DE2726956C2

DE2726956C2 - Antennenanordnung mit elektronischer Strahlverschwenkung

Info

Publication number: DE2726956C2
Application number: DE2726956A
Authority: DE
Inventors: Roy H. Palos Verdes Calif. Olson
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1976-06-21
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1984-08-16
Also published as: DE2726956A1; AU508796B2; JPS5845201B2; FR2379177A1; AU2566477A; JPS57114869A; JPS52156592A; GB1582357A; US4074268A; FR2379177B1; GB1582358A; CA1095165A; IT1076775B; NL7706720A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Antennenanordnung mit elektronischer Strahlverschwenkung, insbesondere für die Verwendung in einem Flugzeug zu Flugnavigationszwecken nach dem TACAN-System, mit einem Unipol in Form eines Hohlkegels, der senkrecht zu einer leitenden Grundplatte mit dieser zugewandter Kegelspitze angeordnet und konzentrisch von einer Anzahl ebenfalls senkrecht zu der Grundplatte angeordneter leitender Strahl-Steuerelemente umgeben ist, welche über elektronisch steuerbare Schaltelemente mit der Grundplatte verbunden sind.

Eine solche Antennenanordnung ist aus der DE-OS 25 10 268 bekannt. Bei ihr sind die einen andeutungsweise kegelförmigen aktiven Einzelstrahler, einen sogenannten Unipol, konzentrisch umgebenden Strahl-Steuerelemente als parasitäre Reflektoren ausgebildet, die etwa eine Viertel-Wellenlänge lang sind und demnach in der Nähe ihrer Resonanz betrieben werden. Diese Reflektoren werden zum Verschwenken der Strahlungscharakteristik der Antennenanordnung dann über digital wirkende Schalter mit der leitenden Grundplatte verbunden.

Dies hat zwei schwerwiegende Nachteile, welche diese bekannte Antennenanordnung für eine Verwendung in einem Flugzeug ungeeignet erscheinen lassen. Einmal erfordert die digitale Arbeitsweise von vorneherein eine größere Anzahl solcher Reflektoren, damit die hierbei auftretenden Stufen in der Strahlungscharakteristik der Antenne so klein werden, daß beim Glätten des übertragenen Signals im Empfänger durch Integration die auftretenden Phasenverzögerungen die Genauigkeit des Meßergebnisses noch nicht ungünstig beeinflussen. So sind in der bekannten Anordnung in einem inneren Ring 14 und in einem äußeren Ring 58 parasitäre Elemente vorgesehen, und bei der in einem Artikel in der Zeitschrift »Aviation Week & Space Technology« vom 24. Juli 1972, Seite 34 bis 37, beschriebenen Antennenanordnung mindestens zwölf Strahl-Steuerelemente als

erforderlich angegeben worden.

Zum anderen sind solche notwendigerweise parasitären Reflektoren relativ schmalbandig und erlauben kaum größere Bandbreiten als etwa 10%. Das TACAN-System arbeitet jedoch im Frequenzbereich von 960 bis 1225 MHz und verlangt somit Bandbreiten von ca. 25%, so daß hier mindestens zwpi Ringe mit parasitären Elementen benötigt werden, um den gesamten Frequenzbereich überstreichen zu können. Dies bedingt jedoch einen so großen Platzbedarf und gewichtsmäßigen Aufwand, daß eine solche Antennenanordnung nur schwer in einem Flugzeug untergebracht werden kann. Hinzu kommt noch der Umstand, daß die Kosten alleine für die erforderlichen Schalterdioden unerwünscht hoch sind.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnuiig mit elektronischer Strahlverschwenkung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit einer sehr viel geringeren Anzahl von Strahl-Steuerelementen, nämlich von beispielsweise lediglich vier Stück, eine glatte, gleichförmige und stufenlose Strahlungscharakteristik mit relativ hoher, nämlich beispielsweise für den gesamten TAvLAN-Frequenzbereich, ausreichender Bandbreite erzielt wird.

Ausgehend von einer Antennenanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahl-Steuerelemente an dem Mantel des Kegels angeschlossen und nichtresonant ausgebildet sind und daß die elektronisch steuerbaren Schaltelemente kontinuiei !ich veränderbare Widerstände sind.

