DE4125386A1 - Strahlungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlungssensor, und zwar ins­ besondere, jedoch nicht ausschließlich, eine solche Einrich­ tung zum Einsatz in Radar- oder Kommunikationssystemen bei Frequenzen im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich von 10 GHz und höher.

Strahlungssensoren sind aus dem Stand der Technik wohlbe­ kannt. Die US-PS 4 331 957 beschreibt eine Dipolantenne, die in einer Radartranspondereinrichtung verwendet wird und zur Lagefeststellung von Lawinenopfern und dergleichen dient. Da­ bei handelt es sich um eine im wesentlichen rundstrahlende Einrichtung, da dies eine Eigenschaft von Dipolantennen ist, so daß keine Richtungsinformationen aus der Umgebung gelie­ fert werden. Die Einrichtung kann nicht zur Erkennung von Zielpeilungen eingesetzt werden und ist eine Naheinrichtung (z. B. 15 m).

Viele Strahlungssensoren werden als Radareinrichtungen ver­ wendet, die gerichtete Umgebungsinformationen in Bereichen der Größenordnung von Kilometern oder mehr liefern müssen. Dabei ist es erforderlich, eine periodische Bewegung mit einer Richtstrahlereinrichtung durchzuführen, wie sie bei­ spielsweise auf dem Gebiet der Raketensucher erfolgt. Die US-PS 4 199 762 beschreibt eine Stützvorrichtung für eine Radar­ antenne, wobei die Stützvorrichtung periodisch um zwei zu­ einander orthogonale Achsen mittels einer Kardanaufhängung bewegt wird. Eine solche Einrichtung ist vergleichsweise sperrig und teuer. Außerdem ist eine mechanisch bewegte Antenne nur für Gegenstände innerhalb des Antennenstrahls empfindlich. Schnell bewegte Gegenstände, die durch das überstrichene Volumen passieren, brauchen nicht notwendi­ gerweise auf den Antennenstrahl zu treffen.

Um die Nachteile von mechanisch bewegten Radareinrichtungen zu überwinden, wurden elektronisch periodisch bewegte Ein­ richtungen entwickelt. Eine solche Einrichtung umfaßt eine Gruppe von Sende- und/oder Empfangsantennen. Die Richtung des Sende- oder Empfangsstrahls wird durch geeignete Phasenspei­ sung des Treibersignals oder des Überlagerersignals an jeder Antenne gesteuert. Ein Radar mit phasengespeister Strahler­ gruppe, das als MESAR bezeichnet wird, wurde anläßlich einer Konferenz RADAR-87, London, 19.-21. Oktober 1987, beschrie­ ben. Das MESAR bestand aus einer Gruppe von 918 Wellenlei­ terstrahlerelementen, die in einem Quadrat mit 2 in Seiten­ länge angeordnet waren. Eine für die Praxis geeignete phasen­ gespeiste Strahlergruppe mit vier Seitenflächen und 1500 Ele­ menten pro Seitenfläche würde etwa 2 Millionen Pfund Sterling kosten.

Antennengruppen auf der Basis von Dipolen, die in dielektri­ sche Materialien eingekapselt sind, sind in der US-PS 3 781 896 beschrieben. Diese Patentschrift sagt jedoch nichts in bezug auf die beträchtlichen Konstruktionsprobleme, die beim Einspeisen von Signalen zu und von einer solchen Strah­ lergruppe zu bewältigen sind. Auch wird nichts über die Er­ zielung der notwendigen Richteigenschaften und Messungen aus­ gesagt.

Eine weitere Form von Strahlungssensor ist von Zah et al. in International Journal of Infrared and Millimeter Waves, Bd. 6, Nr. 10, 1985, angegeben. Er besteht aus einer eindimen­ sionalen Gruppe von Schmetterlingsantennen mit integrierten Dioden, die in der Bildebene eines Linsensystems mit einem Objektiv und einer Substratlinse angeordnet sind. Das von den Antennen empfangene Signal kann als Funktion der Antennen­ position aufgezeichnet werden und ein Bild liefern. Diese Einrichtung weist den Nachteil auf, daß sie auf den Betrieb im Empfangsmodus beschränkt ist. Außerdem detektiert sie nur Strahlung mit einer Komponente, die parallel zu den Antennen polarisiert ist. Die Einrichtung kann nicht senden, und es sind auch keine Maßnahmen zur Detektierung anderer Polarisie­ rungen vorgesehen. Häufig wird jedoch von Radarsensoren ver­ langt, daß sie durch eine einzige Apertur senden und empfan­ gen können.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer alterna­ tiven Form von Strahlungssensor.

Durch die Erfindung wird ein Strahlungssensor angegeben mit einer dielektrischen Sammellinse, die so angeordnet ist, daß sie eine optische Apertur und eine optische Achse durch die Apertur definiert, wobei:

• a) in der Linse polarisationsselektive Reflexionseinrich­ tungen vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß sie an jeweiligen Oberflächenbereichen der Linse, die über die optische Achse verlaufen, eine erste und eine zweite Brennebene definieren,
• b) die Reflexionseinrichtung dafür sorgt, daß die Brenn­ ebenen verschiedenen Strahlungspolarisationen entspre­ chen,
• c) eine Empfangsantennengruppe im Bereich der ersten Brennebene angeordnet ist und jede Antenne eine ent­ sprechende Strahlungsbündelrichtung durch die Linse definiert und überwiegend an durch die Linse gehende Strahlung gekoppelt ist, und
• d) im Bereich der zweiten Brennebene vorgesehen sind entweder:
• i) eine richtungsselektive Sendeeinrichtung, die mit einer Vielzahl von Ausgangsbündelrichtungen durch die Linse koppelbar ist, oder
• ii) eine zweite Empfangsantennengruppe, die äquivalent zu der Gruppe der ersten Brennebene angeordnet ist und auf eine davon verschiedene Strahlungspolarisation an­ spricht.

Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck "im Bereich von" "innerhalb einer Wellenlänge der Sensorbetriebsfrequenz", wobei die Wellenlänge diejenige innerhalb des Mediums ist, das unmittelbar an die Antennen bzw. an die Sendeeinrichtung angrenzt.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß sie eine Vielfachstrahlungs-Funktionsfähigkeit aus einer einzigen Apertur hat und nicht weniger kompakt als eine bekannte Einrichtung mit Einzelfunktion ist.

