DE2540786A1

DE2540786A1 - Antenne fuer ein primaer- und ein sekundaerradar

Info

Publication number: DE2540786A1
Application number: DE19752540786
Authority: DE
Inventors: Georges Devis; Albert Dupressoir
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1976-04-01
Also published as: DE2540786B2; FR2284997B1; GB1517544A; FR2284997A1; DE2540763B2; DE2540786C3; DE2540763C3; DE2540763A1; GB1506890A

Description

PATL··■'i ί'■■-"^Vv-ALT£

_D:-T vjc.H LEWiNSKY 2540788

H\'.N.---JCXHIM HUiH-R

KlJH. K i RiETSCH 12.9.1975

M DNCHEN 21 8453-IV/He.

GOTTHARD5TR.81

Thomson-CSF, Paris,Bid. Haussmann 173 (Prankreich)

"Antenne für ein Primär- und ein Sekundärradar"

Priorität vom 13· September 1974 aus der französischen Patentanmeldung 74 31 152

unter einer gemeinsamen Antenne für ein Primär- und ein Sekundärradar wird eine solche mit einem einzigen Reflektor verstanden, der derart gespeist wird, daß er die Sendeenergie in den Raum zu Ortungszwecken abstrahlen kann, was als Primärradarbetrieb bezeichnet wird, und daß er außerdem ein Abfragesignal an ein geortetes Ziel abstrahlen kann, das mit einer Antwortbake od. dergl. ausgerüstet ist, die automatisch die Antwort auf die Abfrage abstrahlt, was als Sekundärradarbetrieb bezeichnet wird.

Der Abfrage-Antennenstrahl ist ein Richtstrahl, der in die Richtung weist, in der das Plugzeug od. dergl. geortet wurde; ungeachtet dessen geschieht es jedoch auch, daß die Antwortbake an Bord eines Plugzeuges auch durch Nebenkeulen des Abfragediagramms ausgelöst wird, deren Pegel in bezug auf diejenige der Hauptkeule verhältnismäßig hoch sein kann. Um dem abzuhelfen, versieht man die betrachtete gemeinsame Antenne mit sogenannten Kontrolleinrichtungen, zu denen Strahler gehören, die bei der Abfrage und beim Empfang der Antwort der abgefragten Antwortbake durch den betreffenden Empfänger

609814/0871

beteiligt sind und die ein Diagramm haben, das nahezu Rundstrahlercharakter aufweist und dessen Pegel so hoch liegt, daß es die Nebenkeulen des von der Hauptantenne abgestrahlten Diagrammes überdeckt.

Diese Anordnung ermöglicht es, durch in geeigneten Schaltungen durchgeführten Vergleich der Amplitude der von der Bake empfangenen Impulse und der Kontrollimpulse den als Antwort auf eine Abfrage durch die Hauptkeule empfangenen Impuls zu bestimmen.

Die Kontrolleinrichtungsn, die zur Realisierung dieses Kontrolldiagrammes dienen und die am Senden eines Abfragesignals und am Empfang eines Antwortsignales von einem abgefragten Ziel mitwirkenj sollen so beschaffen sein, daß die Verstärkung der zugehörigen Kontrollkanäle größer als diejenige der Abfrage- und Empfangskanäle in denjenigen Winkelbereichen ist, in denen die Nebenkeulen des Abfrage-Richtdiagramms liegen, jedoch sehr viel kleiner in der HauptStrahlrichtung des letzteren ist.

Bei bisher üblichen Anlagen sind die Kontrolleinrichtungen entweder körperlich getrennt von der Hauptantenne, bestehen nämlich in einer neben der Hauptantenne angeordneten Rundstrahlantenne, oder körperlich vereinigt mit der Hauptantenne, wobei die Kontrollfunktion mittels der Sekundärradarantenne erzeugt wird, die während einer bestimmten Zeit so gespeist wird, daß sich ein Differenzdiagramm ergibt, während das Diagramm, mit dem die Abfrage durchgeführt wird, ein Summendiagramm ist.