Hierdurch wird erreicht, daß weit abseits ihrer Resonanz betriebene Strahl-Steuerelemente bereits unmittelbar auf den aktiven Strahler — und nicht erst auf dessen Strahlungsfeld — einwirken und dessen Oberflächenströme gezielt und nicht lediglich abgestuft, sondern kontinuierlich dosiert nach der Grundplatte ableiten.

Diese Antennenanordnung hat den Vorteil, besonders einfach und damit klein und leicht genug zu sein, um in ein Flugzeug eingebaut zu werden. Darüber hinaus kann sie relativ kostengünstig gefertigt werden.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei kann insbesondere eine weitere Verbesserung der Strahlungscharakteristik der Antennenanordnung noch dadurch erzielt werden, daß jeweils zwischen zwei Strahl-Steuerelementen ein fest zwischen Kegel und Grundplatte angeschlossener Erdungsstab vorgesehen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letztere zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Antennenanordnung;

F i g. 2A eine vor. der Anordnung nach F i g. 1 erzeugte, mit 15 Hz rotierende Strahlungscharakteristik;

F i g. 2B vier Modulationsströme unterschiedlicher Phasenlage zum Betreiben der Anordnung nach F i g. 1;

Fig.3 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig.l;

F i gi 4,6 und 7 Darstellungen der Schritte längs der Linien 4-4,6-6 bzw. 7-7 in F i g. 3;

F i g. 5, 8 und 9 Darstellungen der Schnitte längs der Linien 5-5,8-8 bxw. 9-9 in F i g. 4;

Fig. 10 ein elektrischer Schaltbild einer Steuereinrichtung für die Anordnung nach F i g. 1.

Die erfindunjj.'Sigemäß'; Antennenanordnung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für die Erzeugung einer mit 15 H* rotierenden kardioidförmigen Strahlungscharakteristik geeignet, wie sie bei dem taktischen Flugnavigaüonssystem TACAN (»Tactical Air Navigation«) benötigt wird.

Gemäß F i g. 1 enthält die Antenne einen Metallkegel 10 bzw. einen konischen Unipol, der über einer durch eine Grundplatte 11 aus Aluminium gebildeten Grundebene angeordnet ist Die Grundplatte 11 kann direkt an der Außenhaut eines Flugzeugs befestigt werden. In diesem Fall wird der obere herausragende Teil der Antenne einschließlich des Kegels 10 vorzugsweise mit einem geeigneten Schaum entlang den strichpunktierten Linien 12 ausgekleidet, um Wasser und andere Fremdkörper abzuhalten und den mechanischen Zusammenhalt der Anordnung zu erhöhen. Hierzu ist Polyurethanschaum mit kleinen, dünnwandigen Zellen geeignet

Der dargestellte Antennenaufbau enthält vier vertikale, als Strahl-Steuerelemente dienende Modulatorrippen 16 bis 1.9 (vgl. Fi g. 3,4, 6, 8 und 9) in einem Bogenabstand von 90°. In ähnlicher Weise sind Erdungsstäbe oder Entstörglieder 21 bis 24 auf 90° - Ztrahlen zwischen den Moduiatorrippen angeordnet Der Amennenaufbau enthält auch eine untere Ummantelung 26, weiche die unterhalb der Grundplatte 11 angeordneten Schaltungsplatinen 27 und 28 aufnimmt Zur Anordnung führen Kop^ialkabelglieder 29 gemäß F i g. 4; ferner enthält die Anordnung eine mit dem unteren Ende des Kegels 10 verbundene Metallstange 30, welche dem Kegel Hochfrequenzenergie zuführt

Weitere Einzelheiten des Antennenaufbaus werden nachfolgend beschrieben. Es ist jedoch bereits hier anzumerken, daß jede der Modulatorrippen 16 bis 19 ein Paar in Serie geschalteter /V/V-Dioden 34 bis 37 aufweist, welche die Metallplatten der Moduiatorrippen miteinander verbinden, wie insbesondere aus der rechten Seite der F i g. 4 sowie 8 und 9 ersichtlich ist

