DE2828807A1

DE2828807A1 - Anordnung zum loeschen der nebenkeulen einer antenne eines radarsystems

Info

Publication number: DE2828807A1
Application number: DE19782828807
Authority: DE
Inventors: Yves Commault
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-30
Publication date: 1979-01-18
Also published as: IT1105244B; DE2828807C2; FR2396434B1; IT7850115A0; FR2396434A1

Description

Patentanwälte

Dipl.-lng. Dipl..-Chem. Dfpl.-lng. 28288

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; T 3126 29.Juni 1978

THOMSON-CSF

173 Bd,Haussmann

75008 Paris, Frankreich

Anordnung zum Löschen der Nebenkeulen einer Antenne eines Radarsystems

Die Arbeitsweise von Radarsystemen wird im allgemeinen von der Existenz von Nebenkeulen in der Strahlung der Antenne beeinflußt;¹ daraus resultiert die Gefahr von Störungen durch den Empfang von Echos oder von Störsignalen in diesen Nebenkeulen.Zur Einschränkung dieser Gefahr ist es möglich, den Pegel der Nebenkeulen in Bezug auf die Hauptkeule zu dämpfen, soweit die Struktur der Antenne und die einschränkenden Bedingungen ihrer verschiedenen Eigenschaften dies zulassen. Der Restpegel dieser Nebenkeulen reicht jedoch häufig noch aus, daß das Störungsrisiko des Radarsystems beachtlich ist.

Eine bekannte Möglichkeit zur Beseitigung dieser Nebenkeulen besteht darin, in der Nähe der Hauptantenne eine Hilfsantenne

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zu benutzen und ständig das von der Hilfsantenne empfangene Signal mit dem von der Hauptantenne empfangenen Signal zu vergleichen. Der Vergleich ihrer Amplituden ergibt zwei Möglichkeiten:

- Wenn das Signal der Hauptantenne größer als das Signal der Hilfsantenne ist, zeigt dies, daß das erste Signal in der Hauptkeule empfangen wird und daher angenommen wird.

- Venn das Signal der Hauptantenne kleiner als das der Hilfsantenne ist, handelt es sich um ein in den Nebenkeulen empfangenes Signal, so daß es zurückgewiesen wird.

Solche Möglichkeiten sind in dem Buch "Radar handbook", Kapitel 21, 29 und 38 von Skolnik beschrieben, das von der MCGraw-Hill-Book-Company herausgegeben wurde.

Die Hauptantenne und die Hilfsantenne können die verschiedensten Formen haben, die von der Arbeitsfrequenz und der Polarisation der Antenne, der Umgebung und, was die Hauptantenne anbelangt, von ihrer Aufgabe in dem System, in dem sie eingebaut ist, abhängen. Die Hilfsantenne, die eine geringere Richtwirkung als die Hauptantenne aufweist, muß außerdem kleine Abmessungen haben. Prinzipiell wird die Anbringung der Hilfsantenne von der Geometrie der Hauptantenne bestimmt. Was die bekannten Ausführungsformen kennzeichnet ist die konstruktive Unabhängigkeit der zwei Antennen, die in gewissen Anwendungsfällen im Hinblick auf den Platzbedarf und dieUmgruppierung der Signale nachteilig ist.

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Bei Cassegrain-Antennen mit Polarisationsdrehung ist ein vor einer Primärquelle angebrachter Reflektor von einem Gitter aus parallel zur Polarisation der Wellen aus der Primärquelle verlaufenden Leitern gebildet, und ein weiterer Reflektor ermöglicht eine Drehung dieser Polarisation um 90°.Die Vereinigung dieser zwei Reflektoren wandelt die aus der Primärquelle austretende sphärische Welle in eine ebene Welle. Wegen der Wirkung des polarisierenden Reflektors kann die ebene Welle die Antenne verlassen, ohne daß sie durch das Drahtgitter des vorderen Reflektors gestört wird. Die verschiedenen Konstruktionen solcher Antennen sind von Peter W.Hannan in der Zeitschrift IRE Transactions on Antennas and Propagation vom März 1961 auf den Seiten 140 bis 153 beschrieben.

Mit Hilfe der Erfindung soll ein Hilfsantennen-Strahlungsdiagramm erhalten werden, ohne daß zum Aufbau der Cassegrain-Antenne (der Hauptantenne) eine Hilfsantenne hinzugefügt wird.