Die Reflexionseinrichtung kann ein Gitter von linearen Lei­ terbahnen sein, die so angeordnet sind, daß sie eine Signal­ polarisation reflektieren und eine andere übertragen, wobei das Gitter zu beiden Brennebenen parallel ist. Das Gitter kann zwischen ebenen Flächen von entsprechenden Linsenteilen eingeschlossen sein. Der eine Linsenteil kann als sphärische Kappe geformt sein, während ein zweiter Linsenteil kegel­ stumpfförmig ist. Dadurch ergibt sich eine sehr kompakte Kon­ struktion, die mit kostengünstigen Materialien vergleichs­ weise geringer Dichte realisierbar ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Gruppe in der ersten Brennebene zweidimensional und umfaßt Kreuzdipol­ antennen. Ein Dipol jeder Antenne ist parallel zu der Polari­ sation der Empfangsstrahlung, die von der Reflexionseinrich­ tung darauf gerichtet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Sensor einen Signalgeber, der so angeordnet ist, daß er der Gruppe in der ersten Brennebene ein Überlagerer­ signal zuführt, das parallel zu dem zweiten Dipol jeder An­ tenne polarisiert ist. Einer der Dipole kann einen geteilten Schenkel aufweisen, der als Zwischenfrequenz-Antennenleitung dient.

Der Sensor kann eine Empfangsantennengruppe in der zweiten Brennebene von gleicher Bauart wie die erste Gruppe aufwei­ sen. Er kann ferner eine außerhalb der Linsenapertur angeord­ nete Übertragungseinrichtung aufweisen, um eine Mikrowellen- oder Millimeterwellen-Beleuchtung der Umgebung vorzusehen.

Bei einer alternativen Ausführungsform hat der Sensor in der zweiten Brennebene eine Sendeeinrichtung, umfassend eine Gruppe von getrennt aktivierbaren Polarisationsumschaltan­ tennen, eine linear polarisierte Radarsignaleinspeisung zu diesen Antennen sowie eine polarisationsselektive Reflexions­ einrichtung, die so angeordnet ist, daß sie die Signalein­ speisung vom Ausgang durch die Linse isoliert und zu der Lin­ se Signale überträgt, die in einer dieser Antennen aufgrund der Signaleinspeisung erzeugt wurden. Bei dieser Anordnung ist es möglich, einen Sendestrahl in eine von einer Vielzahl von Richtungen entsprechend der durch die Aktivierung einer entsprechenden Antenne bestimmten Wahl zu lenken. Die Polari­ sationsumschaltantennen können Kreuzdipole mit Diodenschal­ tern und als Schlitze in einer Metallschicht oder einem Me­ tallflächenkörper gebildet sein.

Der Sensor kann eine alternative Ausführungsform einer Sende­ einrichtung aufweisen, die eine Signaleinspeisung aufweist, die über die zweite Brennebene bewegbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht eines Strahlungs­ sensors nach der Erfindung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Ansicht einer Signalüber­ tragungseinrichtung zur Verwendung in dem Sensor von Fig. 1;

Fig. 3 und 4 Polarisationsumschaltantennen zur Verwendung in der Einrichtung nach Fig. 2;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Empfangsanten­ nengruppe, die in dem Sensor von Fig. 1 vorgesehen ist;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Kreuzdipolantenne der Gruppe von Fig. 5;

Fig. 7 eine alternative Ausführungsform einer Polarisa­ tionsumschaltantenne für die Einrichtung von Fig. 2;

Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Sensors nach der Erfindung mit zwei Empfangsantennengruppen; und

Fig. 9 Polarisationsumschaltantennen, die so angeordnet sind, daß eine Phasenregelung erhalten wird.

Fig. 1 zeigt einen Strahlungssensor nach der Erfindung, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der Sensor 10 ist zum Be­ trieb bei einer Mikrowellenfrequenz von 16 GHz ausgelegt. Er umfaßt eine Linse 12 mit einem sphärischen Kappenteil 14 und einem Kegelstumpfteil 16, wobei diese Teile aneinandergren­ zende gleich große kreisrunde Endflächen (nicht gezeigt) haben. Die Linsenteile 14 und 16 bestehen aus Aluminiumoxid mit einer Dielektrizitätskonstanten von 10. Die aneinander­ grenzenden Endflächen haben Durchmesser von 6,6 cm, und die Höhe oder maximale Dicke des sphärischen Kappenteils senk­ recht zu seiner kreisrunden Endfläche beträgt 1,9 cm. Ein Metallgitter 18 aus einem ebenen Feld von gleichbeabstandeten geraden Leiterbahnen ist zwischen den aneinandergrenzenden Endflächen der Linsenteile 14 und 16 eingeschlossen. Das Gitter 18 ist in der Zeichnung, zu der seine Ebene senkrecht verläuft, seitlich zu sehen.

Der sphärische Kappenteil 14 enthält ein zweites Metallgitter 20 in Form eines ebenen Feldes von linearen Leiterbahnen, die in der Zeichnung vom Ende her zu sehen sind. Das zweite Git­ ter 20 ist zwischen einem ersten und einem zweiten Abschnitt 22 und 24 des Kappenteils 14 eingeschlossen, und seine Ebene verläuft parallel zu dem ersten Gitter 18.

Ein ebenes flächiges Substrat 26 aus Aluminiumoxidmaterial ist an dem vorderen Mittenbereich der Linse 12 befestigt, wobei die Ebene des Substrats 26 parallel zu den Ebenen der Gitter 18 und 20 verläuft. Wie noch im einzelnen erläutert wird, trägt das Substrat 26 eine Gruppe von Empfangsantennen (nicht gezeigt) jeweils in Form eines Paars von zueinander orthogonalen Kreuzdipolen. Jeder Dipol hat eine Länge von 0,4 cm, was für eine Resonanz bei 16 GHz an einer Aluminium­ oxid/Luft-Grenzfläche korrekt ist. Die Antennen liegen an der Außenseite 26a des Substrats 26 fern von der Linse 12.

Ein Mikrowelleneinspeisungshohlleiter 28, der an eine Mikro­ wellensignalquelle (nicht gezeigt) angeschlossen ist, hat ein offenes Ausgangsende 30 nahe dem Substrat 26.

Der Kegelstumpfteil 16 der Linse hat eine zweite kreisrunde Endfläche bei 32, die von seiner dem ersten Gitter 18 be­ nachbarten ersten kreisrunden Endfläche einen Abstand von 1,678 cm aufweist; d. h. der Kegelstumpfteil 16 hat eine axiale Länge von 1,678 cm. Die zweite Endfläche 32 grenzt an eine allgemein mit 33 bezeichnete Baugruppe an, die ein drittes Gitter, eine Sendeantennengruppe, ein Aluminiumoxid­ substrat und dafür bestimmte Abstandshalter (nicht gezeigt) umfaßt. Die Bauelemente der Baugruppe 33 werden später noch im einzelnen erläutert. Die Dicke der Baugruppe 33 legt die Sendeantennengruppe in einer Ebene 34 fest, die von der zwei­ ten Linsenendfläche 32 einen Abstand von 0,222 cm aufweist, was eine Entfernung von 1,9 cm von dem die Linsenteile 14 und 16 trennenden ersten Gitter 18 bedeutet. Die Baugruppe 33 besteht weitgehend aus Aluminiumoxid, und ihre Dicke beträgt eine viertel Wellenlänge der Strahlung einer Frequenz von 16 GHz in einem Aluminiumoxidmedium mit einer Dielektrizi­ tätskonstanten von 10. Die Sende- und Empfangsantennengruppen sind somit von dem ersten Gitter 18 gleichbeabstandet.

