DE2603609A1

DE2603609A1 - Radar-flachantenne

Info

Publication number: DE2603609A1
Application number: DE19762603609
Authority: DE
Inventors: Alain Caillaud; Antoine Scillieri
Original assignee: Dassault Electronique SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1976-01-30
Publication date: 1976-08-05
Also published as: FR2299740A1; GB1523976A; IT1055055B; NL7600646A

Description

BIPiOM-IIiGENIEUH 2603603

KARL-HEINZ SCHAUMBURG

PATENTANWALT

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M Λ U K K K111C II Ii HHTI! T KI, K V ONO S!) -I)SIlI,

Electronique Marcel Dassault _TE1BX 02201t» κηγΓ

6, rue de Berri

75008 Paris / Frankreich

. 30.Januar 1976

3E3 1176

Radar-Flachantenne

Die Erfindung "betrifft eine Radar-Flachantenne mit nebeneinanderliegenden geschlitzten Wellenleitern, die in der Antennenebene hinsichtlich zweier Achsen symmetrisch zueinander angeordnet sind.

Bei Antennen dieser Art hat jeder Wellenleiter strahlende Schlitze, die parallel zueinander beiderseits einer im Wellenleiter querliegenden Ebene angeordnet sind. Die Wellenleiter bilden hinsichtlich zweier Achsen eine symmetrische Konfiguration, die kreisförmig oder elliptisch ist, so daß man aus der von einem mit der Antenne angestrahlten Ziel reflektierten Energie durch Summen- und Differenzbildung der von den verschiedenen Quadranten der Antenne erhaltenen Energien Informationen über die Richtung und die Lage des angestrahlten Ziels erhalten kann.

Flachantennen bieten Vorteile durch ihre geringen Abmessungen.

Sie haben jedoch bisher auch den Nachteil, daß sie nur in einem relativ sehr schmalen Frequenzband zufriedenstellend

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arbeiten. Dieser Nachteil nimmt mit Vergrößerung der Antenne noch zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Radar-Flachantenne zu schaffen, die hinsichtlich der Bandbreite oder Selektivität die Leistung einer wesentlich kleineren Antenne zeigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Radar-Flachantenne der eingangs genannten Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Wellenleiter eines jeden durch die Symmetrieachsen gebildeten Viertels der Antenne in mehreren Wellenleitergruppen oder Antennenelementen angeordnet sind und daß die Wellenleiter jeweils einer Gruppe unabhängig von den Wellenleitern anderer Wellenleitergruppen mit Hochfrequenzenergie gespeist sind, so daß die Bandbreite der Antenne bzw. deren Selektion derjenigen eines Antennenelements entspricht.

Eine Antenne nach der Erfindung kann große Abmessungen haben, verwirklicht jedoch hinsichtlich ihrer Bandbreite oder Selektion die Leistung einer viel kleineren Antenne. Ihre Wellenleiter sind in mehrere Gruppen oder Antennenelemente aufgeteilt, von denen jede gleichartig mit Hochfrequenzenergie gespeist ist. Die Anzahl der Gruppen reicht dabei aus, um in jeder Gruppe die Anzahl der Wellenleiter und deren Länge der vorgegebenen Bandbreite oder gewünschten Selektion anzupassen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Antenne mit Wellenleitern in vier Quadranten aufzuteilen, die jeweils aus mehreren Antennenelementen gebildet sind, jedoch wurde eine solche Aufteilung zu dem Zweck vorgenommen, Differenzen der Empfangsenergien nicht zweier Quadranten zu bilden, wie dies üblich ist, sondern von Elementen, die dem einen und dem anderen Quadranten zugeordnet sind.

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Die Erfindung unterscheidet sich von einer solchen Anordnung dadurch, daß jedes Element die ihm vorgegebene Hochfrequenzspeisung erhält und daß die Speisung unterschiedlicher Elemente gleichartig ist. .

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Radarantenne

nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht einer Wellenleitergruppe bzw. eines Antennenelements,

Fig. 3 eine Rückansicht der in Fig. 2 gezeigten Wellenleiter gruppe,

Fig. 4 .ein Speisungsschema für eine Wellenleitergruppe, Fig. 5 ein Speisungsschema für die gesamte Antennenanordnung und

Fig. 6 eine weitere Möglichkeit der Speisung eines Antennenquadranten.

Die hier beschriebene Antennenanordnung besteht aus einer Mehrzahl zueinander paralleler Wellenleiter, die mit schmalen Flächen gehalten sind und an ihren Vorderflächen gerade Strahlungsschlitze aufweisen. Die Wellenleiter bilden insgesamt eine kreisrunde Anordnung. Gemäß Fig. 1 besteht diese Anordnung aus einem ersten Teil A^ und einem zweiten Teil Ap, die symmetrisch zu einer Achse V liegen, aus einem dritten Teil A, symmetrisch zu dem Teil A^ bezüglich einer Achse H, welche senkrecht zur Achse V liegt, und einem vierten Teil Αλ symmetrisch zum Teil A, bezüglich der Achse V und symmetrisch zum Teil Ap bezüglich der Achse H.

Jeder dieser Antennenteile oder Antennenquadranten A^, A₂, A,, A^ ist in eine bestimmte Anzahl Gruppen E von Wellenleitern oder Antennenelementen G aufgeteilt, die prinzipiell

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gleichartig aufgebaut sind und beispielsweise je acht Wellenleiter umfassen. Diese Elemente sind bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung mit 1 bis 32 bezeichnet, und zwar für den Antennenquadranten A. mit 1 bis 8, für den Antennenquadranten A₂ mit 9 bis 16, für den Antennenquadranten A^, mit 17 bis 24 und für den Antennenquadranten A^ mit 25 bis 32.

Der Antennenquadrant A₁ enthält in einer ersten horizontalen Reihe die beiden Elemente E₁ und E₂, in einer zweiten horizontalen Reihe drei Elemente E,, E₄, Ec und in einer dritten horizontalen Reihe drei Elemente E^, E^, Eq. Die erste Spalte umfaßt somit die beiden Elemente E, und Eg, während die beiden anderen Spalten die drei Elemente E₁, E^, E₇ bzw. E^, Ec_f Eg umfassen.

Jeder weitere Antennenquadrant A₂, A-* und A₄ hat einen zum Aufbau des Antennenquadranten A₁ symmetrischen Aufbau, wobei die Konfiguration der Gesamtantenne kreisrund ist, d.h. sie ist von einem Kreis C eingeschlossen, der die äußeren Ecken der quadratischen Elemente E,, E₁, E^₀, E₁^, E,_Q, E,₂, E₂₅ und E₂₀ einschließt.

Jedes Element E der Antenne besteht aus der Nebeneinanderordnung von Wellenleitern, in Fig. 2 sind hierzu fünf Wellenleiter G₁, G^, G-z, G₄ und Gj- mit horizontalen Achsen dargestellt.

Jeder Wellenleiter G hat an seiner Vorderseite fa regelmäßig wiederkehrend angeordnete Strahlungsschlitze, die in zwei horizontalen Reihen angeordnet sind, wobei jede Reihe beispielsweise drei Strahlungsschlitze aufweist. Die obere Reihe hat die Strahlungsschlitze T^, r₂, r,, die untere Reihe die Strahlungsschlitze r¹-»» r'₂, r',. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten aufeinander folgender Strahlungsschutz«^, beispielsweise der Schlitze T₁ und r^ hat den Wert —2-2-, wenn \-g_Q die Wellenlänge in einem Wellenleiter

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? R η 3 R η

ist, welche der Nennfrequenz der Antenne entspricht. Die Strahlungsschlitze' r und r¹ sind symmetrisch zu einer Querebene m des jeweiligen Wellenleiters angeordnet.

An die Wellenleiter G₁, G₂, G^, G- und G₁- eines Antennenelements ist ein speisender Wellenleiter g angeschlossen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Der speisende Wellenleiter g hat gegenüber der hinteren Fläche fp eines jeden Wellenleiters G einen schräg angeordneten Schlitz S₁, s₂, s^, ^S4» ^S5«

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der speisende Wellenleiter g jeweils dem mittleren Teil der Wellenleiter G. bis G(- zugeordnet. In einer anderen Ausführuncsform kann er auch den Enden dieser Wellenleiter G zugeordnet sein.

Die speisenden Wellenleiter speisen die mit ihnen verbundenen Antennenelemente jeweils gleichartig, wobei die gleich großen Energien übereinstimmende Phasenlage haben. Hierbei werden Anordnungen verwendet, die auch als "Magisches T" oder "magic-T" bezeichnet werden und an einem Eingang oder an einem Arm eine Energie sehr hoher Frequenz aufnehmen und an zwei Verzweigungen oder weiteren Armen gleichartige Energien übereinstimmender Fhasenlage abgeben,

Fig. 4 zeigt ein Hochfrequenz-Speisungsschema für die speisenden Wellenleiter g der Elemente E₁ bis E_Q des ersten Antennenquadranten A₁. Die speisenden Wellenleiter g₁ und g für die Elemente E₁ und Ep sind die Verlängerungen der Arme b₁ und b₂ eines ersten, mit T₁₂ bezeichneten magic-T. Mit der gezackten Linie r ist symbolisch ein Anpassungswiderstand oder eine Differenzleitung bezeichnet, mit denen ein magic-T manchmal versehen ist.

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Der Arm c. _o des mit Τ_Λ0 bezeichneten magic-T ist über einen schlitzlosen Wellenleiter e,, _o ,- _p» der jedoch keine Phasenverschiebung hinsichtlich der Frequenz erzeugt, mit dem Arm a^ eines weiteren, mit T¹ bezeichneten magic-T verbunden. Der Arm a'. dieses magic-T ist mit dem Arm Cp- _Q eines mit Τ,-g bezeichneten magic-T verbunden, dessen Arme "b,- und b_Q die speisenden Wellenleiter gc und g„ verlängern. Hier sind geneigte Schlitze s zur Speisung, der Elemente E₁- und E_Q vorgesehen.

Entsprechend sind die Wellenleiter g, und gg mit Schlitzen s für die Speisung der Elemente E-, und Eg versehen und bilden die Verlängerungen der Arme b, und bg eines mit T^g bezeichneten magic-T, dessen Arm c-, r mit dem Arm b eines mit T bezeichneten magic-T verbunden ist. Die Wellenleiter Bh und gy mit geneigten Schlitzen s sind zur Speisung der Elemente E^ und E₇ vorgesehen und bilden die Verlängerungen der Arme b» und by eines mit T-₇ bezeichneten magic-T, dessen Arm C/, _v über einen schlitzlosen Wellenleiter e, _n mit dem anderen Arm b^! des mit T bezeichneten magic-T verbunden ist. Der Arm c dieses magic-T ist mit einem Arm B^ eines mit A'^ bezeichneten magic-T verbunden, dessen anderer Arm B¹^ mit dem Arm c^f des mit T¹ bezeichneten magic-T verbunden ist.

Die Hochfrequenzspeisung und, im Empfangsfalle, die Abgabe _%der aufgenommenen Hochfrequenz ist für die verschiedenen strahlenden Wellenleiter G der Antennenquadranten A₂, A, und Ar schaltungstechnisch in derselben Weise verwirklicht, wie es vorstehend für den Antennenquadranten A^ beschrieben wurde.

Die Hochfrequenzspeisung der in Fig. 5 punktförmig dargestellten und mit A¹.., A'₂, A¹, und Α'λ bezeichneten magic-T¹ s, die die Speisungsanschlüsse für die Antennenquadranten bilden, wird in üblicher Weise ausgehend von der Speisungsquelle N verwirklicht und zwar über magic-T¹s, die mit t^₂ und ϊ^λ und "t-i ρ 3 4 bezeichnet sind.

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Die Antenne ermöglicht in derselben Weise wie eine klassische Flachantenne mit vier Quadranten die Bestimmung der Lage und der Richtung eines Zieles durch gruppenweise Summen- und Differenzbildung der Energien aus den Antennenquadranten.

Die speisenden Wellenleiter g können in bekannter Weise auch durch Sonden ersetzt werden.

In Fig. 6 ist ein Leistungsteiler N^ dargestellt, der an die Speisung N angeschlossen ist und der die Sonden ρ speist. Diese haben für die strahlenden Wellenleiter G dieselbe Bedeutung wie die Schlitze s der speisenden Wellenleiter g.

Bei einer Antenne der in Fig. 1 gezeigten Art hat der Durchmesser den 30-fachen Wert der Wellenlänge bei Nennfrequenz, die Bandbreite liegt in der Größenordnung von 12 % der Nennfrequenz, wogegen für eine Antenne derselben Abmessungen, jedoch mit der bisher üblichen Speisung; die Bandbreite nur in der Größenordnung von 2 % liegt. Die Erfindung ermöglicht also eine 6-fache Bandbreite und eine entsprechende Selektion.

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Claims

7.603609 Patentansprüche

1. Radar-Flachantenne mit nebeneinanderliegenden geschlitzten Wellenleitern, die in der Antennenebene hinsichtlich zweier Symmetrieachsen symmetrisch zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter eines jeden durch die Symmetrieachsen gebildeten Viertels (A₁, A₂, A,, A^) der Antenne in mehreren Wellenleitergruppen (z.B. E₁ bis E_Q) oder Antennenelementen angeordnet sind, und daß die Wellenleiter (G₁ bis Gc) jeweils einer Gruppe (E₁) unabhängig von den Wellenleitern anderer Wellenleitergruppen (E₂ bis Eq) mit Hochfrequenzenergie gespeist sind, so daß die Bandbreite der Antenne bzw. deren Selektion derjenigen einer Wellenleitergruppe (E₁) bzw. eines Antennenelements entspricht.

2. Radar-Flachantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Wellenleiter (z.B. G₁ bis Gc) entkoppelte Verzweigungen (T₁₂, T,g, T^y, Tc₈) vorgesehen sind.

3. Radar-Flachantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Wellenleitergruppen (z.B. E₁, E₂) über eine entkoppelte Verzweigung (T₁₂) gespeist sind.

4. Radar-Flachantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei entkoppelte Verzweigungen (T^g, T^y) über eine dritte entkoppelte Verzweigung (T) gespeist sind.

5. Radar-Flachantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Wellenleiter Sonden (p) vorgesehen sind.

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