DE2928370C2 - Antennenanordnung zur strahlungspegelmäßigen Überdeckung aller Nebenzipfel einer scharf bündelnden Hauptantenne - Google Patents

Description

erster Abschnitt (5,5'): 116°; AI8
zweiter Abschnitt (6, 6'): 173°; M
dritter Abschnitt (7, T): 153°; A/8
vierter Abschnitt (8, 8'): 110°; A/8
fünfter Abschnitt (9,9'): 97°; A/8
sechster Abschnitt (10,10'): 92°; A/6
siebter Abschnitt (11,11'): 142°; 5/8 · A,

und daß die zentrale, durchgehend lineare Reflexionskontur (12), welche zugleich eine Reflektorsymmetrieachse bildet, senkrecht auf der Hauptstrahlachse (3) des Dipols (1) steht

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der durchgehend linearen Reflexionskontur etwa 10/8 ■ A beträgt

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) eine Öffnung (4) aufweist in welche der als steckbares Bauteil ausgebildete Dipolprimärstrahler (1) einsteckbar ist.

4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ebene vertikal und die zweite Ebene horizontal verläuft.

ü. Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Reflektor (2) eine horizontal verlaufende Grundplatte (17) angeordnet ist.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine baulich vereinigte Anordnung auf einer rotierenden Radarrundsuchantenne, welche die scharf bündelnde Hauptantenne bildet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung zur strahlungspegelmäßigen Überdeckung aller Nebenzipfel einer scharf bündelnden Hauptantenne, bestehend aus einem Dipol-Primärstrahler und einem Reflektor, dessen Reflexionskontur in einer ersten Ebene durchgehend linear ausgebildet ist und in einer zweiten, dazu orthogonalen Ebene aus unstetig polygonal aufeinanderfolgenden linearen Abschnitten besteht, die in dieser Ebene auf beiden Seiten der Hauptstrahlachse des Dipols symmetrisch bemessen

und angeordnet sind.

In der Mikrowellenantennentechnik wird zur Nebenzipfelsignalunterdrückung vielfach ein Verfahren verwendet bei dem der Pegel einer scharf bündelnden Hauptantenne mit dem Pegel eines zusätzlich notwendigen ^LS-iSide-Lobe-Suppression-JStrahlers verglichen wird. Bei diesem Amplitudenvergleich können Nebenzipfelsignale erkannt werden, da die über die Nebenzipfel empfangenen Signale pegelmäßig in der gleichen ίο Größenordnung oder niedriger sind als die Signale, die über den SLS-Strahler ankommen. Im Bereich der Hauptkeule der Hauptantennen übersteigt dagegen der Antennenpegel der Hauptantenne den Pegel des SLS-Strahlers um ein Vielfaches, so daß sich solche Signale als gewünschte aussondern lassen. Beschrieben ist dieses bekannte Verfahren beispielsweise im Buch von Honold »Sekundär-Radar«, Siemens AG Berlin und München, 1971, Seiten 49 bis 54.

Neben diesem bekannten Verfahren setzt sich im steigenden Maße ein Konzept durch, bei dem sogenannte SLC-(Side-Lobe-CancelIation-)Antennen zur adaptiven Nebenzipfelsignalunterdrückung Verwendung finden. Dabei werden mit Hilfe von Regelschleifen unerwünschte, über Nebenzipfel der Hauptantenne ankommende Signale mit den über den SLC-Stiahler empfangenen und passend gedämpften Signalen kompensiert Ein konstruktiver Unterschied zwischen einer SLC-Antenne und einer SLS-Antenne bestehr prinzipiell nicht Das SLC-Verfahren ist beispielweise in dem Aufsatz »ECCM-From the Radar Designer's Viewpoint« in der Zeitschrift »Microwave Journal«, März 1978, Seiten 59 bis 62 beschrieben.

