DE2921855C1 - Sekundaerradar-Transponder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sekundärradar- Transponder mit einer Antennenanordnung, die mehrere Einzelantennen aufweist, von denen jede einen bestimmten Sektor überdeckt und alle zusammen den gesamten 360°- Bereich überdecken, wobei Abfragesignale aus allen Rich­ tungen aufgrund der gleichzeitigen Aktivierung aller Einzelantennen empfangen werden und das von einem Abfragesignal ausgelöste Antwortsignal aufgrund eines Vergleichs der Empfangspegel in den einzelnen Empfängern nur über diejenige Einzelantenne abgestrahlt wird, die den Sektor der Einfallsrichtung des vorausgegangenen Abfragesignals überdeckt.

Im Sekundärradarbetrieb, z. B. auf dem militärischen Gebiet zur Identifizierung-Freund/Feind (IFF), werden alle möglichen Arten von Zielen, beispielsweise Land­ fahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe, von festen oder mobilen Radarstellungen aus abgefragt. Dazu müssen diese Ziele Sende-Empfangseinrichtungen, d. h. einen sogenannten Transponder, mit einer geeigneten Antennenanordnung aufweisen.

Eine solche Antennenanordnung muß von allen Seiten die Abfragesignale empfangen und Antwortsignale zurückstrah­ len können. Je nach Art des Kennsystems können Empfangs- (Abfrage-) und Sendesignal (Antwortsignal) in benachbar­ ten oder in weit voneinander entfernten Frequenzberei­ chen liegen. In einer besonderen Abfrageart wird z. B. die Frequenz des Empfangssignals durch die Primärradar­ frequenz der Abfragestation bestimmt. Da Primärradar­ geräte mit sehr unterschiedlichen Frequenzen arbeiten können, muß die Transponderantenne deshalb über eine extrem große Frequenzbandbreite, z. B. über mehrere Oktaven, empfangen können.

Die Polarisation des Sende- und Empfangssignal der Transponderantennenanordnung können gleich, z. B. verti­ kal, oder zueinander orthogonal, z. B. vertikal/hori­ zontal sein.

Für ein Kennsystem mit eng benachbarten Frequenzberei­ chen für den Empfangs- und Sendefall (1030/1090 MHz) ist es bekannt, eine Rundstrahlantenne (Unipol- oder Ring­ schlitzantenne) zu verwenden. Für Empfänger und Sender in verschiedenen Frequenzbändern werden zumeist integriert ausgeführte Doppelantennen mit Rundstrahldiagrammen ein­ gesetzt. Derartige Antennen sind z. B. aus den DE-OS 23 54 550 und 26 29 502 bekannt.

In diesen bekannten Fällen sendet die Transponderantenne das Antwortsignal jedoch mittels eines Rundstrahldiagramms zurück. Dies bedeutet eine unnötige Streuung der abge­ strahlten Energie, die sich in einem niedrigeren Anten­ nengewinn und beim Vorhandensein vieler abgefragter Objekte in einer enorm starken Funkraumbelastung aus­ wirkt. Die Funkraumbelastung führt zu einer Überlagerung der Antwortsignale und gegenseitiger Störung, wodurch die Abfragesicherheit verringert oder die Abfrage über­ haupt verhindert wird. Ein weiterer Nachteil der Abstrah­ lung der Antwortsignale vom Zieltransponder mittels eines Rundstrahldiagramms besteht in der größeren Gefahr des Entdecktwerdens des Ziels durch gegnerische Aufklärungs­ anlagen.

Es sind aber auch Transponder mit einer Antennenanord­ nung bekannt, die aus mehreren Einzelantennen zusammen­ gesetzt ist, von denen jede mit ihrer Hauptkeule einen bestimmten Sektor überdeckt und alle zusammen den gesamten 360°-Bereich überdecken (z. B. US-PS 35 00 406). Diese bekannten Antennenanordnungen können bei Akti­ vierung aller Einzelantennen Abfragesignale aus allen Richtungen empfangen, wogegen das Antwortsignal des Transponders nur von derjenigen Einzelantenne abge­ strahlt wird, die zur Abfragestation am besten ausgerichtet ist.

