DE2801371A1

DE2801371A1 - Radarantenne

Info

Publication number: DE2801371A1
Application number: DE19782801371
Authority: DE
Inventors: Heinz Brunner; Herwig Hartenberger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1978-01-13
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2801371C2

Description

Beschreibung
Radarantenne Die Erfindung betrifft eine Radarantenne mit zwei zwischen dem Sender/Empfänger-Gerät und dem auf der Brennlinie eines Zylinderparabols angeordneten Strahlern vorgesehenen gleichartigen Verzweigungssystemen, die in gemischter Technik aufgebaut sind.
Radarantennen sind allgemein bekannt. So gibt es beispielsweise sog. Balkenantenne, bei denen es sich um lineare Arrays mit Zylinderparabolen handelt. Derartige Balkenantennen, die eine Länge von ca. 7 m aufweisen, ermöglichen eine vertikale Bündelung der Strahlen und arbeiten im X-Band (8,825-9,225 GHz).
Für den höherwertigen Einsatz als Schiffsradarantennen sind Antennen bekannt, die aus zwei in einem gemeinsamen Gehäuse Rücken an Rücken angeordneten Teilantennen bestehen. Die Länge beider Antennen beträgt ca. 4 m. Eine der beiden Teilantennen arbeitet hierbei im X-Band (8,5-9,6 GHz), während die andere der beiden Teilantennen im C-Band (5,45-5,825 GHz) arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radarantenne zu schaffen, bei der die Polarisation der abgestrahlten Welle von Sendeimpuls zu Sendeimpuls extrem schnell umgeschaltet werden kann, wobei frei zwischen Horizontal-, Vertikal- oder Zirkularpolarisation gewählt werden soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 - 13 beschrieben.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit der See-Clutter-Reduzierung bei der Verarbeitung von zwei korrelierten Echos verschiedener Polarisation, insbesondere bei Horizontal-und Vertikalpolarisation. Eine Umschaltung auf Zirkularpolarisatio erfolgt zur Regenunterdrückung. Die erfindungsgemäße Radarantenne ist somit vorteilhafterweise für Frequenz- und Polarisations-Diversity-Betrieb geeignet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht der Radarantenne im Schnitt, die Fig. 2 und 3 jeweils ein Blockdiagramm einer Radarantenne, Fig. 4 ein Hohlleiter-Verteilungselement, Fig. 5 eine Hohlleiterverzweigung, Fig. 6 einen 900-Hohlleiter-Phasenschieber (Trolitulzunge), Fig. 7 ein Adapterbauelement und Fig. 8 einen Strahler.
In Fig. 1 ist innerhalb eines Radoms 1, das vorzugsweise mit einer elektrischen Widerstandsheizung ausgerüstet ist, ein Antennenreflektor 2 angeordnet. Bei diesem Antennenreflektor 2 handelt es sich um ein Zylinderparabol, auf dessen Brennlinie eine Reihe von Strahlern angeordnet sind, von denen der Strahler 3 ersichtlich ist. Der Strahler 3 ist über zwei Verzweigungssysteme, die in gemischter Technik aufgebaut sind, an ein zeichnerisch nicht dargestelltes, durch die Buchstaben S/E angedeutetes Sender/Empfänger-Gerät angeschlossen.
Jedes Verzweigungssystem weist ein Koaxial-Kabel 4 bzw. 4a auf, das mit einem Ende direkt an den Strahler 3 angekoppelt (was aus Fig. 8 deutlich zu ersehen ist) und mit seinem anderen Ende an ein Triplate-Verteilungselement 5 bzw. 5a angeschlossen ist. Jedes Triplate-Verteilungselement 5 bzw. 5a steht über ein weiteres Koaxial-Kabel 6 bzw. 6a mit einem weiteren Triplate-Verteilungselement 7 bzw. 7a in Verbindung, das über ein weiteres Koaxial-Kabel 8 bzw. 8a mit einem Hohlleiter-Verteilungselement 9 bzw. 9a verbunden ist.