Auf dem Gebiet der Sekundärradartechnik sind Lösungen bekannt die sich jedoch hauptsächlich auf Zusatzstrahler für vertikale Polarisation beschränken. Dabei werden sogenannte Monopolstrahler, das sind Zylinderantennen mit einer Höhe von einer Viertelwellenlänge, verwendet (»NTZ« 28 (1975) Heft 11, Seiten 391 bis 397, insbesondere Seite 393, linke Spalte, letzter Absatz). Ähnlich wie bei Dipolantennen kann man mit passiven Elementen die Strahlungscharakteristik der Monopoistrahler beeinflussen (DE-OS 25 40 763). Neben den Monopolantennen können bei vertikaler Polarisation auch kreiszylindrische Schlitzantennen eingesetzt werden, wobei der Schlitz (evtl. mehrstöckig) radial umläuft. Ein mit horizontaler Polarisation aufgenommenes Rundstrahldiagramm erhält man mit einer kreiszylindrischen Schlitzantenne, bei welcher ein oder mehrere Schlitze axial verlaufen. Ki'eiszylindrische Schlitzantennen sind aus dem Buch von Silver »Microwave Antenna Theory and Design«, Mc Graw-HiIl Book Company, 1949, Seiten 305 und 306 bekannt.

Aus der GB-PS 15 06 890 ist eine SLS-Antennen-

anordnung bekannt die aus einem Dipol-Primärstrahler und einem Reflektor besteht, dessen Reflexionskontur in einer ersten Ebene durchgehend linear ausgebildet ist und in einer zweiten, dazu orthogonalen Ebene aus drei unstetig polygonal aufeinander folgenden linearen Abschnitten besteht Der Reflektor ist hierbei auf beiden Seiten der Hauptstrahlachse symmetrisch bemessen. Der Reflektor wendet dem Dipol seine konkave Seite zu, da die beiden äußeren Abschnitte des Reflektors schräg nach hinten abstehen.

Die Praxis hat gezeigt, daß mit allen bislang bekannten SLS- und SLC-Rundstrahlern eine gleichmäßige Überdeckung des Nebenzipfelpegels der Hauptantenne nicht erreicht wird. Insbesondere ist nicht ausgeschlossen, daß Minima der bekannten Strahler-

anordnungen gerade mit den relativ starken ersten Nebenzipfeln der Hauptantenne und mit deren Überstrahlungs-Nebenzipfeln (spill-over) bei Ausführung als Reflektorantenne zusammentreffen, so daß in diesen Winkelbereichen eine Pegelüberdeckung nicht mehr vorliegt

Aufgabe der Erfindung ist es, für die SLS- und für die SLC-Technik eine Antennenanordnui.g verfügbar zu haben, welche auch die ersten Nebenzipfel einer scharf bündelnden Hauptantenne, z. B. einer Rundsuchradarantenne, und die Überstrahlungs-Nebe.nzipfel oei Ausführung dieser Hauptantenne als Reflektorantenne gut und sicher mit weitgehend konstantem, relativ hohen Pegelabstand überdeckt, so daß sich z. B. in der SLC-Technik die beschriebene Regelung ohne Fehler durchführen läßt, aber in der SLS-Technik auch ein eindeutiger Pegelvergleich in allen Winkelbereichen möglich ist

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß, ausgehend von dieser Hauptstrahlachse die Abschnitte zu einer Seite hin der Reihe nach etwa folgende Bezugswinkel zur Hauptstrahlachse und etwa folgende Längen in bezug auf die Betriebswellenlänge aufweisen:

erster Abschnitt: 116°; A/8

zweiter Abschnitt: 173°; A/8

dritter Abschnitt: 153°; A/8

vierter Abschnitt: 110°; A/8 fünfter Abschnitt: 97°; A/8

sechster Abschnitt: 92°; λ/%

siebter Abschnitt: 142°; 5/8 ■ A,

und daß die zentrale, durchgehend lineare Reflexionskontur, welche zugleich eine Reflektorsymmetrieachse bildet senkrecht auf der Hauptstrahlachse des Dipols steht

