DE3604432C2

DE3604432C2 - Modenkoppler für Monopulsanwendungen

Info

Publication number: DE3604432C2
Application number: DE19863604432
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr Ing Huder
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1986-02-13
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2006-02-14
Also published as: DE3604432A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Modenkoppler für Monopulsanwendun gen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er z. B. aus der GB 20 91 494 A bereits bekannt ist. Ähnliche Anordnungen wer den angegeben in der EP 0 061 576 B1 und der EP 0 041 077 B1 sowie im Lehrbuch von Skolnik, "Radar Handbook", McGraw-Hill 1970, Seiten 21-18 bis 21-21.

Nachteil all dieser bekannten Koppler ist jedoch, daß sie zum Gewinnen eines der beiden Ablagesignale eine kom pliziert herzustellende Auskopplung einschließlich einer EH-Verzweigung (Magisches T) verwenden. Bei der im Lehrbuch von Skolnik beschriebenen Anordnung tritt z. B. an einem Ausgang der EH-Verzweigung das vom (H₁₁+E₁₁)-Mode gebil dete Differenzsignal auf, während am zweiten Ausgang ein Anteil des Summensignals ausgekoppelt werden kann. Dieser Anteil muß durch besondere Maßnahmen mit dem am eigent lichen Summentor auszukoppelnden Summensignal zusammen geführt werden, was weiteren konstruktiven Aufwand benö tigt.

Wegen des doch relativ komplexen Aufbaus der bekannten Modekoppler scheidet eine Herstellung nach dem an sich bekannten Elektrofor ming-Verfahren, dessen Wirtschaftlichkeit sich insbesondere bei der Herstellung von mm-Wellen-Bauteilen sehr bewährt hat, im allgemei nen aus (vgl. z. B. S.A. Watson "Wirtschaftliche Herstellung kompli zierter Teile durch Galvanoforschung" in der Zeitschrift "Konstruktion Elemente Methoden", Juni 1972, Seiten 92-96).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Modenkoppler der eingangs ge nannten Art anzugeben, der in seinem Aufbau so einfach ist, daß er mittels Elektroforming herstellbar ist. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruch 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Modenkopplers. In den Fig. 2a-d sind die Feldbilder der ausgenutzten Hohlleitermoden und die zugehörigen Strahlungskeulen dargestellt. Die Fig. 3a-b zeigen die möglichen Betriebsarten in einem Antennen speisesystem.

Der Aufbau des Modenkopplers (Fig. 1) ist im Grundaufbau identisch mit den eingangs zitierten bekannten Anordnun gen. Die Abmessungen eines Haupthohlleiters HH sind so groß zu wählen, daß alle relevanten Hohlleitermoden aus breitungsfähig sind. Die Abmessungen dürfen jedoch nicht so groß sein, daß sich unerwünschte Hohlleitermoden aus breiten, die zu fehlerhaften Empfangssignalen führen können. Durch modensensitive Auskopplung der H₁₀- und H₂₀- Welle, deren Feldbilder der Fig. 2a zu entnehmen sind, erhält man ein Summen- und ein Differenzdiagramm (Peil diagramm) in der Elevation (Fig. 2b). Dieser Teil der Anordnung ist mit der im Lehrbuch von Skolnik beschrie benen Anordnung identisch. Der H₁₀-Mode wird am Ende des Hohlleiterzuges in gerader Linie ausgekoppelt, nachdem der Haupthohlleiter HH stufenweise bis auf Normhohlleiter format, H₄, reduziert wurde. Der H₂₀-Mode wird durch einen seitlich angesetzten Hohlleiter H₃ ausgekoppelt. Die (H₁₁ +E₁₁)-Welle, die das Differenzdiagramm im Azimut liefert, wird beim erfindungsgemäßen Modenkoppler im Haupthohl leiter HH mit einem Trennblech B in zwei gegenphasige Hohlleiterwellen überführt, wie im Prinzip aus der EP-PS 0061 576 bekannt. Ihre Energie wird dann selektiv mit einem Koppelbügel K in den seitlich aufgesetzten Hohl leiter H₂ eingekoppelt. Die Fig. 2c und 2d zeigen das Feldbild und die Strahlungskeule der (H₁₁+E₁₁)-Welle.

Ferner ist eine Koppelöffnung mit einem aufgesetzten Hohl leiter H₁ vorgesehen zum Auskoppeln eines dem H₁₀-Mode orthogonalen Modes, der als H₀₁-Mode bezeichnet wird. Sein Feldbild und die Strahlungskeule sind den Fig. 2c und 2d zu entnehmen. Die Vorderkante des Trennblechs B wird hierzu so aus gebildet, daß die im Haupthohlleiter HH laufende H₀₁-Welle in den seitlich aufgesetzten Hohlleiter H₁ gekoppelt wird. Die Hohlleiterwellen des H₁₀- und des H₂₀-Modes werden vom Trennblech nicht gestört.

In allen vom Haupthohlleiter abzweigenden Koppelhohllei tern H₁, H₂, H₃, H₄ ist nur der H₁₀-Grundwellentyp ausbrei tungsfähig. Sie werden vorzugsweise als Normhohlleiter aus geführt. Statt des Trennblechs B kann auch ein metallisiertes Dielektri kum verwendet werden, auf dem die Koppelstrukturen ätz technisch hergestellt.

Der einfache Aufbau des Modenkopplers erlaubt eine Herstellung nach dem Elektroforming-Ver fahren. Diese Art der Herstellung ist speziell für Anwen dungen bei mm-Wellenlängen vorteilhaft.

