigt sich in dem magischen T7 und wird dem Ausgang 5 zugeleitet.

Der Haupthohlleiter wird durch die Hybrid-Wellentypen TE₁. +

. erregt.Dieser Fortpflanzungstyp darf nicht existieren. Die Dimensionen des Trichters sind derart bestimmt, daß dieser Typ unter der Grenzfrequenz liegt. Unter diesen Umständen wird dieser Typ reflektiert und ruft das Auftreten von Wellen mit transversaler Polarisation hervor, die man durch Hinzufügung öineö Polarisationsfilters auf der Öffnung des Haupttrichters beseitigen kann. Dieser Filter kann aus einem Gitter bestehen, dessen Drähte parallel zur Η-Ebene verlaufen, d.h. parallel zu der zu beseitigenden Polarisation.

Die in Figur 3 angegebene Feldverteilung ist diejenige, die lediglich das Summensignal 2 erzeugt. Diejenige der Figur 5 Kurve A ist jene, die lediglich das DifferenzsignalΔΕ erzeugt. Insbesondere ist für das Differenzsignal das Feld über dem Haupttrichrter gleich Null und über den Seitentrichtern ein Maximum.

- Io -

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- Io -

Dieser Feldverteilung entspricht ein Strahlungsdiagramm, das die Bündelungsvorrichtung vollständig ausleuchten muß, um die Optimierung der Quelle in der Ε-Ebene zu erzielen. Diese Verteilung des Feldes A hat in erster Näherung dieselbe Richtwirkung wie der erste Ausdruck der Fourrier-Reihenentwicklung, der ein Sinusbogen ist, wie in Figur 5 durch die Kurve B dargestellt. Diese Richtwirkung ist verknüpft mit den Gesamtabmessungen der Quelle während die Richtwirkung für das Summensignal durch Änderung der Abmessungen des Haupttrichters eingestellt werden kann. Man kann folglich die Richtwirkungen unabhängig voneinander einstellen. _ j

Ein anderer Bemessungs- bzw. Einstellungsparameter besteht darin,ι ι die Trennwände zwischen dem Happttrichter und den Seitentrichternι zu verlängern oder zu verkürzen. Man bringt im zweiten Fall vor j dem Haupttrichter einen Hohlraum an, in dem Hybrid-Wellentypen hö-f • herer Ordnung existieren können. Dieses Verfahren liefert einen zusätzlichen Parameter, der es gestattet, die Richtwirkung der Summenquelle im Hinblick auf die gesuchte Optimierung zu ändern. Man bedient sich dieses Verfahrens beispielsweise zurErleichterung der Anpassung der Strahlungsöffnung, d.h. zur Verminderung der Auswirkungen der Diskontinuität der Wellenfortpflanzung beim Übergang von der Quelle in den freien Raum und umgekehrt.

Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Verbindungsanordnung zwischen den Seitentrichtern und dem Differenzausgang.

.J Die gestrichelt dargestellten Seitentrichter 2 und 3 sind durch Rechteckhohlfeiterabschnitte 2Ound'3O verlängert. Der mit derselben Bezugsziffer 5 bezeichnete Differenzausgang befindet sich an der Öffnung eines dritten Rechteckhohlleiterabschnittes Io, der mit einer Breitseite auf den Schmalseiten der Seitenhohlleiter 20 und 30 liegt. Letztere sind durch Kurzschlüsse 21 und 31 abgeschlossen. Der Hohlleiter 10 ist ebenfalls durch einen

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Kurzschluß 11 abgeschlossen. Sämtliche Symmetrieachsen der Hohlleiter verlaufen parallel.

Die Kopplung zwischen den Seitenhohlleitern und dem Hohlleiter 10 geschieht über zwei zu der Symmetrieachse der Hohlleiter parallele Schlitze, die in den den .Hohlleitern gemeinsamen Wänden symmetrisch, zu beiden Seiten der Achse des Hohlleiters Io vorgesehen sind.