Aus der US-PS 33 75 516 ist es bekannt, einen Sekundär­ radar-Transponder mit einer Antennenanordnung auszu­ rüsten, die zwei Einzelantennen aufweist, von denen eine einen oberen Sektor und die andere einen unteren Sektor überdeckt und beide zusammen den gesamten 360°-Bereich überdecken. Dabei werden Abfragesignale aus allen Richtungen aufgrund der gleichzeitigen Aktivierung beider Einzelantennen empfangen. Das von einem Abfrage­ signal ausgelöste Antwortsignal wird aufgrund eines Ver­ gleichs der Empfangspegel nur über diejenige der beiden Einzelantennen abgestrahlt, die den Sektor der Einfalls­ richtung des vorausgegangenen Abfragesignals überdeckt, d. h. entweder von der oberen oder der unteren Einzel­ antenne.

Bei modernen Kennsystemen können das Abfrage- und das Antwortsignal in ziemlich weit auseinanderliegenden Frequenzbereichen übertragen werden, da das Abfrage­ signal mit der Frequenz der mit der Sekundärradar- Abfragestation gekoppelten Primärstation gesendet wird. Primärradarstationen für militärische Zwecke arbeiten aber mit sehr unterschiedlichen und wechselnden Be­ triebsfrequenzen. Die bekannten Transponder, die hinsichtlich der Antwortsignalabstrahlung mit Raumbe­ reichsselektion arbeiten, sind bei solchen modernen Kennsystemen aber nicht verwendungsfähig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transponder der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es möglich ist, extrem breitbandig alle Abfragesignale verschie­ denster Radargeräte zu empfangen und je nach Betriebs­ vorschrift Antwortsignale mit einer stark unterschiedli­ chen Frequenz und/oder unterschiedlichen Polarisation gezielt in denjenigen engeren Raumbereich auszusenden, aus dem das jeweilige Abfragesignal stammte.

Gemäß der Erfindung, die sich auf einen Sekundärradar- Transponder der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Einzelantenne aus einer Einzel-Sendeantenne und einer davon getrennten Einzel-Empfangsantenne besteht, daß jede Einzel­ empfangsantenne aus zwei metallischen, flächenhaft ausgebildeten Strahlerhälften besteht, die ausgehend von einer Antennenspeisestelle etwa V-förmig auseinanderlau­ fen, dabei hinsichtlich ihrer Flächenbreite bis nahe zum Strahlerende zunehmend ausgebildet und dort bogenförmig abgeschlossen sind, daß die beiden Strahlerhälften in einem Winkelreflektor angeordnet sind, der aus zwei gegenüberliegenden, in Richtung zum Strahlerende auseinanderlaufenden metallischen Reflektorflächen besteht, und daß mehrere solche mit einem Winkel­ reflektor versehene Einzelantennen sektorartig in einer Kreisgruppe angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von 19 Figuren erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 die Strahlungsdiagramme einer bekannten Rundstrahl-Transponderantenne,

Fig. 3 die prinzipielle Anordnung einer Transponder­ antennenanordnung mit an sich bekannter Rich­ tungsselektion,

Fig. 4 das Prinzip einer solchen Richtungsselektion,

Fig. 5 und 6 Beispiele für nach diesem Prinzip arbei­ tende Antennenanordnungen,

Fig. 7 ein nicht zur Erfindung gehörendes Schaltungs­ beispiel für eine 6-Sektorantenne, wobei jede Einzelantenne im Empfangs- und Sendefall ver­ wendet werden kann,

Fig. 8 ein Schaltungsbeispiel für eine 6-Sektorantenne, wobei für das Senden und für das Empfangen gemäß der Erfindung verschiedene, voneinander getrennte Einzelantennen verwendet werden,

Fig. 9 und 10 ein Ausführungsbeispiel für eine Einzel- Empfangsantenne in Seitenansicht bzw. Draufsicht ohne Darstellung des zugehörigen Winkelreflek­ tors,

Fig. 11 in Seitenansicht die Ausführungsform einer Einzel-Empfangsantenne nach den Fig. 9 und 10:
in einer Hartschaumbettung, ebenfalls ohne Darstellung des Winkelreflektors,

Fig. 12 und 13 eine Einzel-Empfangsantenne nach den Fig. 9 und 10 mit einem Winkelreflektor in Sei­ tenansicht bzw. Draufsicht,