Die Antennenanordnung nach der Erfindung weist den Vorteil auf, daß sie polarisationsunabhängig ist. Die Antennenanordnung läßt sich beispielsweise mit einem Dipolprimärstrahler betreiben, der für die Abstrahlung horizontaler Polarisation ausgelegt ist, jedoch genauso gut auch mit einem Dipol, der für vertikale Polarisation konstruiert ist

Eine bevorzugte Anwendung der Antennenanordnung nach der Erfindung besteht bei der Nebenzipfelsignalunterdrückung von Rundsuchradarantennen. Hierbei ist die Antennenanordnung nach der Erfindung zweckmäßig als Zusatzantenne baulich auf der Radarrundsuchantenne angeordnet, welche die scharf bündelnde Hauptantenne bildet. In diesem Fall verläuft die bereits angesprochene erste Ebene vertikal und die zweite horizontal. Das Strahlungsdiagramm dnr Zusatzantenne in der vertikalen Ebene (Η-Ebene) ist dabei durch die vertikale Ausdehnung der Reflexionskontur des Reflektors bestimmt Das Strahlungsdiagramm in der vertikalen Ebene läßt sich zusätzlich noch durch eine unter dem Reflektor angebaute, horizontal verlaufende Grundplatte beeinflussen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in zwei Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels und eines Strahlungsdiagramms erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die perspektivische Ansicht einer Antennenanordnung nach der Erfindung,

Fig.2 einen horizontalen Querschnitt durch einen halben Reflektor nach F i g. 1 und

Fig.3 ein schematisches Horizontaldiagramm der Antenne nach F i g. 1 zusammen mit dem hinsichtlich seiner Nebenzipfel zu überdeckenden Horizontaldiagramm einer Rundsuchradarantenne.

Die in der perspektivischen Darstellung nach F i g. 1 gezeigte Antennenanordnung besteht aus einem Dipol 1 in Triplate-Technik, der vor einem speziell geformten Reflektor 2 angeordnet ist Der in der dargestellten Ausführung verwendete Tripiate-Dipol ist aus der DE-PS 20 20 192 bekannt und wird deswegen im folgenden nicht mehr einzeln beschrieben. Der Triplate-Dipol 1 ist lagemäßig so angeordnet daß sich ein horizontal polarisiertes Strahlungsdiagramm ergibt Alternativ zu dem hier verwendeten Triplate-Dipol lassen sich beispielsweise auch koaxia) gespeiste Dipole verwenden. Entsprechend der Ausrichtung ihrer Schenkel ist dabei eine beliebige Polarisation einstellbar. Die Hauptstrahlachse des Dipols 1 ist mit 3 bezeichnet Der Dipol 1 ist als bauliche Einheit ausgeführt und in eine öffnung 4 des Reflektors 2 eingeschoben. Seine Speisung erfolgt von der Rückseite des Reflektors 2 her. Der metallische Reflektor 2 weist eine Reflexionskontur auf, die in jeder Vertikalebene durchgehend linear ausgebildet ist und in jeder horizontalen Ebene aus unstetig polygonal aufeinanderfolgenden, jeweils linearen Abschnitten 5 bis 11 sowie 5' bis 11' besteht Die zentrale, vertikal durchgehend verlaufende Reflexionskontur 12, welche zugleich eine Kante zwischen den beiden Abschnitten 5 und 5' und eine Reflektorsymmetrieachse bildet, steht senkrecht auf der Hauptstrahlach-εε 3 des Dipols 1.