Der Hohlleiter 10 arbeitet lediglich auf dem Grundwellentyp TE^_c was einer gegenphasigen Anregung der Schlitze 12 und 13 entspricht. Hierzu müssen die sich in den Seitenhohlleitern 20 und 30 fortpflanzenden Wellen gegenphasig sein. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Richtung eines entdeckten Objektes nicht mit der Antennenachse zusammenfällt. Es tritt dann, ein Differenzsignal am Ausgang 5 auf.

Die Orte der Kurzschlüsse 21, 31 und 11 sind derart festgelegt, daß die besten Kopplungen zwischen den Seitenhohlleitern und dem Hohlleiter Io erzielt werden.

Wenn sich in den Seitenhohlleitern gleichphasige Wellen fortpflanzen, erregen die Kopplungsschlitze 12 und 13 in dem Hohlleiter Io den Wellentyp TE_2Q. Da dieser Wellentyp unterhalb der Grenzfrequenz liegt,kann die Energie sich dort nicht fortpflanzen und wird folglich zurück zu den Seitenhohlleitern reflektiert; deren Länge so bemessen ist, daß diese Energie sich mit den ankommenden Wellen an der öffnung wieder in Phase befindet.

Die soeben beschriebene Quelle enthielt der größeren Anschaulichkeit halber lediglich einen einzigen Differenzkanal. Sie ermöglicht den Erhalt einer Anzeige einer Winkelablage lediglich in einer einzigen Ebene, nämlich der Ε-Ebene. Es ist dennoch "möglich, diese Quelle zur Bestimmung von Winkelablagen in der E-Fbene und in der zu dieser senkrechten Η-Ebene zu verwenden.

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Man benützt in diesem Fall in bekannter Weise in dem Haupttrichter 1 den Wellentyp TE^₀ für das Summensigna] und den Wellentyp TEp₀ für das Differenzsignal in der Η-Ebene. Die Figuren 23 auf Seite 21 - 18 und 25 auf Seite 21 - 19 des Radar-Handbook zeigen die Ausleuchtung einer öffnung mit den Typen TE^₀ und TE₂₀ einerseits und eine Einrichtung zur Trennung dieser Typen andererseits.

Figur 7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Monopulsquelle nach der Erfindung.

Die Trichter 1, 2, 3 und der Haupthohlleiter 6 sind dieselben wie in Figur 1. Jedoch ist das magische T 7 der Figur 1 durch eine Verbindungsanordnung gemäß der Figur 6 ersetzt, von der lediglich die Seitenhohlleiter 20 und 30 und der Ausgangshohlleiter Io, in den der Differenzausgang der E-Ebene 5 mündet, dargestellt sind.

Der Differenzausgang für die Η-Ebene ist mit 18 bezeichnet. Er mündet in einen Hohlleiterabschnitt 17, dessen Schmalseiten senk-i recht zur Achse des Hohlleiters 6 liegen. Darüberhinaus fällt die Symmetrieebene des Hohlleiters 17 mit der horizontalen Symmetrieebene des Hohlleiters 6 zusammen.

Der Hohlleiter 6 ist nach einer Verjüngung 15 durch einen Hohl- !

leiter 16 verlängert. Am Ende des Hohlleiters 16 befindet sich j

der Summenausgang 4. Es wird angenommen, daß alle Ausgänge 4, 5 \

und l8 mit äußeren Schaltungen über Hohlleiter verbunden sind, '

in denen lediglich der Wellentyp TE._Q existieren kann. ',

Die Funktionsweise des Differenzkanals für die Ε-Ebene wurde be-i reits beschrieben. Diejenige des Differenzkanals der H-Ebene, die den Hohlleiter 17 ins Spiel bringt, ist auf Seite 21-19 des Radar-Handbook sowie auch in der französischen Patentschrift 1 584 009 beschrieben.