Fig. 14 und 15 in Seitenansicht bzw. Draufsicht eine Einzel-Empfangsantenne nach den Fig. 9 und 10 mit einem trichterartig abgeschlossenen Winkelreflek­ tor und einer unsymmetrischen Speisung sowie einer zusätzlichen Stabantenne zum Senden,

Fig. 16 und 17 in Seitenansicht bzw. Draufsicht eine den Fig. 12 und 13 entsprechende Anordnung, jedoch mit dazu orthogonaler Polarisierung,

Fig. 18 in einer Draufsicht eine Kreisgruppenanordnung von Breitband-Empfangsantennen und Sendeanten­ nen, die jeweils einem Sektor zugeordnet sind, und

Fig. 19 einen Horizontalschnitt durch die Strahlungs­ keulen einer Kreisgruppenantennenanordnung nach Fig. 18.

Fig. 1 zeigt das Vertikaldiagramm 1 einer bekannten, an einem Flugzeug 2 angebrachten, rundstrahlenden Transpon­ derantenne 3. Darunter ist in Fig. 2 das Horizontal­ diagramm 4 dieser Transponderantenne 3 dargestellt. Zur Vermeidung der übermäßigen Funkraumbelastung und leichteren Entdeckbarkeit bei einer solchen bekannten rundumantwortenden Transponderantenne 3 ist es bekannt, im Sendefall ein Richtdiagramm zu verwenden. Da das Antwortsignal hierbei in die Richtung des jeweils einfallenden Abfragesignals abgestrahlt werden muß, stellt eine Empfangsantennenanordnung die Einfalls­ richtung fest.

Fig. 3 zeigt für diesen Zweck eine prinzipielle Antennen­ anordnung mit z. B. vier Einzelantennen 5, 6, 7 und 8, die strahlungsrichtungsmäßig jeweils um 90° zueinander versetzt sind und über die auch die Aussendung der Transponder-Antwortsignale erfolgt. Die zugehörigen Horizontaldiagramme der Hauptkeulen der vier Einzel­ antennen 5 bis 8 zeigt Fig. 4. Jede der vier Einzel­ antennen 5 bis 8 überdeckt mit ihrer Hauptkeule 9, 10, 11 bzw. 12 einen entsprechenden Sektor und alle zusammen den gesamten 360°-Bereich. Wenn jede der Einzelantennen 5 bis 8 mit jeweils einem Empfänger verbunden ist, läßt sich bei einem aus einer Richtung 13 einfallenden Ab­ fragesignal durch einen Vergleich der Empfangspegel E 1/E 2 derjenige Sektor, aus dem das Abfragesignal einfällt, be­ stimmen. Bei einem Anschalten eines Empfängers zeitlich nacheinander an die Einzelantennen ergäbe sich eine nachteilige Verminderung der Auffaßwahrscheinlichkeit. Das Antwortsignal wird nur von derjenigen Einzelantenne abgestrahlt, die den Sektor der Einfallsrichtung des zuvor angekommenen Abfragesignals überdeckt. Im Beispiel nach Fig. 4 wäre dies bei der durch den Pfeil 13 angedeu­ teten Einfallsrichtung die Einzelantenne 5, da der Empfangspegel E 1 ihrer Hauptkeule 9 der relativ größte ist. Je mehr Einzelantennen verwendet werden, um so rich­ tungsselektiver arbeitet der Transponder und um so größer wird auch der Antennengewinn. Die Empfängerempfindlichkeit läßt sich dadurch reduzieren, so daß der Aufwand für die Empfänger in Grenzen bleibt. Eine zweckmäßige Anzahl von Einzelantennen bzw. Empfängern liegt zwischen 4 und 8.

Schematische Beispiele von Antennenprinzipien für derar­ tige Sektorantennen sind in den Fig. 5 und 6 wiederge­ geben. Fig. 5 zeigt vier einzeln gespeiste Strahler 14 bis 17, die an den Ecken eines Quadrats angeordnet sind und jeweils vor einem Winkelreflektor 18 bis 21 liegen. Fig. 6 zeigt eine aus vier Einzelantennen 22 bis 25 bestehenden Strahlergruppe, die an eine Matrix 26, z. B. eine Butler-Matrix, angeschlossen ist. Diese Matrix 26 weist eine der Einzelantennenanzahl entsprechende Zahl von Ausgängen 27 bis 30 auf, so daß sich bei Speisung an jeweils einem der Ausgänge jeweils ein Strahlungsdia­ gramm mit einer sektorbedeckenden Hauptkeule ergibt.

