DE2411158B1 - Monopuls-Richtantennenanordnung mit einem aus Dipolen bestehenden Primärstrahlersystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Monopuls-Richt- »ntennenanordnung eines ein Peilminimum aufweisenden Differenzdiagramms mit einem aus Dipolen bestehenden Primärstrahlersystem, das einen nicht rotationssymmetrisch ausgebildeten, gekrümmten Reflek-K>r in seiner räumlichen Ausdehnung ausstrahlt.

Wird ein gekrümmter, insbesondere &m doppelt gekrümmter Antennenreflektor in seiner räumlichen Ausdehnung von einem linear polarisierten Primärstrahlersystem angestrahlt, so liegt der Feldvektor der nach der Reflexion entstehenden Richtcharakteristik im allgemeinen nicht mehr parallel zur Polarisationsrichtung der ursprünglich vom Primärstrahlersystem abgegebenen elektromagnetischen Strahlung.

Während sich diese Erscheinung beim Summendiagramm einer Monopulseinrichtung nicht weiter störend auswirkt, addieren sich beim Differenzdiagramm in Peilrichtung die an den beiden gekrümmten Reflektorhälften durch die Spiegelung entstehenden Kreuzpolarisationskomponenten des Feldvektors, so daß in der Peilrichtung ein Maximum an kreuzpolarisierter elektromagnetischer Strahlungsenergie ausgesendet bzw. empfangen wird. Da in der Praxis mit dem Auftreten beider Polarisationskomponenten gerechnet werden muß, wird durch den Kreu/polarisationsanteil der Strahlung das Peilminimum im Differenzdiagramm aufgefüllt und eine Peilung in Frage gestellt.

Aus »Electronics Letters«, 4. Oktober 1973, Band 9, Nr. 20, S. 465 und 466, ist ein Dipol-Primärspeisesystem einer Mikrowellen-Reflektorantenne mit niedriger Kreuzpolarisationsabstrahlung bekannt. Dieses Dipol-Primärspeisesystem besteht aus fünf Dipolen, von denen nur einer als Hauptdipol so gerichtet in der Mitte Aufgabe der Erfindung ist es. eine hinsichtlich der Ausbildung des Dipol-Primärspeisesystems dem Prinzip nach erheblich weniger komplizierte Maßnahme zur Bildung einer die kreuzpolarisierte Strahlung kompensierende Strahlung anzugeben, durch welche das scharfe Differenzdiagramm-Minimum auch bei Entstehen von Fehlpolarisationen erhalten bleibt. Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Monopuls-Richtantennenanordnung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Schenkel eines jeden dieser Dipole einen weniger als 180° betragenden Winkel einschließen, der so bemessen ist, daß die von den Dipolen ausgehenden kreuzpolarisierten elektromagnetischen Wellen mit einem solchen Betrag und in solcher Phasenlage ebenfalls über die räumliche Ausdehnung des Reflektors gestrahlt sind, daß die durch Reflexion der Primärstrahlung am Reflektor entstehende Kreuzpolarisationskomponente weitgehend kompensiert ist. Durch diese Kompensation wird mittels eines einfachen mechanischen Eingriffs an den Schenkeln der Dipole eine Auffüllung des Peilminimums im Differenzdiagramm verhindert. Mit einer derart modifizierten Dipolstrahlerausbildung ohne eigene Zusatzstrahler läßt sich auch bei einer fächerartigen Richtcharakteristik praktisch im ganzen Erhebungswinkelbereich eine weitgehende Kompensation der Kreuzpolarisationskomponente in Peilrichtung erzielen.

Die Erfindung wird an Hand von drei Figuren im folgenden erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Reflektor zur prinzipiellen Erklärung der Entstehung von Kreuzpolarisationskomponenten bei Bestrahlung durch ein primäres Differenzdiagramm in vertikaler Polarisation,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Monopuls-Primärstrahlersystems nach der Erfindung im Rahmen eines integrierten Primärstrahlersystems in einer Vorderansicht und

F i g. 3 dieses Ausführungsbeispiel in einer seitlichen Ansicht vor einem Reflektor angeordnet.

