DE7410769U

DE7410769U - Monopulse radiation source

Info

Publication number: DE7410769U
Application number: DE7410769U
Authority: DE
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1973-03-27
Publication date: 1974-09-05

Description

173» Bd. Haussmann173 “Vol. Haussmann

Paris Frankreich Paris France

Unser Our Zeichen: T Characters: T 11

Monopuls-StrahlungsquelleMonopulse radiation source

Die Erfindung bezieht sich auf eine Monopuls-Strahlungsquelle. The invention relates to a monopulse radiation source.

Bekanntlich sind Monopulssysteme entv/eder aktive Systeme (Radargeräte), velche die an einem räumlichen Ziel reflektierte Sendeenergie empfangen, oder passive Systeme, welche die direkt vom Ziel ausgesendete Energie empfangen. Unabhängig davon, ob es sich um aktive oder passive Systeme handelt, v/ird eine Angabe über die Richtung des Ziels, die durch zwei Parameter, im allgemeinen den Höhenwinkel und den Seitenwirkel dargestellt ist, mit Hilfe eines einzigen Empfangsimpulses erhalten. Die Monopuls Strahlungsquelle bildet in Verbindung mit einer Fukussierungsonordnung die Antenne des Systems. Die Strahlungsquelle ist ::.o ausgeführt, daß jeder Empfangsimpuls anAs is known, monopulse systems are either active systems (Radar devices), receive the transmitted energy reflected at a spatial target, or passive systems, which receive the energy sent directly from the target. Regardless of whether it is active or passive Systems is an indication of the direction of the target, given by two parameters, generally the angle of elevation and the side curl is shown, obtained with the aid of a single received pulse. The monopulse Radiation source forms in connection with a focusing arrangement the antenna of the system. The radiation source is ::. O designed that every received pulse on

Lei/PeLei / pe

zv/ei getrennten Ausgängen zwei sogenannte Differenzsignale entstehen läßt, die in relativen Vierten, die von dem Pegel des Empfangssignals abhängen, die Hohenwinkelablage und die Seitenwinkelablage der Zielrichtung in Bezug auf die Antennenachsc ausdrucken.Two so-called differential signals on separate outputs can arise that in relative fourths, which depend on the level of the received signal, the Hohenwinkelablage and print out the azimuth offset of the aiming direction in relation to the antenna axisc.

Diese Differenzsignale werden mit ΔΕ und ΔΗ bezeichnet. Die absoluten Ablagen, die unabhängig von dem Pegel des Empfangssignals sind, erhält man anschließend durch Vergleich jedes dieser Differenzsignale mit einem Bezugssignal , das Summensignal Σ genannt wird. Dieses Signal wird im allgemeinen an einem weiteren Ausgang erhalten.These difference signals are denoted by ΔΕ and ΔΗ. The absolute offsets, which are independent of the level of the received signal, are then obtained by comparing each of these difference signals with a reference signal called the sum signal Σ. This Signal is generally received at a further output.

Eine Monopuls-Strahlungsquelle enthält also einen Summen-Ausgangskanal, einen Höhenwinkeldifferenz-Ausgangskanal und einen Seitenwinkeldifferenz-Ausgangskanal. Im Fall eines Radarsystems enthält die Strahlungsquelle ferner einen Eingangskanal, der in den meisten Fällen mit dem Summenausgang zusammenfällt. Diese verschiedenen Kanäle sind mit der Antenne durch mehr oder weniger komplizierte Schaltungen verbunden.A monopulse radiation source thus contains a sum output channel, an elevation angle difference output channel and a azimuth difference output channel. In the case of a radar system, the radiation source contains also an input channel, which in most cases coincides with the sum output. These different Channels are connected to the antenna by more or less complicated circuits.

Außerhalb der Monopuls-Strahlungcquelle sind die drei Ausgänge mit Vergleichsschaltungen für die Summen- und Differenzsignale verbunden. Im Falle eines P.adarsystems ist der Eingangskanal an den Sender angeschlossen. Ytenn der Eingangskanal mit dem Summenausgang zusammenfällt, ist eine Sende-Empfangs-V/eiche zwischen diesen Ausgang einerseits und den Sender und die Vergleichsschaltungen andererseits eingefügt.Outside the monopulse radiation source are the three Outputs connected to comparison circuits for the sum and difference signals. In the case of a P. radar system the input channel is connected to the transmitter. Ytenn the input channel coincides with the sum output, is a transmit / receive calibration between this output on the one hand and the transmitter and the comparison circuits on the other hand inserted.

Von der Antennenseite her betrachtet enthält die Monopuls-Strahlungsquelle eine gewisse Anzahl von strahlenden Öffnungen, die einander derart zugeordnet sind, daß sie sichViewed from the antenna side, the monopulse contains radiation source a certain number of radiating openings, which are assigned to each other in such a way that they are

gegenüber den drei Summen- und Differenzausgängen wie ;i drei unabhängige Strahlungsquellen verhalten: eine ; Summenquelle, die einer einzigen strahlenden.Öffnung äquivalent ist, und für welche das Energiemaximum in der jcompared to the three sum and difference outputs such as; i behave three independent radiation sources: one; Sum source that is equivalent to a single radiating opening is, and for which the energy maximum in the j