Fig. 7 zeigt ein nicht zur Erfindung gehörendes Beispiel für die Zusammenschaltung von Einzelantennen und Empfän­ gern sowie dem Sender eines Transponders für die Verwen­ dung derselben Einzelantennen 31 bis 36 im Sende- und Empfangsfall. An jeder der Einzelantennen 31 bis 36 ist ein Sende-Empfangsschalter 37 bis 42 angeschlossen, dessen Empfängereingang jeweils mit einem der jeweiligen Einzelantenne zugeordneten Empfänger 43 bis 48 verbunden ist und dessen Sendereingang jeweils über einen Mikro­ wellenschalter 49 bis 54 an den gemeinsamen, der Ant­ wortaussendung dienenden Transpondersender 55 ange­ schaltet werden kann. Hierbei ist jeweils nur derjenige Mikrowellenschalter 49 bis 54 leitend durchgeschaltet, der an demjenigen Sende-Empfangsschalter 37 bis 42 liegt, über den vorher beim Empfang des Abfragesignals der relativ größte Empfangspegel lief. Im gezeichneten Fall empfängt der Empfänger 44 die meiste Energie, so daß der Sender 55 mittels des Mikrowellenschalters 50 an die Einzelantenne 32 angeschaltet wird.

Für die Verwendung von getrennten Sende- und Empfangs­ antennen, wie des beim erfindungsgemäßen Transponder bei stark unterschiedlichen Sende- und Empfangsfrequenzen oder bei unterschiedlichen Polarisationen der Fall ist, entfällt der Sende-Empfangsschalter, was zu der einfacheren, in Fig. 8 dargestellten Schaltungsan­ ordnung führt. Hierbei ist jede der Einzel-Empfangs­ antennen 56 bis 61 unmittelbar mit einem Empfänger 62 bis 67 verbunden und jede der Einzelsendeantennen 68 bis 73 über jeweils einen Mikrowellenschalter 74 bis 79 an den gemeinsamen, der Antwortsignalaus­ sendung dienenden Transpondersender 80 angeschlossen. Es wird hierbei jeweils nur derjenige Mikrowellenschal­ ter 74 bis 79 leitend durchgeschaltet, welcher zu der­ jenigen Einzelantenne gehört, über deren Einzel-Empfangs­ antenne 56 bis 61 vorher beim Empfang des Abfragesignals der relativ größte Empfangspegel lief. Im gezeichneten Fall empfängt der Empfänger 63 über die Antenne 57 die meiste Energie, so daß der Sender 80 über den Mikrowel­ lenschalter 75 an die Einzel-Sendeantenne 69 angeschal­ tet wird.

Die Gruppe der Einzel-Sendeantennen 68 bis 73 kann dann getrennt, z. B. unter der Gruppe der Einzel-Empfangs­ antennen 56 bis 61 angeordnet werden, oder die zu einem Sektor gehörende Einzel-Sende- oder Einzel-Empfangs­ antenne können jeweils integriert, z. B. in einem Winkel­ reflektor, untergebracht werden.

Als extrem breitbandige Transponder-Einzelempfangsanten­ ne, wie sie bei Abfragen durch verschiedene Radargeräte mit ganz unterschiedlichen Frequenzen nötig ist, ist eine V-förmige Richtantenne mit Hochpaßcharakter zweckmäßig, deren Grundprinzip anhand der Fig. 9 bis 13 erläutert wird. Die Fig. 9 und 10 geben die Seitenansicht und die Draufsicht einer solchen Einzel-Empfangsantenne wieder. Sie besteht aus zwei flächenhaft ausgebildeten Strahler­ hälften 101 und 102, die, ausgehend von einer Antennen­ speisestelle 104 etwa V-förmig auseinanderlaufen, dann hinsichtlich ihrer Flächenbreite bis nahe zum Strahler­ ende zunehmend ausgebildet und dort bogenförmig abge­ schlossen sind. Die maximale Breite einer solchen Einzel- Empfangsantenne beträgt ebenso wie die maximale Länge etwa eine halbe Betriebswellenlänge, bezogen auf die längste zu übertragende elektromagnetische Welle. Ein besonderer Vorteil dieser sehr breitbandigen Richtantenne sind ihre extrem kleinen Abmessungen. Die beiden Strah­ lerhälften werden von einer symmetrischen Doppelleitung 103-104 gespeist. Die Mittellinien 105-107 und 105-108 der beiden Strahlerhälften 101 und 102 streben von der gemeinsamen Mittellinien 105-106, d. h. der Mittellinie der gesamten Einzel-Empfangsantenne symmetrisch fort. Die verlustarme Leitung 103-104 wird von der Antennen­ speisestelle 104 in zunehmendem Maße mit Strahlungs­ widerständen, bedingt durch die breiter werdenden Strah­ lerhälftenflächen, dergestalt belastet, daß eine lei­ tungsgeführte elektromagnetische Welle der symmetrischen Speiseleitung 103-104 von der Speisestelle 104 der Antenne ausgehend nahezu stoßfrei in eine Welle des freien Raumes an der breitesten Stelle eines Strahlers überge­ führt wird, und daß dadurch der Eingangswiderstand einer solchen Einzel-Empfangsantenne über einen großen Fre­ quenzbereich, zumindest über drei Oktaven, nahezu konstant bleibt. Die beiden Strahlerhälften 101 und 102 befinden sich, wie dargestellt, auf zwei gegenüberlie­ genden Seiten einer Isolierstoffplatte 109, welche bei­ spielsweise durch eine geätzte, doppelt kaschierte Platte dargestellt wird, oder sie sind auf Abstandshalterungen aus Isoliermaterial befestigt. Beide Ausführungsformen lassen sich in einem Hartschaumkörper 110, wie in Fig. 11 in einer Seitenansicht dargestellt ist, einbetten. Die Mittellinien der beiden Strahlerhälften 105-107 und 105-108 verlaufen im Falle der Verwendung einer kaschier­ ten Platte 109 parallel zur Mittelebene 111-112-113-114 der Einzel-Empfangsantenne. Sie können bei Verwendung von einzelnen Abstandshaltern jedoch auch von dieser Mittelebene in Richtung zum Strahlerende fortstreben. Zur Erzielung der Orientierung einer bestimmten gewünsch­ ten Polarisationsebene besteht auch die Möglichkeit, die Strahler zumindest zum Teil gegenüber der Ebene der Spei­ sestelle 104 zu verdrehen. Zirkulare Polarisation läßt sich durch den Einsatz von zwei zueinander orthogonal orientierten und mit 90°-Phasenverschiebung gespeisten Strahlerhälftenpaaren verwirklichen.

Die Begrenzungslinien der Strahlerhälften 101 und 102 sind Krümmungslinien, welche beispielsweise durch eine Exponentialfunktion, eine trigonometrische oder eine elliptische Funktion gebildet werden, oder sie sind durch einen Polygonzug angenähert nachgebildet. Die Strahlerhälften 101 und 102 lassen sich als Blechflächen, gitterförmig, aufgefiedert oder aber auch geschlitzt aus­ führen. Die Größe der Gitteröffnungen kann gleichför­ mig sein oder mit größer werdendem Abstand von der Antennenspeisestelle 104 anwachsen.

Zur Verbesserung der Richtwirkung ist die Einzel- Empfangsantenne, wie sie in den Fig. 9 und 10 darge­ stellt ist, in einem Winkelreflektor 115 angeordnet. Eine solche Einzel-Empfangsantenne ist in Seitenansicht und Draufsicht in den Fig. 12 bzw. 13 dargestellt. Dieser Winkelreflektor 115 enthält im Scheitel senkrecht zur Ausbreitungsrichtung einen ebenen Reflektoranteil 116, durch welchen die symmetrische Speiseleitung 117 durch­ geführt ist. Die Strahlerhälften 101 und 102 werden in günstiger Weise mit den Reflektorflächen des Winkel­ reflektors 115 leitend und mechanisch verbunden. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 9 und 10 können die Strahlerhälften 101 und 102 als freitragende Metall­ plättchen ohne gegenseitige Abstützung ausgeführt sein und nur an den Seitenwänden, d. h. den Reflektorflächen des Winkelreflektors 115 sowie durch die Einspeisung an der Speisestelle 104 befestigt sein.

Die beiden begrenzenden Parallelebenen des Winkel­ reflektors 115 zur Mittelebene 111-112-113-114 der Einzel-Empfangsantenne sind entweder offen, oder es be­ finden sich an einer oder zwei dieser Begrenzungsflächen, wie in den Fig. 14 und 15 in einer Seitenansicht bzw. einer Draufsicht dargestellt ist, metallische Begren­ zungsplatten 118 und 119, die entweder, wie im Beispiel dargestellt ist, parallel oder aber mit einem kleineren Abstand im Scheitel des Winkelreflektors 115 angeordnet sind. Es ergibt sich dann ein insgesamt etwa trichterför­ miger Winkelreflektor. Ebenso wie die Strahlerhälften 101 und 102 können auch der Reflektor 115 und die Begren­ zungsplatten 118 und 119 gitterförmig, gefiedert oder geschlitzt ausgeführt sein. Zum Zwecke der stoßfreien Ablösung der elektromagnetischen Wellen von der Einzel- Empfangsantenne kann es vorteilhaft sein, den Winkel­ reflektor 115 und die Begrenzungsplatten 118 und 119 oval oder in ein oder mehreren Spitzen auslaufen zu lassen.

Die Einzel-Empfangsantenne mit dem Winkelreflektor 115 ist auch dazu geeignet, eine zusätzliche Antenne, z. B. eine Stabantenne 120, wie in den Fig. 14 und 15 darge­ stellt ist, orthogonal zur beschriebenen Einzelempfangs­ antenne (=Breitbandrichtantenne) aufzunehmen. Die Stab­ antenne 120 ist unten an der Begrenzungsplatte 118 be­ festigt und oben durch die Isolierstoffplatte 109 durch­ geführt. Im Falle der Transponderanwendung wird die Stab­ antenne 120 als Einzelsendeantenne neben der breitban­ digen Einzel-Empfangsantenne für den jeweiligen Sektor verwendet. Anstelle der Speisung über eine symmetrische Leitung 103-104, wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, läßt sich die Speisung der Einzel-Empfangsantenne auch über ein koaxiales Kabel 121 und ein Symmetrie­ rungsglied 122 verwirklichen. Eine solche Speisung ist ebenfalls in den Fig. 14 und 15 dargestellt.

Wird eine andere als die vorher beschriebene Polari­ sierung, z. B. eine um 90° gegenüber der beschriebenen Polarisierung gedrehte Polarisation, gewünscht, so lassen sich die Strahler 101 und 102 entsprechend den Fig. 16 und 17 in den Winkelreflektor 115 einsetzen.

Mehrere Winkelreflektorantennen von der beschriebenen Art werden als Einzelantennen sektorartig in einer Kreis­ gruppe angeordnet. Eine solche Anordnung mit fünf Einzelantennen zeigt Fig. 18 in einer Draufsicht. Die Bezugszeichen in dieser Figur stimmen mit denjenigen nach den Fig. 9 bis 15 überein. Der Öffnungswinkel α eines Winkelreflektors 115 kann dem von der Einzelantenne zu überdeckenden Sektor ϕ (siehe Fig. 19) entsprechen oder aber auch kleiner sein. Ein Horizontaldiagramm der Strahlungskeulen der sechs in Fig. 18 dargestellten Ein­ zelantennen ist in Fig. 19 gezeigt. Die Hauptkeulen der Einzelantennen überdecken in ihrer Gesamtheit den 360°-Bereich, bieten aber als Transponderantenne bei einer Einzelauswertung die Möglichkeit der Feststellung des Winkelbereichs des einfallenden Signals.

Eine solche Kreisgruppen-Antenne nach Fig. 18 läßt sich beispielsweise mit nur einer entsprechend geätzten, doppelt metallkaschierten Isolierstoffplatte realisieren.

Zur besonderen Formung (z. B. Strahlverbreiterung, Ge­ winnerhöhung) der auszuwertenden Strahlungsdiagramme läßt sich eine Zusammenschaltung benachbarter Einzel­ antennen durchführen.

