DE2510598C3

DE2510598C3 - Radio direction finder

Info

Publication number: DE2510598C3
Application number: DE19752510598
Authority: DE
Inventors: Pierre Chatillon sous-Bagneux Lot Armand Saint StRemy Les Chevreuses Rousset, (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1978-01-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkpeilempfangsanlage mit einer Antenne mit 2n gleichmäßig über einen Kreisumfang verteilten Anschlüssen, die nach einer vorgegebenen Schaltfolge zur vollständigen Aziinutabtastung eines Empfangsdiagramms in aufeinanderfolgenden Winkelschritten über ein Schaltgerät kontaktlos an einen Empfänger anschaltbar sind.The invention relates to a radio direction finder system with an antenna with 2n connections evenly distributed over a circumference, which can be connected contactlessly to a receiver via a switching device according to a predetermined switching sequence for complete azimuth scanning of a reception diagram in successive angular steps.

Eine derartige Funkpeilempfangsanlage ist aus der DT-PS 10 67 086 bekannt. Sie besitzt In Einzelantennen, die in gleichmäßigen Abständen auf einem Kreis angeordnet sind und durch das Schaltgerät zyklisch an den Empfänger angeschaltet werden. Der hierdurch erfolgte Frequenz- oder Phasenhub wird im Empfänger zur Richtungsbestimmung durch Phasenvergleich mit der Ansvjhaltfrequenz ausgenutzt. Nachteilig ist bei dieser bekannten Anlage die Schmalbandigkeit und vor allem der große Platzbedarf ihrer Antenne, der eine Verwendung praktisch nur in Feststationen zuläßt.Such a radio direction finder system is known from DT-PS 10 67 086. It has in individual antennas which are arranged at equal intervals on a circle and are switched by the switching unit cyclically to the receiver. The resulting frequency or phase shift is used in the receiver to determine the direction by phase comparison with the response frequency. The disadvantage of this known system is the narrow bandwidth and, above all, the large space requirement of its antenna, which practically only allows it to be used in fixed stations.

Aus der DT-AS 10 11 485 ist ein nach einem ähnlichen Prinzip, nämlich mit über einen Kreis mit einem Durchmesser von etwa einer Viertelwellenlänge verteil! angeordneten Dipolantennen arbeitender Goniometerpeiler bekannt, der zusätzlich den Nachteil des mechanisch angetriebenen Goniometers aufweist.From the DT-AS 10 11 485 is a similar one Principle, namely with distributed over a circle with a diameter of about a quarter wavelength! arranged dipole antennas working goniometer known, which also has the disadvantage of having mechanically driven goniometer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkpeilempfangsanlage der einleitend angegebenenThe invention is based on the object of providing a radio direction finder system of the type specified in the introduction

Gattung zu schaffen, deren Antenne breitbandig bei besonders kompaktem Aufbau ist und in allen Peilrichtungen praktisch deckungsgleiche Kardioidendiagramme aufweistTo create a species whose antenna is broadband with a particularly compact structure and in all Has bearing directions practically congruent cardioid diagrams

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

ίο daß die Antenne aus einem metallischen Hohlkegelstumpf besteht, dessen große Basis offen ist, einen Durchmesser kleiner als die Hälfte der minimal in Betracht kommenden Empfangswellenlänge besitzt, parallel zu einer leitenden Ebene verläuft und an ihrem Umfang 2n Anschlüsse aufweist und daß das Schaltgerät 2n Schaltungen je Abtastung durch Auswahl von jeweils zwei ein Paar bildenden, diametral gegenüberliegenden Anschlüssen vornimmt und den zweiten Anschluß jedes ausgewählten Paares mit einem angepaßten Abschlußwiderstand verbindet.ίο that the antenna consists of a metallic hollow truncated cone, the large base of which is open, has a diameter smaller than half the minimum possible receiving wavelength, runs parallel to a conductive plane and has 2n connections on its circumference and that the switching device has 2n circuits each Scanning by selecting two diametrically opposed terminals forming a pair and connecting the second terminal of each selected pair to an adapted terminating resistor.