Bevor im einzelnen mit der Erläuterung des Antennenaufbaues fortgefahren wird, wird Bezug genommen auf die F i g. 2A und 2B. F i g. 2A zeigt scheinatisi ii eine Draufsicht auf die Antenne im Punkt 40 und die Modu-Iatorrippen 16 bis 19. Diese Figur zeigt die Hochfrequenz-Strahlungscharakteristik 41 mit im wesentlichen gleichförmiger, kreisförmiger Amplitudenverteilung um den Mittelpunkt der Antenne herum, die dann erhalten wird, wenn die Dioden 34 bis 37 der Moduiatorrippen 16 bis 19 den gleichen Vorstrom von beispielsweise etwa 0,1 mA aufweisen und kein Modulationssignal zugeführt wird. Andererseits wird die Strahlungscharakteristik 42 erzeugt, wenn der den Dioden der Modulatorrippe 16 zugeführte Strom erhöht, der den Dioden der Modulatorrippe 18 zugeführte Strom in gleicher Weise erniedrigt wird, und die Ströme für die Dioden der Moduiatorrippen 17 und 19 gleich dem Vorstrom sind.

F i J₅.2B zeigt das Phasenverhältnis zwischen diesen Modulationsströmen und einen festen Pegel herum für vier Dioden. Die Ziffern 1 bis 4 der F i g. 2 B entsprechen den Ziffern 1 bis 4 der F i g, 2A, die wiederum den entsprechenden Dioden der Moduiatorrippen 16 bis 19 entsprechen. Die vertikale Achse 43 in F i g. 2B stellt die Größe der Modulationsströme 44 bis 47 für die Dioden zu dem Zeitpunkt dar, in welchem die Strahlungscharakteristik 42 der F i g. 2A erzeugt wird. Die Ströme 44 bis 47 werden den Dioden der entsprechenden Moduiatorrippen 16 bis 19 zugeführt und zu dem durch die vertikale Achse 43 markierten Zeitpunkt hat der Strom für die Diode der Modulatorrippe 16 einen maximalen positiven Wert und der, der Diode der Modulatorrippe 18 zugeführte Strom ist entgegengesetzt gleich groß. Auch sind zu diesem Zeitpunkt die Modulationsströme

45 und 47 Für die Dioden der entsprechenden Modulatorrippen 17 und 19 Null, und es wird diesen beiden Dioden lediglich der Vorstrom zugeführt. Der Verlust an abgestrahlter Hochfrequenzleistung ist gering, da nur eine Diode zu einem Zeitpunkt voll leitend ist. Durch Messungen der durch einen Empfänger demoduiierten Amplitudenkurve eines von der beschriebenen Antenne abgestrahlten Rotationsfeldes wurde bestimmt, daß der Scheitelwert der Verzerrung bei 45° zwischen der Ebene jeder Modulatorrippe liegt; dies ergab sich aus zu viel Signalüberlagerung an diesen Ebenen. Die zwischen dem oberen Rand des Kegels 10 und der Grundebene 11 angeordneten Erdungsstäbe 21 bis 24 ergeben eine Antenne mit einer linearen Drehung der Charakteristik des Hochfrequenzfeldes. Diese Erdungsstäbe dienen auch als gute Gleichstrom-Rückführung für die Diodenströme von dem Kegel 10 zur Mas

cn auf den Ant

bau gemäß F i g. 1,4 und 5. Die. die Grundebene bildende Grundplatte 11 kann kreisförmig ausgebildet sein und aus Aluminium bestehen. Der Durchmesser beträgt etwa 21 cm. Die Grundplatte 11 dient auch zur Befestigung der Antenne an der Außenhaut eines Flugzeuges oder einer anderen Anordnung, an welcher die Antenne befestigt werden soll. Zu dieser Befestigung weist die Grundplatte 11 die Locher 48 auf. Der Kegel 10 kann aus Kupfer bestehen und einen Winkel von etwa 30° bezüglich der Grundplatte 11 einschließen sowie einen Durchmesser von etwa 15 cm aufweisen.