Trotz dieser Vorkehrungen kommt es jedoch vor, daß das Strahlungsdiagramm der Kontrolleinrichtungen seine Aufgabe nicht vollständig erfüllt, sei es, weil es keine vollständige Rundstrahlcharakteristik hat, sei es, weil einzelne Nebenkeulen des Haupt-Richtdiagramms verhältnismäßig hoch sind und nicht über-

- 3 609814/0871

2B40786

deckt werden; in gewissen Fällen geschieht es auch, daß die Hauptkeule selbst durch das Rundstrahldiagramm überdeckt oder ausgelöscht wird, sofern ihr Pegel zu gering ist. Außerdem sind die Kontrolldiagramme durch bestimmte äußere Betriebseinrichtungen wie beispielsweise Radoms, unter denen die Antenen angeordnet sind, störbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Antenne dieser Gattung die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und Einrichtungen zu schaffen, die das Diagramm des Kontrollkanales des Sekundärradars optimieren.

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Gemäß der Erfindung ist somit die dem Primärradar und dem Sekundärradr'gemeinsame Antenne mit einer Anzahl von Kontrolleinrichtungen versehen, deren Strahlungseigenschaften unabhängig von dem einzigen Reflektor sind, die jedoch in bezug auf letzteren derart angeordnet sind, daß die Strahlungsdiagramme dieser Einrichtungen sich mit dem Strahlungsdiagramm des Kontrollkanals, erzeugt durch den Primärstrahler der gemeinsamen Antenne, zu einem resultierenden RundStrahldiagramm vereinigen, das nach vorne in Richtung der Abfragekeule einen scharfen Einschnitt besitzt.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist die Antenne nach der Erfindung anhand von beispielsweise gewählten Ausführungsformen und deren Antennendiagrammen schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 und 3 zwei Ausführungsbeispiele einer Antenne nach der Erfindung,

60981 4/08? 1

-H-

Fig. 2 und 4 die Strahlungsdiagramme der Antenne nach den Figuren 1 und 3 und

Fig. 5 die für die Kontrollstrahleranordnung verwendeten Dipole.

Die Vorteile einer aus einem Primärradar und einem Skundärradar bestehenden Radaranlage für die Luftraumüberwachung insbesondere im Umkreis von Flughäfen brauchen nicht im einzelnen erläutert zu werden. Das Primärradar ortet die Flugzeuge nach Richtung und Entfernung und das Sekundärradar fragt sie ab, wobei hierzu an Bord der Flugzeuge vorgesehene Antwortbaken an die Abfragestelle Informationen hinsichtlich der Flughöhe, der Identität, der Geschwindigkeit u.s.w. abgeben. Die Abfrage der Flugzeuge durch das Sekundärradar erfolgt in der durch das Primärradar festgestellten Richtung des georteten Flugzeugs, so daß es naheliegt, entweder die Antennen der zwei Radargeräte miteinander zu koppeln oder nur eine einzige Antenne zu verwenden, die in der Lage ist, beide vorstehend genannten Aufgaben zu erfüllen. Wie jedoch einleitend ausgeführt wurde, besitzt ein Primär- und Sekundärradar Nachteile, die seinen ordnungsgemäßen Betrieb und seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Insbesondere weist das Strahlungsdiagramm des Sekundärradars neben der Hauptkeule, die die Abfrage überträgt und die Antwort des abgefragten Flugzeugs empfängt, Nebenkeulen auf, deren Pegel oder Gewinn noch hinreichend hoch sein kann, daß außer der oder statt der Antwortbake des tatsächlich abgefragten Flugzeugs auch noch die Antwortbake eines anderen Flugzeugs ausgelöst werden kann.

In diesem Fall kann es zu Fehlern kommen, deren Folgen gefährlich werden können.

Es wurde daher schon versucht, diese Nachteile durch Unterdrückung der Nebenkeulen oder Nebenzipfel des Abfragediagrammes

— 5 — 609814/0871

zu beseitigen. Das hierzu verwendete Verfahren besteht darin, diese Nebenkeulen durch ein Diagramm mit Rundstrahlcharakteristik zu überdecken, das ausgehend von Kontrollstrahlerelementen, die eine getrennte, Kontrollantenne genannte Antenne bilden, oder auch die Nebenkeulen durch ein Differenzdiagramm zu überdecken, das ausgehend von dem in geeigneter Weise gespeisten Abfragekanal erzeugt wird.

Diese Maßnahmen haben sich jedoch nicht als hinreichend erwiesen und beispielsweise im Fall einer überdeckung der Nebenkeulen des Abfragediagrammes durch ein Rundstrahldiagramm ist diese Überdeckung unvollständig, und zwar häufig aufgrund von äußeren Ursachen wie dem Radom u. dergl.