Diese Antenne ist völlig rotationssymmetrisch, was insofern bemerkenswert ist, als die Genauigkeit der Anlage nicht von der Zahl der In Stellungen des Diagramms je vollständiger Umdrehung abhängt,This antenna is completely rotationally symmetrical, which is remarkable in that the accuracy of the system does not depend on the number of In positions in the diagram per complete revolution,

2.S sondern direkt verknüpft mit der Wiedergabetreue ein und desselben Diagramms im Verlauf der 2n aufeinanderfolgenden Stellungen ist. Daher kann diese Zahl In sehr niedrig, beispielsweise gleich 6 sein, woraus sich ein entsprechend einfacher Aufbau des auf die Antenne2.S but is directly linked to the fidelity of one and the same diagram in the course of the 2n successive positions. This number In can therefore be very low, for example equal to 6, which results in a correspondingly simple structure of the antenna

.ίο folgenden Schaltgerätes ergibt. Die Antenne ist gleichzeitig breitbandig und hat einen nur sehr geringen Platzbedarf. Beispielsweise kann bei Ausbildung der Funkpeilempfangsanlage als Radiokompaß die Kegelstumpfantenne in einem Zylinder mit einem Durchmes-.ίο the following switching device results. The antenna is at the same time broadband and only takes up very little space. For example, when training the Radio direction finder as a radio compass the truncated cone antenna in a cylinder with a diameter

M ser von 180 mm und einer Höhe von 55 mm untergebracht werden. M ser of 180 mm and a height of 55 mm can be accommodated.

In der Zeichnung ist eine Funkpeilempfangsanlage nach der Erfindung anhand beispielsweise gewählter Ausführungsformen und erläuternder Diagramme vereinfacht dargestellt. Es zeigtIn the drawing, a radio direction finder system according to the invention is selected using, for example Embodiments and explanatory diagrams shown in simplified form. It shows

Fig. la eine erste Ausführungsform des Hohlkegelstumpfes der Antenne im Schnitt, Fig. La shows a first embodiment of the hollow truncated cone of the antenna in section,

Fig. Ib eine Aufsicht auf den Hohlkegelstumpf nach Fig. la,Fig. Ib shows a plan view of the hollow truncated cone Fig. La,

Fig. 2a die vollständige Antenne mit einer zweiten Ausführungsform des Hohlkegelstumpfes,2a shows the complete antenna with a second embodiment of the hollow truncated cone,

F i g. 2b eine weitere Ausführungsform der Antenne, bei der als Grenzfall der Hohlkegelstumpf zur Scheibe geworden ist,F i g. 2b a further embodiment of the antenna, in which, as a borderline case, the hollow truncated cone to the disk has become,

so F i g. 3 eine schematische Darstellung der Antenne in Verbindung mit dem Schaltgerät,
F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel des Schaltgerätes und F i g. 5 Diagramme von an verschiedenen Punkten des Schaltgerätes nach F i g. 4 abgenommenen Signalen.so F i g. 3 a schematic representation of the antenna in connection with the switching device,
F i g. 4 shows an embodiment of the switching device and FIG. 5 diagrams of at different points of the switching device according to FIG. 4 signals picked up.

In Fig. la ist im Schnitt ein metallischer Hohlkegelstumpf 15 mit einem Spitzenwinkel von 90° dargestellt, dessen kleine Basis von einer Metallplatte gebildet wird, während seine große Basis nach unten offen ist und am Umfang 2n nur angedeutete Anschlüsse zur VerbindungIn Fig. La a metallic hollow truncated cone 15 is shown in section with an apex angle of 90 °, the small base is formed by a metal plate, while its large base is open at the bottom and on the circumference 2n only indicated connections for connection

ho mit einem Schaltgerät aufweist. Fig. Ib zeigt eine Aufsicht auf diesen Kegelstumpf mit einem gestrichelt eingezeichneten Kardioidendiagramm, das die Orientierung von Bj nach Dj für den angedeuteten Fall besitzt, daß der Anschluß Bj mit einem nicht dargestelltenho having a switching device. Fig. Ib shows a plan view of this truncated cone with a dashed cardioid diagram, which has the orientation from Bj to Dj for the indicated case that the connection Bj with a not shown

<><; Empfänger 2 verbunden ist, während der diametral gegenüberliegende Anschluß über einen angepaßten Belastungswiderstand Z2 mit Masse verbunden ist. Wie die Aufsicht zeigt, sind im Ausführungsbeispiel sechs<><; Receiver 2 is connected, while the diametrically opposite terminal is connected to ground via an adapted load resistor Z2. As the top view shows, there are six in the exemplary embodiment

Anschlüsse vorgesehen. Bei jedem Schaltschritt dreht sich das Kardioidendiagramm und damit die Hauptstrahlrichtung Djin der Horizontalebene um den WertConnections provided. With each switching step, the cardioid diagram and thus the main ray direction Dj rotates around the value in the horizontal plane

360360

360
6360
6th

= 60 .= 60.

In Fig.2a ist eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer vollständigen Antenne wiedergegeben, bei der jedoch der Kegelstumpf 15 einen Spitzenwinkel von 120° aufweist. Der Spitzenwinkel stellt einen Parameter dar, der in engem Zusammenhang mit den Leistungen der Antenne und insbesondere mit deren Gewinn steht. Die große Basis des Hohlkegelstumpfes 15 liegt parallel zu einer leitenden Ebene 16, die mit dem Bezugspotential Masse verbunden ist. Die Kegelachse steht demnach senkrecht auf dieser Masseebene. Jeder Anschluß Bj ist über eine keramische Durchführung 17/ in der Masseebene 16 herausgeführt. Die Antenne ist durch ein Radom 18 geschützt.2a shows a partially sectioned side view of a complete antenna in which, however, the truncated cone 15 has an apex angle of 120 °. The point angle represents a parameter that is closely related to the performance of the antenna and, in particular, to its gain. The large base of the hollow truncated cone 15 lies parallel to a conductive plane 16 which is connected to the reference potential ground. The cone axis is therefore perpendicular to this ground plane. Each connection Bj is led out through a ceramic bushing 17 / in the ground plane 16. The antenna is protected by a radome 18.

Fig. 2b zeigt eine Antenne ähnlich Fig. 2a, bei der jedoch der Kegelstumpf einen Öffnungswinkel von 180° besitzt, also den Grenzfall einer Scheibe 19 darstellt. Der Antennengewinn ist in diesem Fall niedriger als im Fall der Ausbildung als Kegelstumpf, jedoch eignet sich diese Ausführungsform besonders gut bei einer Einbettung der Strahlungsordnung. Man kann daher einen Kompromiß zwischen dem Platzbedarf und der elektrischen Leistungsfähigkeit schließen, die in Abhängigkeit von den für die Anlage geforderten Empfangseigenschaften bestimmt wird.Fig. 2b shows an antenna similar to Fig. 2a, in which however, the truncated cone has an opening angle of 180 ° possesses, so represents the borderline case of a disk 19. The antenna gain is lower in this case than in the Case of training as a truncated cone, however, this embodiment is particularly suitable for a Embedding the radiation order. One can therefore compromise between the space requirement and the electrical performance, depending on the reception properties required for the system is determined.

Der Durchmesser der großen Basis des Hohlkegelstumpfes nach den Fig. la, Ib und 2a bzw. der Durchmesser der Scheibe nach F i g. 2b ist stets kleiner als die Hälfte der minimal in Betracht kommenden Empfangswellenlänge und insbesondere gleich einem Viertel dieser kürzesten Empfangswellenlänge. Die Höhe des Kegelstumpfes ist stets kleiner als der Durchmesser der großen Basis und vorzugsweise kleiner oder gleich der Hälfte dieses Durchmessers. Der Kegelstumpf verhält sich äquivalent zu einer aus einer Anzahl von Einzelstrahlern gebildeten Antenne. Da die Kegelstumpfantenne rotationssymmetrisch ist, wiederholen sich die Betriebsbedingungen bei jedem Schritt auf das genaueste und das erzielte Diagramm ist stets das gleiche.The diameter of the large base of the hollow truncated cone according to FIGS. La, Ib and 2a or the Diameter of the disk according to FIG. 2b is always less than half of the minimum that can be considered Receiving wavelength and in particular equal to a quarter of this shortest receiving wavelength. the The height of the truncated cone is always smaller than the diameter of the large base and preferably less than or equal to half of this diameter. The truncated cone is equivalent to one of a Number of antenna formed by individual radiators. As the truncated cone antenna is rotationally symmetrical, repeat the operating conditions are most accurate at every step and the diagram obtained is always the same.

F i g. 3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Antenne 1 und das zugehörige Schaltgerät 5 mit seiner Steuerschaltung 6. Dabei ist wiederum angenommen, daß 2n = 6 ist. Das Kardioidendiagramm durchläuft daher entsprechend der Anschaltung der Anschlüsse durch das Schaltgerät die Stellungen Dl bis D 6. Das Schaltgerät umfaßt einen 3kanaligen Doppelschalter 10F i g. 3 shows a simplified circuit diagram of the antenna 1 and the associated switching device 5 with its control circuit 6. It is again assumed that 2n = 6. The cardioid diagram therefore runs through the positions D1 to D6 according to the connection of the connections by the switching device. The switching device comprises a 3-channel double switch 10

ίοίο

und einen 2kanaligen Doppelschalter 11, beide betätigt durch die Steuerschaltung 6. Der 3kanaiige Doppelschalter 10 verbindet im gezeichneten Fall die Anschlüsse B1, BA, die sich diametral gegenüberliegen, mit dem 2kanaligen Doppelschalter 11. Dieser legt in der gezeichneten Stellung den Anschluß B 1 über den angepaßten Abschlußwiderstand Z2 auf Masse und den Anschluß B4 an den Eingang des nicht gezeichneten Empfängers 2. Von der Steuerschaltung 6 wird das Schaltgerät 5 so gesteuert, daß zunächst, d. h. in der einen Stellung des 2kanaligen Doppelschalters 11, die Richtungen D1, D 2, D 3 und anschließend, d. h. in der anderen Schaltstellung des 2kanaligen Doppelschalters 11, die Richtungen D 4, D 5 und D 6 durchlaufen werden.and a 2-channel double switch 11, both operated by the control circuit 6. In the case shown, the 3-channel double switch 10 connects the connections B 1, BA, which are diametrically opposite, with the 2-channel double switch 11. In the position shown, this connects to connection B 1 the adapted terminating resistor Z2 to ground and the connection B4 to the input of the receiver (not shown) 2. The switching device 5 is controlled by the control circuit 6 so that initially, ie in one position of the 2-channel double switch 11, the directions D 1, D 2 , D 3 and then, ie in the other switch position of the 2-channel double switch 11, the directions D 4, D 5 and D 6 are passed through.

Für das Schaltgerät werden vorzugsweise Halbleiterschalter wie etwa Schaltdioden verwendet, die durch ein Vorspannungssignal gesteuert werden, mit dem sie zwischen dem Durchlaßzustand und dem Sperrzustand hin- und hergeschaltet werden können. F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schaltgerätes 5 der F i g. 3 für eine Kegelstumpfantenne oder eine Scheibenantenne gemäß den F i g. 1 oder 2, wobei wiederum 2n = 6 (vergl. Fig. Ib) angenommen ist. Der n-kanalige Doppelschalter 10 (Fig. 3) umfaßt dann sechs identisehe Baugruppen 35, von denen jede drei Dioden enthält, und die zwei Schalter mit je drei Kanälen bilden. Der 2kanalige Doppelschalter Il (Fig.3) umfaßt vier Dioden 36 bis 39, die eine Brücke mit vier Zweigen bilden. Zur Entkopplung des Empfängers von den Steuersignalen der Dioden sind Induktivitäten und Kapazitäten eingefügt. F i g. 5 zeigt die Signalformcn 5a bis 5e der entsprechenden Steuersignale 51 bis S 5. Der 3kanalige Doppelschalter enthält Dioden mit einer relativ hohen Kapazität von beispielsweise I pF. |ede Baugruppe 35 umfaßt drei zu einem T zusammengeschaltele Dioden, wobei diese Anordnung eine hinreichende Entkopplung durch Vermeidung unerwünschter Laufzeiteffekte zufolge auseinanderliegender Verbindungspunkte liefert. Der 2kanalige Doppelschalter kann aus vier Dioden geringer Kapazität von beispielsweise 0,2 pF aufgebaut sein, um eine hinreichende Entkopplung mit einer einzigen Seriendiode in jeder einzelnen Verbindung zu erzielen, wobei störende Leitungslängen bzw. Laufzeiten hier praktisch nicht vorhanden sind.For the switching device, semiconductor switches such as switching diodes are preferably used, which are controlled by a bias signal with which they can be switched back and forth between the conducting state and the blocking state. F i g. 4 shows an embodiment of the switching device 5 of FIG. 3 for a truncated cone antenna or a pane antenna according to FIGS. 1 or 2, again assuming 2n = 6 (see Fig. Ib). The n-channel double switch 10 (FIG. 3) then comprises six identical assemblies 35, each of which contains three diodes, and which form two switches with three channels each. The 2-channel double switch II (FIG. 3) comprises four diodes 36 to 39 which form a bridge with four branches. To decouple the receiver from the control signals of the diodes, inductances and capacitances are added. F i g. 5 shows the signal forms 5a to 5e of the corresponding control signals 51 to S5 . The 3-channel double switch contains diodes with a relatively high capacitance of, for example, I pF. Each assembly 35 comprises three diodes connected together to form a T, this arrangement providing sufficient decoupling by avoiding undesired propagation time effects due to connection points that are located apart. The 2-channel double switch can be made up of four diodes with a low capacitance of 0.2 pF, for example, in order to achieve adequate decoupling with a single series diode in each individual connection, with disruptive line lengths or transit times being practically non-existent.

Die Steuerschaltung 6 für die Erzeugung der Steuersignale .91 bis 55 ist in bekannter Weise ausgeführt, nämlich mittels einfacher logischer Schaltungen, und umfaßt einen Taktgeber. Das Signal S 1 bildet ein Bezugsphasensignal, dessen Frequenz 1/rdic Drehgeschwindigkeit des Diagramms bestimmt. Dieses Signal kann ausgehend von einem sinusförmigen oder aus einer Pulsfolge gebildeten Taktgebersignal er/.eugt weiden. Eine vollständige Drehung des Diagramms erfolgt während einer Periode Tdes Bezugssignals.The control circuit 6 for generating the control signals .91 to 55 is designed in a known manner, namely by means of simple logic circuits, and comprises a clock generator. The signal S 1 forms a reference phase signal, the frequency of which determines 1 / rdic speed of rotation of the diagram. This signal can be based on a sinusoidal clock signal or a clock signal formed from a pulse train. A complete rotation of the diagram occurs during a period T of the reference signal.

IlitIlit

.ΐ Ml;itl.ΐ Ml; itl

Claims

Patent claims:

1. A radio direction finder system with an antenna with 2n connections evenly distributed over a circumference which, according to a predetermined switching sequence for complete azimuth scanning of a reception diagram in successive angular steps, can be connected to a receiver without contact via a switching device, characterized in that the antenna consists of a metallic hollow truncated cone (15 ) exists, the large base of which is open, has a diameter smaller than half the minimum possible reception wavelength, runs parallel to a conductive plane (16) and has 2n connections on its circumference, and that the switching device (5,6) has 2n circuits carries out each scan by selecting two diametrically opposite connections forming a pair and connecting the second connection of each selected pair to an adapted terminating resistor (ZT) .

2. Radio direction finder according to claim 1, characterized in that the truncated cone with an opening angle of 180 °, that is, designed as a disk.

3. radio direction finder according to claim I or 2, characterized in that the switching device an n-channel double switch (10), a 2-channel Double switch (U) and a circuit (6) for generating the control signals for these switches comprises and at its output the received signal amplitude-modulated by the rotation of the diagram and provides a reference signal corresponding to the switch control signal.

4. Radio direction finder according to claim 3, characterized in that the 2-channel double switch (11) consists of four semiconductor diodes (36 to 39) in a bridge circuit and the «-channel double switch consists of In assemblies (35) each with three semiconductor diodes in a T-circuit.