Der Antennenaufbau enthält vier obere Kondensatorplatten 50 bis 53 über der Grundplatte 11 und vier Kondensatordurchführungsplatten 56 bis 59 (Fig.5) unterhalb der Grundplatte 11. Diese Platten bilden mit der Grundplatte 11 und einem Dielektrikum Kondensatoren und werden nachfolgend als Kondensatoren bzw. Kondensatorplatten bezeichnet. Gemäß Fig.4 ergibt sich für den Aufbau der Kondensatoren 50 und 56, daß die oberen Kondensatorplatten 50 bis 53 an einem Dielektrikum 61, beispielsweise aus Glasfasermaterial, be- festigt sind, weiches wiederum an der oberen Fläche der Grundplatte 11 mittels Klebstoff 62, beispielsweise Epoxydharz, befestigt ist. Die unteren Kondensatoren 56 bis 59 sind ähnlich ausgebildet; ihre Metallplatten sind an einer dielektrischen Schicht 64, beispielsweise aus Glasfasermaterial, befestigt, die ihrerseits an der unteren Fläche der Grundplatte 11 mittels einer Klebeschicht 65, beispielsweise aus Epoxydharz, befestigt ist

Jede der oberen Kondensatorplatten 50 bis 53, die obere dielektrische Schicht 61 und die Grundplatte 11 sind mit Öffnungen versehen, durch welche Zapfen 16a bis 19a der Modulatorrippen 16 bis 19 ragen. Daher weist die Kondensatorplatte 50 gemäß F i g. 4 beispielsweise die öffnung 50a für den Zapfen 16a der Modulatorrippe 16 auf. In ähnlicher Weise weist die dielektri- sehe Schicht 61 eine öffnung 61a, und die Grundplatte 11 eine öffnung 11a für den Zapfen 16a auf. Ähnliche öffnungen sind für die Zapfen 17a bis 19a der Modulatorrippen 17 bis 19 vorgesehen. Diese Zapfen bilden über Widerstände elektrische Verbindungen zu den unteren Kondensatorplatten 56 bis 59, wie das noch erläutert wird.

Es wird nun auf Einzelheiten der Modulatorrippen 16 bis 19 eingegangen. Alle vier Rippen sind identisch und nur die Modulatorrippen 18 und 16 werden unter Bezugnahme auf die F i g. 4,8 und 9 erläutert Die Rippe 18 enthält ein Substrat 70 aus isolationsmaterial, beispielsweise Glasfasermaterial, mit darauf befindlichen Metall schichten. Gemäß Fig.4 und 9 enthält eine Seite Metallschichten 71 und 72, und die andere Seite enthält eine Metallschicht 73. Die Schicht 71 enthält einen Plattenabschnitt 71a und Stege 71 b und 71c. Zwischen der unteren Fläche 75 des Kegels 10 und dem oberen Rand des Plattenabschnitts 71a der Schicht 71 befindet sich ein Zwischenraum 74, d. h„ daß die Bauteile 10 und 71a an diesem Punkt elektrisch nicht miteinander verbunden sind. Andererseits ist der obere Rand der Schicht 73 auf der gegenüberliegenden Seite am Punkt 77 mit der unteren Fläche 75 des Kegels 10 verlötet. Daher bilden die Schichten 73 und 71a einen Kondensator. Das obere Ende des Steges 71c der Schicht 71 ist am Punkt 78 mit der unteren Fläche 75 des Kegels 10 verlötet. Die Stege 71/? und 71c bilden bei den auftretenden Hochfrequenzen Induktivitäten.

Die PIN- Diode 36 weist vorzugsweise ein Paar Dioden 36a und 36i> auf, welche die Metallschicht 72 mit der Metallschicht 7! und dem Steg 71c der Modulatorrippe 18 verbinden. Die Metallschicht 72 ist an ihrem bodensei tigen Rand 79 an der Oberseite der Kondensatorplatte 52 angelötet und liefert daher eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Modulatorrippe 18 und der Platte 52. Die Schicht 72 erstreckt sich auch bis zum Zapfen 18a, und gemäß Fig.4 ist ein Widerstand 84 zwischen dem Zapfen 18a und der unteren Kondensatorplatte 58 eingefügt. Mit der unteren Platte 58 ist eine elektrisch*· Leitung 89 verbunden, über welche den P/yV-Dioden 36a bis 36b über den Widerstand 84 und die Metallschicht 72 Vorstrom und Modulationsstrom gemäß F i g. 2B zugeführt werden kann.

