DE2613566C2 - In einer Richtantenne eingesetzter Mikrowellenstrahler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen in einer Richtantenne eingesetzten Mikrowellenstrahler, bestehend aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Hohlleitern von kreissymmetrischem Querschnitt, von denen der innere ein Diagramm mit einem Strahlungsmaximum in Richtung der Strahlerhauptachse aufweist und für die Nutzsignalabstrahlung vorgesehen ist und von denen der äußere zusammen mit der Außenwandung des inneren Hohlleiters eine mit Koppelvorrichtungen versehene koaxiale Leitung bildet, die auf der der Strahleraperatur abgewandten Seite einen Kurzschluß aufweist und die in Verbindung mit den ihr ίο zugehörigen Koppelvorrichtungen für die Erzeugung eines geeigneten Wellentyps mit einer zentralen Nullstelle in der Strahlerhauptachse und damit für die Erzeugung eines der Peilsignalbildung dienenden Differenzdiagramms mit einer in Richtung der Strahlerhauptachse vorhandenen, möglichst ausgeprägten NuIlsteüe und steilem Flankenanstieg zu beiden Seiten dieser Nullstelle ausgelegt ist

Ein derartiger Mikrowellenstrahler ist aus der US-PS 38 64 687 bekannt Hierbei wird jedoch ausschließlich mit Hilleiter-Weilenmoden gearbeitet, so daß der nutzbare Frequenzbereich des Peilsystems durch die Abmessungen der Wellenleiter beschränkt ist und außerdem eine Abhängigkeit des Peilsignals vom Nutzsignal hinsichtlich seiner Frequcnzlage besteht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit zu schaffen, bei einem Mikrowellenstrahler der eingangs genannten Art das Peiisystem bei vorgegebenen Strahlerabmessungen sehr breitbandig zu machen, und eine Lehre anzugeben, die es ermöglicht, das über die koaxiale Leitung geführte Peilsignal gegenüber dem in zentralen Hohlleiter laufenden, als Nutzsignal bezeichneten Nachrichtensignal bezüglich seiner Frequenzlage unabhängig zu behandeln.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die koaxiale Leitung derart bemessen ist, daß in ihr nur die Koaxialleitungs-Grundwelle TEM geführt wird und daß die beiden Hohlleiter an ihren apertuerseitigen Enden in an sich bekannter Weise in

•»ο sich erweiternde Hornstrahler, nämlich einen sich an den inneren Hohlleiter anschließenden zentralen Hornstrahler und einen sich an die koaxiale Leitung anschließenden koaxialen Hornstrahler übergehen.

Durch die erfindungsgemäße Auslegung eines an sich bekannten Mikrowellenstrahlers läßt sich in außerordentlich vorteilhafter Weise eine einwandfreie Entkopplung zwischen Nut- und Peilsignal im Hinblick auf die Antenneneigenschaften herbeiführen, und zwar bei optimalen Eigenschaften der Richtantenne sowohl für das Nutzsignal als auch für das Peilsignal.

Kommen für das Nutz- und das Peilsignal verschiedene Frequenzbereiche zur Anwendung, so sind beide Strahler für entsprechend unterschiedliche Frequenzbereiche auszulegen. Dabei ist der zentrale Hornstrahler für das Signal im höheren und der hoaxiale Hornstrahler für das Signal im niedrigeren Frequenzbereich vorgesehen.

Konzentrische Mikrowellenstrahler mit angebauten Hornstrahlem, Koppelvorrichtungen und Koaxialleitungskurzschluß auf dem der Abstrahlungsseite abgekehrten Ende sind beispielsweise durch die US-PS 33 25 817 und US-PS 24 25 488 an sich bekannt. Sie ermöglichen einen Betrieb mit zwei verschiedenen Frequenzen, die jeweils einem der beiden Strahler des Mikrowellendoppelstrahlers zugeordnet sind, und zwar mit einer hohen gegenseitigen Entkopplung beider Antennensysteme. Diese bekannten Strahlerkonfigurationen dienen jedoch nicht sowohl einer Peilung als auch

einer Nutzsignalübertragung.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 die Darstellung des Summen- und Differenz-Strahlungsdiagramms eines Mikrowellenstrahlers nach der Erfindung,

F i g. 2 die schematische Darstellung eines Mikrowellenstrahlers nach der Erfindung,

Fig.3 und 4 Feldlinienbilder verschiedener im koaxialer, i lornstrahler und im zentralen Hornstrahler anregbarer Wellentypen,

F i g. 5 die schematische Darstellung der Anordnung zur Erzeugung der die Ablage repräsentierenden Fehlersignale bei einem Mikrowellenstrahler nach der Erfindung.

In F i g. 1 ist über der Y-Achse eines senkrecht zur Strahlachse eines Mikrowellenstrahlers ausgerichteten Koordinatensystems mit seinem Nullpunkt auf der Strahlachse ein Summendiagramm SD in ausgezogener Linie und ein Differenzdiagramm DD in unterbrochener Linie mit seinen Nebenzipfeln dargestellt. Das Summendiagramm SD hat sein Strahlungsmaximum in der Hauptstrahlrichtung und repräsentiert in der Regel auch das Nutzsignal. Das Differenzdiagramm DD weist in Hauptstrahlrichtung eine ausgeprägte Nullstelle mit steilem Flankenanstieg zu beiden Seiten der Nullstelle auf. Das Differenzdiagramm DD wird simultan mit dem Summendiagramm SD im Mikrowellenstrahler erzeugt und liefert bei Ablage der Antenne vom Ziel die erforderlichen Fehlersignale für den auf die Antecnenantriebe wirkenden Regelkreis zur automatischen Nachsteuerung. Ein auf dem Differenzdiagramm DD beruhendes Signal ist bei üblicher Ausführung als Empfangsantenne nur dann existent, wenn die Antennenstrahlachse nicht mit der Achse des Peilstrahls übereinstimmt.

Der Mikrowellenstrahler nach der Erfindung, wie er in F i g. 2 angegeben ist, besteht aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rundhohlleitern Hi und H 2, die an ihrem freien Ende in sich erweiternde Hornstrahler HO X und HO 2 übergehen. Auf diese Weise wird ein zentraler Hornstrahler HS und ein koaxialer Hornstrahler KS geschaffen. Der koaxiale Hornstrahler KS geht in den aus der Außenwandung des Hohlleiters Hl und dem Hohlleiter H2 gebildeten Koaxialleiter über, der für die Auskopplung der Signalanteile des Differenzdiagramms für einander gegenüberliegenden Seiten einen Koppelsdilitz si mit einem Hohlleiteranschluß ha aufweist. Der Koaxialleiter weist auf s;einem dem Strahlerende gegenüberliegenden Ende in einem geeigneten Abstand von den aus den Koppelschlitzen si und dem Hohlleiteranschluß ha bestehenden Koppelvorrichtungen einen Koaxialleiterkurzschluß K auf. Die für die Ableitung der Peilinformation erforderlichen Signalanteile Sp werden über die Hohlleiteranschlüsse ha abgenommen. Aus diesen Signalantiiilen kann über ein Magisches Tein Summen- und ein Differenzsignal gewonnen werden, die den Ablagefehler nach G'öße und Richtung angeben. Das gleiche Ergebnis wird erhalten, wenn die Signalanteile an den Hohlleiteranschlüssen addiert und auf ein Summensignal bezogen werden, das hierbei im Anschluß an einem dem inneren Hohlleiter Hi nachgeschalteten Verstärker aus dem Nutzsignalkanal ausgekoppelt wird. Die Gewinnung des Fehlersignals im letztgenannten Falle ist allerdings nur möglich, wenn Nutz- und Peilsignal gleiche Frequenziage aufweisen.

Durch die Mikrowellenstrahleranordnung nach F i g. 2 ist das Nachrichtensignal bzw. das Summensignal vollständig vom Signal Sp, das vom Differenzdiagramm DD herrührt, entkoppelt Einen geeigneten Wellentyp für die Erzeugung des Differenzdiagranims im koaxialen Hornstrahler zeigt das Schnittbild von F i g. 3. Die als Pfeile dargestellten elektrischen Feldlinien zeigen die Grundwelle (TEM), deren Feldverlauf, wie das für die Erzeugung eines Differenzdiagramms DD nach F i g. 1 erforderlich ist, eine zentrale Nullstelle aufweist. Der für das Peilsignal zuständige koaxiale Hornstrahler KS ist sehr breitbandig, so daß die Peilung in einem großen Frequenzbereich möglich ist.

Das Schnittbild in Fig.4 zeigt schließlich noch den Verlauf der elektrischen Feldlinien der Hn-Welle in dem für das Nutzsignal als Rundhohlleiter ausgelegten inneren Hohlleiter HX. Störende Reflexionen treten irn eigentlichen Nachrichtenkanal, der dem inneren Hornstrahler HS zugeordnet ist, nicht auf, wie sie ansonsten bei vorhandenen Koppelelementen unvermeidbar sind. Der Mikrowellenstrahler nach der Erfindung eignet sich somit auch in besonderer Weise für eine Frequenzdoppelausnutzung des Nutzsignalbereichs mit Zirkularpolarisation.

Nur der Vollständigkeit halber ist in F i g. 5 noch schematisch die Gewinnung der Fehlersignale aus der Peilinformation dargestellt, wenn der zentrale Hornstrahler HX und der koaxiale Hornstrahler H2 bei unterschiedlichen Frequenzen arbeiten. Dabei ist angenommen, daß das Nutzsignal im Hohlleiter Hi nach Fig.2 als Hn-Welle vorliegt und daß bei einer Winkelablage im koaxialen Leiter, in die der koaxiale Hornstrahler KS einmündet, die Grundwelle TEM erzeugt wird. Bei zirkulär polarisiertem Signal, wie es für F i g. 5 angenommen wird, weisen die orthogonalen Linearkomponenten eine gegenseitige Phasenverschiebung von 90° auf. Unabhängig von der Ablagerichtung der Antenne ist hier stets eine Feldkomponente vorhanden, die zur Anregung des gewünschten Wellentyps genügt. Die Auskopplung aus dem koaxialen Leiter erfolgt über in Umfangsrichtung verlaufende Koppelschlitze s/'auf einander gegenüberliegenden Seiten des äußeren Hohlleiters H 2. Beide ausgekoppelten Signalanteile werden einem magischen T MT zugeführt, an dessen einem Ausgang das Summensignal Σ und an dessen anderem Ausgang das Differenzsignal Δ der beiden Signalanteile abnehmbar ist, die den Ablagefehler nach Größe und Richtung entsprechend dem Diagramm nach F i g. 1 angeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. In einer Richtantenne eingesetzter Mikrowellenstrahler, bestehend aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Hohlleitern von kreissymmetrischem Querschnitt, von denen der innere ein Diagramm mit einem Strahlungsmaximum in Richtung der Strahlerhauptachse aufweist und für die Nutzsignalabstrahlung vorgesehen ist und von denen der äußere zusammen mit der Außenwandung des inneren Hohlleiters eine mit Koppelvorrichtungen versehene koaxiale Leitung bildet, die auf der der Strahlerapertur abgewandten Seite einen Kurzschluß aufweist und die in Verbindung mit den ihr zugehörigen Koppelvorrichtungen für die Erzeugung eines geeigneten Wellentyps mit einer zentralen Nullstelle in der Strahlerhat«ptachse und damit für die Erzeugung eines der Peilsignalbildung dienenden Differenzdiagramms mit einer in Richtung der Strahlerhauptachse vorhandenen, möglichst ausgeprägten Nullstelle und steilem Flankenanstieg zu beiden Seiten dieser Nullstelle ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Leitung derart bemessen ist, daß in ihr nur die Koaxialleitungs-Grundwelle TEM geführt wird und daß die beiden Hohlleiter (Hi, H 2) an ihren aperturseitigen Enden in an sich bekannter Weise in sich erweiternde Hornstrahler (HOi, HO 2), nämlich einen sich an den inneren Hohlleiter (Hi) anschließenden zentralen Hornstrahler (HS) und einen sich an die koaxiale Leitung anschließenden koaxialen Hornstrahler (MKS)übergehen.

2. Mikrowellenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Koppelvorrichtungen (ha, si) der koaxialen Leitung ein magisches T (MT) angeschlossen ist, an dessen einem Ausgang das Differenzsignal und an dessen anderem Ausgang ein Summensignal abgenommen wird, so daß sich der Peilablagefehler nach Größe und Richtung ermitteln läßt.

3. Mikrowellenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Peil- und das Nutzsignal gleiche Frequenzlage haben, daß über einen dem inneren Hohlleiter (H I) nachgeschalteten Verstärker ein Signal aus dem Nutzsignalkanal ausgekoppelt wird und daß dieses ausgekoppelte Signal zusammen mit dem Differenzsignal zur Ermittlung des Peilablagefehlers nach Größe und Richtung herangezogen wird.

4. Mikrowellenstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Hornstrahler (HS^ und der koaxiale Hornstrahler (KS) für unterschiedliche Frequenzbereiche ausgelegt sind und daß hierbei der zentrale Hornstrahler (HS) für das Signal im höheren und der koaxiale Hornstrahler (KS) für das Signal im niedrigeren Frequenzbereich vorgesehen ist.

5. Mikrowellenstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Peilsignal der Nachführung der Richtantenne dient.