Claims (31)

1. Sekundärradar-Transponder mit einer Antennenanord­ nung, die mehrere Einzelantennen aufweist, von denen jede einen bestimmten Sektor überdeckt und alle zusam­ men den gesamten 360°-Bereich überdecken, wobei Abfra­ gesignale aus allen Richtungen aufgrund der gleichzei­ tigen Aktivierung aller Einzelantennen empfangen werden und das von einem Abfragesignal ausgelöste Antwort­ signal aufgrund eines Vergleichs der Empfangspegel in den einzelnen Empfängern nur über diejenige Einzelantenne abgestrahlt wird, die den Sektor der Einfallsrichtung des vorausgegangenen Abfragesignals überdeckt, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Einzelantenne aus einer Einzel-Sendeantenne (101, 102) und einer davon getrennten Einzel-Empfangsantenne (120) besteht, daß jede Einzelempfangsantenne aus zwei metallischen, flächenhaft ausgebildeten Strahlerhälften (101, 102) besteht, die ausgehend von einer Antennen­ speisestelle (104) etwa V-förmig auseinanderlaufen, da­ bei hinsichtlich ihrer Flächenbreite bis nahe zum Strahlerende zunehmend ausgebildet und dort bogenförmig abgeschlossen sind, daß die beiden Strahlerhälften (101, 102) in einem Winkelreflektor (115) angeordnet sind, der aus zwei gegenüberliegenden, in Richtung zum Strahlerende auseinanderlaufenden metallischen Reflek­ torflächen besteht, und daß mehrere solche mit einem Winkelreflektor (115) versehene Einzelantennen sektor­ artig in einer Kreisgruppe angeordnet sind.

2. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Einzelantennen (5 bis 8) vier bis acht beträgt.

3. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzel-Empfangsantenne (56 bis 61) unmittelbar mit einem Empfänger (62 bis 67) verbunden ist, daß jede Einzel-Sendeantenne (68 bis 73) über jeweils einen Mikrowellenschalter (74 bis 79) an den gemeinsamen, der Antwortsignalaussendung dienenden Transpondersender (80) angeschlossen ist und daß jeweils nur derjenige Mikrowellenschalter (74 bis 79) leitend durchgeschal­ tet wird, welcher zu derjenigen Einzelantenne gehört, über deren Einzel-Empfangsantenne (56 bis 61) vorher beim Empfang des Abfragesignals der relativ größte Empfangspegel lief.

4. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einzelsendeantennen (68 bis 73) zu einer Gruppe zusammengefaßt und räumlich getrennt, z. B. unter den ebenfalls zu einer Gruppe zusammenge­ faßten Einzelempfangsantennen (56 bis 61), angeordnet sind.

5. Sekundärradar-Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die jeweils eine Einzelantenne bildenden und damit einem Sektor zugeordneten Einzelsende- und Empfangsantenne (56 und 68) integriert sind.

6. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Strahlerhälften (101, 102) auf einer Isolierstoffplatte (109) ange­ ordnet sind derart, daß die eine Strahlerhälfte (101) auf der einen Seite dieser Platte (109) und die andere Strahlerhälfte (102) auf der anderen Seite dieser Platte (109) liegt.

7. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 6, ge­ kennzeichnet durch die Verwendung einer entsprechend geätzten, doppelt metallkaschierten Iso­ lierstoffplatte (109).

8. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Strahlerhälften auf aus Isoliermaterial bestehenden Abstandshalterungen befestigt sind, die unterschiedliche Längen aufweisen können.

9. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längen der Abstandshalterungen zum Strahlerende hin zunehmen.

10. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strahlerhälften (101, 102) zumindest zum Teil gegenüber der Ebene der Antennen­ speisestelle (104) verdreht sind.

11. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Begrenzungslinien der Strahlerhälften (101, 102) Krümmungslinien sind, die beispielsweise durch eine Exponentialfunktion, eine trigonometrische oder eine elliptische Funktion gebil­ det sind.

12. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Krümmungslinien durch einen Polygonzug angenähert sind.

13. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strahlerhälften (101, 102) als Blechflächen, gitterförmig, aufgefiedert oder ge­ schlitzt ausgeführt sind.

14. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 13, da­ durch gekennzeichnet, daß bei gitterförmiger Ausführung die Größe der Gitteröffnun­ gen gleich ist.

15. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 13, da­ durch gekennzeichnet, daß bei gitterförmiger Ausführung die Größe der Gitteröffnungen mit größer werdendem Abstand von der Antennenspeise­ stelle (104) anwächst.

16. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Strahlerhälften von einer zur Antennenspeisestelle (104) hin verlaufenden symmetrischen Doppelleitung (103-104) gespeist sind, die gegebenenfalls auf den beiden Seiten einer Isolier­ stoffplatte (109) und zwar sich gegenüberliegend an­ geordnet sind.

17. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Breite der Einzel­ empfangsantenne ebenso wie deren maximale Länge etwa eine halbe Betriebswellenlänge der längsten zu über­ tragenden elektromagnetischen Welle beträgt.

18. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einzelempfangsantenne in einem Hartschaumkörper (110) eingebettet ist.

19. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strahlerhälften (101 und 102) jeweils mit einer der beiden Reflektorflächen des Win­ kelreflektors (115) leitend und mechanisch verbunden sind.

20. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlerhälften (101 und 102) ohne gegenseitige Ab­ stützung ausgeführt sind und nur an den Reflektor­ flächen des Winkelreflektors (115) und an der Speise­ stelle (104) befestigt sind.

21. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkelreflektor (115) in seinem Scheitel senkrecht zur Ausbreitungsrichtung einen ebenen Reflektorteil (116) enthält, durch den die Speiseleitung (117) durchgeführt ist.

22. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden metallischen Reflek­ torflächen an ihren seitlichen Begrenzungskanten mit­ tels metallischer Begrenzungsflächen (118, 119) verbun­ den sind, so daß der Winkelreflektor insgesamt trich­ terförmig ausgebildet ist, wobei die seitlichen Be­ grenzungskanten so verlaufen können, daß die Begren­ zungsflächen (118, 119) zueinander parallel oder aber auch auf der Scheitelseite einen kleineren gegensei­ tigen Abstand aufweisen als auf der Öffnungsseite.

23. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die metallischen Reflektor­ flächen (115) und gegebenenfalls die metallischen Be­ grenzungsflächen (118, 119) nach Anspruch 22 als homogene Metallplatten ausgebildet sind.

24. Sekundärradar-Transponder nach einem der An­ sprüche 1 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die metallischen Reflektor­ flächen (115) und gegebenenfalls die metallischen Begrenzungsflächen (118, 119) nach Anspruch 22 gitter­ förmig, gefiedert oder geschlitzt ausgebildet sind.

25. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die metallischen Reflektor­ flächen (115) und gegebenenfalls die metallischen Begrenzungsflächen (118, 119) des Winkelreflektors nach Anspruch 22 auf dessen Öffnungsseite oval oder in ein oder mehreren Spitzen auslaufen.

26. Sekundärradar-Transponder nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeich­ net, daß orthogonal zur Ebene, in welcher die bei­ den Strahlerhälften (101, 102) der Einzelempfangsan­ tenne liegen, an den metallischen Begrenzungsflächen (118, 119) des Winkelreflektors noch eine zusätzliche Antenne angebracht ist.

27. Sekundärradar-Transponder nach Anspruch 26, da­ durch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Antenne ein Stabstrahler (120) ist, der in einer der metallischen Flächen (115, 118, 119) des Winkelreflektors befestigt ist.

28. Sekundärradar-Transponder nach einem der Ansprüche 26 und 27, dadurch gekennzeich­ net, daß die zusätzliche Antenne die Einzelsende­ antenne der jeweiligen Einzelantenne bildet.

29. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Speisung der Einzelempfangs­ antenne über ein koaxiales Kabel (121) und ein hinter dem Scheitelende des Winkelreflektors angebrachtes Symmetrieglied (22) erfolgt.

30. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des Winkelreflektors (115) dem Begrenzungswinkel (ϕ) des von der jeweiligen Einzelantenne zu überdeckenden Sektors entspricht.

31. Sekundärradar-Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des Winkelreflektors (115) kleiner als der Begrenzungswinkel (ϕ) des von der je­ weiligen Einzelantenne zu überdeckenden Sektors ist. 32. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bildung einer Einzelan­ tennen-Kreisgruppe eine einzige entsprechend geätzte, doppelt metallkaschierte Isolierstoffplatte vorge­ sehen ist. 33. Sekundärradar-Transponder nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur besonderen Formung der Strahlungsdiagramme eine Zusammenschaltung benachbarter Einzelantennen vorgesehen ist.