Die Erfindung strebt nun die Bildung eines Rundstrahldiagrammes von beträchtlichem Gewinn an, das das gesamte Abfragediagramm überdecken kann, jedoch wird in Richtung der Abfrage-Hauptkeule und über einen der Breite dieser Keule in der Seitenrichtung entsprechenden Winkel ein Einschnitt derart erzeugt, daß lediglich die Abfrage-Hauptkeule von dem vollständigen Abfragediagramm übrigbleibt.

Ausgehend von einer gemeinsamen Antenne, die die Punktion des Primärradars und des Sekundärradars in sich vereinigt, wird hierzu an oder in unmittelbarer Nähe des Aufbaues des einzigen Reflektors ein Kontrollstrahler oder eine Kontrollstrahleranordnung angebracht.

Fig. 1 zeigt in schematischer Form eine vollständige Antenne für ein Primär*- und Sekundärradar, die im wesentlichen einen einzigen Reflektor 1 mit einer Primärstrahleranordnung 2 umfaßt, welche ihrerseits den Primärstrahler 20 für das Primärradar und den Primärstrahler für das Sekundärradar aufweist. Der Primärstrahler für das Sekundärradar besteht dabei aus zwei

- 6 609814/0871

Dipolen 21, 22, die ein schmales Differenzdiagramm als Abfragediagramm erzeugen. Die Dipole sind mit einem Ringkoppler, einer Ringhybride od. dergl. verbunden, die mit 23 bezeichnet ist und mit der der Kanal 24 für die Abfragung und den Empfang, d.h. der Richtkanal für die Sekundärradarfunktion verbunden ist. Diesem Primär/Sekundär-Radar ist ein Kontrollteil zugeordnet, der eine Strahleranordnung, bestehend aus Dipolen des in Pig. 5 gezeigten Aufbaues, umfaßt und an den Konstruktionsteilen des Reflektors 1 möglichst nahe dem Phasenzentrum der Antenne angeordnet ist, um Störungen zu vermeiden. Die Kontrollstrahleranordnung besteht im Beispiel der Figur aus zwei Strahlern, von denen der Strahler 25 durch einen Dipol der in Fig. 5a gezeigten Art gebildet wird und nach rückwärts ein breites Summendiagramm abstrahlt, während der andere Strahler 28 gemäß 5b ausgebildet ist und nach vorn ein breites Summendiagramm abstrahlt. Mittels Kopplern 26, 27 werden aus diesen Strahlern die Kontrollkanäle 32 gebildet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Kontrolldiagramm durch die Primärstrahler 21, 22 und die Strahleranordnung 25> 26 des Sekundärradars gebildet, die ein Differenzdiagramm mit zwei zu beiden Seiten der Richtung der Hauptkeule liegenden Keulen bilden.

Die Kombination der von den verschiedenen vorstehend genannten Kontrollstrahlern gebildeten Diagramme ergibt ein Diagramm nach Art eines Rundstrahldiagrammes mit einem Einschnitt oder einer Nullstelle in Richtung der Hauptkeule.

Fig. 2 zeigt diese Diagramme. In Fig. 2b ist mit A das breite, durch den nach rückwärts strahlenden Strahler 25 erzeugte Diagramm und mit B das breite, durch den Strahler 26 mit umgekehrt abgewinkeltem Reflektor gebildete Diagramm bezeichnet. In Fig. 2a ist mit D das durch den Primärstrahler 21, 22 und den Hauptreflektor 1 abgestrahlte Haupt-Differenzdiagramm bezeichnet,

- 7 60981 A/0871

In Pig. 2c ist bei S die Hauptabfragekeule dargestellt, die in dem durch die zwei Keulen des Diagrammes D gebildeten Einschnitt liegt. Das resultierende Kontrolldiagramm ist mit R bezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Primär/ Sekundär-Radarantenne mit in anderer Weise angeordneten Kontrollstrahlern. Diese Antenne umfaßt einen durch die Primärstrahleranordnung 2 ausgeleuchten Reflektor 1, wobei die Primärstrahleranordnung wiederum den Primärstrahler 20 des Primärradars und den Primärstrahler 21, 22 des Sekundärradars umfaßt, der ein schmales Differenzdiagramm liefert. Ein Kontrollstrahler 25 strahlt nach rückwärts ein breites Summendiagramm und ein aus zwei Dipolen 30, 31 der in Fig. 5a dargestellten Art bestehender Kontrollstrahler 29 strahlt ein breites Differenzdiagramm nach vorn ab.

Die Kombination der verschiedenen von den einzelnen Strahlern abgestrahlten Diagramme ergibt auch in diesem Heispiel ein Diagramm mit Rundstrahlcharakteristik, jedoch einem Einschnitt in Richtung der Hauptabfragekeule.

Fig. 4 zeigt hierzu das von dem Strahler 25 nach rückwärts abgestrahlte Diagramm A (Fig. ¹Ib), das von dem Primärstrahler des Sekundärradars erzeugte Diagramm D(FIg.4a) und das von dem Strahler 29 nach vorn abgestrahlte Differenzdiagramm E (Fig.4b). Das resultierende Diagramm ist mit Rl in Fig. 4c bezeichnet.

Als Strahler für die Ausführungsform der Fig. 1 und 2 wurden bereits die in Fig. 5 dargestellten Dipole genannt, die sich durch einfachen und robusten Aufbau auszeichnen. Diese Dipole sind aus Flachmaterial hergestellt, dessen Enden abgewinkelt sind, um die strahlenden Stücke zu bilden. Sie sind auf einem ebenen Reflektor oder auf einem umgekehrt,. d.h. entgegen der

£■19814/0871

Abstrahlrichtung, abgewinkelten Reflektor angeordnet. Fig. 5a zeigt einen einfachen Dipol 18 auf einer Fußplatte 180, welche ihrerseits auf einem ebenen Reflektor 19 sitzt; Fig. 5b zeigt einen einfachen Dipol auf einer Fußplatte 180 und einem umgekehrt abgewinkelten Reflektor 181.

60981 4/0871

Claims

.mWALTE

lETSCH 12.9.1975

HrN 21 8453-IV/He.

G G ΪΥ i ■ Λ R ü S T R. 81

Thomson - CSP

Patentansprüche:

Antenne für ein Primär- und ein Sekundärradar, bestehend aus einem einzigen Reflektor, ausgeleuchtet von einer Primärstrahleranordnung, die sowohl die Rolle des Sende/Empfangs -St rahlers des Primärradars als auch die Rolle des Sende/Empfangs-Strahlers für den Abfragekanal des Sekundärradars spielt, welches für den Abfragekanal einen Kontrollkanal umfaßt, der eine Strahleranordnung mit Rundstrahlcharakteristik, jedoch einem scharfen Einschnitt oder einer Nullstelle im Diagramm in der HauptStrahlrichtung des Abfragediagramms hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahleranordnung an dem einzigen Reflektor (1) angebracht ist und - bezogen auf die Antenne - einen nach rückwärts weisenden Strahler (25) sowie einen nach vorne weisenden Strahler (28; 29) umfaßt und daß die Strahlungsdiagramme dieser Strahler sich mit dem von der Primärstrahleranordnung (2) erzeugten Diagramm des Abfragekanals zu einem resultierenden Rundstrahldiagramm mit einem scharfen Einschnitt oder einer Nullstelle nach vorn in Richtung der Abfrage-Hauptkeule überlagern.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach rückwärts weisende Strahler (25) ein Dipolstrahler aus auf einer Reflektorplatte (19) angeordnetem Flachmaterial (18) ist (Fig. 5a).

3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach vorne weisende Strahler (28) ein Dipolstrahler aus auf einer abgewinkelten Reflektorplatte (l8l) angeordnetem Flachmaterial (180) ist (Fig. 5b).

- 2

60981 4/0871

H. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nach rückwärts weisende Strahler (25) ein breites Summendiagramm nach rückwärts strahlt, daß der nach vorn weisende Strahler (28) ein breites Summendiagramm nach vorn strahlt und daß die Primärstrahleranordnung im Kontrollbetrieb ein schmales Differenzdiagramm strahlt.

5. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach vorn weisende Strahler (29) aus zwei Dipolstrahlern (30, 31) aus Flachmaterial, angeordnet auf einer Reflektorfläche, besteht.

6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3_} dadurch gekennzeichnet, daß der nach rückwärts weisende Strahler (25) ein breites Summendiagramm nach rückwärts strahlt, daß der nach vorn weisende Strahler (29) ein breites Differenzdiagramm nach vorn strahlt und daß die Primärstrahleranordnung (2) im Kontrollbetrieb ein schmales Differenzdiagramm strahlt.

14/0871