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Die Optimierung der Strahlungsdiagramme der Summenquelle und der Differenzquellen in der Η-Ebene kann sehr einfach beispielsweise durch Verbreiterung des Hohlleiters 6 in einer passenden Entfernung von der Mündung erzielt werden.

Ein TE^Q-Wellentyp erzeugt nach Durchlaufen dieser Verbreiterung eine Kombination der Wellentypen TE^₀ und TE-,_Q.

Die Optimierung wird somit durch Verwendung eines höheren Wellentyps erreicht, der unabhängig von anderen Größen die öffnung der

Summenquelle ändert.

; Die Optimierung kann auch durch Verwendung von höheren Wellen-' typen noch höherer Ordnungszahl erreicht werden.

j Alle diese Wellentypen werden in den Seitentrichtern mit demselben Kopplungskoeffizienten wie der Grundwellentyp erregt, durch die sorgfältig in den Seitenhohlleitern 20 und 30 positionierten Kurzschlüsse reflektiert und befinden sich in der öffnung wieder in Phase. Diese Kurzschlüsse sind jeden Wellentyp zugeordnet, da die Portpflanzungen von einem Wellentyp zum anderen verschieden sind.

Diese Kurzschlüsse können entfallen, wenn die verwendeten TE-Wellentypen in den Seitentrichtern unterdrückt werden. Die Reflexion erfolgt dann ohne Phasenumkehrung an der öffnung.

Die Abmessungen des Haupttrichters sind in der Η-Ebene in Abhängigkeit von der Richtwirkung des Differenzdiagrammes festgelegt. Die Seitentrichter haben entweder die gleichen Abmessungen oder geringere Abmessungen, was die Anregung von Wellentypen höherer Ordnung vermeidet.

Bei der Bestimmung der Abmessungen der Trichter spielt auch die Art des oder der Dielektrika eine Rolle, die die Trichter und die Hohlleiter ausfüllen, ebenso wie Hindernisse (Stege), die

"•«09837/074 3- " ^ιΆ ~

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zum Zweck der Erleichterung der Fortpflanzung höherer Wellentypen ohne beträchtliche Vergrößerung der Abmessungen der Hohlleiter vorgesehen sein können.

Die Figuren 8, 9 und Io veranschaulichen Stirnansichten der drei Trichter 1, 2 und 3, in denen die Richtungen des elektrischen Feldvektors E in den drei Betriebsfällen dargestellt sind, bei denen es sich um die Fälle "Summe", "Differenz Ε-Ebene" und "Differenz Η-Ebene" handelt.

Im Summenbetrieb sind die Felder in den drei Trichtern gleich-' phasig.

. Im Betrieb "Differenz Ε-Ebene" ist in dem Haupttrichter 1 kein Feld vorhanden und in den Seitentrichtern sind die Felder gegenphasig.

In Betrieb "Differenz Η-Ebene" sind die Felder zwischen einem Ende eines Trichters und dessen anderem Ende gegenphasig.

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Claims (1)

1. DIETRICH LEWINSKY ₀₀ _ . _Ί .

   HEINZ-JOACHIM HUBER ²² -^{Februar ]} 974

   REINER PRIETSCH 7814-IV/K

   THOMSOn-CSF₃ Paris, BId.Haussmann 173 (Frankreich)

   Patentansprüche:

   Optimierte Monopulsstrahlungsquelle, die an drei Ausgänge ein Summensignal S bzw. zwei Differenzsignale Δ E und & H liefert, die eine Funktion einer Winkelablage zivischen der Richtung eines im Raum befindlichen Objektes und der Achse einer der Monopulsquelle zugeordneten Antenne sind, dadurch gekennzeichnet _s daß einerseits ein Rechteck'-Haupthohlleiter vorgesehen ist, in dem zumindest der Grundwellentyp für das Summensignal S und zumindest ein ungeradzahliger Wellentyp für das Differenzsignal ΔΗ sich nebeneinander fortpflanzen können, und der auf der einen Seite in einer strah3.enden Öffnung und auf der anderen Seite in einer ersten Verbindungsanordnung endet, die an einem ersten "bzw. an einem zweiten Ausgang das SummensignalS bzw. das Differenzsignal Δ Η liefert, und daß andererseits zwei Rechteck- Seitenhohlleiter vorgesehen sind, von denen jeder auf der einen Seite in einer strahlenden Öffnung endet und an der strahlenden Öffnung mit einer • Breitseite an eine Breitseite des Haupthohlleiters angrenzt und auf der anderen Seite in einer gemeinsamen Verbindungsanordnung enden, die an einem dritten Ausgang das Differenzsignal Δ Ε liefert.

