DE3211707A1

DE3211707A1 - Rundsuch-radarantenne mit hoehenerfassung

Info

Publication number: DE3211707A1
Application number: DE19823211707
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Ing. 8136 Wangen Brunner; Helmuth Dipl.-Ing. 8000 München Thiere
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3211707C2; EP0090400B1; EP0090400A1

Description

321 T/07

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 82 P 1 2 3 5 OE

Rundsuch-Radarantenne mit Höhenerfassunp

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rundsuch-Radarantenne mit Höhenerfassung unter Verwendung eines durch eine Linienquelle angestrahlten Zylinderparabolreflektors, wobei die azimutale Abtastung durch mechanische Rotation und die Abtastung in der Elevation durch elektronische Schwenkung des Strahlenbündels erfolgt, das von der parallel zu Zylinderachse des Reflektors verlaufenden, durch eine Strahlerreihe gebildeten Linienquelle abgegeben wird, welche die Strahlungsapertur eines wellenführenden Primärstrahlers bildet, in welchem die Einzelstrahler über elektronisch steuerbare Phasenschieber zur Fokussierung und gewünschten Strahlauslenkung in der Elevation strahlungsmäßig gespeist werden.

Eine derartige Rundsuch-Radarantenne mit Höhenerfassung ist aus der DE-AS 25 33 179 bekannt. Bei dieser Antenne wird als Primärstrahler ein geschlossener wellenführender Sektorhornstrahler verwendet, in welchem im parallel zur Zylinderachse, des Reflektors verlaufenden Aperturbereich horizontale Zwischenwände eingefügt sind, so daß sich übereinanderliegende Hohlleiterstücke ergeben, welche die Einzelstrahler bilden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rundsuch-Radarantenne mit mechanischer Drehung in der Azimutebene so auszugestalten, daß die Möglichkeit der Höhenerfassung von Zielen und der Verfolgung mehrerer Ziele nach dem sogenannten "Track while Scan"-Verfahren besteht. Dabei

VL 1 Mai /23.03.82 6 Ausfertigungen

^. Ausfertigung

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soll die Realisierung einer solchen Antenne in wirtschaftlicher Weise erfolgen können.

Das Suchen und Verfolgen von mehreren Zielen einschließlich Höhenerfassung nach dem "Track while Scan"-Verfahren wird, wie nach dem Aufsatz von Dr. W.D. Wirth: "Elektronisch gesteuertes Radar" in der Zeitschrift Funkschau 1978, Heft 9, Seiten 378 bis 382, insbesondere Bild 2 suf Seite 379t entweder durch ein konventionelles Suchradar mit mehreren Zielverfolgungsradars oder mit einer Voll-Phased-Array-Antenne vorgenommen. Beide bekannten Möglichkeiten sind jedoch technisch sehr aufwendig, so daß durch die Erfindung eine einfachere und wirtschaftlichere Lösung angestrebt wird.

Gemäß derErfindung wird die gestellte Aufgabe, die sich auf eine Rundsuch-Radarantenne der eingangs genannten Art bezieht, dadurch gelöst, daß der wellenführende Primärstrahler eine sogenannte Flachparabolantenne (Pillbox-Antenne) ist, daß im Brennlinienbereich der Flachparabolantenne mehrere kleine Erreger übereinander angeordnet sind, von denen einer nur im Sendefall und jeweils zwei paarv/eise nur im Empfangsfall betrieben sind, und daß die beiden jeweils von den im Empfangsfall betriebenen Erregern erzeugten und übereinander liegenden Strahlungskeulen so eingestellt sind, daß sie sich überlappen und gemeinsam von der Keule, die vom Erreger für den Sendefall erzeugt wird, im wesentlichen umfaßt sind.

Mit einer derartigen Rundsuch-Radarantenne läßt sich eine Zielrichtungsgenauigkeit erreichen, die in der Größenordnung von 1° liegt. Darüber hinaus werden aufgrund des großen Antennengewinns und der hohen zu über-

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tragenden Sendeleistung bei kleinen Nebenzipfeln Reichweiten von über 100 km ermöglicht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Form der vom Erreger für den Sendefall erzeugten Strahlungskeule mittels der elektronisch steuerbaren Phasenschieber unterschiedlich einstell-

bar ist. Es läßt sich dann beispielsweise eine cosec Keule oder eine normal geformte Strahlungskeule mit beliebiger Breite von beispielsweise 3°, 5°,10°oder 20°abstrahlenXäe Sendekeulenformung kann durch ausschließliche Einstellung der Phasenbelegung entlang des LinearStrahlers bei gegebener Amplitudenbelegung erfolgen. In diesem Zusammenhang wird auf die ältere Patentanmeldung P 32 06 517.5 hingewiesen.

Die beiden jeweils von zwei Erregern für den Enpfangsfall erzeugten und sich überlappenden Strahlungskeulen, die durch Pegelvergleich eine Feinpeilung in der Elevation ermöglichen, werden durch die elektronisch steuerbaren Phasenschieber für einen Suchvorgang oder für ein Aufschalten auf ein bereits bekanntes Ziel gemeinsam elektronisch ausgelenkt. Durch Zusammenfassen unterschiedlich weit voneinander entfernter Erreger zu einem Paar und durch entsprechende Defokussierung mittels der Phasenschieber lassen sich Keulenpaare mit größerer Strahlbreite und dazu passendem Versatz ihrer Hauptstrahlrichtung erzeugen, die für den Empfang aus dem oberen Erhebungswinkelbereich, in welchem eine geringere Reichweite ausreicht, wegen der sich dann ergebenden Suchzeitverkürzung günstiger sind. Zur Erzeugung zweier breiter Empfangskeulen mit einem großen Winkelversatz werden dann zwei Erreger aktiviert, die einen relativ großen Abstand voneinander aufweisen,

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wogegen zur Erzeugung zweier scharfer Empfangskeulen mit einem kleinen Winkelversatz zwei Erreger betätigt werden, die einen relativ kleinen Abstand zueinander haben.

Im Falle einer elektronisch abtastenden bleistiftstrahl förmigen Sendekeule wird beim Absuchen eines bestimmten Erhebungswinkelbereichs das Empfangskeulenpaar in vorteilhafte! Weise derart elektronisch mit ausgelenkt, daß sie während des Empfangs der Zielechos auf den Winkelbereich der Sendekeule ausgerichtet bleibt. Eine solche Sendekeule hat den Vorteil des größeren Sendeantennengewinns und damit der höheren Reichweite.

Bei cosec -förmiger Sendekeule kann das Empfangskeulenpaar auch während der Zeit, in der die Echos eines ausgesendeten Pulses aus den verschiedenen Zielentfernungen zurückkommen, elektronisch ausgelenkt werden.

Insgesamt bietet das Antennenkonzept nach der Erfindung bei den vielfältigen Möglichkeiten für Keulenform, Keulenbreite und Auslenkwinkel im Sende- und Empfangsfall die Grundlage für ein sehr flexibles 3D-Such- und Folgeradar-System nach dem sogenannten "Track while Scan"-Verfahren.

In zweckmäßiger Weise ist die Flachparabolantenne außerhalb des Strahlengangs des Zylinderparabolreflektors angeordnet, so daß eine Aperturabdeckung des Zylinderparabolreflektor vermieden wird.

In vorteilhafter Weise ist die Flachparabolantenne in der sogenannten Doppelstockform ausgeführt und außerdem vor ihrer länglichen Strahlungsöffnung in Quer-

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richtung geknickt. Die im Aperturbereich der Flachparabolantenne befindlichen Strahlerelemente werden somit über die geknickte Flachparabolantenne strahlungsgespeist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in dem parallel zur Zylinderachse des Zylinderparabolreflektors verlaufenden Aperturbereich der Flachparabolantenne zumindest angenähert horizontale metallische Zwischenwände eingefügt sind, so daß sich übereinanderliegende, die Einzelstrahler bildende Hohlleiterstücke ergeben, in denen die elektronisch steuerbaren Phasenschieber angeordnet sind. Diese Phasenschieber sind dann in vorteilhafter Weise als Ferritphasenschieber ausgeführt. Diese Phasenschieberart verträgt eine relativ hohe Sendeleistung und weist verhältnismäßig niedrige Durchgangsverluste auf. Sie können sehr schnell und auch relativ oft umgeschaltet werden. Wegen ihres nicht-reziproken Charakters muß jedoch zwischen Senden und Empfangen umgeschaltet werden.

Die Phasenschieber nehmen somit die apertürseitig aus der Flachparabolantenne austretende Strahlung auf und geben sie nach entsprechender Phasenverschiebung an die Einzelstrahler, die bei Hohlleiterausführung der Phasenschieber als Hornstrahler ausgebildet sind, weiter.

Die im Aperturbereich der Flachantenne linear angeordneten Einzelstrahler können jeweils auch aus einem Kollektorstrahlerelement, das ins Innere der Flachparabolantenne ausgerichtet ist, und einem Emitterstrahlerelement, das in Richtung zum Zylinderparabolreflektor ausgerichtet ist, bestehen. Zwischen dem jeweiligen

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Kollektor- und dem zugeordneten Emitterstrahlerelement ist dann ein elektronisch steuerbarer Phasenschieber angeordnet. Ein Kollektorstrahlerelement, ein Emitterstrahlerelement und ein elektronisch steuerbarer Phasenschieber werden zweckmäßig auf einer gemeinsamen Substratplatte aufgebracht und bilden dann einen Einzelstrahlermodul. Zu diesem gehört auch die Treiberelektronik für den Phasenschieber.

Durch eine besondere Ausbildung der Einzelstrahler lassen sich die azimutalen Nebenzipfel noch weiter reduzieren.

Durch einen Polarisator an den Einzelstrahlern kann auch Strahlung mit zirkularer Polarisation erzeugt werden.

Zu beiden Seiten der aus den Einzelstrahlern bestehenden Linienquelle lassen sich Dipole für eine integrierte IFF (identification friend foe =Freund-Feind-Kennung)-Antenne anbringen.

Die kleinen Erreger der den Primärstrahler bildenden Flachparabolantenne sind in vorteilhafter Weise Hornstrahler oder offene Hohlleiter.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von 9 Figuren erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Rundsicht-Radarantenne nach der Erfindung, Fig. 2 das schematische Schnittbild einer geknickten Doppelstock-Flachparabolantenne, die als Primärstrahler der Antenne nach der Erfindung dient,

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Fig. 3 ein Empfangspegeldiagramm zweier sich überlappender Empfangskeulen in Abhängigkeit vom EIevationswinkel,

Fig. 4 eine Diskriminatorkurve zur Feinpeilung mittels Pegelvergleich zweier sich überlappender Empfangskeulen,

Fig. 5 ein Blockschaltungsbeispiel für eine Erregeranordnung und eine Leitungsführung des Speisesystems einer Antenne nach der Erfindung, Fig. 6 ein cosec -förmiges Sendediagramm und das Diagramm zweier scharfer Empfangskeulen,

ρ
Fig. 7 ein cosec -förmiges Sendediagramm und ein Empfangsdiagramm eines breiten Empfangskeulenpaares,

Fig. 8 ein bleistiftförmiges Sendekeulendiagramm und das Diagramm eines scharfen Empfangskeulenpaares und

Fig. 9 Hohlleiter-Einzelstrahler mit Ferritphasenschieber in einer Schrägansicht. 20

Fig. 1 zeigt die Kombination einer Reflektorantenne mit einer phasengesteuerten Antenne nach der Erfindung unter Verwendung einer Linienquelle vor einem Zylinderparabolreflektor 1. Die parallel zur Zylinderachse des Reflektors 1 verlaufende Linienquelle wird durch eine geführte Welle angeregt. Als Speisesystem dieser Linienquelle wird eine geknickte Flachparabolantenne 2 verwendet, in deren Aperturbereich die Linienquelle bildende Strahlerelemente 3 liegen, in welche Phasenschieber 4 eingebracht sind. Die Strahlerelemente 3 werden über die geknickte Flachparabolantenne 2, die zur Vermeidung einer Aperturabdeckung durch ihre Erreger 5 bis 10 in Doppelstockform ausgeführt ist, strahlungsgespeist. Die vertikale Strahlerelementreihe ist

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durch kleine Trichterwände 11 und 12 in der horizontalen Ebene so aufgeweitet, daß die Strahlungsbelegung des seitlichen Reflektorrandes in bezug auf Gewinn und Nebenzipfelpegel optimiert wird. Im Nahfeld dieser Linienquelle befindet sich der zylindrische Parabolreflektor 1, der in der vertikalen Ebene das mehr oder weniger ausgelenkte parallele Strahlenbündel umlenkt und die in der Horizontalebene divergierende Strahlung fokussiert. Die elektronisch gesteuerten Phasenschieber 4 im Aperturbereich der doppelstöckigen Flachparabolantenne 2 bewirken die Fokussierung und die Auslenkung in der Elevationsebene. Die Flachparabolantenne 2 ist deswegen geknickt, damit die Antennenabmessung reduziert wird. Die Knicklinie längs der Apertur ist mit 13 bezeichnet.

Als Erreger 5 bis 10 sind mehrere übereinander um die Brennlinie der Flachparabolantenne 2 angeordnete kleine Hornstrahler eingesetzt. Davon wird nur der Erreger 5 im Sendefall, und werden jeweils zwei der Erreger 6 bis 10 im Empfangsfall betrieben.

Fig. 2 zeigt in einem schematischen Schnittbild die in der Antennenanordnung nach Fig. 1 verwendete Flachparabolantenne 2. Die als Primärstrahler dienende Flachparabolantenne 2 ist doppelstöckig ausgebildet und zwar derart, daß ein schmaler zylindrischer Parabolreflektor 14 und zwei senkrecht dazu angeordnete, zueinander parallel verlaufende metallische Platten 15 und 16 mit einer parallel zu diesen Platten 15 und 16 verlaufenden, jedoch nicht bis zum Parabolreflektor 14 reichenden metallischen Zwischenplatte 17 vorgesehen sind, so daß sich zu beiden Seiten dieser Zwischenplatte 17 jeweils ein Plattenzwischenraum 18 bzw. 19

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ergibt. Die als Hornstrahler oder als offene Hohlleiter ausgebildeten kleinen Erreger 5 bis 10 sind im Brennlinienbereich des Plattenzwischenraums 18 angeordnet. Entlang des schmalen zylindrischen Parabolreflektors 14 ist eine Einrichtung zur Umlenkung der Strahlung vom Plattenzwischenraum 18 in den Plattenzwischenraum 19 vorgesehen. Diese Einrichtung zur Strahlungsumlenkung ist durch zwei 45°-Abschrägungen 20 und 21 in der Querschnittskontur des zylindrischen Parabolreflektor 14 gebildet. Die Umlenkung der Strahlung vom einen Plattenzwischenraum zum anderen kann auch ausschließlich durch den schmalen Schlitz 22 erfolgen. Die Platte 16 und die Zwischenplatte 17, die den nicht die Erreger 5 bis 10 enthaltenden Platten-Zwischenraum 19 einschließen, sind zur Apertur der Flachparabolantenne 2 hin entlang der Linie 13 um die Breitseite der Flachparabolantenne 2 abgeknickt. Der Bereich 23 bildet jeweils einen Einzelstrahler und ist auch mit einem Phasenschieber versehen. Die Flachparabolantenne 2 ist an ihrer Apertur mittels der beiden Trichterwände 11 und 12 in der horizontalen Ebene aufgeweitet und kann mit Querrillen 24 versehen sein. Die im Aperturbereich 23 der Flachparabolantenne 2 linear angeordneten Einzelstrahler können jeweils aus einem Kollektorstrahlerelement, das ins Innere der Flachparabolantenne 2 ausgerichtet ist, und einem Emitterstrahlerelement, das in Richtung zum Zylinderparabolreflektor ausgerichtet ist, bestehen. Zwischen dem Kollektor- und dem zugeordneten Emitterstrahlerelement ist dann im Bereich 23 jeweils der elektronisch steuerbare Phasenschieber angeordnet. Durch ein Kollektorstrahlerelement, ein Emitterstrahlerelement und den elektronisch steuerbaren Phasenschieber dazwischen, die alle mit einer Treiberschaltung auf einer

1b

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gemeinsamen Substratplatte angebracht sein können, wird ein Einzelstrahlermodul gebildet. Die Einzelstrahler können Jedoch auch in Form von Hohlleiter-Einzelstrahlern mit Ferritphasenschieber realisiert werden, wie dies später anhand der Fig. 9 noch beschrieben wird.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Pegel von zwei an einem Paar der Erreger 6 bis 10 empfangenen Signale. Hierbei ist an der Abszisse der Elevationswinkel θ und an der Ordinate der Empfangspegel in dB aufgetragen. Mit 6_S ist der Schnittpunktwinkel der beiden Empfängssignalkeulen bezeichnet. Fig. 4 zeigt eine Diskriminatorkurve für die Elevationsablagewinkel Q-Gg, wobei an der Ordinate das Pegelverhältnis E₁ZEp aus den jeweiligen beiden Empfangssignalkeulen aufgetragen ist. Mit zwei solchen Empfangskeulen ist durch Pegelvergleich eine Feinpeilung in der Elevationsebene möglich. Mit E1 ist der Empfangssignalpegel der einen Empfangskeule und mit E2 der Empfangssignalpegel der zweiten Empfangskeule bezeichnet, die an einem Paar der Erreger 6 bis 10 in Fig. 1 gewonnen werden. Aus dem Erhebungswinkel und der Entfernung ergibt sich bekanntlich die Zielhöhe. Wesentlich ist, daß die über den Erreger 5 in Fig. 1 abgestrahlte Sendekeule das jeweilige Empfangskeulenpaar zumindest weitgehend überdeckt. Im Sendefall kann durch unterschiedliche Einstellung der

2 Phasenschieber beispielsweise eine cosec -Keule oder eine normal geformte Strahlungskeule mit beliebiger Breite abgestrahlt werden. Im Empfangsfall können die beiden übereinanderliegenden Empfangskeulenpaare E. und Ep, die durch Pegelvergleich eine Feinpeilung in der Elevation ermöglichen, durch die Phasenschieber gemeinsam elektronisch ausgelenkt werden.

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Im Zusammenhang mit der Elevationswinkel-Feinpeilung durch Pegelvergleich zweier sich in der Vertikalebene überlappender Empfangskeulen wird auf die DE-PS 977 820 hingewiesen.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Erregeranordnung und eine Leitungsführung eines Speisesystems einer Antenne nach der Erfindung. Das Sendesignal aus einem Sender 25, das einem Empfänger 26 eingegebene Signal zur Auswertung der jeweils unteren Empfangskeule, das einem anderen Empfänger 27 eingegebene Signal zur Auswertung der jeweils oberen Empfangskeule, ein Winkelsignal 28, die Stromversorgung 29 für die Treiber der Phasenschieber und die IFF-Signale 30 werden zu der Antenne über eine Drehkupplung 31 geführt. Zur Verstärkung der Empfangssignale sind noch zwei Hf-Verstärker 32 und 33 in die Empfangskanäle eingeschaltet. Das Sendesignal aus dem Sender 25 wird dem Erreger 5 zugeführt, wogegen die von den beiden Erregern 9 und 10 aufgenommenen Signale über einen Schalter 34- und die von den Erregern 6, 7 und 8 kommenden Empfangssignale über die beiden Schalter 35 und 36 jeweils einzeln auf den Empfänger 26 bzw. den Empfänger 27 aufgeschaltet werden. Es ist somit möglich, den Empfänger 26 mit dem Erreger 10 oder 9 und den Empfänger 27 mit jeweils einem der Erreger 6 bis 8 zu betreiben. Durch Zusammenfassung verschieden weit voneinander entfernter Erreger 9 und 10 einerseits und 6 bis 8 andererseits zu einem Paar und entsprechende Defokussierung mittels der Phasenschieber können Keulenpaare mit größerer Strahlbreite und dazu passendem Versatz ihrer Hauptstrahlrichtung erzeugt werden, die für den Empfang aus dem oberen Erhebungswinkelbereich, in welchem eine geringere Reichweite ausreicht, wegen einer Verkürzung der

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Suchzeit günstiger sind. Werden z.B. die beiden durch einen Kreis angedeuteten Erreger 6 und 10 mittels der Schalter 34 bis 36 zu einem Paar wirksam zusammengeschaltet, so ergeben sich Empfangskeulen von etwa 10° Strahlbreite. Werden die beiden Strahler 9 und 6 mittels der Schalter 34 bis 36 wirksam zusammengeschaltet, so ergeben sich - wie durch die beiden Rechtecke angedeutet - Empfangskeulenbreiten von etwa 5°. Faßt man die beiden Erreger 7 und 9 zu einem wirksamen Paar zusammen, so ergeben sich - wie durch die beiden Rauten angedeutet - Empfangsstrahlbreiten von etwa 2,5°. Will man sehr schmale Keulen von etwa 1,25° erzeugen, so werden die beiden Empfangserreger 8 und 9 zu einem Paar zusammengeschaltet. Der Erreger 5 zur Abstrahlung des Sendesignals kann durch unterschiedliche Einstellung der Phasenschieber, die in Fig. 5 nicht eigens dargestellt sind, eine Kosekans-Keule oder eine Strahlungskeule mit beispielsweise 10°, 5° oder 2,5° Strahlbreite abstrahlen. Links in Fig. 5 sind schraffiert die Strahler 5 bis 10 im Aperturbereich 37 der Flachparabolantenne dargestellt, deren Symmetrieebene mit 38 bezeichnet ist. Damit ein sehr kleiner Abstand zwischen den Erregern 7, 8 und 9 realisiert werden kann, überlappen sich diese drei Erreger. Durch Einführung von schmalen Steghohlleitern kann diese Überlappung auch vermieden werden. Oben in Fig. 5 sind noch zwei kleine Vertikaldiagramme dargestellt, die jeweils schematisch den Zylinderparabolreflektor 1 nach Fig. 1 und zwei von diesem in den freien Raum abgestrahlte Vertikaldiagramme 39 und 40 bzw. 41 und 42 für den Empfangsfall zeigen. Die beiden relativ scharfen Keulen 39 und 40 werden durch zwei dicht beieinanderliegende Empfangserreger, z.B. 7 und 9, erzeugt und weisen einen kleinen Winkelversatz voneinander auf. Die

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beiden Keulen 41 und 42 haben dagegen einen größeren Winkelversatz und sind verhältnismäßig breit. Die Abstrahlung der Keulen 41 und 42 erfordert einen verhältnismäßig großen Abstand der Erreger, was beispielsweise durch paarweises Zusammenschalten der beiden Erreger 6 und 10 realisiert werden kann.

Die Fig. 6 und 7 zeigen den Fall einer Sendekeule mit Kosekans-Diagramm 43 und elektronischem Absuchen des ausgeleuchteten Bereichs im unteren Teil mit einem schmalen Empfangs-Keulenpaar 44 und 45 (Fig. 6) und im oberen Teil mit einem breiteren Empfangskeulenpaar 46 und 47.

Fig. 8 zeigt in Diagrammform eine stark gebündelte Sendekeule (Pencil-beam) 48 und ein dazu passend ausgelegtes Empfangskeulenpaar 49 und 50. Die Keulenauslegung nach Fig.8 hat den Vorteil des größeren Sendeantennengewinns und damit der höheren Reichweite gegenüber dem kosekansförmigen Sendediagramm. Zum Absuchen eines bestimmten Erhebungswinkelbereiches, z.B. von 0° - 10°, werden dabei die Sendekeule 48 und das Empfangskeulenpaar 49, 50 elektronisch ausgelenkt, wobei das Empfangskeulenpaar 49, 50 während des Empfangs der Zielechos auf den Winkelbereich der Sendekeule ausgerichtet bleibt. Bei kosekansförmiger Sendekeule 43 in den Fig. 6 und 7 kann das Empfangskeulenpaar 44, 45 bzw. 46, 47 auch während der Zeit, in welcher die Echos eines ausgesendeten Pulses aus den verschiedenen Zielentfernungen zurückkommen, elektronisch ausgelenkt werden. In den in den Fig. 6 bis 8 aufgezeigten Diagrammen ist an der Abszisse die Zielentfernung R und an der Ordinate die Zielflughöhe H aufgetragen. Durch die Doppelpfeile 51, 52 und 53 und die

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Verbindungslinien davon zu den einzelnen Keulen soll aufgezeigt werden, welche der Keulen im Beispiel elektronisch ausgelenkt werden.

Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Ausführungsbeispiel des die Einzelstrahler enthaltenden Aperturbereichs der Flachparabolantenne 2 nach Fig. In dem parallel zur Zylinderachse des Zylinderparabolreflektors verlaufenden Aperturbereich der Flachparabolantenne sind zumindest angenähert horizontale, metallische Zwischenwände 54 eingefügt, so daß sich übereinanderliegende, die Einzelstrahler bildende Hohlleiterstücke ergeben, in denen die elektronisch steuerbaren Phasenschieber 55 angeordnet sind. Diese Phasenschieber 55 sind im Ausführungsbeispiel als Ferritphasenschieber (mit z.B. 4 Bit) ausgeführt, welche die relativ hohe Sendeleistung vertragen und verhältnismäßig geringe Durchgangsverluste aufweisen. Sie lassen sich sehr schnell und auch ziemlich oft umschalten. Aufgrund des nichtreziproken Charakters der Ferritphasenschieber 55 muß jedoch zwischen Senden und Empfangen umgeschaltet v/erden. Die Phasenschieber 55 nehmen die aus der Flachparabolantenne austretende Strahlung auf und geben sie nach entsprechender Pha- _senverschiebung an die Strahlerelemente, die als Hornstrahler mit den seitlichen Trichterwänden 11 und 12 ausgebildet sind, weiter. Die Linienquelle kann beispielsweise mit 80 phasengesteuerten Elementen realisiert werden, von denen in Fig. 9 lediglich die drei oberen dargestellt sind. Seitlich an den einzelnen vertikal verlaufenden Hohlleiterseitenwänden 56 ist jeweils pro Hohlleiter 57, d.h. pro Einzelstrahler, eine Treiberelektronik 58 zur Ansteuerung der

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Ferritphasenschieber 55 angebaut. Nicht dargestellt in Fig. 9 sind Polarisatoren an den Einzelstrahlern, mit deren Hilfe eine zirkuläre Polarisation erzeugt werden kann.

23 Patentansprüche
9 Figuren

Leerseite

Claims

• · * ι

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Patentansprüche

1J Rundsuch-Radarantenne mit Höhenerfassung unter Ver-Wendung eines durch eine Linienquelle angestrahlten Zylinderparabolreflektors,-wobei die azimutale Abtastung durch mechanische Rotation und die Abtastung in der Elevation durch elektronische Schwenkung des Strahlenbündels erfolgt, das von der parallel zur Zylinderachse des Reflektors verlaufenden, durch eine Strahlerreihe gebildeten Linienquelle abgegeben wird, welche die Strahlungsapertur eines wellenführenden Primärstrahlers bildet, in welchem die Einzelstrahler über elektronisch steuerbare Phasenschieber zur Fokussierung und gewünschten Strahlauslenkung in der Elevation strahlungsmäßig gespeist werden, dadurch gekennz eichnet , daß der wellenführende Primärstrahler eine sogenannte Flachparabolantenne (Pillbox-Antenne) (2) ist, daß im Brennlinienbereich der Flachparabolantenne (2) mehrere kleine Erreger (5 bis 10) übereinander angeordnet sind, von denen einer (5) nur im Sendefall und jeweils zwei (6-10) paarweise nur im Empfangsfall betrieben sind, und daß die beiden jeweils von den im Empfangsfall betriebenen Erregern erzeugten und übereinander liegenden Strahlungskeulen so eingestellt sind, daß sie sich überlappen und gemeinsam von der Keule, die vom Erreger für den Sendefall erzeugt wird, im wesentlichen umfaßt sind.
2. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der vom Erreger (5) für den Sendefall erzeugten Strahlungskeule mittels der elektronisch steuerbaren Phasenschieber unterschiedlich einstellbar ist.

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3. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß die beiden Jeweils von zwei Erregern (6 bis 10) für den Empfangsfall erzeugten und sich überlappenden Strahlungskeulen mittels der elektronisch steuerbaren Phasenschieber gemeinsam auslenkbar sind.
4. Rundsuch-Radarantciixie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlich weit auseinanderliegende Erreger (6 bis 10) für den Empfangsteil jeweils paarweise aktivierbar sind.
5. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 4, d a -

durch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung zweier scharfer Empfangskeulen mit einem kleinen Winkelversatz zwei Erreger aktiviert sind, die einen relativ kleinen Abstand voneinander aufweisen,
6. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung zweier breiter Empfangskeulen mit einem großen V/inkelversatz zwei Erreger aktiviert sind, die einen relativ großen Abstand voneinander aufweisen.
. 7·, Rundsuch-Radarantenne nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine mittels der elektronisch steuerbaren Phasenschieber vorgenommene, passend bemessene Defokussierung.
8. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, -dadurch gekennzeichnet , daß im Falle einer elektronisch abtastenden, bleistiftstrahlförmigen Sendekeule (48)

