DE3544092A1 - Mehrbereichsantenne fuer den ghz-bereich - Google Patents
Mehrbereichsantenne fuer den ghz-bereichInfo
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- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
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- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
- H01Q5/45—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrbereichsantenne für den
Gigahertzbereich.
Mehrbereichsantennen im GHz-Bereich werden in der Regel
dadurch realisiert, daß für jeden Wellenlängenbereich eine
spezielle Antenne vorgesehen ist, wobei die Antennen
räumlich voneinander getrennt angeordnet sind. Derartige
Antennen sind jedoch z. B. für kleine Suchköpfe in Projektilen
nicht geeignet.
Radarbekämpfungs-Flugkörper nutzen die Strahlung von
Radargeräten zur autonomen Zielsuchlenkung aus. Eine von
mehreren radarseitigen Gegenmaßnahmen ist das rechtzeitige
Abschalten des Radarsenders bei erkanntem Angriff. In
diesem Falle ist ein herkömmlicher Radarbekämpfungs-Flugkörper
mit einem rein passiven Antiradar-Suchkopf blind.
Bei zukünftigen Systemen wird nun danach getrachtet, diese
Schwachstelle durch einen Dualmode-Suchkopf zu beseitigen.
Dieser umfaßt eine Mehrbereichsantenne für den GHz-Bereich,
eine Auswerteschaltung und einen Millimeterwellen-
Sender und -Empfänger. Die Mehrbereichsantenne hat die
Aufgabe, Radarwellen so zu empfangen, daß ihre Einfallsrichtung
von der Auswerteschaltung ermittelt und zu Lenksignalen
umgewandelt werden kann und im Falle des plötzlichen
Abschaltens des detektierten Radarsenders eine Sekundärstrahlung
des Radarsenders zu verwenden. Diese sekundäre
Abstrahlung kann im Infrarot-Bereich oder im Millimeterwellenbereich
infolge natürlicher Abstrahlung oder
Reflexion bei Anstrahlung liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst
kleine, kompakte und erschütterungsunempfindliche Mehrbereichsantenne
anzugeben, die besonders für Suchköpfe für
Radarbekämpfungs-Flugkörper geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße
Antenne ist kompakt, beansprucht nur wenig
Raum, ist erschütterungsunempfindlich und als Sende- oder
Empfangsantenne für zwei unterschiedliche Wellenlängenbereiche
im GHz-Bereich geeignet. Durch die Verwendung
einer Linse vor den mm-Wellen-Antennen wird eine scharfe
Bündelung der mm-Wellen erzielt und so der Wirkungsgrad
und die Detektionsgenauigkeit der Antennen wesentlich
erhöht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die
Ausgestaltung der Antenne nach Anspruch 2 nimmt die Linse
keinen zusätzlichen Platz in Anspruch und ihr zusätzliches
Gewicht ist nur gering. Als Stufenlinse läßt sie sich
besonders gewichtsarm herstellen. Anspruch 4 gibt hierfür
eine besonders günstige Ausgestaltung einer Stufenlinse
an.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1: Seitenansicht der Antenne senkrecht zu ihrer
Längsachse;
Fig. 2: Seitenansicht der Antenne parallel zu ihrer
Längsachse.
In Fig. 1 ist die Seitenansicht der Antenne senkrecht und
in Fig. 2 parallel zu ihrer Längsachse 10 dargestellt.
Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Konzentrisch um ihre Mittelachse 10 sind gleichmäßig
verteilt vier breitbandige Spiralantennen 1, vorzugsweise
"cavity-backed spirals" zum Empfang von Radarsignalen,
deren Frequenz von einigen GHz bis etwa 18 GHz reichen
kann, angeordnet. Im Zentrum der Spiralantennen 1 im
Bereich der Mittelachse 10 sind mehrere Millimeterwellen-
Antennen 2 und 3 vorgesehen, von denen die Antenne 2 auf
der Mittelachse eine Sendeantenne ist und die gleichmäßig
um die Sendeantenne 2 herumgruppierten Antennen die Empfangsantennen
3 sind. Zur Bündelung der Millimeterwellen
ist vor den Millimeterwellen-Antennen 2 und 3 auf der
Mittelachse 10 eine dielektrische Linse 5 aus einem Material
mit einer konstanten Dielektrizitätskonstanten vorgesehen.
Für den vorgesehenen Zweck der Spiralantennen 1 und der
Millimeterwellen-Antennen 3 genügen zur Richtungserkennung
bereits jeweils drei Antennen. Zur Vereinfachung der
Auswerteschaltung sind jedoch im Ausführungsbeispiel
jeweils vier Antennen vorgesehen.
Die Spiralantennen 1 sind zu einem Monopulssystem mit
Amplitudenvergleich zusammengeschaltet und deshalb gegenüber
der Mittelachse um den sogenannten Schielwinkel w s
geneigt. Der Winkel w s hängt von der Diagrammbreite der
Einzelantennen ab und beträgt etwa 30-40°. Infolge der
geforderten Frequenzbandbreite besitzen die Spiralantennen
sehr breite Antennendiagramme mit 3 dB-Halbwertsbreiten in
der Größenordnung von 60-80°.
Aufgrund dieses großen Blickfeldes ist eine kardanische
Antennennachführung nicht erforderlich, so daß die Spiralantennen
in vorteilhafter Weise starr eingebaut werden
können.