Die Baugruppe 33 befindet sich angrenzend an einen ersten Hohlleiter 35, der größere Dimensionen hat, als sie für die Betriebsfrequenz geeignet sind. Der erste Hohlleiter 35 ist mit einem zweiten Hohlleiter 36 gekoppelt, dessen Dimensionen für die Betriebsfrequenz von 16 GHz richtig ausgelegt sind.

Der Sensor 10 hat ferner eine zweite Aluminiumoxidlinse 40, die konkav-konvex ist, und einen Zirkularpolarisator 42. Der Polarisator 42 ist als gedruckte Schaltung mit Mäanderleitern ausgelegt, wie er in "IEEE Transactions on Antennas and Propagation", Bd. AP-35, Nr. 6, Juni 1987, S. 652-661, beschrieben ist.

Die erste und die zweite Linse 12 und 40 bilden gemeinsam ein zweiteiliges Objektivsystem bzw. ein Linsensystem mit zwei Brennebenen. Die eine Brennebene ergibt sich aus der Re­ flexion am ersten Gitter 18 und der Übertragung am zweiten Gitter 20. Sie ist mit der Empfangsstrahlerebene auf der Sub­ stratoberfläche 26a koinzident. Die andere Brennebene ist bei 34 mit der Sendestrahlerebene koinzident und entsteht aus der Übertragung durch das erste Gitter 18. Die Brennebenen bei 26a und 34 sind dem Gitter 18 parallel und befinden sich auf dessen entgegengesetzten Seiten.

Der Sensor 10 arbeitet wie folgt. Mikrowelleneingangsenergie mit 16 GHz von einer Quelle (nicht gezeigt) wird entlang dem zweiten Hohlleiter 36 eingespeist; sie wird in der Ebene der Zeichnung vertikal polarisiert, wie durch einen eingekreisten Pfeil 44 angedeutet ist. Die Eingangsleistung gelangt in den ersten Hohlleeiter 35 und, wenn der Sensor 10 ausgeschaltet ist, durch die Sendeantennengruppe zum dritten Gitter, an dem sie reflektiert wird. Wenn die Sendeantennengruppe aktiviert ist, wie noch beschrieben wird, absorbiert sie die vom drit­ ten Gitter reflektierte Energie und strahlt sie erneut mit einer um 90° gedrehten Polarisation ab; d. h. die Sendegruppe wirkt als Polarisationsschalter. Dadurch wird ein Sendesignal Tx erzeugt, das eine horizontale lineare Polarisation senk­ recht zur Zeichenebene hat, wie durch ein einkreistes Kreuz 46 angedeutet ist.

Das horizontal polarisierte Sendesignal Tx geht von der Sen­ deantennengruppe in den Kegelstumpfteil 16 der Linse, wie durch-einzelne Pfeile etwa bei 48 angedeutet ist. Es wird durch das erste Gitter 18 übertragen, weil es orthogonal zu den Leitern dieses Gitters polarisiert ist. Dann geht es durch den sphärischen Kappenteil 14 der Linse in die Luft und weiter zur zweiten Linse 40. Beim Austritt aus der zweiten Linse 40 wird das Sendesignal Tx von dem Zirkularpolarisator 42 von linearer horizontaler Polarisation bei 50 zu Zirkular­ polarisation umpolarisiert, wie durch einen teilkreisförmigen Pfeil 52 angedeutet ist. Das Sendesignal Tx tritt aus der zweiten Linse 40 als paralleler Strahl aus, und zwar aufgrund der Lage der Sendegruppe an einer Brennebene des Linsen­ systems 12/40.

Die Strahlrichtung des Sendesignals Tx ist durch die Sende­ antennengruppe bestimmt. Eine Strichlinie 54 zeigt die opti­ sche Achse des zweiteiligen Objektivsystems 12/40, die auch die Symmetrieachse der Linsenteile 14 und 16 ist. Eine Aktivierung von Antennen an den Positionen -15° und +15° unter und über der Achse 54 führt dazu, daß Sendestrahlen 56 und 58 auf -15° und +15° zu dieser Achse gerichtet werden. Eine zentrale Strahlrichtung ist mit 60 bei 0° auf der Achse 54 des Linsensystems gezeigt, die die Ziellinie des Sensors 10 ist. Das zweiteilige Objektivsystem 12/40 ergibt ein Seh­ feld, das ein auf die Achse 54 zentrierter 60°-Konus ist.

Ein Sendesignal Tx, das eine ungerade Anzahl von Reflexionen oder "Rücksprüngen" in einer Umgebung erfährt, kehrt als Emp­ fangssignal Rx mit relativ umgekehrter Polarisation zurück. Ein Empfangssignal Rx mit einer ungeraden Anzahl von Rück­ sprüngen, das sich dem Polarisator 42 bei 62 nähert, hat in­ folgedessen gegenüber dem abgehenden Sendesignal Tx bei 52 entgegengesetzte Zirkularpolarisation. Das Empfangssignal wird von dem Polarisator 42 vertikal linear polarisiert (in der Zeichenebene), wie durch einen eingekreisten vertikalen Pfeil 64 angedeutet ist.

Empfangssignale Rx kehren entlang Sendestrahlbahnen zurück, wie durch Doppelpfeile 66 angedeutet ist, bis das erste Git­ ter 18 erreicht ist. Da die Empfangssignale parallel zu den Leitern des ersten Gitters polarisiert sind, werden sie in Richtung zu der Empfangsantennengruppe auf dem Substrat 26 reflektiert. Sie werden von dem zweiten Gitter 20 übertragen, da sie orthogonal dazu polarisiert sind. Das zweite Gitter hat die Funktion, Sendestrahlung zu reflektieren, so daß die Empfangsantennengruppe gegenüber dem direkten Empfang von Hochenergie von der Sendegruppe abgeschirmt ist. Die Emp­ fangsanordnung liegt auf der Substratfläche 26a in einer Brennebene des zweiteiligen Objektivsystems 12/40, an der parallele Empfangsstrahlung fokussiert wird.