   2. Monopulsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsanordnung eine Reflektorvorrichtung (9) für gleichphasig in den Seitenhohlleitern (2, 3) angeregte WeI].en enthält, die in einer solchen Entfernung von den Öffnungen liegt, daß sich die reflektierten Wellen in jeder öff-

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   nung in Phase mit den hinlaufenden Wellen befinden.

   . Monopulsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsanordnung eine Reflektorvorrichtung für die gleichphasig in den Seitenhohlleitern (2, 3) angeregten Wellen enthält, die in einer solchen Entfernung von den Öffnungen liegt, daß sich die reflektierten Wellen in jeder Öffnung in Gegenphase mit den hinlaufenden Wellen befinden.

   . Monopulsquelle nach Anspruch 2 oder 3_S dadurch gekennzeichnet, '■■ daß die zweite Verbindungsanordnung ein magisches T oder

   eine Differential- oder Hybridverzweigung (7 in Figur 1) ist, deren Differenzausgang (8) mit einem Kurzschluß (9) abgeschlos-• sen ist und deren Summenausgang (5) mit dem dritten Ausgang j der Monopulsque31e zusammenfällt.

   I5. Monopulsquelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsanordnung aus einem Rechteckhohlleiterabschnitt (lo) besteht, der mit einer Breitseite auf einer Schmalseite der beiden Seitenhohlleiter (2o, 3o in Figur 6, 7) aufliegt und daß zur Kopplung der Seitenhohlleiter mit dem Hohlleiterabschnitt (Io) zwei zu den Symmetrieachsen der Hohlleiter parallele Schlitze (12, 13) in den den Hohlleitern gemeinsamen Wandungen symmetrisch zu beiden Seiten der Symmetrieebene der Verbindungsanordnung vorgesehen sind, und daß jeder der Hohlleiter (lo, 2o, 3o) mit einem Kurzschluß (11, 21, 3D abgeschlossen ist und das andere Ende des Hohlleiterabschnitteε (lo) mit dem dritten Ausgang der Monopulsquelle zusammenfällt.

   6. Monopulsquelle nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupthohlleiter (6) sich derart in seinem Querschnitt erweitert, daß in seiner Öffnung neben der Grundwelle TE-Wellentypen höherer, geradzahliger Ordnung existieren können.

   _ "Z —

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   7. Monopulsquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

   in"den Seitenhohlleitern Reflektorvorrichtungen für die Wellentypen geradzahliger höherer Ordnung in einer solchen Entfernung von der öffnung angeordnet sind, daß die reflektierten Wellen sich in jeder öffnung wieder in Phase mit den hinlaufenden Wellen befinden.

   8. Monopulsquelle nach Anspruch.6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenhohlleitern Reflektorvorrichtungen für die Wellentypen geradzahliger höherer Ordnung in einer solchen Entfernung von der öffnung angeordnet sind, daß die reflektierten Wellen sich in jeder öffnung in Gegenphase zu den hinlaufenden Wellen befinden.

   9. Monopulsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungsebene des Haupthohlleiters zurückversetzt in Bezug auf die öffnungsebene der Seitenhohlleiter ist.

   Lo. Monopulsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungeebene des Häupthohlleiter3 in Bezug auf die öffnungsebene der Seitenhohlleiter vorspringt.

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