Im Zentrum der vier Spiralantennen 1 sind im Ausführungsbeispiel
fünf Millimeterwellen-Antennen angeordnet. Sie
bestehen aus der Sendeantenne 2 und vier Empfangsantennen
3. Letztere sind ebenfalls zu einem Monopulssystem integriert.
Die Antennen sind aus Platzgründen als offene
Hohlleiter ausgeführt, wobei ihr gegenseitiger Abstand
kleiner als die von ihnen zu detektierende Wellenlänge
ist. Die Strahlungsdiagramme solcher Antennen sind sehr
breit. Ihre 3 dB-Halbwertsbreite liegt über 90°.
Eine derart geringe Richtwirkung ist für eine Millimeterwellen-
Suchkopf-Anwendung ungeeignet, da für einen ausreichenden
Zielkontrast gegenüber dem Störhintergrund
(Clutter) eine Winkelauflösung von wenigen Grad erforderlich
ist. Brauchbare Werte für das Signal/Clutter-
Verhältnis ergeben sich beispielsweise für Diagrammbreiten
von ≈2°. Dies bedeutet, daß die Millimeterwellen-Strahlung
durch eine entsprechende Vorrichtung gebündelt werden
muß.
Gemäß der Erfindung geschieht dies durch eine dielektrische
Linse 4. Diese ist, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt,
in das die Antennensysteme schützende Radome 5
integriert. Sie besteht aus einem Material mit homogener
Dielektrizitätskonstante. Dafür eignen sich die bekannten
Materialien für Flugkörper-Radome, sofern sie sowohl für
die Radarfrequenzbänder als auch für Millimeterwellen (bis
94 GHz) genügend durchlässig, homogen und stabil sind. Die
Funktionsweise der dielektrischen Linse wird als bekannt
vorausgesetzt.
Es ist vorteilhaft, die Linse zur Reduzierung der Durchlaßdämpfung
und des Gewichts nicht voll auszubilden,
sondern als Stufenlinse auszuführen. Hierzu wird der
Linsenkörper so in Zonen unterteilt, daß sich die Laufwege
der Strahlen in den einzelnen Zonen um ganzzahlige Vielfache
der Wellenlänge unterscheiden. Damit werden die
Abmessungen des Linsenkörpers nur so groß, wie es zur
Einhaltung der geforderten Gleichphasigkeit in der Apertur
notwendig ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel unterscheiden
sich die Strahlenwege benachbarter Linsenzonen um jeweils
eine Wellenlänge. Mit einer derartigen dielektrischen
Linse läßt sich beispielsweise mit einem Durchmesser von
10 cm bei 94 GHz eine Strahlbündelung von etwa 2° erzeugen.
Für den Frequenzbereich bis 18 GHz, in dem die Spiralantennen
arbeiten, besitzt die Linse keine bündelnde
Wirkung. Hier bewirkt die vorgeschlagene Ausbildung des
Radomes lediglich eine Änderung des Radome-Schielwinkelfehler-
Verlaufs gegenüber einem üblichen Radome mit konstanter
Wandstärke. Da der Radome-Schielwinkel-Verlauf bei
einer starren Antennenanordnung in der Auswerteschaltung
kompensiert werden kann, ist dieser Einfluß von untergeordneter
Bedeutung.
Claims (4)
1. Mehrbereichsantenne für den GHz-Bereich, dadurch
gekennzeichnet, daß konzentrisch um eine Mittelachse (10)
gleichmäßig verteilt mindestens drei breitbandige Spiralantennen
(1) zum Empfang von Radarsignalen angeordnet
sind,
daß im Zentrum der Spiralantennen (1) im Bereich der Mittelachse (10) mehrere Millimeterwellen-Antennen (2; 3) vorgesehen sind, von denen eine auf der Mittelachse die Sendeantenne (2) und mindestens drei um die Sendeantenne (2) gleichmäßig gruppierte die Empfangsantennen (3) sind und
daß vor den Millimeterwellen-Antennen (2; 3) zur Bündelung der Millimeterwellen auf der Mittelachse (10) eine dielektrische Linse (5) aus einem Material mit einer konstanten Dielektrizitätskonstante vorgesehen ist.
daß im Zentrum der Spiralantennen (1) im Bereich der Mittelachse (10) mehrere Millimeterwellen-Antennen (2; 3) vorgesehen sind, von denen eine auf der Mittelachse die Sendeantenne (2) und mindestens drei um die Sendeantenne (2) gleichmäßig gruppierte die Empfangsantennen (3) sind und
daß vor den Millimeterwellen-Antennen (2; 3) zur Bündelung der Millimeterwellen auf der Mittelachse (10) eine dielektrische Linse (5) aus einem Material mit einer konstanten Dielektrizitätskonstante vorgesehen ist.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Linse in ein die Suchkopfantenne schützendes Radome
(5) integriert ist.
3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Linse als Stufenlinse (4) ausgebildet ist.
4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufenlinse so ausgebildet ist, daß sich die Strahlenwege
benachbarter Linsenzonen um jeweils eine Wellenlänge
unterscheiden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853544092 DE3544092A1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Mehrbereichsantenne fuer den ghz-bereich |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853544092 DE3544092A1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Mehrbereichsantenne fuer den ghz-bereich |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3544092A1 true DE3544092A1 (de) | 1987-06-19 |
Family
ID=6288360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853544092 Ceased DE3544092A1 (de) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Mehrbereichsantenne fuer den ghz-bereich |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3544092A1 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TELEFUNKEN SYSTEMTECHNIK GMBH, 7900 ULM, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
|
8131 | Rejection |