Die Empfangsantennengruppe erhält einen weiteren Eingang von der Mikrowelleneinspeisung 28, die ein Überlagerersignal bzw. LO-Signal liefert. Die Antennengruppe mischt die Empfangs- und Überlagerersignale Tx und LO unter Erzeugung von Zwi­ schenfrequenzsignalen für die anschließende Signalverarbei­ tung in bekannter Weise.

Nachstehend wird zusätzlich auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine Explosionsansicht der Baugruppe 33 sowie den ersten und den zweiten Hohlleiter 35 und 36 zeigt. Die Sendeantennen­ gruppe ist allgemein mit 70 bezeichnet. Sie umfaßt zwölf An­ tennen 72, die als Gruppe von 6×2 angeordnet sind. Die An­ tennen 72 sind schematisch durch Kreuze dargestellt.

Jede Antenne 72 besteht aus einem gekreuzten Paar von zu­ einander orthogonalen ebenen Metalldipolen, und jeder Dipol hat ein Paar von rechteckigen Schenkeln 74. Die Form der Sendeantennen 72 ist allgemein in Fig. 3 dargestellt.

Jeder Dipol ist 4 mm lang, und die Schenkel 74 sind 1,43 mm lang mit einem zentralen Zwischenraum einer Länge von 1,14 mm. Einander benachbarte Antennen 72 haben jeweils einen Mittenabstand von 5,4 mm. Die Schenkel 74 haben eine Breite von 0,4 mm, so daß jeder Dipol eine Verhältnis von Länge zu Breite von 10 : 1 hat. Dadurch ergibt sich eine Dipolresonanz einer halben Wellenlänge bei 16 GHz, da gezeigt werden kann, daß die effektive Länge jedes Dipols seine physische Länge, multipliziert mit der Quadratwurzel des Mittels der Dielek­ trizitätskonstanten der beiden Medien auf beiden Seiten des Dipols, ist. Da die Antennen 72 auf einer Seite Luft (ε = 1) und auf der anderen Seite Aluminiumoxid (ε = 10) haben, ist ihre effektive Länge 4 mm multipliziert mit √[2/1(10 + 1)]. Dies ergibt 9,38 mm, was bei 16 GHz eine halbe Wellenlänge ist.

Jeder Dipolschenkel 74 ist mit einem entsprechenden orthogo­ nalen Dipolschenkel über einen PIN-Diodenschalter 76, der durch Vorspannen mit einer Gleichspannung aktivierbar ist, gekoppelt. Vorspannungsanschlüsse an die Diodenschalter 76 sind nicht gezeigt. Die Antennen 72 werden durch Metallab­ scheidung auf einer Oberfläche 78a eines Substrats 78 gebil­ det. Die Substratoberfläche 78a mißt 35 mm×23 mm. Die PIN-Dioden sind diskrete Bauelemente; d. h. es wird elektronische Hybridtechnik angewandt. Diese Dioden könnten alternativ mit den Antennen in Halbleitersubstratmaterial integriert sein.

Die Sendegruppe 70 ist durch Aluminiumoxid-Abstandshalter 80 von dem dritten Gitter, das allgemein mit 82 bezeichnet ist, getrennt. Letzteres ist durch Niederschlagen einer Metall­ schicht 84 (durch Punkte bezeichnet) auf einem Aluininiumoxid­ substrat 86 gebildet. Die Schicht 84 hat einen zentralen Be­ reich, der weggeätzt ist, um lineare Leiterbahnen 88 zu defi­ nieren, die durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, in denen das darunterliegende Aluminiumoxidmaterial freiliegt. Nach dem Zusammenbau der Baugruppe 33 befinden sich die Abstandshalter 80 in Kontakt mit dem Gitter 82, und das Sendegruppensubstrat 78 liegt mit den Abstandshaltern 80 in Kontakt. Der überdimensionierte erste Hohlleiter 35 hat eine Randeinfassung 35a, die im Gebrauch an der Substratoberfläche 78a anliegend angeordnet ist. Die darunterliegende Gitterflä­ che (nicht gezeigt) liegt mit der Endfläche 32 der Linse in Kontakt.

Das Antennengruppensubstrat 78, die Abstandshalter 80 und das Gitter 82 bestehen, wie gesagt, aus Aluminiumoxid; ihre Dic­ ken sind in der Baugruppe 33 so kombiniert, daß die Sende­ gruppenantennen 72 in der Brennebene 34 des Linsensystems 12/40 liegen.

Der Abstand (5,4 mm) der Antennen 72 in der Sendestrahler­ gruppe 70 ist so ausgelegt, daß Strahlenbündel benachbarter Antennen einander an ihren 3-dB-Punkten überlappen. Jede Antenne 72 liegt an einer entsprechenden Position in der Brennebene 34, und eine Verlagerung ihrer Position von der Systemachse 54 führt zu einer entsprechenden Winkelverla­ gerung ihrer Ausgangsstrahlrichtung von dieser Achse. Im Freiraum ist die Beugungskeulenbreite für ein Antennendipol­ ausgangssignal, das von einer Linse fokussiert ist, angenä­ hert 1,2λ/D, wobei λ die Freiraum-Wellenlänge und D die Lin­ senapertur ist. Infolgedessen muß für eine Überlappung an 3-dB-Punkten der Antennengruppenabstand für eine bestimmte Wellenlänge und Apertur korrekt sein. Der geeignete Abstand wird mit abnehmendem λ kleiner.

Die Sendeantennengruppe 70 arbeitet wie folgt. Wenn sämtliche PIN-Dioden 76 ausgeschaltet sind, wird nur sehr wenig der vertikal polarisierten Mikrowelleneingangsenergie 44 mit jedem Dipol jeder Antenne 72 gekoppelt, und zwar aufgrund des Polardiagramms der Antennen. Infolgedessen passiert die Ener­ gie die Gruppe 70 und die Abstandshalter 80 weitgehend unbe­ einflußt. Sie wird am dritten Gitter 82, wie bei 90 angedeu­ tet, zurückreflektiert, da sie parallel zu den Gitterleiter­ bahnen 88 polarisiert ist. Sie wird also daran gehindert, die Linse 12 zum anschließenden Austritt in den Freiraum zu er­ reichen.

