DE2510268A1

DE2510268A1 - Antennenanordnung mit elektronischer strahlschwenkung

Info

Publication number: DE2510268A1
Application number: DE19752510268
Authority: DE
Inventors: Michel Gueguen
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1974-03-14
Filing date: 1975-03-08
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR2264405B1; GB1500162A; FR2264405A1

Description

Dipl.-Phys.Leo Thul 2 5

Patentanwalt - . . *y.i

7 Stuttgart 30
Kurze Straße 8

M.Gueguen-2

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Antennenanordnung mit elektronischer Strahlschwenkung.

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.

Eine derartige Antenne ist beispielsweise in der DT-PS 1 953 443 für ein TACAN-System beschrieben.

Diese Antenne besteht im wesentlichen aus einem aktiven Einzelstrahler mit einer Anzahl als Reflektoren wirkender parasitärer Elemente, die jeweils wirksam oder unwirksam geschaltet werden. Die parasitären Elemente sind in mehreren konzentrischen Ringen angeordnet.

Bei einer bevorzugten Ausführung sind der aktive Einzelstrahler und die parasitären Elemente jeweils eine viertel Wellenlänge lang und senkrecht zu einer kreisförmigen leitenden

Sm/Scho
28.2.1975

509838/0697

M.Gueguen-2 -

Platte angeordnet. Der aktive Einzelstrahler befindet sich im Kreismittelpunkt.

In der DT-OS 23 41 111.2 ist eine weitere Antenne mit"elektronischer Strahlschwenkung beschrieben. Diese Antenne besteht aus mehreren gleichartigen YAGI-Anordnungen, die in radialer Richtung auf einer kreisförmigen leitenden Platte angeordnet sind. Der aktive Strahler befindet sich im Kreismittelpunkt. Alle parasitären Elemente einer jeden YAGI-Anordnung werden nacheinander mit der leitenden Platte kurzgeschlossen. Dies bewirkt eine Strahlschwenkung.

Alle diese Antennentypen sind mit Fehlern behaftet, deren Ursache jetzt beschrieben wird.

Nimmt man an, daß die leitende Platte ideale Leitfähigkeit besitzt und unendlich groß ist, dann ergibt sich aus der Theorie der elektrischen Bilder, daß das Strahlunasdiagramm über der leitenden Platte gleich einem Strahlungsdiagramm ist, das von einer Antenne, die ebenfalls aus einem aktiven Strahler und entsprechenden parasitären Elementen besteht, wobei jedoch die elektrischen Längen der Strahler und der Elemente doppelt so groß wie im vorherigen Fall sind und keine leitende Platte vorhanden ist, abgestrahlt wird. Unter der idealen unendlich großen leitenden Platte würde keine Strahlung vorhanden sein.

Die beschriebenen Voraussetzungen sind jedoch in der Praxis nie erreicht worden, da die leitende Platte keine

509838/0697

M.Gue0uen-2

unendlich große Ausdehnung annehmen kann. Weil die Ströme, die ungefähr den Radien der Erdplatte folgen, an den Kanten der Platte unterbrochen werden, ergibt sich eine Interferenz-(Beugungs-) Strahlung. Diese Beugungsstrahlung wird über der horizontalen Platte - es wird angenommen, daß dies in der Plattenebene erfolgt - mit der Nutzstrahlung, die von dem aktiven Strahler und den parasitären Elementen abgestrahlt wird, vermischt. Unter der horizontalen Ebene ist im wesentlichen nur noch die BeugungsStrahlung vorhanden.

über der horizontalen Ebene werden durch Interferenz Strahlungsdiagramme erzeugt, die aus mehreren Keulen mit mehr oder weniger großen Minima bestehen. Die Strahlungseigenschaften oberhalb und unterhalb der horizontalen Ebene sind vollkommen verschieden, da angenommen wird, daß unterhalb dieser Ebene nur noch Beugungsstrahlung vorhanden ist. Durch geeignete Wahl des Durchmessers der leitenden Platte (als Funktion der Wellenlänge) kann das Strahlungsdiagramm so geformt werden, daß unterhalb der horizontalen Ebene die Strahlung wesentlich vermindert wird und daß bis zu einem bestimmten Elevationswinkel keine tiefen Minima vorhanden sind.

Eine vollkommene Auslöschung der Strahlung unterhalb des Horizonts ist jedoch nicht möglich. Der gewählte Kompromiß ist außerdem nur für eine bestimmte Frequenz wirksam, sodaß die Verwendung der Antenne für große Bandbreiten nicht möglich ist.

509838/0697

M.Gueguen-2

tili-ctvtsclestoweniger ist die Strahlung unterhalb der Horizontalebene störend, weil einerseits ein Teil der vom Sender gelieferten Strahlung für die Nutzstrahlung verloren geht und weil andererseits die Strahlung unter der Horizontalebene vom Erdboden reflektiert wird und in Flugzeugen zu fehlerhafte Richtungsinformationen Anlaß gibt. Dies ist besonders bei TACAN-Systemen der Fall, da in der Beugungsstrahlung auch die 15Hz- und 135 Hz Modulationsfrequenzen, aus denen die Richtungsinformation abgeleitet wird, enthalten sind. Die Richtung, die aus dieser vom Erdboden reflektierten Beugungsstrahlung abgeleitet wird, ist jedoch nicht die gesuchte Richtung.

Es iet Aufgabe der Erfindung eine Antennenanordnung mit mehreren Einzelstrahlern anzugeben, mit der eine wesentliche Verminderung der Abstrahlung unter die horizontale Ebene ermöglicht wird, ohne daß hierdurch eine wesentliche Veränderung der Nutzstrahlung oberhalb des Horizonts erfolgt.

Erfindunggemäß besteht die Antennenanordnung aus η bekannten Antennen, wobei sich die einzelnen Antennen bezüglich ihrer aktiven Elemente, Eigenschaften und Durchmesser der Platten ähnlich sind. Die Achsen der aktiven Strahler der einzelnen Antennen liegen in der Achse der Antennenanordnung. Die jeweiligen Abstände zwischen den η Platten sind d1, d2, ... dn-1 Die einzelnen aktiven Strahler werden von einer gemeinsamen HF-Quelle über Phasenschieber gespeist. Die Phasenschieber ermöglichen eine geeignete Phaseneinstellung für die je-

509838/0697

M.Gueguen-2

weiligen Strahler (z.B. 0^, 0₂, ..., 0_n^ zwischen dem ersten und dem zweiten, dem zweiten und dem dritten, und dem (n-l)^ten und n^ten Strahler).