Über jeweils einen Hohlleiter 10 bzw. 10a sind die Hohlleiter-Verteilungselemente 9 bzw. 9a an ein Doppelhohlleiter-Kopplungselement ii angeschlossen, das für das erste Verzweigungssystem über ein Hohlleiter-Kompensationsglied 12 und einen Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber 13, beispielsweise einen PIN-Dioden-Hohlleiter-Phasenschieber, an ein magisches T-Hohlleiterelement 14 angeschlossen ist. Das Hohlleiter-Kompensationsglied 12 dient zum Ausgleich des frequenzabhängigen Phasenganges, der für beide Verzweigungssysteme aufgrund der unterschiedlichen mechanischen Längen der beiden Kanäle des Doppelhohlleiter-Kopplungselements 11 entsteht. Für das zweite Verzweigungssystem ist das Doppelhohlleiter-Kopplungselement 11 über einen Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber 15 (PIN-Dioden-Hohlleiter-Phasenschieber) und einen Hohlleiter 16 an das magische T-Hohlleiterelement 14 angeschlossen. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber 13 und 15 kann die Polarisation der abgestrahlten Welle von Sendeimpuls zu Sendeimpuls schnell umgeschaltet werden, beispielsweise von Horizontal- in Vertikalpolarisation.
Die in den Fig. 2 und 3 in Form von Blockdiagrammen dargestellten Radarantennen arbeiten nach dem gleichen Prinzip. Während Fig. 2 eine Weiterbildung der in Fig. 1 dargestellten Radarantenne zeigt, unterscheidet sich die in Fig. 3 dargestellte Radarantenne von den aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Radarantennen dadurch, daß das Drehkopplungselement nicht zwischen den Hohlleiter-Verteilungselementen 9 bzw. 9a und dem magischen T-Hohlleiterelement 14 liegt, sondern erst nach dem magischen T-Hohlleiterelement 14 angeordnet ist.
Bei dem aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zu dem Beispiel aus Fig. 1 im ersten Verzweigungssystem zwischen dem Hohlleiter-Kompensationsglied für die Drehkopplung 12 und dem Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber 13 ein weiterer Hohlleiter-Phasenschieber 17 angeordnet. Auch ist in Fig. 2 angedeutet, daß das Hohlleiter-Kompensationsglied für Drehkopplung 12 auch im zweiten Verzweigungssystem zwischen dem Doppel-Hohlleiterkopplungselement 11 und dem Hohlleiter 15 vorgesehen werden kann. Der Hohlleiter-Phasenschieber 17, bei dem es sich um eine Trolitulzunge handeln kann, ist ein 90°-Festglied, das erforderlich ist, um die für die drei Polarisationsarten (Horizontal-, Vertikal- und Zirkularpolarisation) benötigten Phasendifferenzen (00, 900, 1800) erzeugen zu können. Es ergeben sich folgende Schaltzustände: Dioden- Dioden- Fest- Res.
Ph.Sch.15 Ph.Sch.13 glied 17 Diff.-Phase Vertikal-Pol. 90° 0o (900) 0o Herizontal-Pol. 0° 90° (90°) 180° Zirkular-Pol. 0° 0° (90°) 90° Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die Hohlleiter-Verteilungselemente 9 bzw. 9a über einen 90°-Hohlleiter-Phasenschieber (Trolitulzunge) 18 und über den Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber 13 bzw. über den Hohlleiter 16 und den Hohlleiter-Polsarisations-Phasenschieber 15 an das magische T-Hohlleiterelement 14 geführt sind. Ein Hohlleiter-Drehkopplungselement 19 ist dem magischen T-Hohlleiterelement 14 nachgeschaltet.
Gemäß Fig. 4 kann das Hohlleiter-Speisesystem als gefaltetes Parallelspeisesystem ausgebildet sein, das an einem Ende direkt mit dem magischen T-Hohllciterelement 14 in Verbindung steht und an seinem anderen Ende über zwei Adapter-Bauelemente an den Triplate-Verteilungselementen 7 bzw. 7a befestigt ist. Ein Adapter-Bauelement ist in Fig. 7 dargestellt. Die Anschlußpunkte der Adapter-Bauelemente an das Parallelspeisesystem sind mit C bezeichnet. Das Parallelspeisesystem besteht für jedes Verzweigungssystem aus jeweils zwei hintereinander~liegenden Hohlleiterverzweigungen 20 und 21 bzw. 20a und 21a, deren konstruktive Gestaltung aus Fig. 5 in vergrößertem Maßstab hervorgeht. In den Innenräumen jeder Hohlleiterverzweigung ist an ihrem Ende jeweils ein Hohlleiter-Phasenschieber 22 mechanisch befestigt, beispielsweise jeweils eine Trolitulzunge. Der nähere Aufbau dieser Hohlleiter-Phasenschieber ist aus Fig. 6 ersichtlich.
Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, weist die dort dargestellte Hohl- leiterverzweigung 20 einen U-förmigen Hohlleiter 23 mit rechteckförmigem Innenquerschnitt auf. An einem Schenkel des U-förmigen Hohlleiters 23 ist ein parallel zu diesem Hohlleiterschenkel liegender Längshohlleiter 24 mit rechteckförmigem Innenquerschnitt befestigt. Der Innenraum des Längshohlleiters 24 ist von dem Innenraum des U-förmigen Hohlleiters 23 durch ein im Anschlußbereich beider Hohlleiter 23 bzw. 24 in der gemeinsamen Wandung angeordnetes Keramikwiderstandsplättchen 25 getrennt. Dieses Kerarnikwiderstandsplättchen sorgt für die erforderliche Entkopplung der Ausgänge der Hohlleiterverzweigung 20. Der Längshohlleiter 21 erstreckt sich über den Boden des U-förmigen Hohlleiters 23 hinaus, wobei die Innenquerschnitte des U-förmigen Hohlleiters 23 und des Längshohlleiters 24 in ihrem Anschlußbereich die gleiche Größe wie der Innenquerschnitt des zweiten Schenkels des U-örmigen Hohlleiters 23 besitzen. Die gleiche Größe weist auch der Längshohlleiter 2 in dem Anschlußbereich auf, der sich über den U-förmigen Iiohlleiter 23 hinaus erstreckt. Die in den Anschlaßbereichen der Hohlleiterverzweigung 20 vorhandenen Anschlußflansche sind mit 26 bezeichnet.
Aus Fig. 6 ist die Anordnung eines 90°-ohlleiter-Phasenschiebers 17 in dem Innenraum einer Hohlleiterverzweigung 20 im Anschlußbereich eines Anschlußflansches 26 dargestellt. Der 90°-Hohlleiter-Phasenschieber besteht aus einem dünnen rechteckigen Plättchen aus Trolitul, das an seinen Längsenden mit jeweils einem rechteckförmigen Zapfen 29 versehen ist. Das Plättchen weist in seinem End- oder Mittelteil zwei senkrecht zur Plöttchenoberfläche liegende Bohrungen auf. Jede Bohrung dient zur Aufnahme eines Glasfaserstiftes 30, die zur Lagerung und Befestigung des 90°-Hohlleiter-Phasenschicbers 17 in der Seitenwandung der Hohlleiterverzweigung 20 angeordnete Bohrungen durchsetzen und in diesen durch geeignete mechanische Mittel befestigt sind.
Das in Fig. 7 dargestellte Adapterbauelement, das zur Verbindung eines Koaxial-Kabels mit einem Hohlleiter-Verteilungselement dient, besteht aus einem kurzen Hohlleiterbauelement 31 mit Anschlußflansch 32. Dieses Hohlleiterbauelement ist an seinem dem Anschlußflansch 32 gegenüberliegenden Ende durch eine Kurzschlußplatte 33 verschlossen. In der Kurzschlußplatte 33 ist eine Kabelbuchse 34 zum Anschluß eines Koaxial-Kabels vorgesehen, deren Mittelzapfen 35 über ein Winkelstück 36 mit der Wandung des Hohlleiterbauelementes 31 in Verbindung steht.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Adapterbauelemente eines Verzweigungssystems gegenüber den Adapterbauelementen des anderen Verzweigungssystems um 180° verdreht angeordnet sind. Hierdurch wird die am magischen T-Hohlleiterelcment 14 entstehende Phasendifferenz von 180° ausgeglichen.
Der aus Fig. 8 ersichtliche Strahler besteht aus einem kurzen zylindrischen Hohlleiter 37, der auf einer Seite mittels einer Kurzschlußplatte 38 kurzgeschlossen und auf der anderen Seite ein in seinem Innenraum eingepaßtes dielektrisches Zylinderstück 39 aufweist. An dem Zylinderstück 39 ist an der im Inneren des Hohlleiters 37 liegenden Stirnseite eine kreisförmige Trolitulscheibe 40 angeklebt. Eine Ankopplung des Strahlers 3 an die zugehörenden Triplate-Verteilungselemente erfolgt über in den Innenraum des Hohlleiters 37 hineinragende Sonden 41 und an die Sonden angeschlossene Koaxial-Kabel 42.
Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Radarantenne mit zwei zwischen dem Sender/Empfänger-Gerät und dem auf der Brennlinie eines Zylinderparabols angeordncten Strahlern vorgeschenen gleichartigen Verzweigungssystemen, die in gemischter Technik aufgebaut sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jedes Verzweigungssystem ein oder mehrere Triplate-Verteilungseleente (5, 5a, 7, 7a) aufweist, die zwischen den Strahlern (3) und jeweils einem Ausgang des Hohlleiter-Verteilungselements (9, 9a) lieyen und über ein oder mehrere Koaxial-Kabel (4, 4a, 6, 6a18, 8a) untereinander und mit dem zygehörenden Hohlleiter-Verteilungselement (9, 9a) verbunden sind, daß das Hohlleiter-Verteilungselement (9) des ersten Verzweigungssystems über einen 90°-Hohlleiter-Phasenschieber (17, 18) (Trolitulzunge) und einen Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber (13) (PIN-Dioden-Hohlleiter-Phasenschieter) an ein magisches T-Hohlleiterelement (14) angeschlossen ist, das sich vor dem Sender/Empfänger-Gerät (S/E) befindet, und ç r, das Hohlleiter-Verteilungselement (9a) des zweiten Verzweigungssystems über einen Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber (15) (PIN-Dioden-Hohlleiter-Phasenschieber) an das magische T-Hohlleiter-Element (14) angeschlossen ist.
2. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem magischen T-Hohlleiterelement (14) und dem Sender/Empfänger-Gerät (S/E) ein Hohlleiter-Drehkopplungselement (19) angeordnet ist.
3. Radarantenne nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein dem Hohlleiter-Drehkopplungselement (19) nachgeschaltetes Hohlleiter-Kompensationsglied für Drehkopplung.
4. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den hohlleiter-Verteilungselementen (9 bzw. 9a) beider Verteilungssysteme und dem 90°-Hohlleiter-Phasenschieber (17) des ersten Verzweigungssystems bzw. dem hohlleiter-polarisations-Phasenschieber (15) des zweiten Verzweigungssystems ein Hohlleiter-Doppeldrehkopplungselement (11) angeordnet ist.
5. Radarantenne nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Hohlleiter-Doppeldreyhkopplungselement (11) und dem 90° Hohlleiter-Phasenschieber (17) des ersten Verzweigungssystems liegendes Hohlleiter-Kompensationsglied (12) für Drehkopplung.
6. Radarantenne nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Hohlleiter-Doppeldrehikopplungselement (11) und dem Hohlleiter-Polarisations-Phasenschieber (15) des zweiten Verzweigungssystems angeordnetes Hohlleiter-Kompensationsglied für Drehkopplung.
7. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwirchen den Triplate-Verteilungselementen (7, 7a) und dem magischen T-Hohlleiter-Bauelement (14) vorgesehene hohlleiter-Speisesystem als gefaltetes Parallel-Speisesystem ausgebildet ist und aus zwei oder mehreren hintereinander geschalteten Hohlleiter- Verzweigungen (20 und 21 bzw. 20a und 21a) besteht, in deren Hohlleiterenden jeweils ein Hohlleiter-Phasenschieber (22) angeordnet ist.
8. Radarantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hohlleiterverzweigung (20, 21 bzw. 20a, 21a) einen U-förmigen Hohlleiter (23) mit rechteckförmigem Innenquerschnitt aufweist, das an einem Schenkel des U-förmigen Hohlleiters (23) ein parallel zu diesem Hohlleiterschenkel liegender Längshohlleiter (24) mit rechteckförmigem Innenquerschnitt befestigt ist, dessen Innenraum von dem Innenraum des U-förmigen Hohlleiters durch ein im Anschlußbereich beider Hohlleiter (23, 24) in der gemeinsamen Wandung angeordnetes Keramikplättchen (25) getrennt ist, daß sich der Längshohlleiter (24) über den Bogen des U-förmigen Hohlleiters (23) hinauserstreckt und daß sich die Innenquerschnitte des U-förmigen Hohlleiters (23) und des Längshohlleiters (24) in ihrem Anschlußbereich sowie der Innenquerschnitt des Längshohlleiters (24) in dem sich über den U-förmigen Hohlleiter (23) erstreckenden Bereich die gleiche Größe wie der Innenquerschnitt des zweiten Schenkels des U-förmigen Hohlleiters (23) aufweisen.
9. Radarantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder 900-Hohlleiter-Phasenschieber (17, 18) aus einem dünnen rechteckigen Plättchen (28) aus Trolitul besteht, das an seinen Längsenden mit jeweils einem rechteckförmigen Zapfen (29) versehen ist und das in seinem End- oder Mittelteil zwei senkrecht zur Plättchenoberfläche liegende Bohrungen aufweist und daß in jeder Bohrung jeweils ein Glasfaserstift (30) mechanisch fest angeordnet ist, die zur Lagerung und Befestigung des 900 Hohlleiter-Phasenschiebers (17, 18) in dem Innenraum einer Hohlleiter-Verzweigung (20, 21 bzw. 20a, 21a) mit in einer Seitenwandung der Hohlleiterverzweigung (20, 21 bzw. 20a, 21a) vorgesehenen Bohrungen zusammenwirken.
10. Radarantenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Adapterbauelementes zwischen jedem Koaxial-Kabel und dem zugehörenden Hohlleiter-Verteilungselement.
11. Radarantenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterhauelement ein kurzes Hohlleiter-Bauelement (31) mit Anschlußflansch (32) aufweist, daß das Hohlleiter-Bauelement (31) an seinem dem Anschlußflansch (32) gegenüberliegenden Ende durch eine Kurzschlußplatte (33) verschlossen ist und daß in der Kurzschlußplatte (33) eine Kabelbuchse (34) zum Anschluß eines Koaxialkabels vorgesehen ist, deren Innenleiter (35) über ein Winkelstück (36) mit der Wandung des Hohlleiterbauelementes (31) in Verbindung steht.
12. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahler (3) aus einem kurzen zylindrischen Hohlleiter (37) besteht, der auf einer Seite mittels einer Kurzschlußplatte (38) kurzgeschlossen und auf der anderen Seite ein in den Innenraum des Hohlleiters (37) eingepaßtes dielektrisches Zylinderstück (39) aufweist, daß an der innenliegenden Stirnseite des dielektrischen Zylinderstückes (39) eine kreisförmige Trolitulscheibe (40) angeklebt ist und daß eine Ankopplung des Strahlers (3) an die zugeordneten Triplate-Verteilungselemente über in den Innenraum des Hohlleiters (37) hineinragende Sonden (41) und an die Sonden (41) angeschlossene Koaxial-Kabel (42) erfolgt.
13. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2), die Strahler (3) und die Verzweigungssysteme vollständig oder teilweise von einem Radom (1) umgeben sind, das eine elektrische Widerstandsheizung aufweist.