Die Abschnitte auf beiden Seiten der Hauptstrahlachse 3 des Dipols sind im Horizontalquerschnitt somit symmetrisch bemessen und angeordnet. Die Breitenabmessungen der Abschnitte 5 bis 11 bzw. 5' bis 11' sind in Fig. 1 jeweils unten eingetragen. Sie betragen für die Abschnitte 5 bis 9 bzw. 5' bis 9' jeweils A/8, für die Abschnitte 10 und 10' jeweils A/6 und für die Abschnitte 11 und 1Γ 5/8 ■ A. Die Höhenabmessung des Reflektors 2 beträgt 10/8 ■ A.

Die winkelmäßige Lage der einzelnen Abschnitte 5 bis 11 ist aus Fig.2 zu entnehmen, welche einen Horizontalschnitt durch die eine Hälfte des Reflektors 2 darstellt. Die Bezugswinkel zur Hauptstrahlachse 3 des Dipols 1 betragen jeweils beim Abschnitt 5 und 5' 116°, beim Abschnitt 6 und 6' 173°, beim Abschnitt 7 und T 153°, beim Abschnitt 8 und 8Ί10°, beim Abschnitt 9 und 9' 97°, beim Abschnitt 10 und 10' 92° und beim Abschnitt 11 und 11' 142°.

Durch die spezielle Formung des Reflektors 1 wird erreicht, daß die von ihm ausgehende Strahlung die Energiewirbel der direkt vom Dipol 1 abgestrahlten Leistung verhindert und Minima im Strahlungsdiagramm auffüllt.

F i g. 3 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung das schematische Horizontaldiagramm 13 einer Radarrundsuchantenne und das schematische Horizontaldiagramm 14 einer der Radarantenne zugeordneten erfindungsgemäßen Antennenanordnung nach Fig. 1. Über die Abszisse sind jeweils die Azimutwinkel von -180° bis +180° und an der Ordinate die Pegelwerte von etwa — 40 dB bis 0 dB aufgetragen. Das azimutale Strahlungsdiagramm nach F i g. 3 zeigt in einem weiten Winkelbereich, der sich an die Hauptkeule 15 der Radarantenne anschließt, einen praktisch konstanten Pegel, so daß die relativ hohen ersten Nebenzipfel der Hauptantenne und bei Reflektorantennen der Überstrahlungs-Nebenzipfel 16 bzw. 16' jeweils überdeckt werden. Dieses Strahlungsverhalten, gekoppelt mit

einem niedrigen Stehwellenverhältnis, ist mit der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Antennenanordnung in einem weiten Frequenzbereich zu beobachten.

Das Strahlungsdiagramm in der vertikalen Ebene ist in erster Linie durch die vertikale Ausdehnung des Reflektors 2 definiert. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel gilt das in Fig.3 dargestellte Horizontaldiagramm etwa innerhalb eines vertikalen Winkelbereiches von 30°. Damit ist die Antennenanordnung nach der Erfindung zur Nebenzipfelunterdrückung von Rundsuchradarantennen mit etwa cosec²-förmigen Vertikaldiagramm besonders geeignet. Das Strahlungsdiagramm in der vertikalen Ebene wird darüber hinaus noch durch eine unter dem Reflektor 2 angebaute, horizontal verlaufende Grundplatte 17 aus Metall beeinflußt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Antennenanordnung zur strahlungspegelmäßigen Überdeckung aller Nebenzipfel einer scharf bündelnden Hauptantenne, bestehend aus einem Dipol-Primärstrahler und einem Reflektor, dessen Reflexionskontur in einer ersten Ebene durchgehend linear ausgebildet ist und in einer zweiten, dazu orthogonalen Ebene aus unstetig polygonal aufeinanderfolgenden linearen Abschnitten besteht, die in dieser Ebene auf beiden Seiten der Hauptstrahlachse des Dipols symmetrisch bemessen und angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß,ausgehend von dieser Hauptstrahlachse (3), die Abschnitte zu einer Seite hin der Reihe nach etwa folgende Bezugswinkel zur Hauptstrahlachse (3) und etwa folgende Längen in bezug auf die Betriebswellsnlänge aufweisen: