DE3524132C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Rundsuchradarantenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem Aufsatz von G.v.Trentini und A.Brunner: "Inte­ grierte Abfrage-Antennensysteme bei Rundsicht-Radar­ anlagen" in der Zeitschrift "NTZ" 28 (1975), Heft 11, Seiten 391-397 ist es bekannt, Reflektor-Rundsuchradar­ antennen durch einen Erreger zu speisen, in den ein Sekundärradar-Strahler integriert ist. Bei Radar-Fre­ quenzen zwischen ca. 500 und ca. 2000 MHz kann dabei das Sekundärradar-Abfragesignal direkt in den Primärradar- Hornstrahler eingekoppelt werden. Wenn nun zur Reduzierung der Regenechodämpfung statt der linearen Radar-Polarisation eine Zirkularpolarisation eingeführt werden und dabei wegen der größeren Schönwetterreichweite möglichst eine Umschaltbarkeit auf Linearpolarisation be­ stehen soll, so ist die Integration in einem einzigen Primärstrahler nicht mehr möglich.

Aus dem Buch P. Honold: "Sekundär-Radar",Herausgegeben und Verlag: Siemens Aktiengesellschaft 1971, Seiten 45-48, ist es bekannt, die Sekundärradar-Antenne als Balken über der Reflektorantenne anzubringen, was jedoch einen ver­ hältnismäßig großen Aufwand und unterschiedliche Strahlungsdiagramme im Azimut und insbesondere in der Elevation bedeutet. Die Zirkularpolarisation wird hierbei zumeist durch Verdrehen einer dielektrischen Platte im Hohlleiter oder durch ein Lamellengitter vor der Apertur des Radarhornstrahlers erzeugt.

Aus dem vorgenannten Buch P. Honold, Seite 45 und der DE-PS 21 39 216 ist es bekannt, die Sekundärradar-Abfrage-Richt­ antenne mit der Primärradar-Antenne so zu koordinieren, daß auf einem Drehstand ein gemeinsamer Reflektor aufge­ baut ist, der von zwei getrennten Primärstrahlern ausge­ leuchtet wird. Zumindest einer der beiden Primärstrahler ist als Hornstrahler realisiert und dient für das Primär­ radar und der andere der beiden Strahler bildet den Sekundärradarstrahler. Die beiden Primärstrahler werden mit zueinander senkrechten, linearen Polarisationen betrieben. Gewöhnlich wird für die Übertragung im Sekun­ därradarsystem die vertikale und für das Primärradar die horizontale Polarisation verwendet.

Aus der DE-PS 23 53 504 ist eine Radaranordnung, bestehend aus einem Primärradargerät und einem Sekundärradargerät mit zugehörigen rotierenden Antennenstrahlungskeulen be­ kannt, deren Hauptstrahlungsrichtungen gegeneinander ver­ setzt sind und die durch eine erste, dem Primärradar­ gerät zugeordnete Strahleranordnung und eine zweite, dem Sekundärradargerät zugeordnete Strahleranordnung erzeugt sind. Zwischen der Überstreichung eines Zieles durch die Strahlungskeule des Primärradargeräts und dem Auftreten des zugehörigen Echosignals am Ausgang des Primärradar­ empfängers vergeht eine gewisse Zeit (Verarbeitungs- und Integrationszeit). Die Versetzung der Hauptstrahlungs­ richtung der dem Sekundärradargerät zugeordneten Antenne gegenüber der Hauptstrahlungsrichtung der dem Primärradar­ gerät zugeordneten Antenne beträgt dabei einen solchen Winkelwert entgegen der Bewegungsrichtung der Strahlungs­ keulen, daß dadurch die während der Verarbeitungs- und Integrationszeit erfolgte Winkeländerung gerade ausge­ glichen wird und durch das Primärradar-Zielechosignal beim Sekundärradarsender ausgelöste Abfragesignale gezielt nur in die Richtung des vom Primärradargerät erfaßten Zieles abgestrahlt werden. Bei dieser bekannten Radaranordnung weist die Rundsuchantenne einen gemeinsamen Reflektor für beide Strahleranordnungen auf. Die Primärstrahler für das Primärradar und das Sekundärradar sind hierbei zueinander seitlich versetzt angeordnet, wobei die Sekundärradar­ strahlung vertikal und die Primärradarstrahlung horizontal polarisiert ist.

Aus der DE-PS 23 53 504, DE-PS 32 11 707 und DE-AS 24 34 924 ist es bekannt, bei einem mit einem einzigen Reflektor arbeitenden kombinierten Primärradar-Sekundärradar-Antennen­ system in der Hornstrahlerapertur für das Primärradar einen Zirkularpolarisator fest einzubauen, so daß das Primärradar nicht mehr mit Linearpolarisation, sondern mit Zirkularpolarisation betrieben wird. Eine Umschaltung der Polarisation (Linear-Zirkular) ist hier nicht vorhanden.

Aus dem Aufsatz von C.F. Winter: "Dual Vertical Beam Properties of Doubly Curved Reflectors" in "IEEE - Transactions on Antennas and Propagation", Vol. AP-19, No. 2, März 1971, S. 174-180 ist ein reines Primärradar- Überwachungssystem mit einer Antenne bekannt, deren doppelt gekrümmter Reflektor von zwei übereinander angeordneten Speisehornstrahlern angestrahlt wird. Dabei sind die Hornstrahlerdimensionen so ausgewählt, daß sie außer einer Linearpolarisation in kompatibler Weise auch Zirkularpolarisation erzeugen können. Wie die Umschaltung Linear-Zirkularpolarisation erfolgt, ist nicht ausgeführt, so daß davon ausgegangen werden kann, daß sie in der damals üblichen Weise der Polarisationsgittervorschaltung vorgenommen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Rundsuchradar­ antenne der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art ein kombiniertes Hornstrahler-Speisesystem zu schaffen, bei dem die Ausgestaltung der Umschaltung zwischen Linear- und Zirkularpolarisation für das Primärradar so erfolgt, daß die beiden auf die zwei Hornstrahler, von denen der nicht zwischen Linear- und Zirkularpolarisation umschaltbare von linear polarisierten Sekundärradarsignalen beaufschlagt wird, zurückgehenden Strahlungsdiagramme der Antenne nicht störend verschlechtert Gemäß der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Rundsuchradarantenne in der Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Der 90°-Phasenunterschied wird in zweckmäßiger Weise durch unterschiedliche Längen der beiden Leitungszüge realisiert, welche den Verteiler mit den beiden Einkoppel­ einrichtungen am Hornstrahler verbinden. Evtl. unter­ schiedliche Laufzeitphasen, die in einem Hornstrahler von nichtquadratischem Querschnitt entstehen, lassen sich durch geeignete Bemessung der Leitungslängen zu den Ein­ koppeleinrichtungen ausgleichen.

Die Hornstrahler für das Primärradar und für das Sekundärradar lassen sich getrennt hinsichtlich einer nebenzipfelgünstigen Ausleuchtung des Reflektors dimensionieren.

Der Hornstrahler für das Primärradar ist in zweckmäßiger Weise mit seinem Phasenzentrum zentral vor dem Reflektor angeordnet.

Äußerlich mechanisch bewegte Teile, die Probleme darstellen können, sind bei dem durch die Erfindung gegebenen Prinzip nicht vorhanden. Ausgereifte motor­ getriebene Koaxialschalter sind auf dem Markt verfügbar. Der Koaxialschalter und der Verteiler sind von geringer Ausdehnung und lassen sich somit leicht zwischen den beiden Primärstrahlern unterbringen. Koaxialschalter mit zwei Wegen sind z.B. aus dem Beitrag "Koaxiale Umschalteinrichtungen für UKW-Sender" in "Rohde & Schwarz- Mitteilungen" 1955, Nr.6, S.406-407 bekannt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht von oben das bei der Erfindung verwendete Primärstrahlerprinzip,

Fig. 2 das Schaltbild eines Polarisationsschaltsystems nach der Erfindung.

In dem in Fig. 1 dargestellten Primärstrahlerprinzip liegt ein den Radarprimärstrahler bildender Hornstrahler 2 zentral vor einem gekrümmten Reflektor 13. Ein Sekundär­ radar-Primärstrahler ist ebenfalls in Form eines Horn­ strahlers 12 neben dem Primärradar-Hornstrahler 2 angeordnet. Durch den seitlichen Versatz des Sekundär­ radar-Hornstrahlers 12 gegenüber dem Radarhornstrahler 2 entsteht ein Strahlungsschielwinkel α . Der seitliche Versatz zwischen den Hornstrahlern 2 und 12 kann gerade so bemessen werden, daß bei gegebener Antennendrehzahl die Nachintegrationszeit des Primärradarsignals ausgeglichen wird, so daß ein gerichtetes Sekundärradar-Abfragesignal während derjenigen Antennenumdrehung, in der ein Ziel vom Primärradar erfaßt wurde, zielgesteuert zu diesem Ziel hin ausgesandt werden kann. Ist der durch den seitlichen Versatz entstehende Schielwinkel α bei einer gegebenen Antennendrehzahl und Nachintegrationszeit des Primär­ radarsignals zu klein, so kann der seitliche Abstand zwischen den Hornstrahlern 2 und 12 vergrößert werden. Ist der Schielwinkel und damit der Strahlerabstand zu groß, obwohl die beiden Hornstrahler 2 und 12 unmittelbar nebeneinander liegen, so kann die Auslösung des Sekundär­ radar-Abfragesignals so verzögert werden, daß die Sekundär­ radar-Abfragekeule im Moment der Abfrage optimal auf das Ziel ausgerichtet ist. Die Qualität der Sekundärradar- Strahlungsdiagramme wird durch den größeren Versatz der Hornstrahler 12 und 2 nur unwesentlich reduziert. Die Hornstrahler 2 und 12 für das Radar bzw. das Sekundär­ radar lassen sich getrennt auf eine nebenzipfelgünstige Ausleuchtung des Reflektors 13 dimensionieren.