Nach der Erfindung enthält die Primärquelle der Hauptantenne einen Hauptkanal, der mit einer ersten Polarisation arbeitet, sowie einen Hilfskanal, der beim Empfang mit einer zweiten, zur ersten senkrechten Polarisation arbeitet; zusammen mit der Primärquelle sind Abgriffeinrichtungen für die im. iHilfskanal empfangenen Signale vorgesehen, die an Vergleichsvorrichtungen zum Vergleichen der Signale des Hauptkanals und der Signale des Hilfskanals angekoppelt sind.

Wenn die Antenne einen kleinen Durchmesser hat, erhält der von der Primärquelle herbeigeführte Schatten eine große

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Bedeutung; dieser Schatten bewirkt ein beträchtliches Anwachsen des Pegels der Nebenkeulen. Eine bekannte Möglichkeit zum Kompensieren dieses Schattens besteht darin, zwei senkrecht zueinander liegende Wellenausbreitungstypen in der Quelle (TE1O und TEO1) anzuwenden, von denen der eine die normale Bestrahlung des vorderen Reflektors gewährleistet, während der andere mit einer zum ersten Wellentyp gekreuzten Polarisation beim Senden und beim Empfangen den in der Mitte des Polarisators gebildeten Schatten kompensiert. Ein Richtkoppler greift einen Teil der Energie des Hauptkanals ab, damit ein Hilfskanal Inder Primärquelle gespeist wird. Der Kopplungsgrad wird von der Geometrie der Antenne bestimmt, und die Phase der Kompensation wird mit Hilfe eines einstellbaren Phasenschiebers eingestellt. Mit Hilfe der Erfindung soll also ein solcher Kanal zur Kompensation des Schattens der Primärquelle, falls ein solcher Kanal vorhanden ist, zum Löschen der Nebenkeulen der Antenne angewendet werden.

Nach der Erfindung enthält die Anordnung zur Löschung der Nebenkeulen einer Antenne einen Hilfskanal in der Primärquelle, der mit einer senkrecht zur Polarisation des Hauptkanals verlaufenden Polarisation arbeitet, damit eine Kompensation des Schattens der Primärquelle erhalten wird; ferner enthält die Anordnung Abgriffeinrichtungen, die dazu bestimmt sind, beim Empfang die Signale im Hilfskanal abzugreifen, sowie Vergleichsvorrichtungen für die Signale des Hauptkanals und des Hilfskanals.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat insbesondere die folgenden Vorteile: Sie ergibt vor allem eine Reduzierung des räumlichen Umfangs der Anordnung, da sie gestattet, auf eine außerhalb der Hauptantenne befindliche Hilfsantenne

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zu verzichten. Im Falle eine Bordradaranlage ist dies besonders nützlich, da die Anbringung einerHilfsantenne unter der Radarhaube praktisch unmöglich ist. Bei einer umgekehrten Cassegrain-Antenne, bei der der hintere Reflektor eben und beweglich ist, damit das Bündel der Hauptantenne ausgerichtet werden kann, bleibt die Löschung der Nebenkeulen für alle von dem Bündel eingenommenen Richtungen wirksam.

Mit Hilfe der Erfindung können die Haupt- und Hilfsschaltungen auch umgruppiert werden, wobei die Signale an verschiedenen Ausgängen der gleichen Quelle zugänglich sind. Dies ergibt eine Vereinfachung des Aufbaus und der Herstellung der Anordnung. Im übrigen sind die Phasenausgangspunkte der zwei Antennen auf die Achse der Anordnung zentriert, was bei bisher bekannten Ausführungsformen nicht der Fall ist. Diese Besonderheit bildet einen Vorteil in gewissen Signalverarbeitungsfällen. Schließlich ist die erfindungsgemäße Anordnung mit vorhandenen Systemen zur Eliminierung von Störechos, von Störsendern oder von Störungen kompatibel, die bisher mit Hilfe einer Hilfsantenne außerhalb der Hauptantennsverwirklicht worden sind.

Die Erfindung kann nicht nur auf Antennen mit Schattenkompensation, sondern allgemein auf alle Cassegrain-Antennensysteme mit Polarisationsdrehung angewendet werden, bei denen die Primärquelle (im weiten Sinn), gemäß zwei senkrecht zueinander verlaufenden Polarisationen arbeiten kann und zu diesem Zweck zwei unabhängige Ausgänge aufweist, nämlich ehen für den Betrieb der Hauptantenne und einen für den Betrieb der Hilfsantenne .