Wenn ein Paar von Dioden 76, die irgendeiner der Antennen 72 zugeordnet sind, eingeschaltet wird, wird das durch das ver­ tikal polarisierte elektrische Feld in dem vertikalen Dipol dieser Antenne induzierte Mikrowellensignal mit dem zugehöri­ gen horizontalen Dipol gekoppelt. Dies erfolgt aufgrund des Strompfades, der durch jede PIN-Diode 76 zwischen orthogo­ nalen Dipolschenkeln gebildet ist. Der Hauptanteil der von der eingeschalteten Antenne 72 empfangenen Energie wird an ihren horizontalen Dipol gekoppelt. Er wird anschließend mit horizontaler Polarisation wiederausgestrahlt. Wie von C.R. Brewitt-Taylor, D.J. Gunton und H.D. Ress in Electronics Letters, Bd. 17, S. 729-731, 1981, angegeben, strahlt eine Antenne, die an einer Grenzfläche zwischen zwei Medien mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten liegt, hauptsächlich in das Medium, das die höhere Dielektrizitätskonstante hat. Infolgedessen erfolgt die Wiederausstrahlung von einer der Antennen 72 hauptsächlich in das Aluminiumoxidsubstrat 78, da diese Antennen an einer Grenzfläche zwischen Luft (ε = 1) und Aluminiumoxid (ε = 10) angeordnet sind.

Das von der Antennengruppe 70 wiederausgestrahlte Signal geht durch die Abstandshalter 80 zum Gitter 82. Da es horizontal polarisiert und daher zu den Gitterleiterbahnen 88 orthogonal ist, geht es mit nur sehr geringer Reflexion durch das Gitter 82, wie bei 92 angedeutet ist. Es tritt dann in die Linse 12 ein und wird zum Sendesignal Tx.

Im Betrieb sind Richtung und räumliche Ausdehnung des Sende­ strahls durch die jeweils aktivierte Sendeantenne 72 be­ stimmt. Ein wiederausgestrahltes Signal, das horizontal polarisiert ist, geht von jeder aktivierten Antenne 72 aus. Da die Antennen 72 über die Brennebene der Linse bei 34 verteilt sind, führt die Aktivierung einer einzigen Antenne 72 zu einer Sendestrahlrichtung, die durch die Antennenlage bestimmt ist. Wenn zwei oder mehr Antennen 72 gleichzeitig aktiviert sind, wird Energie in zwei oder mehr Richtungen gleichzeitig übertragen. In Fig. 1 sind Sendestrahlrichtungen angegeben, die unter ± 15° zu einer mittigen (Ziellinien-) Strahlrichtung bei 0° geneigt sind.

Eine alternative Ausführungsform einer Sendeantenne, die zum Einsatz in der Strahlergruppe 70 geeignet ist, ist in Fig. 4 gezeigt. Sie ist allgemein mit 72′ bezeichnet, und Teile, die der vorhergehenden Beschreibung entsprechen, sind mit glei­ chen, einfach gestrichenen Bezugszeichen versehen. Die An­ tenne hat Schenkel 74′, von denen ein gegenüberstehendes Paar mit einem PIN-Diodenschalter 76′, der durch eine Vorgleich­ spannung aktivierbar ist, gekoppelt ist. Sie eignet sich zum Umschalten der Polarisation eines Mikrowellensignals von Pa­ rallelität mit einer von zwei Strichlinien 94a und 94b zu Parallelität mit der anderen. Bei Verwendung in der Sende­ strahlergruppe 70 von Fig. 2 würde die Antenne 72′ Schenkel 74′ haben, die diagonal anstatt horizontal und vertikal, wie für die Antennen 72 gezeigt, verlaufen würden.

In den Fig. 5 und 6 ist die Empfangsantennengruppe im einzel­ nen gezeigt. Sie ist allgemein mit 100 in Fig. 5 bezeichnet und umfaßt schematisch als Kreuze dargestellte Einzelantennen 102 in einer 6×2-Anordnung. Fig. 5 ist in angenähert fünf­ facher Vergrößerung der tatsächlichen Größe für 16-GHz-Be­ trieb gezeigt. Fig. 6 zeigt eine einzelne Empfangsantenne 102 im Detail. Die Empfangsstrahlergruppe 100 hat Antennen 102, deren Anzahl, Form und Abstände denjenigen der Sendestrah­ lergruppe 70 entsprechen. Die beiden Gruppen 70 und 100 sind so angeordnet, daß ihre Ebenen und langen Dimensionen paral­ lel sind. Die Empfangsgruppe 100 unterscheidet sich von der Sendegruppe 70 dadurch, daß jede Antenne 102 einen Schenkel 104a aufweist, der in Längsrichtung geteilt ist. Ferner weist jede Antenne 102 einen zentralen Ring von vier Radarfrequenz- Mischerdioden 106a-106d auf. Jede der Dioden 106a-106d ist zwischen ein entsprechendes Paar von Schenkeln 104 mit ver­ schiedenen (orthogonalen) Dipolen geschaltet, also etwa die Diode 106c zwischen die Schenkel 104b und 104c. Die Schenkel 104c und 104d eines der Dipole in Fig. 6 sind an die Anoden von Diodenpaaren 106b/106c bzw. 106a/106d angeschlossen. Die Schenkel 104a und 104b des anderen Dipols sind an die Anoden der Diodenpaare 106a/106b bzw. 106c/106d angeschlossen. Die Dioden 106a-106d sind infolgedessen zu den Schenkeln des einen Dipols hin und von den Schenkeln des anderen Dipols weg polarisiert. Die Abschnitte des geteilten Schenkels 104a sind an Dioden 106a bzw. 106b angeschlossen.

Die Empfangsgruppe 100 arbeitet wie folgt. Ihre lange Ab­ messung ist in den Fig. 5 und 6 horizontal, aber in Fig. 1 vertikal gezeigt. Empfangsstrahlung Rx mit der Radarfrequenz (RF) von 16 GHz ist parallel zu dem Teilschenkel-Dipol 104a/104b polarisiert. Die Überlagererstrahlung LO vom Horn­ strahler 28 (vgl. Fig. 1) ist parallel zu dem anderen Dipol 104c/104d polarisiert. Die LO- und RF-Strahlungen erzeugen Signale in den Dipolen, zu denen ihre Polarisierungen paral­ lel sind, und diese Signale werden von dem Diodenring 106a-106d gemischt unter Erzeugung von Zwischenfrequenzsignalen. Die Zwischenfrequenzsignale haben die Differenzfrequenz zwischen den LO- und RF-Signalen. Der geteilte Schenkel 104a erscheint bei der RF als ein einziger Schenkel aufgrund der kapazitiven Kopplung zwischen seinen Abschnitten. Bei der Zwischenfrequenz wirkt er jedoch als zwei parallele Leiter unter Bildung einer Antennenspeiseleitung. Infolgedessen bildet er eine Ausgangsspeiseleitung zur Weiterleitung von Zwischenfrequenzsignalen zu einer Verarbeitungsschaltung (nicht gezeigt). Solche Schaltungen sind auf dem Gebiet der Radarsignalverarbeitung allgemein bekannt und werden nicht erläutert. Sie können einen Zwischenfrequenzverstärker und einen A-D-Umsetzer für jede Antenne 102 aufweisen. A-D-Um­ setzer-Ausgangssignale von der Gruppe 100 werden bekannten Digitalschaltungen zugeführt.

