DE2846206A1 - Aperture position direction finding system - uses several aerials ensuring no reduction in sensitivity with increasing beam elevation - Google Patents

Aperture position direction finding system - uses several aerials ensuring no reduction in sensitivity with increasing beam elevation

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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H01Q21/26—Turnstile or like antennas comprising arrangements of three or more elongated elements disposed radially and symmetrically in a horizontal plane about a common centre
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path

Abstract

In order to improve the performance accuracy of a position direction finding multi-element aerial system the antenna is arranged so that there is no signal attenuation when the incoming radio beam has a high elevation. This attribute can be achieved by various arrangements of electric or magnetic dipole aerials. The aerial elements can all be made identical and arranged to have a spherically symmetrical field. The aerial may also be arranged as assemblies of horizontal dipoles in groups separated by a 90 deg. phase displacement. Assemblies using the Adcock system may also be employed. The use of magnetic poles eliminates the need for a quarter wavelength clearance to earth required by an electric dipole. Virtually zero ground clearance can be advantageous where camouflage is necessary.

Description

"Apertur-Peilsystem""Aperture direction finding system"

Die Erfindung betrifft ein Apertur-Peilsystem mit mehreren einzelnen Antennenelementen.The invention relates to an aperture direction finding system with several individual ones Antenna elements.

Solche Peilsysteme sind aus der konventionellen Peiltechnik allgemein bekannt. Als Sonden für diese Peilsysteme werden dabei im allgemeinen vertikale Dipole benutzt. Das Diagramm eines derart angeordneten Dipols weist bekanntermaßen in der Vertikalen eine Nullstelle auf. Wenn solche Systeme zur Peilung steil einfallender Wellen eingesetzt werden sollen, dann ist die Empfangsspannung in der Regel klein. Daraus resultiert ein ungünstiges Signal-Rausch-Verhältnis und eine geringe Peilgenauigkeit. Die Verhältnisse werden noch komplizierter dadurch, daß die horizontale Feldstärkekomponente die vertikale Komponente als den eigentlichen Nutzvektor um ein Vielfaches übersteigen kann. Durch Einkoppeln der horizontalen Komponente in den ;vertikalen Dipol entsteht dort eine die Nutzkomponente vüberIagernde Störkomponente, die ebenfalls zu starken Peilverfäischungen Anlaß gibt.Such direction finding systems are general from conventional direction finding technology known. The probes for these direction finding systems are generally vertical Dipoles used. As is known, the diagram of a dipole arranged in this way has a zero point in the vertical. If such systems for bearing are steeply incident Waves are to be used, then the receiving voltage is usually low. This results in an unfavorable signal-to-noise ratio and poor DF accuracy. The situation is made even more complicated by the fact that the horizontal field strength component exceed the vertical component as the actual useful vector many times over can. By coupling the horizontal component into the; vertical dipole there one that overlaps the useful component Interfering component that also gives rise to strong bearing misrepresentation.

Ziel der vorliegenden Erfindung war daher ein Peilsystem, das bei Steilstrahleneinfall eine befriedigend genaue Richtungsbestimmung im Azimut und nötigenfalls auch in der Elevation ermöglicht.The aim of the present invention was therefore a bearing system that at Steep ray incidence a satisfactorily precise direction determination in azimuth and if necessary also enabled in the elevation.

Erfindungsgemäß werden dazu die einzelnen Antennenelemente des Peilsystems so gestaltet, daß die Antennenempfindlichkeit für unter großen Elevationswinkeln einfallende Strahlung nicht geringer ist als für unter kleinen Elevationswinkeln einfallende Strahlung, oder anders, daß die Antennenempfindlichkeit für zunehmende Elevationswinkel nicht abnimmt. Eine Zunahme der Empfindlichkeit mit zunehmendem Elevationswinkel ist erlaubt. Solche Antennenelemente weisen eine ausgeprägte Steilstrahlempfindlichkeit auf.According to the invention, the individual antenna elements of the direction finding system are used for this purpose designed so that the antenna sensitivity for at large elevation angles incident radiation is not less than for at small elevation angles incident radiation, or otherwise, that the antenna sensitivity for increasing Elevation angle does not decrease. An increase in sensitivity with increasing Elevation angle is allowed. Such antenna elements have a pronounced steep beam sensitivity on.

Daraus ergibt sich der Vorteil in Fällen des Steilstrahleneinfalls, d. h. bei starker Horizontalkomponenteder Feldstärke, diese Horizontalkomponente zur Peilung heranzuziehen und eventuell auf schwache vertikale Komponenten zu verzichten.This results in the advantage in cases of steep incidence of rays, d. H. in the case of a strong horizontal component of the field strength, this horizontal component to be used for bearing and possibly to forego weak vertical components.