Ähnliche Widerstände 82, 83 und 85 sind entsprechend zwischen den Zapfen 16a, 17a und 19a und den unteren Kondensatorplatten 56, 57 und 59 eingefügt. Entsprechend sind die Modulatorrippen 16, 17 und 19 identisch wie die Modulatorrippe 18 aufgebaut, und für die Metallschichten werden die gleichen Bezugszeichen wie für die Modulatorrippen 16 und 17 gemäß Fig.4 und 6 verwendet Das elektrische Ersatzschaltbild einer Modulatorrippe ist auf der rechten Seite der Fig. 10 dargestellt Die P/N-Dioden arbeiten bei Hochfrequenz als veränderliche Widerstände, wobei der Widerstand jeder Diode eine Funktion des Modulationsstromes (F i g. 2B) ist, um das Drehfeld 42 der F i g. 2A zu erzeugen, welches sich im Uhrzeigersinn von der Spitze der Antenne in Fig.2A aus gesehen dreht, wenn sich die Modulationsströme für die /V/V-Dioden ändern.

Nachfolgend werden die zur Unterdrückung von Störsignalen dienenden Erdungsstäbe 21 bis 24 erläutert wobei wegen ihres identischen Aufbaues nur auf den Stab 21 eingegangen wird. Der Erdungsstab 21 nthält ein Drahtstück 94 und einen Schraubbolzen 95 (F i g. 1 und 6). Das untere Ende des Drahtes ist an dem oberen Ende des Schraubbolzens 95 angelötet und das obere Ende des Drahtes ist an der Stelle 96 an einer Vertiefung im Kegel 10 angelötet Der Schraubbolzen 95 liegt auf dem Außenrand der dielektrischen Schicht 61 auf und erstreckt sich durch diese hindurch und ist elektrisch leitend mit der Grundplatte 11 verbunden. Auf das untere Ende des Schraubbolzens 95 ist ein Halteglied 98 aufgeschraubt das einen Zentrierring 99 an der Unterseite der Grundplatte 11 hält der zur Zentrierung der unteren Abschirmung 26 dient Ähnliche Halteglieder sind auf die Schraubbolzen der übrigen Stäbe 22 bis 24 aufgeschraubt An den Haltegliedern sowie einem zentralen Halteglied 100 gemäß F i g. 6 und 7 ist die obere Schaltungsplatine 27 gemäß F i g. 1 befestigt Ähnliche Halteglieder oder Abstandsclemente (in

Fig. 1 sind nur die Abstandselemente 101 und 102 erkennbar) werden zur Halterung der unteren Schaltungsplatine 28 verwendet, und weitere Abstandsglieder (von denen nur die Glieder 103 und 104 in Fig. 1 dargestellt sind) werden für die Befestigung und die Abstandshalterung der unteren Ummantelung 26 an der Antenp·*. verwendet. An der unteren Seite der Ummantelung Jfi ist ein Steckglied 106 gemäß F i g. 4 befestigt, so daß elektrisch leitende Verbindungen zu den Schaltkreisen auf den Schaltungsplatinen 27 und 28 hergestellt werden können.

Die Koaxialkabelanordnung 29 liefert Energie an den Kegel 10 und ist im einzelnen in F i g. 7 dargestellt. Das Koaxialkabel ist auch auf der Grundplatte 11 befestigt und hat einen Messingflansch 110, der an der Grundplatte 11 durch Niete 111 bis 113 und eine Klemmverbindung 114 befestigt ist.