Der Radarsensor 10 hat sowohl Sende- als auch Empfangskapa­ zität innerhalb einer gemeinsamen Apertur, die durch die optische Apertur des zweifachen Objektivsystems 12/40 defi­ niert ist. Die Sende- und Empfangsgruppen 70 und 100 sind auf Substraten 78 und 26 angeordnet, die aus dem gleichen Mate­ rial wie die Linse 12 bestehen und als ihre Verlängerungen wirken. Strahlungsreflexionen an Flächen des zweifachen Objektivsystems 12/40 aufgrund von Grenzflächen zwischen ungleichen dielektrischen Medien werden durch reflexmindernde Schichten ähnlich der Entspiegelung von Linsen in Kameras und dergleichen unterdrückt.

Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Polari­ sationsumschalt-Sendeantenne, die allgemein mit 110 bezeich­ net ist. Die Antenne 110 besteht aus einer Metallisierungs­ schicht 112, in der orthogonale Kreuzschlitze 114 geformt sind unter Freilegung eines darunterliegenden Substrats 116. Ein Paar von PIN-Diodenschaltern 120 ist mit jeweils ent­ gegengesetzten Polaritäten (Kathode zu Kathode) durch einen zentralen gemeinsamen Zwischenraum 122 der Schlitze 114 reihengeschaltet. Die Schalter 120 sind diagonal durch den Zwischenraum 122 miteinander verbunden und haben einen zen­ tralen gemeinsamen Verbindungspunkt 124, dem eine Vorgleich­ spannung über eine Zuleitung zugeführt wird, die durch eine Strichlinie 126 angedeutet ist.

Die Antenne 110 arbeitet gemäß der Beschreibung für die An­ tenne 72 von Fig. 3. Die Antenne 110 bietet jedoch den Vor­ teil einer überlegenen Wärmeableitung der Schalter 120 über die Metallisierungsschicht 112. Dadurch können die Schalter einen höheren RF-Energiepegel steuern. Das Vorhandensein der Metallisierungsschicht 112 überall mit Ausnahme an Schalter­ positionen unterbindet den Austritt von RF-Energie zwischen Schalterpositionen. Außerdem erlaubt es die Metallisierungs­ schicht 112, Halbleiterbauelemente und Bonddrähte nahe an den Schlitzen 114 anzubringen, ohne ihr Betriebsverhalten zu ver­ schlechtern.

Fig. 8 zeigt einen seitlichen Schnitt eines alternativen Aus­ führungsbeispiels eines Strahlungssensors gemäß der Erfin­ dung, der allgemein mit 200 bezeichnet ist. Er weist mehrere Ähnlichkeiten mit dem Sensor 10 von Fig. 1 auf, und äquiva­ lente Teile sind daher mit einer vorgestellten "2" gleich bezeichnet. Im Hinblick auf die genannten Ähnlichkeiten wird der Sensor nur in Umrissen beschrieben. Der Sensor 200 hat eine Linse 212 mit einem sphärischen Kappenteil 214 und einem Kegelstumpfteil 216. Die Linse 212 hat ein zentrales Gitter 218, das Reflexions- bzw. Transmissions-Brennebenen bei 226a bzw. 234 definiert. Diese Ebenen befinden sich an den Außen­ flächen von Substraten 226 bzw. 278, die jeweils eine ent­ sprechende Empfangsantennengruppe (nicht gezeigt) tragen. Die Linsenteile 214 und 216 weisen Gitter 220 und 282 auf, die vertikal und horizontal polarisierte Signale 201/203 über­ tragen.

Der Sensor 200 weist ferner eine Sendeantenne 205 mit einem Austrittshornstrahler 207 auf, der durch einen Zirkularpola­ risator 242 verläuft. Die Antenne 205 erzeugt ein rechts zir­ kularpolarisiertes (RHC) Sendesignal Tx, das zu einer ent­ fernten Umgebung (nicht gezeigt) geht. Rücksignale von der Umgebung sind entweder rechts oder links zirkular (LHC) polarisiert je nachdem, ob sie aus Tx-Signalen entstehen, die eine gerade oder eine ungerade Anzahl von Reflexionen erfah­ ren haben.

Die rechtszirkularen Rx-Signale werden von dem Polarisator 242 vertikal polarisiert, wie bei 201 gezeigt, und werden von der Linse 212 an der Empfangsgruppe 226a nach Reflexion am Gitter 218 fokussiert. Die linkszirkularen Rx-Signale werden von dem Polarisator 242 horizontal polarisiert, wie bei 203 gezeigt. Diese Polarisation wird zum Gitter 218 übertragen und von der Linse 212 in der anderen Brennebene 234 fokus­ siert. Rx-Signale, die die Brennebenen 234 und 226a errei­ chen, werden von entsprechenden Empfangsantennenanordnungen detektiert und verarbeitet, wie das unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben ist. LO-Signale werden gemäß den Pfeilen 211 in die Empfangsgruppen eingespeist.

Der Sensor 200 verwendet eine adaptierte Version des Vor­ schlags mit dualer Brennebene gemäß Fig. 1 zur Definition von zwei Empfangsorten anstelle von Sende- und Empfangsorten. Er verliert zwar die Fähigkeit zur Lenkung des Sendestrahls Tx durch Polarisationsumschaltung in einer Brennebenen-Antennen­ gruppe. Statt dessen wird aber der Sendestrahl Tx aus dem Hornstrahler 205 genützt, um einen eine Umgebung beleuchten­ den Flutlichtstrahl zu liefern. Er kann zwar nicht gelenkt werden, um einem bewegten Ziel zu folgen oder Mikrowellen­ energie in eine Vorzugsrichtung zu richten; dagegen hat er die Fähigkeit, Ziele auf der Grundlage ihrer Reflexions-Charakteristiken zu unterscheiden.

Der Sensor 200 kann ohne den Sendehornstrahler 205 betrieben werden. Er arbeitet dann als passiver Sensor, der in einer Umgebung erzeugte Signale detektiert.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendet Antennengrup­ pen, die auf Substraten 26 usw. aus dem gleichen Material wie die Linse 12 bestehen und als Verlängerungen derselben wir­ ken; d. h. Strahlung erreicht oder verläßt die relevante Antennengruppe wie etwa 100 durch die Substratdicke. Es ist auch möglich, Silicium- oder GaAs-Substrate zu verwenden, auf denen Halbleiterdioden und Antennen integriert sind. Die Dielektrizitätskonstante von Silicium ist 11,7, und diejenige von GaAs ist 12,5. Beide liegen nahe an derjenigen von Alumi­ niumoxid, und Reflexionen an den Linsen/Substrat-Grenzflächen sind daher unbeachtlich. Die Strahlung kann daher wie vorher die Antennengruppe über das Substrat erreichen.