Die praktisch einfachste Ausführung solcher Antennenelemente sind horizontale Dipole, die alle gleich ausgerichtet sind.Practically the simplest design of such antenna elements are horizontal dipoles, all of which are aligned in the same way.

Die theoretisch einfachste Ausführung wäre die Verwendung von Kugelstrahlern. Ein solcher Kugelstrahler kann angenähert werden durch horizontal-liegende, senkrecht zueinander ausgerichtete Dipole, die mit 90°Phasenverschiebung zusammengeschaltet sind.Theoretically the simplest implementation would be the use of spherical emitters. Such a spherical radiator can be approximated by horizontally lying, vertically mutually aligned dipoles that are interconnected with a 90 ° phase shift are.

Dabei sind die Dipole, deren Spannungen nicht phasenverschoben werden, unter sich gleich auszurichten, was natürlich in gleicher Weise für die Dipole gilt, deren Spannungen phasenverschoben werden.The dipoles whose voltages are not phase-shifted are to align themselves in the same way, which of course applies in the same way to the dipoles, whose voltages are out of phase.

Die Phasenverschiebung und nachfolgende Zusammenschaltung der beiden Spannungen kann direkt bei den Antennenelementen erfolgen. Vorteilhaft ist Jedoch auch, die Spannungen der senkrecht zueinander ausgerichteten Dipole für Jeweils gleich ausgerichtete Dipole gesondert Je einem Antennenverteiler zuzuführen und erst dann die Phasenverschiebung und die Zusammenschaltung vorzunehmen. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, die Jeweils gleich ausgerichteten Dipole als zwei getrennte Systeme zu betreiben.The phase shift and subsequent interconnection of the two Voltages can be applied directly to the antenna elements. However, it is advantageous also, the voltages of the mutually perpendicular dipoles for each equally aligned dipoles separately each to be fed to an antenna distributor and only then to carry out the phase shift and the interconnection. This arrangement offers the possibility to use the equally aligned dipoles as two separate ones Systems to operate.

Eine solche Betriebsart ist für die in Anspruch 19 gegebene Ausführung vorgesehen, die einen Diversity-Betrieb mit zwei verschiedenen Adcocksystemen darstellt0 Als Dipole können sowohl elektrische als auch magnetische Dipole verwendet werden. Bei Verwendung elektrischer Dipole muß aber beachtet werden, daß infolge der Leitfähigkeit der Erdoberfläche ein Abstand zu dieser von etwa einem Viertel der Wellenlänge nicht unterschritten werden darf.Such an operating mode is for the embodiment given in claim 19 provided, which represents a diversity operation with two different Adcock systems0 Both electrical and magnetic dipoles can be used as dipoles. When using electrical dipoles, however, it must be noted that due to the conductivity the earth's surface is not at a distance of about a quarter of the wavelength may be fallen below.

Bei der Verwendung magnetischer Dipole kann diese Maßnahme entfallen. Diese können direkt auf dem Erdboden installiert werden, was unter Umständen für Tarnungszwecke von Vorteil sein kann.This measure can be omitted when using magnetic dipoles. These can be installed directly on the ground, which may be necessary for Camouflage purposes can be beneficial.

Günstige Ausführungen der magnetischen Dipole sind aktive Rahmen, Ferritrahmen oder frequenzbereichsgeschaltete Luftrahmen.Favorable versions of the magnetic dipoles are active frames, Ferrite frames or frequency range-switched air frames.

Die beschriebenen Antennenelemente finden vorteilhafte Verwendung in den in den Unteransprüchen 12 bis 17 beschriebenen Systemen. Bei diesen Systemen ist es bei Steilstrahleinfall aufgrund des die Wellenlänge weit übersteigenden Phaseneindeutigkeitsbereichs möglich und für eine größere Peilgenauigkeit wünschenswert, die Abstände der Antennenelemente nach Großbasiseigenschaften zu dimensionieren.The antenna elements described are used advantageously in the systems described in the subclaims 12 to 17. With these systems it is at steep beam incidence due to the phase uniqueness range which far exceeds the wavelength possible and desirable for greater DF accuracy, the spacing of the antenna elements to be dimensioned according to large base properties.

Claims (19)

Patentansprüche X Apertur-Peilsystemmit mehreren einzelnen Antenneneleen, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit der Antennenelemente mit zunehmendem Elevationswinkel nicht abnimmt.Claims X aperture direction finding system with several individual antenna elements, characterized in that the sensitivity of the antenna elements with increasing Elevation angle does not decrease. 2. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Antennenelemente gleich ausgerichtet sind.2. aperture direction finding system according to claim 1, characterized in that all antenna elements are aligned in the same way. 3. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antennenelement ein kugelsymmetrisches Diagramm aufweist.3. aperture direction finding system according to claim 2, characterized in that each antenna element has a spherically symmetric diagram. 4. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Jedes Antennenelement aus zwei gleichen senkrecht zueinander angeordneten horizontalen Dipolen besteht, die mit einer Phasenverschiebung von 900 zusammengeschaltet sind.4. aperture direction finding system according to claim 3, characterized in that Each antenna element consists of two identical horizontal ones arranged perpendicular to one another There are dipoles connected together with a phase shift of 900. 5. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen gleich ausgerichteter Dipole Jeweils Antennenverteilern zugeführt werden und die Phasenverschiebung der einen Spannung und die Zusammenschaltung der Spannungen erst nach dem Antennenverteiler erfolgt.5. aperture direction finding system according to claim 4, characterized in that the voltages of identically aligned dipoles are each fed to antenna distributors and the phase shift of one voltage and the interconnection of the Tensions only occur after the antenna distributor. 6. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente einzelne horizontale Dipole sind.6. aperture direction finding system according to claim 2, characterized in that the antenna elements are single horizontal dipoles. 7. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Dipole elektrische Dipole sind und um ca. ein Viertel der zu peilenden Wellenlänge über dem Erdboden angebracht sind.7. aperture direction finding system according to claim 4 or claim 6, characterized in that that the horizontal dipoles are electric dipoles and about a quarter of the to bearing wavelength above the ground. 8. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Dipole magnetische Dipole sind.8. aperture direction finding system according to claim 4 or claim 6, characterized in that that the horizontal dipoles are magnetic dipoles. 9. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetischer Dipol ein aktiver Rahmen verwendet wird.9. aperture direction finding system according to claim 8, characterized in that an active frame is used as the magnetic dipole. 10. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetischer Dipol ein Ferritrahmen verwendet wird.10. aperture direction finding system according to claim 8, characterized in that a ferrite frame is used as the magnetic dipole. 11. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetischer Dipol ein frequenzbereichsgeschalteter I;uftrahmen verwendet wird.11. aperture direction finding system according to claim 8, characterized in that A frequency range-switched I; ufframe is used as the magnetic dipole. 12. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Antennenelemente in einem Adcock-System verwendet werden.12. aperture direction finding system according to claim 1, characterized in that the individual antenna elements are used in an Adcock system. 13. Äpertur-Peilsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Adcock-System in Diversity mit einem weiteren aus vertikal stehenden Dipolen aufgebauten Adcock-System betrieben wird.13. Aperture-bearing system according to claim 12, characterized in that the Adcock system in diversity with another one made up of vertically standing dipoles built Adcock system is operated. 14. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Adcock-System mit einem M6hrwellenpeiler auf Zeitbasis zusammengeschaltet ist.14. Aperture direction finding system according to claim 12, characterized in that the Adcock system is interconnected with a M6hr wave direction finder on a time basis. 15. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Messen der Laufzeitdifferenzenzwischen den Antennenelementen der einzelnen Antennenpaare der Elevationswinkel der einfallenden Strahlung bestimmt werden kann.15. Aperture direction finding system according to claim 1, characterized in that by measuring the transit time differences between the antenna elements of each Antenna pairs the elevation angle of the incident radiation can be determined. 16. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente in einem Interferometer-Peilsystem verwendet werden.16. aperture direction finding system according to claim 1, characterized in that the antenna elements are used in an interferometer direction finding system. 17. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente in einem Raumbasispeiler verwendet werden.17. Aperture-direction-finding system according to claim 1, characterized in that the antenna elements are used in a room base direction finder. 18. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 12 oder Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Antennenelemente nach Großbasiseigenschaften dimensioniert werden.18. Aperture direction finding system according to claim 12 or claim 16 or claim 17, characterized in that the distances between the antenna elements according to large base properties be dimensioned. 19. Apertur-Peilsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente aus gekreuzten horizontalen Dipolen bestehen, daß die gleichgerichteten Dipole zu je einem Adcock zusammengefaßt sind und daß der Betrieb nach Bedarf oder rhythmisch umgeschaltet wird.19. Aperture direction finding system according to claim 12, characterized in that the antenna elements consist of crossed horizontal dipoles that are rectified Dipoles are combined into one Adcock each and that the operation as required or is switched rhythmically.
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