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beim Absuchen eines bestimmten Elevationswinkelbereichs das Empfangskeulenpaar (49, 50) derart elektronisch mitausgelenkt wird, daß es während des Empfangs der Zielechos auf den Winkelbereich der Sendekeule ausgerichtet bleibt.
9. Rundsuch-Radarantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer cosee -Sendekeule (43) beim Absuchen eines bestimmten Elevationswinkelbereichs das Emp fangs keulenpaar (44, 45 bzw. 46, 47) elektronisch ausgelenkt wird.
10. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn et, daß die Flachparabolantenne (2) außerhalb des Strahlengangs des Zylinderparabolreflektors (1) angeordnet ist.
11. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachparabolantenne (2) doppelstöckig ausgebildet ist und zwar derart, daß ein schmaler zylindrischer Parabolreflektor (14) und zwei senkrecht dazu angeordnete, zueinander parallel verlaufende metallische Platten (15, 16) mit einer parallel zu diesen Platten verlaufenden, jedoch nicht bis zum Parabolreflektor (14) reichenden, metallischen Zwischenplatte (17) vorgesehen sind, so daß sich zu beiden Seiten dieser Zwischenplatte jeweils ein Plattenzwischenraum (18, 19) ergibt, daß die kleinen Erreger (5 bis 10) im Brennlinienbereich des einen Plattenzwischenraunes (18) angeordnet sind und daß entlang des schmalen zylindrischen Parabolreflektor (14) eine Einrichtung zur

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Umlenkung der Strahlung vom einen (18) in den anderen PlattenZwischenraum (19) vorgesehen ist.
12. Rundsuch-Radarantenne nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen beiden Platten (16, 17), die den nicht die Erreger (5 bis 10) enthaltenden Plattenzwischenraum (19) einschließen_: zur Apertur der Flachparabolantenne (2) hin abgeknickt sind.
10
13· Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Strahlungsumlenkung vom einen (18) zum anderen Plattenzwischenraum (19) in einem Schlitz (22) besteht, der sich dadurch ergibt, daß die Zwischenplatte (17) nicht ganz bis zum schmalen zylindrischen Parabolreflektor (14) reicht.
14. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zur Strahlungsumlenkung vom einen (18) zum anderen Plattenzwischenraum (19) durch zwei 45 Abschrägungen (20, 21) in der Guerschnittskontur des zylindrischen Parabolreflektor (14) gebildet ist.
15. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in dem parallel zur Zylinderachse des Zylinderparabolreflektors (1) verlaufenden Aperturbereich der Flachparabolantenne (2) zumindest angenähert horizontal verlaufende metallische Zwischenwände (54) eingefügt sind, so daß sich übereinander liegende, die Einzelstrahler bildende Hohlleiterstücke (57) ergeben, in denen die elektronisch steuerbaren Phasenschieber (55) angeordnet sind.

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16. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch steuerbaren Phasenschieber Ferritphasenschieber (55) sind.
17. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsöffnung der Flachparabolantenne (2) mittels zweier Trichterwände (11, 12) hornstrahlerartig aufgeweitet ist.
18. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die hornstrahlerartige Strahlungsöffnung mit Querrillen

(24) versehen ist.
19. Rundsuch-Radarantenne nach einem der Ansprüche

1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die im Aperturbereich der Flachparabolantenne (2) linear angeordneten Einstrahler jeweils aus einem Kollektorstrahlerelement, das ins Innere der Flachparabolantenne (2) ausgerichtet ist, und einem Emitterstrahlerelement, das in Richtung zum Zylinderparabolreflektor (1) ausgerichtet ist, besteht und daß zwischen dem Kollektor- und dem zugeordneten Emitterstrahlerelement jeweils ein elektronisch steuerbarer Phasenschieber angeordnet ist.
20. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 19, d a durch gekennzeichnet , daß ein

Kollektorstrahlerelement, ein Emitterstrahlerelement und ein elektronisch steuerbarer Phasenschieber auf einer gemeinsamen Substratplatte angebracht sind und einen Einzelstrahlermodul bilden.

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-ar- VPA 82 P 1 2 3 5 DE
21. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Einzelstrahlern Polarisatoren zur Erzeugung von zirkularer Strahlerpolarisation angebracht sind.
22. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zu beiden Seiten der aus den Einzelstrahlern bestehenden Linienquelle Dipole für eine integrierte IFF (Identification friend foe = Freund-Feind-Kennung)-Antenne angebracht sind.
23. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die kleinen Erreger (5 bis 10) der den Primärstrahler bildenden Flachparabolantenne (2) Hornstrahler sind.