Meistens wählt man
und

,^=sd_o=^s.... — d -⁼
1 2 n-1

Aus der Theorie für linear angeordnete Strahler ist bekannt, daß das Strahlungsdiagramm einer aus η isotropen Strahlern bestehenden Anordnung aus Hauptkeulen mit der relativen Amplitude eins, aus Nebenkaulen mit relativen Amplituden, die viel kleiner als eins sind und aus Minima mit der relativen Amplitude O besteht.

Bei geeigneter Wahl von 0, η und γ (λ ist die Wellenlänge der Frequenz F) erhält man das gewünschte Strahlungsdiagramm (besonders hinsichtlich der Richtung der Hauptkeulen und der Minima) .

Deshalb werden 0, η und -r- so gewählt, daß das von der aus η Antennen bestehenden Antennenanordnung abgestrahlte Strahlungsdiagramm einerseits aus einer breiten Hauptkeule besteht, wobei der Elevationswinkel, bei dem die Amplitude ihren Maximalwert annimmt, im wesentlichen mit dem Winkel, bei dem die von den einzelnen Antennen abgestrahlten Diagramme ihre maximale Amplitude haben, übereinstimmt und anderer-

509838/0697

M.Gueguen-2

seits bei einem negativen Elevationswinkel ein Minimum hat, wobei dieser Winkel mit der ersten parasitären Keule unterhalb des Horizonts einer jeden Antenne übereinstimmt.

Mit dieser Antennenanordnung ist es unter gewissen Voraussetzungen auch möglich^ein zweites Minimum bei einem negativen Elevationswinkel, der der Richtung- einer weiteren parasitären Keule unterhalb des Horizonts entspricht, zu erzeugen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß innerhalb des Nutzstrahlungsbereichs oberhalb des Horizonts ein weiteres Minimum vorhanden ist.

Die Richtungsfehler bei der Navigation werden meist durch die ersten parasitären Keulen unterhalb des Horizonts erzeugt. Deshalb müssen vor allem diea^Keulen beseitigt werden. Aus Dimensionsgründen wählt man für η oft zwei oder drei.

Erfindungsgemäß werden die η Rundumstrahlungseruellen durch η Antennen ersetzt. Dadurch ergibt sich das resultierende Strahlungsdiagramm für jeden Elevationswinkel durch gegenseitige Multiplikation der Amplituden der beiden Strahlungsdiagramme, d.h. eine Multiplikation des Diagramms einer jeden Antenne mit dem Diagramm von η isotropen Strahlungsquellen, von denen man annimmt, daß sie sich am Ort der η Antennen befinden.

Bis jetat wurde nur eine Antennenanordnung, die aus mehreren Antennen besteht, betrachtet, bei de,r die

509838/0697

M.Gueguen-2

einzelnen Antennen aus einem aktiven Strahler und einer leitenden Platte bestehen.

Diese Antennen enthalten jedoch immer parasitäre Elemente, durch die dem Strahlungsdiagramm eine spezielle Form gegeben werden kann. Diese parasitären Elemente verändern die durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielten Ergebnisse nicht wesentlich. Dies gilt besonders hinsichtlich der wichtigen Verminderung der parasitären Keulen unterhalb des Horizonts und der Aufrechterhaltung einer maximalen Strahlung bei einem vorbestimmten Elevationswinkel oberhalb des Horizonts.

Es ist bekannt, daß von einer Antenne für ein TACAN-System ein rotierendes kardioidenförmiges Strahlungsdiagramm abgestrahlt wird. Die Umlaufgeschwindigkeit um die vertikale Achse ist

VVV^{15 H2)}·

Das kardioidenförmige Strahlungsdiagramm ist zusätzlich noch mit

⁹%=^27r-^9fm^(9fm=^{135 Hz)}
moduliert.

Die Tlodulationsfrequenzen f und 9f werden durch die auf

^ mm

zwei konzentrischen Kreisen angeordneten parasitären Elemente erzeugt. Der aktive Strahler befindet sich im Kreismittelpunkt. Die elektronische Strahlschwenkung erfolgt

509838/069?

M.Gueguen-2

durch geeignetes An- und Ausschalten eines oder mehrerer parasitärer Elemente, die auf den konzentrischen Ringen angeordnet sind. Die Amplitude des elektrischen Feldes der abgestrahlten Hochfrequenz F in einem bestimmten Abstand von der Antenne ist durch folgende Gleichung für den Elevationswinkel β und den Richtungswinkel θ gegeben:

Ε(β,θ) = E (β) [(1 +In₁(P) cos (oM: - Θ) + m₂(p). cos (9«_mt - 9G)J

E(ß) gibt das unmodulierte Feld an. Wie bereits erwähnt ist E(B) feine "Funktion der Elevation. Die Modulationsgrade m₁ (ß) und ItI₂(B) ändern sich ebenfalls stark mit der Elevation. Im Falle der bekannten Antennen ohne leitende Platten ergeben Theorie und Experiment, daß bei geeigneter Wahl der Radien der Ringe sowie bei geeigneter Wahl der Abmessungen der parasitären Elemente Modulationsgrade m₁ (ß) und iru(ß) erzeugt werden können, die sich (in Bezug auf die bei TACAN-Systemen gestellten Anforderungen) bei einer Variation von β von z.B. 0° bis 40° innerhalb hinreichender Grenzen bewegen.

Bei Antennen mit endlich großen leitenden Platten sind wegen den'Beugungseffekten an den Plattenkanten weniger gute Eigenschaften vorhanden. Die Modulationsfelder ΔΕ(β) mit 15 Hz und 135 Hz sind wie das Hauptfeld E(ß) von den Beugungen betroffen, jedoch ist die Beinflussung wegen

509838/0697

M.Gueguen-2

den anderen Frequenzen gegenüber dem Hauptfeld verschieden. Die Forderung, die Modulationsgrade innerhalb hinreichender Grenzen zu halten, führt dazu, daß eine genaue empirische Justierung notwendig ist. Diese Justierung erfolgt hauptsächlich auf der Basis einer Anordnung, in der z.B. zwei Ringe mit parasitären Elementen für die Modulationsgrade m.. (ß) und drei Ringe mit parasitären Elementen für die Modulation nuiß) vorhanden sind, wobei jeder Ring zwei oder drei Teilbereichen des gesamten notwendigen Frequenzbereiches AF entspricht.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:.

Fig.1 eine perspektivische Skizze einer TACAN-Antennenanordnung mit zwei Antennen;

Fig.2 Einzelheiten aus Fig.1;
Fig.3-6 mehrere Diagramme;

Fig.7 einen Querschnitt durch einen Teil der Antennenanordnung .

Die in Fig.1 gezeigte Antennenanordnung ist für TACAN-Syeteme vorgesehen. Sie besteht aus zwei bekannten Antennen 1a

509838/0697

M.Gueguen-2

und 1b, die jeweils folgende Baugruppen enthalten:

- einen aktiven Strahler mit einer elektrischen Länge von ungefähr einer viertel Wellenlänge, 2a und 2b; er wird auf bekannte Weise (in der Fig.1 nicht dargestellt) mit der Hochfrequenz P gespeist.

- eine kreisförmige leitende Platte 3a und 3b, deren Achse mit der Achse des aktiven Strahlers übereinstimmt.

- eine erste Anordnung mit parasitären Elementen (oder Drähten), 4a und 4b, die regelmäßig auf einem ersten Ring angeordnet sind; jeder Draht oder jede Kombination von Drähten kann mit der leitenden Platte abwechselnd so kurzgeschlossen werden, daß sich ein mit der Winkelgeschwindigkeit 2ττί (3OttRadianten pro Sekunde) rotierendes, kardioidenförmiges Strahlungsdiagramm ergibt.

- eine zweite Anordnung mit parasitären Elementen (oder Drähten), 5a und 5b, die regelmäßig auf einem zweiten Ring angeordnet sind; jeder Draht oder jede Kombination von Drähten kann mit der leitenden Platte so kurzgeschlossen werden, daß das rotierende, kardioidenförmige Strahlungsdiagramm mit der Frequenz 9f (135Hz) moduliert wird.

-Einrichtungen (in Fig.1 nicht dargestellt), die die als Reflektoren wirkenden Drähte auf dem ersten und dem zweiten Ring nacheinander wirksam machen.

Eine isoliert· Stütze 6 verbindet die beiden leitenden Platten 3a und 3b miteinander. Die Platten 3a und 3b und die aktiven Strahler 2a und 2b 3ind gleichartig.

509838/0697

M.Gueguen-2

Der Abstand zwischen den Platten 3a und 3b beträgt-ungefähr eine Wellenlänge λ (X=^₁) .

Durch bekannt^ nicht dargestellte Phasenschieber wird zur Speisung der aktiven Strahler 2a und 2b eine Phasenverschiebung von 0 erzeugt.

Die Radien r der Platten 3a und 3b betragen ungefähr zwei bis drei Wellelängen.

In Fig.2 sind Einzelheiten aus der Antennpnanordnung nach Fig.1 dargestellt. In dem Querschnitt (in Richtung des Winkels Θ) sind die aktiven Strahler 2a und 2b und die Platten 3a und 3b eingezeichnet. Die parasitären Elemente 4a, 4b und 5a, 5b auf den ersten und den zweiten Ringen sind jeweils durch ein einziges Element symbolisiert (7a, 7b und 8a, 8b); diese drehen sich mit der Winkelgeschwindigkeit 2irf . Es wird angenommen, daß die Platten 3a und 3b den gleichen Durchmesser haben.

Die Amplitude des elektrischen Feldes der von einer Antenne abgestrahlten Strahlung ist in genügend großer Entfernung (Richtung Θ, Elevation β) bestimmt durch

[₁₁ cos(o) t-6)+m₀₁ (ß) cos(9üi t-96)J für die Antenne V ^£l

₁₁(B) cos(o) t6)+m₀₁ (ß) cos(9üi V. ^£l

[ cos(9^-

für die Antenne 2.

E(ß) ist für beide Antennen gleich, jedoch unterscheiden sich In₁₁ und m₂₁ von m^₂ und Hi₂₃.

509838/0697

M.Gueguen-2

In Fig.3 ist das Strahlungsdiagramm E (β) als Funktion des Elevationswinkels β (-90° bis +90°) für eine Antenne ohne parasitäre Elemente aufgetragen. Im Diagramm sind kartesischeKoordinaten und relative Einheiten verwendet.

Es werden folgende Werte angenommen: Radius der Erdplätte r=68cm; Frequenz der abgestrahlten Energie F=1.1OOMHZ (λ=27 cm); Höhe des aktiven Strahlers ca. 7 cm.

In Bereichen mit negativen Elevationswinkeln, die größer als -10° sind, wird eine direkte Abstrahlung von den aktiven Strahlern durch die leitende Platte verhindert. Die Strahlung in diesem Bereich wird im wesentlichen durch Beugung an den Kanten der leitenden Platte verursacht. Diese Strahlung hat eine Anzahl Maxima, die durch sehr niedrige Minima getrennt sind. Die Winkel, an denen Maxima vorhanden sind, sind ungefähr bestimmt durch folgende Gleichung:

cos β » I . I (k=O, 1, 2, ...) (Gleichung 1)

Oberhalb eines Elevationswinkels von ß=-10° ist die* direkt von den aktiven Strahlern abgestrahlte Strahlung vorherrschend. Durch die überlagerung mit der Beugungsstrahlung ergeben sich Maxima und Minima, wobei die Richtungen der Maxima und der Minima angenähert durch die Gleichung 1 bestimmt sind.

Das Strahlungsdiagramm hat seine größte Intensität E(ß_Q) bei dem Winkel ß«+ 17°.

509838/0697

M.Gueguen-2

Der Abstand d der Platten und die Phase 0 der Antennenanordnung müssen vorallem so bestimmt werden, daß die Strahlung unterhalb des Horizonts bei ungefähr 0=-17° wesentlich reduziert wird, während das Maximum der Strahlung oberhalb des Horizonts bei ungefähr 3=17° sein soll und bis zu einem möglichst großen Elevationswinkel, beispielsweise ß=+ 45°, eine genügend starke · Intensität der Strahlung vorhanden sein soll.

Die bekannte Theorie für auf einer Linie angeordnete Strahlungsquellen gibt an, daß von η identischen isotropen Strahlungsquellen, die vertikal und linear angeordnet sind, die jeweils einen Abstand d haben und die von einem gemeinsamen Generator mit den Phasen 0, 20 ... (n-1)0 gespeist werden, eine Strahlung abgestrahlt wird, die in großer Entfernung und bei der Elevation β bestimmt ist durch:

ein

sin

i ·

E ist das Feld, das von einer einzigen Strahlungquelle abgestrahlt wird und ψ ist ein Winkel

ψ m 0 - 2TTd Der Gruppenfaktor ist

PtB) - 1

«in

Sf

sin

50983·/0697

M.Gueguen-2

Ist n=2/ dann hat P(B) die Form

= I cos

₂ hat Maxima gleich 1 für ψ=- 2kir und Minima mit dem Wert null für ψ»(1 ± 2k) π.

Die Werte für B/ die den Maxima entsprechen, sind gegeben durch:

a S, ⁺- ^k a·

und die Werte/ die den Minima entsprechen/ sind gegeben durch:

a I ⁺- <s * ^k» a·

Wenn man die Elevation, die dem maximalen Modul für k=O zugeordnet ist, dem Winkel β zuordnet/ ist

^{ί k} a

^{und sln3}rnin^=sin3o ^ί <2" ^±k) I«

Wenn B ein vorbestimmter, positiver Elevationswinkel ist/ ergibt sich

sinB - * %_m (Gleichung 2)

Das erste Minimum mit dem Wert null unterhalb des Horizonts ist bestimmt durch:

SInB₁-SInB₀- \ \ - \ \^ \* (Gleichung 3)

Wenn β und S₄ feste Grüßen sind, kann aus den Gleichungen ο .1

(2) und (3) r und 0 ermittelt werden. Ist beispielsweise

509831/0197

M.Gueguen-2

β =-3-=17°, dann erhält man
|=O,87 mit 0=1.

Mit diesen Bedingungen hat der Gruppenfaktor den in Kurve b der Fig.3 angegebenen Verlauf. Es sind zwei Maxima und zwei Minima vorhanden? das gewünschte Maximum bei β =17° und das andere bei ungefähr ß=-8O°; das gewünschte Minintrn bei β =-17° und das andere Minimii> bei ungefähr ß=65°. m

Im Prinzip erhält man das von der neuen Antennenanordnung abgestrahlte Strahlungsdiagramm durch die Multiplikation der Ordinaten der Kurve a mit den Ordinaten der Kurve b bei jedem Elevationswinkel ßs

Experimente haben die Richtigkeit dieses Ergebnisses für Winkel zwischen ß=-90° und ß=f$ gezeigt, β ist der Aperturwinkel für die Plattenkanten 3a, 3b vom Mittelpunkt der Platte 3b aus gesehen. Er ist bestimmt durch tanß =- (mit β =22 ). Außerhalb des Winkels β wird die Strahlung von dem aktiven Strahler 2b von der Platte 3d verdeckt. Es sind im wesentlichen nur noch die Abstrahlungen vom Einzelstrahler 2a, die Beugungsstrahlungen von den Kanten der Platten 3a, 3b und die Abstrahlung vom Einzelstrahler 2b, die mehrmals zwischen den Platten 3a, 3b hin- und herreflektiert wuTTCe^m^'zuletzt erwähnte, mehrmals reflek tierte Strahlung ist nur bei Elevationswinkeln ß>ß vorhanden, wobei β durch tanß «=— bestimmt ist (mit den oben

s sr

eingeführten Werten ist β = 40 ).

509838/0697

M.Gueguen-2

Experimente haben gezeigt, daß das durch die Produktbildung (Kurven a und b) bestimmte Strahlungsdiagramm zur Beschreibung des Strahlungsdiagramms auch noch im Winkelbereich. $ bis $ geeignet ist. Oberhalb des Winkels 3

OS S

ist die Zusammensetzung aus den verschiedenen Feldern sehr komplex, jedoch bleibt für den gleichen Elevationswinkel die Amplitude der von der Antennenanordnung abgestrahlten Strahlung viel geringer als die Amplitude von einer einzigen Antenne abgestrahlten Strahlung.

Die Kurve c in Fig.3 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Für negative Elevationswinkel bis zu etwa -30° sind die Amplituden des Feldes wesentlich vermindert. Das Vorhandensein des Feldes bei Winkeln unterhalb -30° stört bei den meisten Anwendungen, speziell bei TACAN-Systemen, nicht zu sehr. Die maximale Strahlung ist im Nutzbereich von 0° bis 40° vorhanden. Für Elevationswinkel nahe 0° ändert sich die Amplitude als Funktion des Winkels 3 bei der Antennenanordnung schneller als bei einer Einzelantenne. Bei einer Einzelantenne beträgt die Änderung 0,17 dB pro Grad während die Änderung bei der Antennenanordnung 0,28 dB pro Grad beträgt.

Es ist noch zu bemerken, daß die Strahlung um den Horizont herum im zulässigen Bereich liegt. Sie ist gegenüber dem Feld beim Elevationswinkel 3 um 6 dB niedriger. Bei

TACAN-Systemen ist empfohlen, die Änderung um 6 dB nicht zu überschreiten, da die Flugzeuge, die die Strahlung

509838/0697

M.Gueguen-2

in der Nähe des Horizonts empfangen, von der Antennenanordnung am weitesten entfernt sind.

Durch die Verwendung von drei Antennen können die Eigenschaften der Strahlungsdiagramme weiter verbessert werden.

Es wird angenommen, daß

und d₁=d₂=d ist.

Der Gruppenfaktor ist bestimmt durch

P₃(B)=I j 2οο3ψ + i|
wobei ψ immer noch den Wert

Winkelwerte von 3/ die den Maxima von P₃(3) entsprechen, sind gegeben durch:

_ma sin3„ S \ (k=O,1,2,3...) mit

IUClX O *· &

λ 0

Das Maximum ist gleich 1_;wenn k gerade und gleich ^ wenn k ungerade ist.

Winkelwerte von 3, die Minima mit dem Wert O von P₃(3) entsprechen, sind gegeben durch:

- ⁽3 ⁱ ^k) a·

509838/0697

M.Gueguen-2

Wenn β die vorbestimmte Elevation ist_; erhält man

_o£^ (Gleichung 4)

Der negative Elevationswinkel für das erste Minimum mit dem Wert 0 ist bestimmt durch

sin3.|⁼sinß - ^ -= (Gleichung 5)

und der Elevationswinkel für das zweite Minimum mit dem Wert ist bestimmt durch

sinß,=sinß -| -L
2. O 3 u

Diese beiden Minima sind durch ein Maximum mit der relativen Amplitude 1/3 getrennt. Der Elevationswinkel für dieses Maximum ist bestimmt durch

Im Bereich positiver Elevationswinkel sind die Winkel für die beiden ersten Minima mit dem Wert O bestimmt durch sinß₄=sinß_o + 1 |

sinß-r ^sin0o ⁺ i a·

sinß₆=sin3_o + \ |.

509838/0697

M.Guequen-2

Zur Ermittlung der Phasenverschiebung 0 nimmt man an, daß die Amplitude vom ElevationswinJcel 3 zum Elevationswinkel 0° um S dB abnimmt.

Daraus ergibt sich P₃(O°)=||2cos0 + i|= 0,66,-d.h.0« |. Mit Gleichung 4 erhält man

^sinßo⁼ I 3 ·

3 wird gleich dem Aperturwinkel 3 zwischen den Plattenkanten gewählt:

sin3_o= I f .
Durch den Vergleich der beiden Werte für sin$ erhält man

a- ¹-⁶³

und sin3 =0,272 (3 =16°).
ο ο

Man hat folgende Wertereihe:

B₁-16°
32=-55°

Die in Fig.4 dargestellten Kurven zeigen die Ergebnisse, die man erhält, v/enn man eine aus drei Antennen bestehende Antennenanordnung verwendet.

Die Kurve a'ist identisch zu der in Fig.3 dargestellten Kurve a. Die Kurve b¹ gibt die Funktion P₃(3) an. Die

509838/0697

•2C-

M.Gueguen-2

Die Kurve c¹ gibt das Strahlungsdiagramm an, das man mit dieser Antennenanordnung erhält. Unterhalb des Horizonts erhält man eine wesentliche Verminderung der Strahlung. Das Maximum der abgestrahlten Strahlung liegt im Nutzbereich zwischen 0° und 30°. Die Amplitudenänderüng als Funktion von β ist für Elevationswinkel nahe 0° 0,32 dB pro Grad. Eine Antennenanordnung aus drei Antennen ergibt eine wesentlich Verminderung der Strahlung unterhalb des Horizonts. Gleichzeitig wird jedoch der Nutzbereich (nositive Elevationswinkel) eingeengt (von 40° auf 30°). Deshalb wird meistens eine Antennenanordnung, die aus zwei oder drei Antennen besteht, benutzt.

Theorie und Experiment ergeben, daß man hinsichtlich der Strahlungsverminderung unterhalb des Horizonts, der Dämpfung beim Elevationswinkel 0 und der Konzentration der Strahlung innerhalb eines vorbestimmten positiven Elevationssektors bessere Ergebnisse erzielt, wenn man von Einzelantenne zu Einzelantenne gleiche Phasenverschiebungen wählt gegenüber von Einzelantenne zu Einzelantenne ungleichen Phasenverschiebungen.

Wild die Antenne für TACAN-Systerne, wie in Fig.1 gezeigt, verwendet, dann werden die ersten (4a und 4b) und die zweiten (5a und 5b) parasitären Elemente dazu verwendet, das Strahlungsdiagramm mit 15 Hz bzw. mit 135 Hz zu modulieren.

Zunächst wird nur die Antenne 1a betrachtet. Die Strahlung als Funktion des Richtungswinkels θ wird so moduliert,

509838/0697

M.Gueguen-2

daß ein rotierendes, kardioidenförmiges Strahlungsdiagramm entsteht. Die Modulation erfolgt durch aufeinanderfolgendes "Wirksammachen" der auf dem ersten Ring angeordneten parasitären Drähte mit der Frequenz 15 Hz.

Dies wirkt genauso, als ob ein einzelner parasitärer Draht mit 15 Hz um den aktiven Strahler rotieren würde. Der Modulationsgrad m....(ß) hängt von den Abmessungen der parasitären Drähte, dem Ringradius, der Hochfrequenz F und zu einem wesentlichen Teil vom Elevationswinkel β ab; In₁₁(P) muß sich im gesamten Elevationsbereich zwischen 12% und 30% bewegen.

In dem theoretischen Fall einer unendlich großen leitenden Platte kann die Länge und der Durchmesser des parasitären Drahts und sein Abstand vom aktiven Strahler so gewählt werden, daß m^iß) über einen ziemlich großen Bereich von Hochfrequenzen innerhalb der gewünschten Grenzen liegt.

In dem realen Fall einer endlich großen leitenden Platte verändern die Beugungseigenschaften die Variation von m₁₁(ß) als Funktion von β vollständig. Deshalb muß der erste Ring mit den parasitären Elementen in zwei kleine Ringe aufgeteilt werden. Dadurch wird das gesamte Nutzfrequenzband AF bedeckt und m^iß) bleibt innerhalb vernünftiger Grenzen. Einer der ersten Ringe entspricht einem Teil des Frequenzbandes und der andere der ersten Ringe entspricht dem anderen Teil des Frequenzbandes.

509838/0697

M.Gueguen-2

Durch die neue Antenne werden solche Komplikationen vermieden.

In Fig.5 ist durch die Kurve d das Verhalten des Modulationsgrades m₁₁ (für eine Antenne, Fig.1, 1a) als Funktion des Elevationswinkels 3 bei einer vorbestimmten Frequenz angegeben.

Mit der aus den zwei Antennen 1a und 1b bestehenden Antennenanordnung erhält man einen Gesamtmodulationsgrad, der sich über den Elevationswinkelbereich 0° bis zum größt möglichen Elevationswinkel und innerhalb eines genügend breiten Frequenzbandes weniger als bei den bekannten Antennen ändert.

Die Antennenanordnung hat folgende Eigenschaften:

- für Elevationswinkel 3 zwischen 0° und β sind die

von den Einzelantennen 1a und 1b abgestrahlten modulierten HF-Felder im wesentlichen in Phase und können somit arithmetisch addiert werden.

- außerhalb des Elevationswinkels 3 wird das von der Einzelantenne 1b abgestrahlte Feld mit seiner entsprechenden Modulation schnell durch die Platte 3a abgeschattet und die gesamte Strahlung ist im wesentlichen die von der Einzelantenne 1a abgestrahlte Strahlung; deshalb gilt immer noch der durch Kurve d, Fig.5 dargestellte Modulationsgrad.

509838/0697

M.Gueugen-2

Wählt man für die ersten Anordnungen 4a, 4b der parasitären Drähte für die Antennen 1a und 1b andere Abmessungen (Radien der Ringe, Drahtabmessungen), dann nimmt der Modulationsgrad m... als Funktion des Winkels 8 bei einer vorbestimmten Frequenz den durch die Kurve e, Fig.5 dargestellten Verlauf ein.

Betrachtet man die 15 Hz Modulationskomponenten ΔΕ_Ο und ΔΕ_Ο , die von den Einzelantennen 1a und 1b, von

PP ab
denen die Träger E_D und E₀ abgestrahlt werden, erzeugt

PP

werden, dann kann der Modulationsgrad der neuen Antennenanordnung in folgender Form dargestellt werden;

ΔΕ* +ΔΕ?? ΔΕ* ΔΕ^

_M _ ρ EL = ρ _ ρ

_M EL =

^M11 _Ea b _Ea b _Ea b"

^Eß ^{+ E}ß ^Eß ^{+ E}ß ^Eß ^{+ E}3 Für Elevationswinkel oberhalb $ kann E angenähert gleich

Cp'"

E₀ gesetzt werden. Dann gilt
^ß a Jo

μ - 11 4. ¹¹
^M11 2~ ⁺ ~^m

Außerhalb β nehmen ΔΕ_Ο und E₀ schnell ab und es wird C pp

Verwendet man wieder die bereits erwähnten Zahlen (F=1.1OO MHz, β =22°)und macht die Durchmesser der ersten Ringe 4a und 4b. auf denen die parasitären Drähte angeordnet sind,65 mm und 55 mm groß, dann ergeben sich die in Fig.6 dargestellten Kurven f, g und h.

Die Kurve f zeigt die Veränderung von V . als Funktion

_pa b

^Eß ^{+ E} ß

509838/0697

M.Gueguen-2

von β. Bis zu dem Winkel β gleich ungefähr 22° ist dieser Quotient gleich

anschließend nimmt er schnell bis zu dem Wert m««, Kurve d, Fig.5, zu.

Die Kurve g in Fig.6 zeigt die Veränderung von

als Funktion von ß. Bis zum Wert ß ist der Quotient qleich

m^{b C}

11 ; dann nimmt er schnell auf null ab.

Die Kurve h in Fig.6 zeigt die Veränderungen von M₁₁, die man durch Addition der Ordinaten der Kurven f und g erhält.

M₁₁ variiert in dem Bereich 0° bis 40° von 18% bis 23% während m^a.. (Kurve aus Fig.5) von 13% bis 23% variiert.

Die neue Kurve für den Modulationsgrad, die man erhält, wenn man die neue Antennenanordnung verwendet, ist hinsichtlich der Grenzen 12% und 30% besser als die Kurve, die man mit einer einzigen Antenne erhält.

Wenn sich die Frequenz F ändert, dann erhalten die Kurven d and e, Fig.5, eine andere Form und die Kombination der Kurven g und f, Fig.6 ergeben eine Kurve h(M₁₁) mit einem anderen Verhalten. Wählt man die Eigenschaften der Ringe

509038/0697

M.Gueguen-2

mit den parasitären Drähten so, daß M₁₁ als Punktion von 3 nahezu konstant bleibt und bei der mittleren Frequenz des Frequenzbandes ΔΡ ungefähr 20% beträgt, dann kann

AF +

eine Bandbreite =— von ungefähr - 10% erreicht werden/ dabei bleibt M.... zwischen 12% und 30% wenn sich 3 von 0° bis 40° ändert.

Das entsprechende gilt für die zweiten Anordnungen 5a und 5b, mit denen die 135Hz-Modulation erzeugt wird.

Bei den bekannten Einzelantennen ist es oft notwendig, daß, um einen geeigneten Modulationsgrad (für 135Hz) innerhalb des Frequenzbandes AF für Elevationswinkel von O° bis 40° zu erzeugen, drei zweite Anordnungen mit parasitären Drähten vorhanden sind.

Gemäß den bereits beschriebenen Methoden wird eine Antennenanordnung mit zwei Einzelantennen verwendet, wobei bei jeder Einzelantenne beispielsweise zwei zweite Anordnungen mit geeignet angeordneten parasitären Drähten vorhanden sind. Wird eine Antennenanordnung mit drei Einzelantennen verwendet, dann wird in jeder Einzelantenne eine einzige zweite Anordnung mit parasitären Drähten verwendet, wobei jede Anordnung ungefähr die Eigenschaft einer der drei zweiten aus parasitären Drähten bestehenden Anordnungen einer einzigen Antenne besitzt.

Im letzten Fall wird die Struktur der ersten aus parasitären Drähten bestehenden Anordnung, mit der die 15Hz-Modulation

509838/0697

M.Gu.eguen-2

erzeugt wird, verändert, Indem für jede Einzelantenne ebenfalls nur noch eine einzige erste Anordnung verwendet wird.

Bis jetzt wurde die gleichzeitige Versorgung der Einzelstrahler der Antennenanordnung mit KF-Energie und die Steuerung der elektronischen Schalter für die parasitären Elemente noch nicht beschrieben.

Durch die hierfür notwendigen Geräte darf die Abstrahlung von den Einzelantennen nicht verändert werden. In der obigen Beschreibung wurde angenommen, daß die Abstrahlungen von den einzelnen Antennen ungefähr gleich sind.

Hierzu ist notwendig, daß die aktiven Strahler gleictertig elektrische Eigenschaften haben'und daß die von den aktiven Strahlern abgestrahlte HP-Leistung gleich ist (dies bedingt eine gute Impedanzanpassung zwischen jedem aktiven Strahler und der Speiseleitung).

Um die Abstrahlung des ungestörten Strahlungsdiagrammes zu ermöglichen, sind Speiseleitung und Steuerkabel durch ein Metallrohr, das mit den Platten 3b und 3a verbunden ist, abgeschirmt. Das Rohr geht durch den aktiven Einzelstrahler 2b hindurch, ist jedoch von diesem Einzelstrahler isoliert. Zwischen der Platte 3b und der aktiven Antenne 2b sind Schaltungen zur HF-Entkopplung vorgesehen» Durch diese Schaltungen wird das Rohr, das

509838/0697

M.Gueguen-2

zur Abschirmung des aktiven Strahlers 2b vom Raum zwischen den Platten 3a und 3b verwendet wird, entkopoelt. Durch diese HF-Entkopplung wirkt das Rohr im HF-Bereich als eine zur Impedanz des aktiven Strahlers 2 parallel geschaltete sehr große Impedanz.

Zur Platte 3a hin ist das Rohr trichterförmig aufgeweüet und, um einen Zugang zu den Steuerleitungen, die aus dem trichterförmigen Ende unter der Platte 3a in ein Gebiet ragen, in dem das hochfrequente elektrische Feld praktisch gleich null ist, zu schaffen, durchbohrt. Die Steuerleitungen sind mit zum Schalten der parasitären Elemente notwendigen Schaltungen und Dioden, die in einer Aussparung unter der Platte 3a angeordnet sind, verbunden.

In Fig.7 ist der Mittelteil der in Fig.1 gezeigten Antennenanordnung zusammen mit den Versorgungseinrichtungen, die die aktiven EinzelstraHer mit HF-Energie versorgen und Steuereinrichtungen, die das Schalten der parasitären Elemente 4a und 4b steuern, dargestellt.

Ein Leistungsteiler 9 teilt die von der HF-Quelle erzeugte Leistung in zwei gleichphasige Teile auf. Die eine Hälfte der Leistung wird über ein Koaxialkabel 10 b mit der Länge 1. , eine Verbindung 11b und eine Schleife 12 geeigneter Länge, die mit dem Innenleiter des Koaxialkabels 10 b verbunden ist, zu dem aktiven Einzelstrahler 2b geleitet.

Die andere Hälfte der Leistung wird über ein zweites Koaxialkabel 10a mit der Länge la und die Verbindung 11a zu dem aktiven Einzelstrahler 2a geleitet.

503838/0697

M.Gueguen-2

Das Koaxialkabel 10a befindet sich in dem Metallrohr 13, in dem sich auch die Steuerleitungen 14-1 und 14-2 befinden. Diese Steuerleitungen sind unterhalb der Platte 3a mit den Umschaltschaltungen, die sich in Gehäusen 15-1 oder 15-2, die in Aussparungen an der Unterseite der Platte 3a eingefügt sind, befinden,verbunden.

An dem oberen Teil des Rohres 13 ist ein durchbohrtes, trichterförmiges Teil 16 mit Schrauben 17 befestigt.

Dadurch kann der optimale Abstand d zwischen den Platten 3a und 3b eingestellt werden. Die in Fig.1 gezeigten isolierten Stützen 6 haben ebenfalls eine veränderliche Länge.

Anstelle eines bei aktiven Strahlern üblicherweise verwendeten Rohres mit der Länge λ/4 besteht der aktive Strahler 2b aus einem hohlen, kegelstumpfförmigen Teil mit der Länge λ/4 bis λ/2. Mit diesem Einzelstrahler wird eine größere Bandbreite und eine bessere Entkopplung von dem Rohr 13 erreicht. An der Unterseite des Einzelstrahlers 2b ist ein Isoliendng 18b vorhanden. Die Höhe dieses Isolierrintjs ist zur Anpassung der Impedanz des Einzelstrahlers 2b an das Kabel 10b variabel.

Der Isolierring 18b befindet sich auf Ferritringen 19, die auf der Platte 3b befestigt sind. Die Ferritringe um das Rohr 13 entkoppeln das Rohr 13 von dem Einze1-

M.Gueguen-2

strahler 2b und vom Raum zwischen den Platten 3a und 3b.

Damit von den Einzelstrahlern gleichartige Strahlungsdiagramme abgestrahlt werden, besteht der Einzelstrahler 2a wie der Einzelstrahler 2b aus einem kegelstuppfförmigen Teil, das von der Platte 3a durch einen Ring 18a, dessen Höhe zur Anpassung der Impedanz des Einzelstrahlers 2a an das Kabel 10a variabel ist, isoliert ist.

Die Längen la und Ib der Kabel 10a und 10b sind so bemessen, daß sie bei einer mittleren Frequenz F einen Phasenunterschied 0 der HF-Frequenzen festlegen.

Es gilt 0«2 ■ ■ ■ , wobei Xg die Wellenlänge der Frequenz F

in den Kabeln 10 a und 10 b ist. Durch Einfügen eines Koaxialkabels geeigneter Länge in die Kabel 10a ader 10b wird 0 verändert.

Die Stauerleitungen für die Schalter der parasitären Elemente der Antenne 1b befinden sich unterhalb der Platte 3b. Sie sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

509838/0697

Claims

M.Gueguen-2

Patentansprüche

1.J Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung, insbesondere

zur Erzeugung eines Strahlungsdiagramm wie es für TACAN-Systeme notwendig ist, mit einem aktiven Einzelstrahler und mehreren, diesen konzentrisch umgebenden Ringen von als Reflektoren wirkenden parasitären Elementen, wobei der aktive Einzelstrahler und die parasitären Elemente auf einer leitenden Platte angeordnet sind, die parasitären Elemente über Schalter mit der leitenden Platte verbunden sind und je nach Schalterstellung wirksam oder unwirksam gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß η solcher Antennen (1a,1b) zu einer Antennenanordnung (Fig.1) zusammengefaßt sind, bei der die leitenden Platten (3a,3b) der Antennen (1a,1b) parallel zueinander und die aktiven Einzelstrahler (2a,2b) einer jeden Antenne (1a,1b) übereinander angeordnet sind und daß die einzelnen Antennen (1a,1b) von einer einzigen HP-Quelle mit HP-Energie versorgt werden.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Einzelstrahler (2a,2b) und die leitenden Platten (3a,3b) im wesentlichen gleiche Abmessungen haben.

509838/0697

M.Gueguen-2

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2 > dadurch gekennzeichnet , daß die Abstände (d.,, d>- ...» ^ i) zwischen den einzelnen Platten ungefähr gleich einer Wellenlänge sind.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß in einem Leistungsteiler (9) die von der HF-Quelle gelieferte Leistung so aufgeteilt wird, daß jedem aktiven Strahler (2a,2b) ein n-tel der am Eingang des Leistungsteilers (9) vorhandenen Leistung zugeführt wird und daß die Phasenverschiebungen (0₁, 0_O, .»«, 0 -) zwischen den jeweiligen Antennen ungefähr - ist.

5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Antennen (n=2) vorhanden sind, daß der Abstand (d..) zwischen den beiden leitenden Platten (3a,3b) durch _λ

1 sinß_o + sin ^₁
und die Phasenverschiebung (0^) durch

ot - °

H sinß_Q + sin B₁

gegeben sind, wobei die Winkel ß_Q und β^ bestimmte Winkel sind, die einer maximalen Strahlung in positiver Elevationsrichtung bzw. einem Minimum mit dem Wert null in negativer Elevationsrichtung entsprechen und β kleiner oder gleich dem Winkel β ist, der dem Aperturwinkel, der durch die Kanten der leitenden Blatten (3a,3b) und die Mitte ihrer gemeinsamen Achse bestimmt ist, entspricht.

S-Ö-S338/Ö8S7

M.Gueguen-2

6· Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet _# daß drei Antennen (n=3) vorhanden sind, daß die- Abstände (d.j=d₂=d) und die Phasenverschiebungen (0-=02=0) zwischen den einzelnen Elementen gleich sind, daß die Abstände durch

d= und die Phasenverschiebungen ο

durch

3p-1
COS0 » —w— gegeben sind,

wobei der Winkel β einer maximalen Strahlung in positiver Elevationsrichtung entspricht und kleiner oder gleich dem Winkel β , der dem Aperturwinkel, der durch die Kanten

der leitenden Platten (3a,3b) ,und die Mitte ihrer gemeinentspricht

samen Achse bestimmt ist>/ ist und ρ ein festgelegtes zulässiges Verhältnis zwischen den in die Richtung 0° und in die Richtung β abgestrahlten Strahlungen ist.

7. Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Antenne (1a,1b) jeweils ein zu dem aktiven Strahler (2a,2b) konzentrischer erster Ring (4a,4b) mit parasitären Elementen vorgesehen ist, daß diese parasitären Elemente jeweils der Reihe nach mit der zugehörigen leitenden Platte (3a,3b) kurzgeschlossen werden, daß dadurch^ für jede Antenne (1a,1b) getrennt, ein mit einer ersten Niederfrequenz (f ) moduliertes Strahlungsdiagramm erzeugt

a Vi

wird, wobei die Modulationsgrade (m^# ^mii^ beider Antennen (1a,1b) vom Elevationswinkel (3) abhängen, daß die Radien

509838/0697

M.Gueguen-2

der ersten Ringe und die Abmessungen der parasitären Elemente für die beiden Antennen (1a,1b) so verschieden sind, daß der Modulationsgrad der Antennenanordnung bis zu dem EIe-

vationswinkel Β_β durch ^i^m^ ^{+ m}ii^ ^und außerhalb durch

^ bestimmt ist und daß der Modulationsgrad als Funktion des Elevationswinkels in der Mitte der abgestrahlten HF-Bandbreite nahezu konstant ist.

8. Antennenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Antenne (1a,1b) jeweils ein Paar zu den aktiven Strahlern (2a,2b) konzentrischer zweiter Ringe mit parasitären Elementen vorgesehen ist, daß die Radien dieser zweiten Ringe viel größer als die Radien der ersten Ringe sind, daß diese parasitären Elemente jeweils der Reihe nach mit der zugehörigen leitenden Platte (3a,3b) kurzgeschlossen werden, daß dadurch, für jede Antenne (1a,1b) getrennt, ein mit einer zweiten Niederfrequenz (9f_m) moduliertes Strahlungsdiagramm erzeugt wird, wobei die Modulationsgrade (mf*, m,«) vom Elevationswinkel abhängen, daß jeder der zweiten Ringe in einem geeigneten Bereich der Bandbreite des TACAN-Systems verwendet wird, daß sich die Badien und die Abmessungen eines Paars der zweiten Ringe so unterscheiden, daß der Modulationsgrad der Antennenanordnung bis zu dem Elevationswinkel β durch 1 (m* + HU₁ ) und außerhalb durch m^ bestimmt ist und daß der Modulationsgrad als Funktion des Elevationswinkels in der Mitte der abgestrahlten HF-Bandbreite nahezu konstant ist.

509838/0697

_34-

Antennenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der drei Antennen ein zu dem aktiven Strahler konzentrischer erster Ring mit parasitären Elementen, wobei diese parasitären Elemente jeweils der Reihe nach mit der leitenden Platte der jeweiligen Antenne so kurzgeschlossen werden, daß für jede Antenne ein mit einer ersten Niederfrequenz (f ) moduliertes Strahlungsdiagramm, dessen Modulationsgrade (m^a.., m.. -, m^ ) vom Elevationswinkel abhängen, erzeugt wird, vorgesehen ist, daß für jede der drei Antennen ein zu dem aktiven Strahler konzentrischer zweiter Ring, dessen Radius wesentlich größer als der des ersten Rings ist, mit parasitären Elementen, wobei diese parasitären Elemente jeweils der Reihe nach mit der leitenden Platte der jeweiligen Antenne so kurzgeschlossen werden,daß für jede Antenne ein mit einer zweiten Niederfrequenz (9f ) moduliertes Strahlungsdiagramm, dessen Modu-

a b ' c
lationsgrade (nu₂, m₁₂, ΐ»₁₂) ^vom Elevationswinkel abhängen, erzeugt wird, vorgesehen ist, daß die drei Radien der ersten Ringe und die Abmessungen der parasitären Elemente so verschieden sind, daß der Modulationsgrad bei der ersten Niederfrequenz (f ) bis zu dem Elevationswinkel β durch

a b 55 a

1/3(W^₁ + nC- + IHr₁) und außerhalb durch m. ^bestimmt ist, daß der Modulationsgrad bei der mittleren Frequenz der HP-Bandbreite als Funktion des Elevationswinkels im wesentlichen konstant ist, daß die drei Radien der zweiten Ringe und die Abmeesungen der parasitären Elemente so verschieden sind, daß der Modulationsgrad (9f_m> bei der zweiten Niederfrequena bis au dem Elevationswinkel B durch 1/3

χ Η c a

(ntfi + m7_o + m!r_o} und außerhalb durch m₁₉ bestimmt ist

509838/0697

M.Gueguen-2

und dafi der Modulationsgrad bei der mittleren Frequenz der HF-Bandbreite als Funktion des Elevationswinkels im wesentlichen konstant ist.

'°* Antennenanordnung nach Anspruch 1, bei der n=2 ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem aktiven Strahler (2a) der oberen Antenne (1a) die HF-Energie von einer gemeinsamen HF-Quelle,

hefindet die sich unterhalb der unteren Antenne (TETVtiber ein erstes Koaxialkabel mit der Länge la zugeführt wird, daß das erste Koaxialkabel und eine Anzahl Leitungen, die die Schaltungen zur Steuerung der Schalter, die sich unterhalb der unteren Antenne (1b) befinden, mit den Schaltern für die parasitären Elemente, die sich an der Unterseite der leitenden

befinden,

Platte (3a) der oberen Antenne (laTWSrUinden, im Inneren eines Metallrohres (13) , das koaxial zu den aktiven Strahlern (2a,2b) angeordnet ist, und das durch die untere Antenne (1b) und den unteren aktiven Strahler (1b) hindurchgeführt wird, befinden, daß das Metallrohr (13) an den beiden leitenden Platten (3a,3b) befestigt ist, daß Einrichtungen vorhanden sind, die das Rohr (13) hochfrequenzmäßig von den leitenden Platten (3a,3b) und von dem unteren aktiven Strahler (2b) entkoppeln, daß dem aktiven Strahler (2b) der unteren Antenne (1b) die HF-Energie von der oben erwähnten gemeinsamen HF-Quelle über ein zweites Koaxialkabel der Länge Ib zugeführt wird, daß der Innenleiter des zweiten Koaxialkabels mit dem unteren aktiven Strahler (2b) über eine Schleife, die durch die untere leitende Platte <3b) hindurchgeführt wird, mit dem aktiven Strahler (2b) verbunden ist, daß der Innenleiter des ersten Koaxialkabels durch die obere leitende Platte (3a) geleitet wird

509838/0697

M.Gueguen-2

und mit dem oberen Einzelstrahler (2a), der von der oberen leitenden Platte durch eine Manschette aus dielektrischem Material isoliert ist,verbunden ist und daß die Längen la und Ib so gewählt werden, daß

*Γ ^21T "Tg—
ist, wobei Xg die Wellenlänge im Koaxialkabel ist.

11. Antennenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entkopplung des Metallrohres (13) aus einem Ferritring (19), der auf der unteren leitenden Platte (3b) angeordnet ist, besteht und daß auf diesen Ferritring (19) ein Ring (18b) aus dielektrischem Material und darauf der untere Einzelstrahler (2b) aufgesetzt sind.

12. Antennenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (13) oben trichterförmig aufgeweitet ist und eine Durchbohrung hat, durch die die Steuerleitungen durchgeführt werden.

13.Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr aus zwei ineinandergeschobenen Teilen besteht, sodaß die Länge des Metallrohres auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann.

S09838/G69T