In F i g. 1 ist di>. Entstehung horizontaler Kreuzpolarisationskomponenten durch Spiegelung einer an einem doppelt gekrümmten Reflektor 4 auftreffenden Strahlung dargestellt, die von einem Prirnärstrahlersystem in vertikaler Polarisation als Differenzdiagramm mit einem Peilminimum 1 zwischen den beiden Strahlungsblättern 2 und 3 in Richtung zum Reflektor 4 abgestrahlt wird. Der Reflektor 4 weist eine solche Krümmung auf, daß Feldvcktoren 5 in der Spiegelapertur

entstehen, die ζ. B. in Richtung der Tangenten an den Kurven 6 und 7 verlaufen. Die Feldvektoren 5 zerfallen in eine vertikal verlaufende Sollkomponente 8 und in eine Kreuzkomponente 9. Bei der Ausstrahlung des Differenzdiagramms addieren sich in Preilrichtung die an den beiden Reflektorhälften 10 und 11 durch Spiegelung entstehenden Kreuzpolarisationskomponenten 9 eines etwa horizontal verlaufenden Streifens IZ dessen Ströme maßgeblich für die Strahlung in Richtung eines bestimmten Erhebungswinkels sind. Für einen Reflektorstreifen 12 ist zur Kompensation der summierten Strahlung in der unerwünschten horizontalen Polarisation (Kreuzpolarisation) eine in entgegengesetzter Polarisationsrichtung auf dem Streifen verlaufende Strahlung zu erzeugen, welche durch die Pieile 13 angedeutet ist. Ein Primärsyahlersystem, das die Auffüllung des Peilminimums vermeidet, kann demnach in der Anordnung von einem oder mehreren phasen- und amplitudenmäßig richtig angeregten Zusatzstrahlern neben den das Differenzdiagramm erzeugenden Primärstrahlern bestehen.

F i g. 2 und 3 zeigen ein Ausführui.gsbeispiel eines Monopuls-Primärstrahlersystems nach der Erfindung im Rahmen eines integrierten Primärspeisesystems in Vorder- und Seitenansicht, wobei durch Zusatzstrahlung im gesamten Erhebungswinkelbereich die unerwünschte horizontale Kreuzpolarisationskomponente weitgehend kompensiert wird. Das integrierte, in einem anderen Frequenzband arbeitende Primärradarantennensystem besteht aus einem Hornstrahler 14 mit orthogona! polarisierter Strahlungscharakteristik und dem gemeinsamen Reflektor 4. Zwei neben dem Hornstrahler 14 befindliche innere Dipole 15 und 1€> dienen der Abstrahlung des primären Summendiagramms, während zwei äußere Dipole 17 und 18 das primäre Differenzdiagramm erzeugen. Die beiden äußeren Dipole 17 und 18 weisen jeweils zwei Schenkel auf, die so angewinkelt sind, daß sie einen weniger als 180° betragenden Winkel einschließen (F i g. 3). Durch diese Anwinkelung lassen sich Betrag und Phase der Zusatzstrahlung so optimieren, daß praktisch im gesamten Erhebungswinkelbereich die Kreuzpolarisationskomponente der Strahlung kompensiert wird. Je nach Krümmung des Reflektors 4 (in Fi g. 3) ist es zweckmäßig, den unteren oder oberen oder beide Schenkel der Dipole 17 und 18 in eine bestimmte Richtung zu neigen.

Die Dipole 15 und 16 sind an ein Ringhybrid 19 zur Erzeugung des Summendiagramms angeschlossen, wobei am Anschluß 20 ein Abschlußwiderstand angeschaltet ist. Die Dipole 17 und 18 sind zur Erzeugung des Differenzdiagramms mit einem Ringhybrid 21 verbunden, wobei an dessen Anschluß 22 ein Abschlußwiderstand liegt. Hinter der Dipolgruppe ist eine dielektrische Platte 23 mit eingelassenen, in angenäherter Vertikalrichtung verlaufenden Drähten 24 angebracht. Für vertikal polarisierte Strahlung hat dieses Paralleldrahtgitter 24 die Wirkung eines Vollreflektors. Die Platte 23 dient zur Befestigung für die Dipolgruppe. Wegen ihrer relativ geringen Dicke und der zur Polarisationsrichtung senkrecht eingelassenen Drähte 24 bleibt diese Platte 23 für ein horizontal polarisiertes Primärradarsignal im wesentlichen unwirksam.

Besteht die Dipolgruppe nur aus einem Dipolpaar, das mit einer Ringgabel so zusammengeschaltet ist, daß an den Anschlüssen dieser Gabel sowohl das Summensignal ais auch das Differenzsignal vorliegen, so läßt sich die Erzeugung der die Kreuzpolarisationskomponente kompensierenden Zusatzstrahlung mittels der angewinkelten Dipolschenkel ebenfalls durchführen. Die Kompensation der kreuzpolarisierten Strahlung im Differenzdiagramm kann jedoch eventuell zu einer Verschlechterung des Summendiagramms führen. Darüber hinaus ist es in der Monopuhtechnik oft wünschenswert, das Summenhauptblatt durch breite Flanken des Differenzdiagramms zu überdecken, was durch getrennte Dipolpaare entsprechend der Anordnung nach F i g. 2 und 3 erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Monopuls-Richtantennenanordnung zur Erzeugung eines ein Peilminimum aufweisenden Diffe- S renzdiagramms mit einem aus Dipolen bestehenden Frimirstrahlersystem, das einen nicht rotationssymmetrisch ausgebildeten, gekrümmten Reflektor in seiner räumlichen Ausdehnung anstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel eines jeden dieser Dipole (17. 18) einen weniger als 180° betragenden Winkel einschließen, der so bemessen ist, daß die von den Dipolen (17, 18) ausgehenden, kreuzpolarisierten elektromagnetischen Wellen mit einem solchen Betrag und in soleher Phasenlage ebenfalls über die räumliche Ausdehnung des Reflektors (4) gestrahlt sind, daß die durch Reflexion der Primärstrahlung am Reflektor (4) entstehende Kreuzpolarisationskomponente weitgehend kompensiert ist

2. Monopuls-Richtantennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der jeweiligen Krümmung des Reflektors entweder nur einer der beiden Schenkel der Dipole (17, 18) angewinkelt ist oder beide Schenkel der Dipole (17.18) angewinkelt sind.

3. Monopuls-Richtantennenanordnung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstrahlung des Summendiagramms dasselbe oder ein eigenes, den Reflektor anstrahlendes Dipol-Primärstrahlersystem(15. 16) vorgesehen ist.

angeordnet ist daß er eine Strahlung in der geforderten Polarisaüonsrichtung abstrahlen kann. Es bandelt sich somit bei dieser bekannten Anordnung nicht um eine Monoptus-Richtantennenanordnung zur Eizeugung eines ein Peilminimum aufweisenden Differenzdiagramms, da sich mit einem einzigen Dipol kein Differenzdiagramm erstellen läßt Die anderen vier Dipole dieser bekannten Anordnung sind den Hauptdipol umgebende Hilfsdipole, deren Funktion darin besteht, die an der Reflektoroberfläche entstehende kreu2f*jlarisierte Strahlung zu kompensieren. Die Richtung der vier Hilfsdipole ist senkrecht zur Richtung des Hauptdipois. Damit die störende kreuzpolarisierte Strahlung in ihrer Wirkung beseitigt wird, müssen in komplizierter Weise die Hilfsdipole durch eine eigene besondere Energiezuführung gerade so gespeist werden, daß die elektromagnetischen Wellen betrags- und phasenmäßig über die Ausdehnung des Reflektors eine Kompensation dieser fehlpolarisierten Strahlung bewirken kön