Für die Erzeugung der umschaltbaren Zirkular-/Horizontal­ polarisation am Hornstrahler 2 für das Primärradar dient ein Polarisationsschaltsystem 1, das zwischen den beiden Strahlern 2 und 12 untergebracht ist.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Polarisations­ schaltsystems 1 nach Fig. 1 ist in Fig. 2 in Blockschalt­ bildform dargestellt. Der für das Primärradar vorgesehene und in Fig. 1 mit "2" bezeichnete Hornstrahler ist mit einem einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Hohl­ leiteransatz 3 versehen, der zwei Einkoppeleinrichtungen 4 und 5 zur Erzeugung von Strahlung in horizontaler bzw. in vertikaler Polarisation aufweist. Im Normalbetrieb soll der Primärradar-Hornstrahler 2 mit horizontaler Polari­ sation arbeiten. Zur Polarisationsumschaltung von der im Normalbetrieb vorgesehenen Horizontalpolarisation auf Zirkularpolarisation und umgekehrt ist ein Zweiwege­ Koaxialschalter 6 vorgesehen, in dessen einer Stellung 7 (gestrichelt gezeichnet) die gesamte über eine Dreh­ kupplung 14 zugeführte Hochfrequenz-Leistung an die Ein­ koppeleinrichtung 4 weitergegeben wird, welche die Strahlung in Horizontalpolarisation in den Hornstrahler 2 einkoppelt. In der Stellung 8 (durchgezogene Linien) ist der Zweiwege-Koaxialschalter 6 so eingestellt, daß die gesamte über die Drehkupplung 14 zugeführte Hochfrequenz-Leistung mittels eines Verteilers 9 in zwei amplitudengleiche Teile aufgeteilt wird, von denen der eine der horizontalen Einkoppeleinrichtung 4 und von denen der andere mit 90°-Phasenunterschied der vertikalen Einkoppeleinrichtung 5 zugeführt wird. Der 90°-Phasen­ unterschied wird durch unterschiedliche Längen der beiden Leitungszüge 10 und 11 realisiert, welche den Verteiler 9 mit den beiden Einkoppeleinrichtungen 5 bzw. 4 am Hornstrahler 2 verbinden. Der Primärradar-Hornstrahler 2 wird somit über den Zweiwege-Koaxialschalter 6 je nach dessen Stellung mit linearer, im dargestellten Fall mit horizontaler, oder zirkularer Polarisation angeregt. Im Falle der Anregung der zirkularen Polarisation werden zwei um 90° in ihrer Phase verschobenen Signale horizontal bzw. vertikal in den quadratischen Hohlleiteransatz 3 des Hornstrahlers 2 eingekoppelt. Eventuelle unterschiedliche Laufzeitphasen im nichtquadratischen Hornstrahler 2 lassen sich durch entsprechend korrigierte Leitungslängen 10 und 11 ausgleichen.

Claims (2)

1. Rundsuchradarantenne, bestehend aus einem doppelt gekrümmten Reflektor und zwei versetzt zueinander ange­ ordneten Hornstrahlern, von denen der eine zwischen Linear- und Zirkularpolarisation umschaltbar für Primär­ radar vorgesehen ist und einen einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Hohlleiteransatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohl­ leiteransatz (3) zwei orthogonal zueinander angeordnete Einkoppeleinrichtungen (4, 5) zur Erzeugung von Strahlung in horizontaler bzw. in vertikaler Polarisation vorgesehen sind, und daß räumlich zwischen dem Hornstrahler (2) für das Primärradar und dem für Sekundärradar vorgesehenen Hornstrahler (12), der seitlich zum ersten versetzt ist und einen Strahlungsschielwinkel ergibt, ein Polarisations­ schaltsystem (1) angeordnet ist, das einen Zweiwege-Koaxial­ schalter (6) aufweist, in dessen einer Stellung (7) die gesamte zugeführte Hochfrequenz-Leistung an eine der beiden Einkoppeleinrichtungen (4, 5) weitergegeben wird, und in dessen anderer Stellung (8) die gesamte zugeführte Hochfrequenz-Leistung mittels eines Verteilers (9) in zwei amplitudengleiche Teile aufgeteilt wird, von denen der eine der horizontalen Einkoppeleinrichtung (4) und von denen der andere mit 90°-Phasenunterschied der vertikalen Einkoppeleinrichtung (5) über Leitungszüge (10, 11) zuge­ führt wird.

2. Rundsuchradarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 90°- Phasenunterschied durch unterschiedliche Längen der beiden Leitungszüge (10, 11) realisiert ist.