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Damit nicht unnötigerweise verschiedene Erläuterungen wiederholt werden müssen, bezieht sich die Beschreibung der Erfindung auf den kompliziertesten Fall einer Antenne, die das Arbeiten der Hilfsantenne kombiniert mit der Schattenkompensationsfunktion gewährleistet. Die Beschreibung gilt natürlich auch für Antennen, die die Schattenkompensatioasfunktion nicht aufweisen.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 ein theoretisches Strahlungsdiagramm von Haupt- und Hilfsantennen,

Fig.2 ein Beispiel des Aufbaus einer Cassegrain-Antenne mit Polarisationsdrehung,

Fig.3 eine Vorderansicht der Antenne von Fig.2 mit entferntem vorderen Reflektor,

Fig.4 ein Prinzipschaltbild der Primärquelle mit schattenkflmpensation und mit Unterdrückung von Nebenkeulen,

Fig.5 ein Strahlungsdiagramm der Hilfsantenne,

Fig.6 Strkhlungsdiagramme von zwei Haupt- und Hilfsantennen und

Fig.7 ein spezielles Ausführungsbeispiel einer Primärquelle.

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In Fig.1 ist das zur Erzielung einer Nebenkeulenlöschung einer Antenne durch Vergleich der von einer Hauptantenne und von einer Hilfsantenne empfangenen Signale erläutert. Das Strahlungsdiagramm der Hauptantenne weist eine gewisse Richtwirkung auf, die sich durch die Anwesenheit einer Hauptkeule P zeigt, die von einer gewissen Anzahl von ^Nebenkeulen S umgeben ist, deren HUllkurve mit der Entfernung von der Achse allgemein abnimmt. Die Verteilung der Nebenkeulen im Inneren dieser Hüllkurve kann umso Ungewisser sein, Je kleiner ihr Pegel wird. Das Hilfsantennen-Strahlungsdiagramm A muß dagegen keine Richtwirkung aufweisen, es sei denn, diejenige, die für eine gute Bedeckung der Nebenkeulen S der Hauptantennen erforderlich ist.

Die von der Hauptantenne und der Hilfsantenne erfaßten Signale werden in zwei unabhängigen Empfangskanälen behandelt,worauf ihre Amplituden verglichen werden, damit bestimmt wird, ob ein von der Hauptantenne empfangenes Signal angenommen oder zurückgewiesen wird. Wenn das Signal der Hauptantenne eine über der Amplitude der Hilfsantenne liegende Amplitude hat, dann wird es als ein von der Hauptkeule P kommendes Signal angenommen. Venn dagegen das Signal der Hauptantenne eine Amplitude hat, die kleiner als die des Signals der Hilfsantenne ist,dann wird es als ein von Nebenkeulen S kommendes Signal zurückgewiesen.

In den Figuren 2 und 3 ist eine Cassegrain-Antenne mit Polarisationsdrehung dargestellt. Die Antenne enthält eine Primärquelle 1, die im Brennpunkt eines./orderen Reflektors 2 mit parabelförmigem Profil angebracht ist;

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ferner enthält sie einen hinteren ebenen Reflektor 3» 4, der um eine Höhenwinkelachse und eine Seitenwinkelachse beweglich ist. Der vordere Reflektor besteht aus einem Gitter aus Metalldrähten, und er wird von der Primärquelle 1 mit einerStrahlung bestrahlt,- deren Polarisation parallel zu den Drähten verläuft.

Die Pfeile 5 geben den Raumwinkel an, in dem die Primärquelle 1 Wellen mit beispielsweise vertikaler Polarisierung E gegen den Reflektor 2 abstrahlt. Dieser Reflektor bewirkt eine Umwandlung der von der Quelle ausgehenden sphärischen Welle 5 in eine zwischen den Grenzen 6 enthaltene ebene Welle, die gegen den ebenen Spiegel 3, 4 gerichtet ist, der hinter ihr angebracht ist. Dieser ebene Reflektorspiegel ist ein Polarisator, der seine Eigenschaften der Anisotropie seiner Oberfläche verdankt. Er ist z.B. inbekannter Weise aus einer metallischen Ebene 3 gebildet, vor der Metallplatten 4 verlaufen, die in Bezug auf die Richtung der Drähte des Reflektors 2 um 45° gedreht sind.

In Fig.3 sind die Metallplatten 4 vor der Ebene 3 dargestellt. Die Aufgabe dieser Anordnung ist es, die Polarisation der einfallenden Welle in einer quer zur Ausbreitungsrichtung verlaufenden Ebene um 90° zu drehen. Diese ursprünglich parallel zu den Drähten des vorderen Reflektors (Pfeil 5 in der Primärquelle 1 von Fig„3) verlaufende Polarisation wird dabei zu einer senkrecht zu den Drähten des vorderen Reflektors verlaufenden Polarisation (Pfeile 7 von Fig.3), so daß die Welle diese Drähte durchlaufen kann, ohne daß sie beeinflußt wird.

Der ebene Reflektor hat den Vorteil, daß das von der Antenne abgestrahlte Bündel um den Winkel 2a abgelenkt werden kann,

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wenn die Antenne selbst um den Winkel α bezüglich ihrer normalen Lage geneigt wird. Die Pfeile 7 in Fig.1 zeigen die quer durch den Reflektor 2 mit horizontaler Polarisation abgestrahlten Wellen an.

In den Figuren 2 und 3 ist lediglich ein AusfUhrungsbeispiel einer Cassegrain-Antenne angegeben. Es gibt auch andere Antennen dieses Typs, die zwei Reflektoren mit komplizierten Krümmungen vereinigen. Die für die Bestrahlung des -vorderen Reflektors bestimmte Primärquelle 1 wird allgemein von Dipolen, von Dipolgruppen oder von einem einen Wellenleiter verlängernden Hornstrahler gebildet. Diese Quellen können Wellen mit rechtwinkligen Polarisationen mittels gekreuzter Dipole oder auch mittels gekreuzter Wellentypen in dem den Hornstrahler speisenden Wellenleiter abstrahlen. Solche Quellen gibt es auch in der Monopuls-Betriebsart.

Bei der Erfindung wird bei Cassegrain-Antennen mit Polarisationsdrehung von der Besonderheit Gebrauch gemacht, einen vorderen anisotropen Reflektor anzubringen. Mittels einer Primärquelle, die Strahlungen in zwei unabhängigen Polarisationsrichtungen abstrahlen kann, nämlich eine parallel zu den Drähten des Reflektors und die andere senkrecht dazu,_r die erste Polarisationsrichtung für die Verwirklichung der Hauptantenne und die zweite für die Hilfsantenne zu benutzen. Die zu den Drähten senkrechte Polarisation wird von dem vorderen Reflektor nicht beeinflußt, sodaß aus diesem Grund die Richtwirkung der von der Quelle abgegebenen Strahlung nicht verändert wird. Die Wellen mit der ersten Polarisation werden von dem Reflektor fokussiert, und sie weisen ein Diagramm mit schmalem Strahlenbündel mit einer Hauptkeule P und mit Nebenkeulen S auf« Die Wellen mit der anderen Polarisation weisen ein

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Diagramm mit breitem Strahlenbündel auf, das unter gewissen Bedingungen die Nebenkeulen S verdecken kann.

Wenn die Antenne einen kleinen Durchmesser hat, sind die Abmessungen der Quelle derart, daß die Quelle einen Schatten ergibt, der zu einer beträchtlichen Zunahme des Pegels der Nebenkeulen führt. Zum Kompensieren des Schattens der Quelle ist es bekannt, zwei senkrecht zueinander verlaufende Ausbreitungswellentypen anzuwenden, von denen der eine die Bestrahlung des vorderen Reflektors gewährleistet, wie zuvor angegeben wurde, während der andere mit einer zum ersten Wellentyp gekreuzten Polarisation der Kompensaticndes in der Mitte des Polarisators (Fig.3) gebildeten Schattens dient. Damit diese Kompensation zufriedenstellend ausfällt, muß eine Amplituden- und Phaseneinstellung erfolgen. In*r FR-PS 1 447 571 ist ein Beispiel für die Unterdrückung des Schattens bei einer Antenne mit Polarisationsdrehung beschrieben« Ein Richtkoppler greift einen Teil der Energie des Hauptkanals (im Sendebetrieb) ab, damit ein Schattenkompensationskanal gespeist wird; der Kopplungsgrad wird dabei vom Durchmesser der Antenne und insbesondere vom Verhältnis der Schattenfläche zur Antennenfläche bestimmt. Die Phasenlage der Kompensationskomponente wird mit Hilfe eines einstellbaren Phasenschiebers eingestellt. In diesem Fall wird der senkrechte Wellenausbreitungstyp nach der Erfindung beim Empfang zur Unterdrückung der Nebenkeulen benutzt.

In der nachfolgenden Beschreibung wird vereinbarungsgemäß die Bezeichnung TE1O für den Grundwellentyp und die Bezeichnung TE2O für den höheren Typ der Wellen des Hauptkanals benutzt. Ferner wird die Bezeichnung TEO1 für den

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im Hilfskanal benutzten gekreuzten Wellentyp verwendet.

Im Falle einer ohne Schattenkompensation arbeitenden Antenne ist beispielsweise an den mit dem Wellentyp TE1O ( und gegebenenfalls mit dem Wellentyp TE20 ) arbeitenden Hauptwellenleiter ein Wellentypwandler angefügt. Der Wellentypwandler liefert im Empfangsbetrieb den empfangenen Wellen entsprechende Signale mit dem Wellentyp TEO1. Die Signale des Hilfskanals werden dann mit den Signalen des Hauptkanals (Wellentyp TE1O) verglichen; das Vergleichsergebnis eliminiert dann die in den Nebenkeulen empfangenen Signale.

In Fig.4 sind schematisch die Primärquelle 1 und die zugehörigen Empfangsschaltungen für den Fall einer Antenne dargestellt, die mit einer Schattenkompensationsanordnung und mit einer Nebenkeulenlöschanordnung ausgestattet ist. Die Primärquelle 1 enthält einen Hornstrahler 10, der wenigstens die zwei senkrecht zueinanderliegenden Wellentypen TE1O und TEO1 transportieren kann. Der Wellentyp TE1O wird im Hornstrahler 10 normalerweise angeregt, damit die Hauptantenne arbeiten kann, deren Richtwirkung vom Durchmesser des Reflektors bestimmt wird. Der Wellentyp TEO1 wird im Hornstrahler 10 mittels des Wellentypwandler 11 angeregt und abgegriffen, und er dient dazu, den Hilfskanal zu verwirklichen. Die in diesem Wellentyp abgestrahlten Wellen durchlaufen das Drahtgitter des vorderen Reflektors ungehindert; die Richtwirkung·.dieser Strahlung wird von der öffnung des Hornstrahlers 10 bestimmt. Der Hilfskanal ist an einer Klemme 18 des Weilentypwandlers 11 zugänglich. Es ist ein Richtkoppler 10 vorgesehen, der vier Zugangsanschlüsse besitzt. Der Zugangsanschluß 14 dient einer

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in zwei Übertragungsrichtungen wirksamen Verbindung mit dem Wellentypwandler 11 für den Hauptwellentyp TE1O. Der Zugangsanschluß 15 dient der Anregung des Wellentyps TEO1 im Wellentypwandler oder dem Empfang dieses Wellentyps im Wellentypwandler 11 über einen einstellbaren Phasenschieber 13. Ein weiterer Zugangsanschluß 16 ist mit der Haupt-Sende/Empfange-Anordnung 20 des Radarsystems verbunden. Der Zugangsanschluß 17 ist schließlich mit einem Eingang 19 eines Hilfsempfangers 21 verbunden, der die Signale des Hilfskanals liefert. Sine Komparatorschaltung vergleicht ständig die Amplituden der vom Hauptempfänger gelieferten Signale mit den Amplituden der Signale vom Hilfsempfanger 21. Diese Komparatorschaltung steuert beispielsweise das Sperren der imHauptkanal empfangenen Signale, wenn der Vergleich anzeigt, daß die Signale von den Nebenkeulen kommen.

Es gibt zahlreiche Ausführungsformen der vollständigen Antenne, da praktisch alle Arten von Quellen, die eine doppelte Polarisation ermöglichen mit beliebigen Cassegrain-Antennensystemen mit Polarisationsdrehung verbunden werden können.

DLe Arbeitsweise der Anordnung beruht darauf, daß das vom Hilfskanal empfangene Signal größer als das von den Nebenkeulen des Hauptkanals(Fig.1) erfaßte Signal ist. Das setzt voraus, daß einerseits die Quelle der Hilfsantenne über einen ausreichenden Gewinn verfügt und daß andererseits die Nebenkeulen der Hauptantenne einen gewissen Pegel nicht überschreiten.Wie bereits dargelegt worden ist, wird die Hauptantenne von der Primärquelle verwirklicht, die den vorderen Reflektor mit Wellen des Typs TE1O bestrahlt. Ihre Richtwirkung wird vom Durchmesser

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des Reflektors bestimmt. Die Hilfsantenne wird mittels der gleichen Primärquelle realfeiert, die mit einer senkrecht zur vorgenannten Polarisation verlaufenden Polarisation arbeitet (TEO1). Da diese Strahlung das Drahtgitter des vorderen Reflektors ungehindert durch läuft, wird die Richtwirkung dieser Strahlung von der Öffnung der Primärquelle bestimmt. Im allgemeinen Fall gibt es keine einfache Beziehung zwischen dem Gewinn der Hauptantenne und dem Gewinn der Hilfsantenne. Es ist Jedoch möglich, Proportionalistätsbeziehungen zwischen den verschiedenen vorhandenen Parametern auszudrücken. Die Dimensionierung der StrahlungsÖffnung der Primärquelle ( und somit ihr Gewinn ) wird von einem Kompromiß bezüglich der Bestrahlung des vorderen Reflektors bestimmt, wobei das zu erreichende Ziel darin besteht, einen maximalen Gewinn der Antenne zu erhalten. Wenn die Antenne kleine Abmessungen hat, gibt *s einen weiterenKompromiß zwischen der Bestrahlung der Primärquelle und dem Schatten der Primärquelle, wobei das zu erreichende Ziel ein minimaler Pegel der Nebenkeulen ist.

In den Figuren 5 und 6 sind Strahlungsdiagramme entsprechend den verschiedenen, in der Anordnung von Fig.4 vorhandenen Signalen dargestellt»

Das Strahlungsdiagramm der Hauptantenne, d.h. der Verbindung der mit dem Wellentyp TE1O arbeitenden Hauptquelle mit den fokussierenden und polarisationsändemden Reflektoren, ist in FJg.6 dargestellt; es enthält eine Hauptkeule P und Nebenkeulen S.

Die Kennzeichnung A¹ gibt das Strahlungsdiagramm des Hilfskanals an. Dieses Strahlungsdiagramm ist die Kombination der

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Strahlungsdiagramm A₁ und Ap, die in Fig.5 dargestellt sind. Diese Kombination ergibt sich aus der Anwesenheit des Richtkopplers 12 (Fig.4).

Im Sendebetrieb wird die an den Anschluß 16 des Richtkopplers angelegte Energie auf die Ausgänge 14 und 15 verteilt. Ein Koeffizient k hat die Wirkung,daß die ausgesendete Energie E in einen großen Anteil E_1Q» der mit dem Wellentyp TE1O vom Hauptkanal ausgesendet wird, und in einen kleinen Anteil E_Q1, der der Schattenkompensation dient, aufgeteilt wird.

E=(1- Ik)E_{1 0} + k E₀₁

Im Empfagsbetrieb wird die TEIO-Welle mit der Amplitude A₁ an den Anschluß 14 angelegt, und die TE01-Welle mit der Amplitude A_Q1 wird an den Anschluß 15 angelegt.

Die Wellen vereinigen sich in dem in zwei Richtungen wirk samen Koppler 12, der am Ausgang 16 das Signal des Hauptkanals

Σ= A₁₀ + k A₀₁
und am Anschluß 17 das Signal des Hilfskanals

Sx = A₀₁ + k

abgibt.

Dies führt dazu, daß das Strahlungsdiagramm A¹ des Hilfskanals (im Empfangsbetrieb) die Summe des Diagramms A₂ mit geringer Richtwirkung des Wellentyps TE01 und des

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Diagramms A₁ ist, das ein Bruchteil des Hauptdiagramms P mit entgegengesetztem Vorzeichen ist. Unter Berücksichtigung des Kopplungsfaktors k ergibt sich im Fall der betrachteten Antenne in der Mitte des resultierenden Strahlungsdiagramms A¹ ein Abschnitt A¹ mit geändertem Vorzeichen.

Das auf diese Weise mit einer Schattenkompensationsquelle erhaltene Strahlungsdiagramm ist dann zufriedenstellend, da es die Nebenkeulen. des Hauptkanals besser überdeckt. Auf Grund der Richtwirkung bleibt die Mittelkeule des Hilfsdiagramms innerhalb der Hauptkeule P des Hauptdiagramms, so daß sie nicht stört. Der von dieser Mittelkeule erreichte Pegel hängt vom Kopplungsfaktor k ab. Damit dieser Pegel den Wert O annimmt, muß folgende Bedingung erfüllt werden.

GA ist dabei der Gewinn in der Achsrichtung der Antenne für den Hilfskanal, während GP der entsprechende Gewinn für den Hauptkanal ist.

Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Primärquelle, die im Sendebetrieb"und im Empfangsbetrieb zusätzlich zum normalen Wellentyp TE1O auch mit einem quer dazu verlaufenden Wellentyp TE1 arbeiten kann.

Diese Primärquelle enthält am linken Ende eine Strahlungsöffnung 101 für die Abstrahlung und den Empfang der TE1O- und TEO1-Wellen. Diese Strahlungsöffnung schließt einen Abschnitt eines ausgeweiteten Wellenleiter 100 ab.Die Abmessungen der Strahlungsöffnung sind in bekannter Weise in Abhängigkeit von den gewünschten Gewinnwerten und von den oben angegebenen Kompromissen festgelegt.

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In einem vorbestimmten Abstand von der Strahlungsöffnung erfaßt ein Wellentypwandler 103 für TE20- und TE10-Wellen die im Wellenleiter 110 mit der TE20-Polarisation zirkulierenden Wellen und er überträgt diese Wellen im Grundwellentyp zu einem Ausgang 102, der in der Ebene H einen Differenzkanal bildet, wenn es sich dabei um eine Monopuls-Antenne handelt.

Jenseits des Wellentypwandlers 103 befindet sich ein Ausgang 104, der einen zweiten Differenzkanal in der Ebene E bildet.

Der Wellenleiter 100 wird dann durch den Richtkoppler verlängert, der dem Koppler 12 von Fig.4 entspricht. Dieser Koppler enthält zwei Ausgänge, nämlich den mit der Haupt-Sende/Empfangs-Anordnung verbundenen Hauptausgang 116 und den mit dem Hilfsempfanger (21 von Fig.4) verbundenen Hilfsausgang 117 zur Erzielung der Nebenkeulenlöschfunktion.

Der Richtkoppler 112 ist an einen Wellenleiter 115 angeschlossen, der die Verbindung zwischen dem seitlichen Ausgang (15 von Fig.4) dieses Richtkopplers und den Phasenschieber 113 (13 von Fig.4) herstellt.

Der Phasenschieber 113 ist über den Wellentypwandler derart mit dem Hauptwellenleiter 100 gekoppelt, daß in diesen Wellen der gekreuzten Polarisation TE01 eingeführt und aus diesem solche Wellen abgegriffen werden.

Der Ausgang 117 des Hilfskanals,der in dem angegebenen Beispiel als rechtwinkliger Wellenleiter dargestellt ist, könnte auch aus einer Koaxialleitung bestehen, wenn ein übergang zwischen einem Wellenleiter und einer Koaxialleitung benutzt wird.

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Die erfindungsgemäße Realisierung kann besonders einfach in dem zuvor beschriebenen Fall verwirklicht werden, d.h. im Fall einer Antenne, die mit einer Schattenkompensationsanordnung ausgestattet ist. In diesem Fall wird die Schattenkompensation durch Anwendung eines Hilf skanals in der'Primärquelle verwirklicht, der im Sendebetrieb und im Empfangsbetrieb dazu benutzt wird, zusätzlich zu TE10~Wellen auch TEO1-Wellen zu senden und zu empfangen und. diese Wellentypen dann im Hauptkanal zu kombinieren. Eine solche Quelle enthält also bereits den seitlichen Kanal, den Richtkoppler und den Phasenschieber, die in den Figuren 4 und 7 dargestellt sind. Der Hilfsausgang (17 in Fig.4 und 117 in Fig.7) wird in diesem Fall nicht benutzt; er ist mit einer angepaßten Last verbunden.

Zur Verwirklichung einer Anordnung zur Eliminierung von Nebenkeulen kann in einfacher Weise die angepaßte Last abgetrennt werden, und der Hilfsausgang kann benutzt werden, der dabei mit einem Hilfsempfänger 21 und einem Komparator 22 verbunden wird, wie in Fig.4 angegeben ist.

Im anderen Fall, bei dem die Antenne große Abmessungen hat und aus diesem Grund nicht mit einer Primärquelle ausgestattet ist, die mit gekreuzten Wellentypen zur Schattenkompensation arbeitet, ist es möglich, die ursprüngliche Primärquelle durch eine neue Quelle zu ersetzen, die einen Hilfsausgang (18 in Fig.4) aufweist, wobei diese Quelle dann mit einem Hilfsempfänger (21) und einem Komparator (22) verbunden wird. Außerdem ist es möglich, die vorhandene Primärquelle abzuändern und einfach einen Wellentypwandler für den TEO1-Wellentyp (11 in Fig.4) anzufügen. In diesem Fall wird für den Hilfskanal ein Strahlungsdiagramm A erhalten, wie es in Fig.1 dargestellt ist.

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Da die Anordnung zur Löschung der Nebenkeulen in die Hauptantenne integriert ist, wird sie in allen Fällen angewendet, in denen der Platzbedarf ein Problem ist; das beste Beispiel dafür sind an Bord von Flugzeugen befindliche Anlagen.

Die Strahlungsöffnung der Primärquelle ist im Prinzip für die größte Leistungsfähigkeit der Hauptantenne optimal ausgestaltet. Wenn die Antenne große Abmessungen hat, kann eine bessere Überdeckung der Nebenkeulen durch das Diagramm des Hilfskanals dadurch erhalten werden, daß beispielsweise der Brennpunkt verlängert wird.

Die beschriebenen Beispiele sind in keiner Weise einschränkend. Insbesondere ist es möglich, anstelle des in der Zeichnung dargestellten, für zwei Wellentypen geeigneten Hornstrahlers Primärquellen mit gekreuzten Dipolen zu verwenden. Außerdem kann die Quelle auch eine Monopuls-Quelle sein. Schließlich können auch andere Cassegrain-Antennen mit Polarisationsdrehung angewendet werden, ohne daß die äußere Form oder die . Realisierung des vorderen Reflektors und des polarisierenden Spiegels eine Veränderung der Eigenschaften der Erfindung ergeben.

Die Integration der Hilfsantenne in die Hauptantenne stellt eine Vereinfachung des Aufbaus und der Herstellung der Anordnung dar, und es ergibt sich überdies eine Reduzierung des Platzbedarfs. Die Ausgänge des Hauptkanals und des Hilfskanals sind in der gleichen Zone der Vorrichtung gruppiert, so daß eine Umgruppierung der Empfangsschaltungen und eine Verbesserung ihrer Störunempfindlichkeit ermöglicht werden. Im übrigen sei bemerkt, daß die Phasenursprünge der zwei Antennen vereinigt sind, was einen zusätzlichen Vorteil darstellt.

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zur Löschung von Nebenkeulen einer Cassegrain-Antenne mit Polarisationsdrehung, die eine im Brennpunkt des Fokussierungssystems angebrachte Primärquelle aufweist, das für Wellen mit einer ersten Polarisierung reflektierend und für Wellen mit einer zweiten, zur ersten senkrechten Polarisierung durchlässig ist, mit Hilfsempfangsvorrichtungen, deren Strahlungsdiagramm die Nebenkeulen der Cassegrain-Antenne überdeckt, und mit Vergleichsvorrichtungen für die von der Cassegrain-Antenne und die von den Hilfsempfangevorrichtungen empfangenen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsempfangsvorrichtungen in der Primärquelle (1) Abgriffeinrichtungen (11, 12) enthalten, die beim Empfang mit der zweiten Polarisation zirkulierende Wellen abgreifen, und daß die Hilfsempfangevorrichtungen eine Empfangs-

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einrichtung (21) enthalten, die zwischen die Abgriffeinrichtungen(12) und die Vergleichseinrichtungen (22) eingefügt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Phasenverschiebungsvorrichtung (13) für die mit der zweiten Polarisierung empfangenen Wellen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Koppler (12) in der Primärquelle, der eine mit dem Hauptradarsystem (20) verbundene Klemme und eine mit den Hilfsempfangsei:irichtungen(21) verbundene Klemme aufweist, einen in der Primärquelle enthaltenen Wellentypwandler (11), der zwischen der Strahlungsöffnung (10) der Quelle und einer dritten Klemme (14) des Kopplers angebracht ist und eine Eingangsklemme zum Anregen und zum Abgreifen von Wellen mit der zweiten Polarisation in der Strahlungsöffnung aufweist, und einen Phasenschieber (13) in der Primärquelle, der zwischen einer Klemme des Wellentypwandler (11) und einer vierten Klemme (15) des Kopplers (12) angebracht ist.
4. Cassegrain-Antenne mit Polarisationsdrehung mit einer Reflexions- und F.ökussierungsanordnung ., die einen vorderen Reflektor für Wellen mit einer zweiten Polarisation und einen hinteren Reflektor mit Polarisationsänderungswirkung enthält, und mit einer im Brennpunkt der Reflexionsund Fokussierungsanordnung angebrachten Primärquelle, dadurch gekennzeichnet,daß die Primärquelle einen mit einer ersten Polarisierung arbeitenden und an ein Hauptradarsystem angeschlossenen Hauptkanal und einen

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mit der zweiten Polarisierung arbeitenden und an einen Hilf sempfänger angeschlossenen Hilfskanal enthält.
5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärquelle einen Hauptwellenleiter (100) enthält, der Wellen mit der ersten Polarisation und mit der zweiten Polarisation weiterleiten kann und an einer Seite mit einer Strahlungsöffnung (101) endet, daß an das andere Ende des Wellenleiters (100) ein Richtkoppler (112) angeschlossen ist,daß ein Wellenleiter-Seitenabschnitt (115) mit einem Ausgang des Richtkopplers gekoppelt ist, daß zwischen den Hauptwellenleiter (100) und den Wellenleiter-Seitenabschnitt (115) ein Wellentypwandler und ein variabler Phasenschieber (113) eingefügt sind, und daß zwei Ausgangsanschlüsse des Richtkopplers vorgesehen sind, nämlich ein Ausgangsanschluß (116) für den Hauptkanal und ein Ausgangsanschlüs (117) für den Hilfskanal.
6. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärquelle gekreuzte Dipole enthält, von denen der eine mit dem Hauptkanal und der andere mit dem Hilfskanal gekoppelt ist.

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