Bei der Herstellung nach dem Elektroforming-Verfahren kann auf einfache Weise eine Pyramidenhorn oder ein Rillenhorn am Antennenausgang des Modenkoppler s integriert werden, so daß Form und Breite der Strahlungskeulen des Antennen speisesystems beeinflußt werden können. Speziell die Ausführung mit einem Rillenhorn liefert den Vorteil gleicher Strahlungskeulen für die beiden orthogonalen Summenmoden.

In Fig. 3 sind die möglichen Betriebsarten des Antennen speisesystems bei Verwendung einer Reflektorantenne darge stellt (Hauptreflektor HR, Subreflektor SR). Wird das Sendesignal S mit Hilfe eines PIN-Dioden-Schalters PS auf das H₁₀-Tor geschaltet (die Zirkulatoren Z dienen zur Ent kopplung von Sende-und Empfangszweig), so können mit dem erfindungsgemäßen Modenkoppler MK folgende vom Ziel re flektierten Signale empfangen werden (Fig. 3a):

H₁₀-Tor: Summensignal, in der Polarisationsrichtung nicht gedrehter Anteil (Σ_{| |})
H₂₀-Tor, (H₁₁+ E₁₁)-Tor: Differenzsignale, in der Polari sationsrichtung nicht gedrehte Anteile (Δe_{| |}, Δa_{| |})
H₀₁-Tor: Summensignal, in der Polarisa tionsrichtung um 90° gedrehter Anteil (Σ_┴).

Wird hingegen über das H₀₁-Tor gesendet, so werden fol gende vom Ziel reflektierten Signale empfangen (Fig. 3b):

H₁₀-Tor: Summensignal, in der Polarisa tionsrichtung um 90° gedrehter Anteil (Σ_┴).
H₂₀-Tor, (H₁₁+ E₁₁)-Tor: Differenzsignale, in der Polari sationsrichtung um 90° gedrehte Anteile (Δe_┴, Δa_┴)
H₀₁-Tor: Summensignal, in der Polarisa tionsrichtung nicht gedreht er Anteil (Σ_{| |}).

Durch Umschalten des Sendesignals vom H₁₀-Tor auf das H₀₁-Tor oder umgekehrt kann man sowohl nicht polarisati onsdrehende als auch polarisationsdrehende Ziele mit maximaler Empfindlichkeit detektieren und anpeilen, bzw. aus dem Verhältnis der Leistungen in beiden Polarisationen auf Eigenschaften des Ziels schließen.

Außerdem können auf diese Weise die Reflexionen nicht erwünschter Ziele zum Teil unterdrückt werden.

Zum Senden und Empfangen zirkularer Polarisation kann am Antennenausgang A des Modenkopplers ein Polarisations wandler vorgesehen werden. Dieser Polarisationswandler muß auf alle beteiligten Wellentypen wirken und ist deshalb als flächenhafte Anordnung vor dem Modenkoppler anzuordnen (z. B. Scheibe aus doppelbrechendem Material). Die oben beschriebenen Vorteile der Anordnung bleiben erhalten, da je nach dem Drehsinn des reflek tierten, i.A. elliptisch polarisierten Signals weiterhin zwischen Zielen, die den Drehsinn der Welle bei der Re flexion beibehalten und solchen, die den Drehsinn umkeh ren, unterschieden werden kann.

Claims

1. Modenkoppler für Monopulsanwendungen in einem Antennenspeisesy stem zum Gewinnen von Winkelablagen in Azimut und Elevation, mit einem Haupthohlleiter (HH), in welchem mehrere Moden ausbreitungsfähig sind, an den modenselektive Ein-/Auskoppeltore angesetzt sind und bei dem die Ein-/Auskoppeltore sämtlich einfache, an den Haupt hohlleiter (HH) angesetzte Hohlleiter (H₁, H₂, H₃, H₄) sind, in denen nur der H₁₀-Grund wellentyp ausbreitungsfähig ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Trennblech (B) im Haupthohlleiter (HH) den (H₁₁+E₁₁)-Mode in zwei gegenphasige Hohlleiterwellen überführt und über einen Koppelbügel (K) in einen seitlich aufgesetzten zweiten Hohlleiter (H₂) einkoppelt;
- daß die Vorderkante des Trennblechs (B) als Reflektor für den H₀₁-Mode ausgebildet ist und diesen in einen seitlich auf den Haupthohlleiter (HH) aufgesetzten ersten Hohlleiter (H₁) reflek tiert;
- daß der Haupthohlleiter (HH) an seinem freien Ende in seinem Querschnitt stufenweise reduziert ist;
- daß der H₂₀-Mode im querschnittsreduzierten Teil des Haupthohl leiters (HH) in einen seitlich aufgesetzten dritten Hohlleiter (H₃) einkoppelt;
- daß der H₁₀-Mode in einen am Ende des querschnittsreduzierten Teils des Haupthohlleiters (HH) in Richtung der Haupthohlleiter- Längsachse aufgesetzten vierten Hohlleiter (H₄) einkoppelt.

2. Modenkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angesetzten Hohlleiter (H₁, H₂, H₃, H₄) Normhohl leiter sind.

3. Modenkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Trennblech (B) ein metallisiertes Die lektrikum ist, auf welchem die Koppelstrukturen ätz technisch hergestellt sind.

4. Modenkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er an ein Pyramidenhorn als Antenne angeschlossen ist.

5. Modenkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er an ein Rillenhorn als Antenne angeschlossen ist.

6. Modenkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im antennenseitigen Ausgang ein Polarisationswandler eingefügt ist.

7. Modenkoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationswandler aus einer Scheibe eines doppelbrechenden Materials besteht.

8. Modenkoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationswandler aus einer metallischen Git terstruktur besteht.

9. Modenkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es im Elektroformingverfahren hergestellt ist.