Die Koaxialkabelanordnung enthält ein mit Silber überzogenes Messingrohr 115, das an dem Befestigungsflansch 110 angelötet ist, sowie einen herkömmlichen Hochfrequenzstecker mit einer Messingkapsel 117, die an dem unteren Ende des Rohres 115 angelötet ist. Die Steckvorrichtung 116 enthält einen zentralen Metallstift 118, der mit einem Isolierglied 119 verbunden ist. Das obere Ende des Stiftes 118 ist an einer Hochfrequenz-Koaxialbuchse 120 angelötet. Der obere Abschnitt der Stange 30 ist an dem unteren Ende des Kegels 10 befestigt und in einer öffnung des oberen Endes der Buchse 120 angeordnet und gegenüber dieser durch ein Dielektrikum 121 isoliert. Das untere Ende der Steckvorrichtung 116 weist einen Stecker zur Zuführung von Hochfrequenzenergie an die Koaxialkabelanordnung gemäß F i g. 7 und damit für den Kegel 10 auf.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 10 erfüllt die Funktion, Modulationssignale an die P/N-Dioden der Modulationsrippen 16 bis 19 abzugeben. Diese Schaltungsanordnung ist auf den Schaitungspiatinen 27 und 28 gemäß F i g. 1 untergebracht Unter Bezugnahme auf Fig. 10 ergibt sich, daß ein Kristalloszillator 130 ein Signal mit einer Frequenz von 4,9152 MHz erzeugt, welches digital durch Teilerschaltungen 131, 132 und 133 derart unterteilt wird, daß zwei Rechtecksignale mit 15 Hz und 90° Phasenverschiebung erzeugt werden. Ein zusätzlicher (nicht dargestellter) Phasengenerator ist mit dem Ausgang der dritten Teilerschaltung 133 verbunden und erzeugt ein Referenzsignal^ mit 15 Hz auf der Leitung 135 und ein um 90° nacheilendes Signal Φ2 mit 15 Hz auf der Leitung 136. Diese beiden Signale werden durch entsprechende Tiefpaßfilter 138 bzw. 139 gefiltert Die Ausgangssignale von den Tiefpaßfiltern 138 und 139 werden entsprechenden Verstärkern 143 und 144 mit Ausgangsklemmen 147 und 148 zugeführt Die Ausgänge der Verstärker 143 und 144 sind mit den Eingängen entsprechender Verstärker 141 bzw. 142 verbunden, weiche die Ausgänge 145 und 146 aufweisen. Die Ausgänge dieser vier Verstärker 141 bis 144 speisen die P/yV-Dioden der Antenne. Mit einer Spannungsquelle +V sind Widerstände 150 bis 153 verbunden, und die Verstärkerausgangsleitungen 145 bis 148 ergeben den Vorstrom (vgl. F i g. 2B) für die P/AZ-Dioden 34 bis 37. ω

Der Verstärker 141 gibt das Ausgangssignal 44 gemäß F i g. 2B ab, weiches wiederum (in nicht dargestellter Weise) den fW-Dioden 34a, 346 der Modulatorrippe 16 zugeführt wird. Das um 180° phasenverschobene Signal 46 des Verstärkers 143 wird über die Leilung 89 und den Widerstand 84 den /VJV-Dioden 36a und 36i> der Modulatorrippe 18 gemäß Fig. 10 zugeführt Der Kondensator 156 der Modulatorrippe 18 ist durch den metallischen Steg 71a und die Metallschicht 73 (F i g. 4,8 und 9) der Modulatorrippe 18 gebildet. Die Induktivitäten 157 und 158 werden durch die Stegsegmente 71 b und 71c der Metallschicht 71 der Modulatorrippe 18 gebildet. Der Kondensator 156 und die Induktivität 157 dienen dazu, die Phasenlage des Modulationsstromes bezüglich des Kegels 10 bei einer Zunahme der Hochfrequenz zu verschieben. Für die beschriebene Ausführungsform resultiert eine im wesentlichen konstante Modulation von beispielsweise 30% über den Hochfrequenzbereich hinweg.

Mit dem Ausgang des Verstärkers 142 ist ein Abtastdetektor 160 verbunden, der an einen Transistorschalter 161 ein Signal abgibt, welches ein Ausgangssignal an einer Klemme 162 hervorruft, das den Zustand des Antennenbetriebes angibt. Die Antenne befindet sich bei geöffnetem Schalter 161 im »Rundstrahl-Betrieb« bzw. bei geschlossenem Schalter 161 im »Abtastbetrieb«. Dieses Anzeigesignal an der Klemme 162 kann dazu verwendet werden, um im Cockpit ein Licht aufleuchten zu lassen.

Bei einer TACAN-Anwendung ist die Antenne üblicherweise auf der Bodenseite oder Oberseite oder auf beiden Seiten des Flugzeuges befestigt und ragt ungefähr 5 cm hervor. Die Antenne ist relativ einfach in der Herstellung und Montage bzw. Demontage. Die Antennenanordnung kann auch für andere Anwendungen mit rotierender Strahlungscharakteristik verwendet werden, beispielsweise für die Ortung von Kraftfahrzeugen, die Navigation von Schiffen im Nahbereich und dergleichen. Auch kann die Antennenanordnung als Empfangsantenne, d. h. in der sogenannten invertierten Betriebsart im TACAN-Betrieb verwendet werden; ferner kann dieses System zur Bestimmung des Peilwinkels gegenüber zwei anderen Antennen bestimmt werden.

Hierzu 5 blatt /.eichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antennenanordnung mit elektronischer Strahlverschwenkung, insbesondere für <Jie Verwendung in einem Flugzeug zu Flugnavigationszwecken nach dem TACAN-System, mit einem Unipol in Form eines Hohlkegels, der senkrecht zu einer leitenden Grundplatte mit dieser zugewandter Kegelspitze angeordnet und konzentrisch von einer Anzahl ebenfalls senkrecht zu der Grundplatte angeordneter leitender Strahl-Steuerelemente umgeben ist, welche über elektronisch steuerbare Schaltelemente mit der Grundplatte verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahl-Steuerelemente (16 bis 19) an dem Mantel des Kegels (10) angeschlossen und nichtresonant ausgebildet sind, und daß die elektronisch steuerbaren Schaltelemente kontinuierlich veränderbare Widerstände (34 bis 37) sind.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich veränderbaren Widerstände (36,34) jeweils eines Paares gegenüber der Achse des Kegels (10) um 180° versetzter Strahl-Steuerelemente (18,16) mit um 180° phasenverschobenen sinusförmigen Steuersignalen ansteuerbar sind.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich veränderbaren Widerstände (34 bis 37) von vier gegenüber der Achse des Kegek (10) um jeweils 90° versetzten Strahl-Steuerciementen (16 bis 19) mit um jeweils 90° phasenverschobensn sintrförmigen Steuersignalen (44 bis 47) ansteuerbar sind.

4. Antennenanordnung nach r-'^em der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich veränderbaren Widerstände durch hintereinander geschaltete P/N-Dioden (34a, b bis 37a, b) gebildet und durch paarweise gegenphasige Vorströme steuerbar sind.

5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei Strahl-Steuerelementen (16, 19) ein Erdungsstab (21) senkrecht zu der Grundplatte (11) angeordnet ist, der zwischen dem Mantel des Kegels (10) und der Grundplatte (11) angeschlossen ist

6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahl-Steuerelemente als radiale Modulatorrippen (16 bis 19) in Form von trapezförmigen Zwischenwänden ausgebildet sind.

7. Antennenancrdnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatorrippen (16 bis 19) aus einem Substrat (70) aus Isoliermaterial bestehen, das zwei voneinander getrennte Metallschichten (71, 72) trägt, die über den veränderbaren Widerstand (36) miteinander verbunden sind.

8. Antennenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine (71) der beiden Metallschichten (71, 72) einen flächenhaften ersten Teil (7IaJ aufweist, der über einen durch das Substrat (70) und eine auf der entgegengesetzten Seite des Substrates (70) angebrachte weitere Metallschicht (73) gebildeten Kondensator mit dem Mantel des Kegels (10) und über einen streifenförmigen und somit induktivitätsbehafteten zweiten Teil (7Ib) rfiit dem veränderbaren Widerstand (36) und von dort aus über einen streifenförmigen und somit induktivitätsbehafteten dritten Teil (7IqJ unmittelbar mit dem Mantel des Kegels (10) verbunden ist

9. Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die andere (72) der beiden Metallschichten (71, 72) mit einer Kondensatorplatte (52) verbunden ist, die unter Zwischenlage eines Dielektrikums (61) auf der Grundplatte (11) aufliegt

10. Antennenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Kondensatorplatte (52) über einen Widerstand (84) mit einer zweiten unter Zwischenlage eines Dielektrikums (64) auf der Grundplatte (11) aufliegenden Kondensatorplatte (58) und von dort aus mit einer Zuleitung (89) für das Steuersignal des veränderbaren Widerstandes (36) verbunden ist

11. Antennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Taktgeber (130,131) ein Phasengenerator verbunden ist, der ein Bezugssignal (auf 135) und ein dagegen um 9C" nacheilendes Signal (auf 136) erzeugt, und daß vier Verstärker (141 bis 144) vorgesehen sind, die aus dem Bezugssignai und dem nacheilenden Signal, vorzugsweise nach Filterung durch zwei Tiefpässe (138,139), die vier um 90" phasenverschobenen Steuersignale (44 bis 47) für die kontinuierlich veränderbaren Widerstände (34 bis 37) erzeugen.