Jede Antennengruppe wie etwa 100 kann alternativ zwischen ihrem Substrat 26 und der Linse 12 positioniert sein. In diesem Fall muß die Anordnung so getroffen sein, daß die Antennen vorwiegend an Strahlung ankoppeln, die durch die Linse geht (je nachdem entweder im Empfangs- oder im Sende­ modus). Dies kann erreicht werden, wenn die Dielektrizi­ tätskonstante der Linse höher als diejenige des Substrats ist, oder wenn das Substrat sehr viel dünner als die Strah­ lungswellenlänge in seinem Material ist.

Die Empfangs- und Sendeantennen 102/74 in den Gruppen 100/70 sind exakt in entsprechenden Brennebenen 26a/34 der Linse 12 positioniert. Dadurch ist sichergestellt, daß jede Antenne einer jeweiligen Empfangs- oder Sendestrahlrichtung im Frei­ raum durch die Linse entspricht. Eine Signalverarbeitung von Zwischenfrequenzsignalen zur Abtrennung von Komponenten aus verschiedenen Richtungen ist nicht erforderlich.

Es ist auch möglich, die Sendeanordnung 70 und die Empfangs­ anordnung 100 an Positionen vorzusehen, die gegenüber den jeweiligen Brennebenen 34 und 26a geringfügig verlagert sind. Diese Verlagerung erfolgt in jedem Fall um eine Strecke, die kleiner oder gleich einer Wellenlänge von Strahlung in der Linse oder dem Substratmaterial unmittelbar angrenzend an die relevante Antennengruppe 70 oder 100 bei der Betriebsfrequenz ist. In der Einrichtung 10 von Fig. 1, die für einen Betrieb bei 16 GHz ausgelegt ist, ist die maximale Verlagerung die entsprechende Freiraum-Wellenlänge von 1,89, dividiert durch die Quadratwurzel der Dielektrizitätskonstanten von Alumi­ niumoxid (ε = 10), nämlich 0,59 cm. Im Empfangsmodus bedeutet eine solche Verlagerung der Empfangsgruppe 100, daß Strahlung aus einer einzigen Richtung im Freiraum an mehr als eine An­ tenne 102 ankoppelt. Die von einigen benachbarten Antennen 102 in der Empfangsgruppe 100 abgeleiteten Zwischenfrequenz­ signale können jedoch mit geeigneten Bewertungskoeffizienten kombiniert werden, so daß ein Signal erhalten wird, das einer einfallenden ebenen Welle entspricht. Die Bewertungskoeffi­ zienten hängen dabei von der gewählten Einfallsrichtung ab. Gleichermaßen kann im Sendemodus eine Sendegruppe aus der Brennebene 34 in Richtung zum ersten Gitter 18 verlagert sein. In diesem Fall werden mehrere Sendeantennen 72 gleich­ zeitig aktiviert und erzeugen einen kombinierten Strahl, der sich aus der Störung zwischen einzelnen Antennenbeiträgen ergibt. Wie noch im einzelnen beschrieben wird, erhält man durch geeignet schaltbare Sendeantennen ein ausreichendes Maß an Phasensteuerung für eine grobe Strahlformung. Es ist wich­ tig, diese Lösung mit Verlagerung aus der Brennebene von einem konventionellen phasengesteuerten Gruppenstrahler mit Aperturebene zu unterscheiden, der über Hunderte oder auch Tausende von Strahlerelementen eine Phasen- und Amplituden­ steuerung erfordert.

Beide Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 8 verwenden ein polarisationsselektives Reflektorgitter 18/218, um Brenn­ ebenen 26a/226a und 34/234 zu definieren. Die Gitter 18/218 sind parallel zu den von ihnen definierten Brennebenen und liegen zwischen diesen. Dies führt zu einer sehr kompakten Anordnung, die beispielsweise um die optische Achse 54 von Fig. 1 rotationssymmetrisch ist. Wenn das Gitter 18 gering­ fügig aus der Senkrechten zur Achse 54 geneigt wird, ist die Einrichtung 10 immer noch mit neu positionierten Brennebenen realisierbar, aber Symmetrie und Kompaktheit würden dabei reduziert werden.

Es ist ein Vorteil, daß die Sensoren der Fig. 1 und 8 mit Linsen 12/212 realisierbar sind, die aus einem Material auf Kunststoffbasis mit einer Dielektrizitätskonstanten von 10 bestehen. Künstliche Dielektrika auf Polymer/Keramik-Basis sind formbar, kostengünstig, relativ einfach maschinell zu bearbeiten und haben keine unannehmbar hohe Dichte. Es ist nicht notwendig, Materialien mit hohen Dielektrizitätskon­ stanten zu verwenden, die teuer und schwierig zu bearbeiten sind und in Komponenten mit hohem Gewicht resultieren.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung (nicht gezeigt) ist die Sendegruppe 33 der Fig. 1 und 2 durch eine Mikrowellensignalquelle ersetzt, die mechanisch (anstatt elektronisch) umpositionierbar ist. Dieses Ausführungsbei­ spiel verwendet eine flexible koaxiale Signaleinspeisung zu einem Hohlleiterabschnitt, um einer einzigen, permanent kurz­ geschlossenen Polarisationsumschaltantenne Energie zuzufüh­ ren. Die Antenne ist in der Brennebene 24 der Linse angeord­ net und strahlt Mikrowellenenergie in die Linse 12 ab. Der Hohlleiterabschnitt ist entlang zwei zueinander orthogonalen Achsen in der Brennebene 34 durch Schrittmotoren bewegbar. Somit kann die Position des Sendesignalursprungs in der Brennebene 34 jeweils an eine von vielen Sendestrahlrichtun­ gen angepaßt werden.

Fig. 9 zeigt drei alternative Ausführungsformen einer Kreuz­ dipol-Sendeantenne, die mit 300, 320 bzw. 340 bezeichnet sind. Die erste Antenne 300 ist äquivalent zu der in Fig. 3 gezeigten, wobei die PIN-Dioden 76 durch Kurzschlußstäbe 302 ersetzt sind, die jeden Dipolschenkel 304 mit einem entspre­ chenden orthogonalen Schenkel 306 verbinden. Diese Antenne bildet die im vorhergehenden Absatz erwähnte permanent kurz­ geschlossene Polarisationsumschaltantenne. Sie wandelt einen nichtfokussierten Eingang von einem Hohlleiter (der dem Hohl­ leiter 35 äquivalent ist) zu einer lokalisierten Quelle in oder nahe der Brennebene einer Linse um. Sie kann als Flut­ licht-Punkt-Wandler angesehen werden und kann einen viel höheren Energiepegel als eine diodengeschaltete Antenne übertragen.

Die Antenne 320 gleicht derjenigen von Fig. 4, wobei jedoch beide Paare von Antennenschenkeln 322/324 durch voneinander isolierte jeweilige PIN-Umschaltdioden 326 miteinander ver­ bunden sind. Dabei wird entweder die eine oder die andere Diode eingeschaltet, um die Polarisation von Parallelität mit einer Strichlinie 328 zu Parallelität mit der anderen zu ändern, wie das bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 der Fall ist. Die Sendesignalphase ist jedoch zwischen den beiden Fällen um 180° verschieden; d. h. das Einschalten einer Diode 326 ergibt ein Ausgangssignal, das zu demjenigen gegenphasig ist, das durch Einschalten der anderen Diode erzeugt wird. Dadurch ergibt sich eine grobe Phasensteuerung, die für eine Sendeantennengruppe 320 geeignet ist, die innerhalb einer Wellenlänge von der Brennebene 34 und liegt und dazu parallel angeordnet ist.

Die Antenne 340 ist derjenigen von Fig. 3 äquivalent, wobei aber jeder Antennenschenkel 342/344 über entsprechende PIN-Diodenschalter 346 mit beiden orthogonalen Schenkeln 344/342 verbunden ist. Ebenso wie die Antenne 320 eignet sich die Antenne 340 zur Vervielfachung, um eine Polarisationsum­ schalt-Sendegruppe zu bilden. Die Dioden 346 werden in dia­ metral entgegengesetzten Paaren eingeschaltet. In beiden Fällen wird die Polarisation um 90° umgeschaltet, aber die Phase des Signals, das durch Einschalten des einen Paars erzeugt wird, ist um 180° von derjenigen des Signals ver­ schieden, das durch Einschalten des anderen Paars erzeugt wird.

Claims (11)

1. Strahlungssensor mit einer dielektrischen Sammellinse, die so angeordnet ist, daß sie eine optische Apertur und eine durch die Apertur gehende optische Achse definiert, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Linse (12) eine polarisationsselektive Einrichtung (18) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie an jewei­ ligen Linsenoberflächenbereichen, die über die optische Achse (54) verlaufen, eine erste und eine zweite Brenn­ ebene (26a, 34) definiert,
• b) die Reflexionseinrichtung (18) bewirkt, daß die Brenn­ ebenen (26a, 34) verschiedenen Strahlungspolarisationen entsprechen,
• c) eine Empfangsgruppe (100) von Antennen im Bereich der ersten Brennebene (26a) positioniert ist, wobei jede Antenne (102) eine entsprechende Strahlungsbündel­ richtung (z. B. 66) durch die Linse (12) definiert und hauptsächlich an durch die Linse (12) gehende Strahlung gekoppelt ist, und
• d) im Bereich der zweiten Brennebene (34) vorgesehen ist entweder:
• i) eine richtungsselektive Sendeeinrichtung (70), die an eine Vielzahl von Ausgangsstrahlrichtungen (56-60) durch die Linse (12) koppelbar ist, oder:
• ii) eine zweite Empfangsgruppe von Antennen, die äqui­ valent zu der in der ersten Brennebene befindlichen Gruppe (100) angeordnet und für unterschiedliche Strahlungspolarisation empfindlich sind.

2. Strahlungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseinrichtung ein Gitter (18) aus linearen Leiterbahnen ist, die zwischen zwei Linsenteilen (14, 16) eingeschlossen sind und parallel zu beiden Brennebenen (26a, 34) verlaufen.

3. Strahlungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Linsenteile (14, 16) sphärische Kappenform bzw. Kegelstumpfform haben.

4. Strahlungssensor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseinrichtung (18) so angeordnet ist, daß sie linear polarisierte Empfangsstrahlung zu der Gruppe (100) in der ersten Brennebene richtet, daß diese Gruppe (100) zwei­ dimensional ist und Antennen (102) jeweils in Form eines Paars von Kreuzdipolen (104a/104b, 104c/104d) umfaßt, wobei ein Dipol (104a/104b) jedes Paars parallel zu auftreffender Empfangsstrahlungs-Polarisation (Rx) ist, und der Sensor (10) eine Einrichtung aufweist, die ein Überlagerersignal (LO) zu dieser Gruppe richtet, das parallel zu dem anderen Dipol (104c/104d) jedes Paars polarisiert ist.

5. Strahlungssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne (102) einen Ring von Mischerdioden (106a-106d) aufweist, der so angeordnet ist, daß Empfangs­ strahlungssignale und Überlagerersignale (Rx, LO), die in jeweiligen Dipolen (104a/104b, 104c/104d) entwickelt werden, gemischt und Zwischenfrequenzsignale erzeugt werden.

6. Strahlungssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne einen geteilten Dipolschenkel (104a) auf­ weist, der als Zwischenfrequenz-Antennenspeiseleitung dient.

7. Strahlungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der zweiten Brennebene angeordnete Empfangsgruppe gleicher Konstruktion wie die Gruppe (100) in der ersten Brennebene.

8. Strahlungssensor nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Sendeeinrichtung (70), die zur Mikrowellenbeleuchtung einer außerhalb der Linsenapertur befindlichen Szene ange­ ordnet ist.

9. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch eine in der zweiten Brennebene befindliche Sendeeinrichtung mit einer Gruppe (70) von getrennt aktivierbaren Polarisa­ tionsumschaltantennen (72), einer linear polarisierten Si­ gnaleinspeisung (44) zu diesen Antennen und einer polarisa­ tionsselektiven Reflexionseinrichtung (82), die so angeordnet ist, daß sie die Signaleinspeisung (44) vom Ausgangssignal durch die Linse (12) trennt und zu der Linse (12) polarisa­ tionsumgeschaltete Signale (92) überträgt, die in einer die­ ser Antennen (72) aufgrund der Signaleinspeisung (44) erzeugt werden.

10. Strahlungssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsumschaltantennen Kreuzdipolschlitze (114) in einem flächigen Metallkörper (112) sind und durch diagonal gekoppelte Schaltmittel (120) aktivierbar sind.

11. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch eine in der zweiten Brennebene befindliche Sendeeinrichtung mit einer Signaleinspeisung, die eine nichtschaltbare Polari­ sationsdrehantenne aufweist, und mit einer Einrichtung zum Bewegen dieser Antenne über die zweite Brennebene (34).