Antennenachse konzentriert ist, und zwei Differenzquellen, die jeweils zwei getrennten strahlenden Öffnungen äquivalent sind, die in gleichen Abständen von der Antennenachse liegen, wobei die beiden Differenzquellen zueinander senkrechte Symmetrieebenen haben. YJenn die Richtung eines Ziels im Raum mit der Antennenachse zusammenfällt, sind die in den beiden Öffnungen jeder Differenzquelle empfangenen Signale einander gleich. Es erscheint dann kein Signal an den Differenzausgängen. Wenn diese Richtung von der Antennenachse abweicht, wird die Winkelablage durch einen Amplitudenunterschied der in den beiden Öffnungen von einer oder von beiden Differenzquellen empfangenen Signale ausgedrückt; dieser Unterschied äußert sich in einem Signal an den entsprechenden Ausgängen.Antenna axis is concentrated, and two differential sources, each with two separate radiating openings are equivalent, which are equidistant from the antenna axis, the two sources of difference have mutually perpendicular planes of symmetry. YJenn the direction of a target in space with the antenna axis coincide, the signals received in the two ports of each differential source are mutually exclusive same. No signal then appears at the differential outputs. If this direction deviates from the antenna axis, the angular deviation is caused by a difference in amplitude in the two openings of one or expressed signals received from both difference sources; this difference is expressed in a signal at the corresponding outputs.

Die Monopuls-Strahlungsquellen können eine große Vielfalt von Konfigurationen haben. In dem Buch von Merril Skolnik "RADAR HANDBOOK", Verlag Mac Graw Hill, sind in Kapitel 21-4 in den Figuren 17 bis 21 Strahlungsquellen gezeigt, die vier oder mehrstrahlende Öffnungen haben. Die Figuren 23, 25, 26 zeigen Strahlungsquellen mit einer einzigen Öffnung, bei denen aber Wellenformen hoher Ordnung für die Gewinnung der Differenzsignale ν en·/end et werden.The monopulse radiation sources can have a great variety of configurations. In the book "RADAR HANDBOOK" by Merril Skolnik, published by Mac Graw Hill, are Shown in Chapter 21-4 in Figures 17 to 21 radiation sources that have four or more radiating openings to have. Figures 23, 25, 26 show radiation sources with a single opening, but with waveforms high order for the extraction of the difference signals ν en · / end et.

In allen Fällen haben die Strahlungsdiagramme der Differenzquellen Abweichungen gegenüber dem Strahlungsdiagramm der Summenquelle, so daß sie auf jeder SeiteIn all cases, the radiation diagrams of the differential sources deviate from the radiation diagram the total source so that they are on each side

über den Rand der Fokussierungsanordnung hinausgehen, wodurch der Antennengewinn für die Differenzsignale verringert wird.go beyond the edge of the focusing arrangement, whereby the antenna gain for the difference signals is reduced.

Die drei Strahlungsquelle^ (Summenquelle und Differenzquellen) müßten jedoch Strajilungsdiagramme aufweisen, welche die der Strahlungsquelle zugeordnete Fokussierungseinrichtung möglichst¹ genau erfaßt. In diesem Fall wäre die Monopuls-Strjahlungsquelle optimalisiert.However, the three radiation source ^ (sum and difference source sources) would have Strajilungsdiagramme which accurately detects the associated one of the radiation source focussing means possible. ¹ In this case the monopulse radiation source would be optimized.

In Fig. 16 auf Seite 21-14 HANDBOOK" ist eine ideale !In Fig. 16 on page 21-14 HANDBOOK "is an ideal!

des zuvor erwähnten "RADAR Monopuls-Strahlungsquelle geof the aforementioned "RADAR monopulse radiation source ge

zeigt, bei der diese Optimalisierung der Strahlungsdiagramme für das SummensignajL Σ und die Differenzsignale ΔΕ und ΔΗ erfüllt ist.shows in which this optimization of the radiation diagrams for the sum signal and the difference signals ΔΕ and ΔΗ is fulfilled.

Die Optimalisierung wird ii|n allgemeinen in den beiden Symmetrieebenen der Monopuls-Strahlungsquelle gesucht. Diese Ebenen sollen in der folgenden Beschreibung "E-Ebene" und "Η-Ebene" genannt werden. Die Ε-Ebene ist die Symmetrieebene, die den elektrischen Feldvektor E im Mittelpunkt der Summenquelle enthält. Die Η-Ebene ist die senkrecht zur Ε-Ebene stehende Symmetrieebene.The optimalization becomes ii | n general in the two Looking for planes of symmetry of the monopulse radiation source. In the following description, these levels should be referred to as "E level" and "Η-plane" are called. The Ε-plane is the plane of symmetry that has the electric field vector E at the center of the Contains total source. The Η-plane is the plane of symmetry that is perpendicular to the Ε-plane.

Die bekannten Honopuls-Strahlungsquellen sind im wesentlichen aus einem oder aus mehreren im allgemeinen rechteckigen Hohlleiterabschnitten gebildet. Am einen Ende sind die Hohlleiter zur Bildung der strahlenden öffnungen offen» wobei sie gegebenenfalls nach Art von Hornstrahlern erweitert sein können. Am anderen Ende verbinden mehr oder weniger komplizierte Verzweigungsschaltungen diese Hohlleiter mit dem Summenausgang und den Differenzausgängen.The known Honopuls radiation sources are essentially formed from one or more generally rectangular waveguide sections. At one end are the waveguides are open to form the radiating openings, where they expand, if necessary, in the manner of horn radiators could be. At the other end, more or less complicated branch circuits connect these waveguides with the sum output and the difference outputs.

In der. Figuren 17, 19 und 20 im Kapitel 21 des "RADAR HANDBOOK" sind Beispiele von Strahlungsquellen mit vier oder fünf Hoynstrahlern gezeigt. Die Optimalisierung der Strahlungsdiagramme erfolgt dann durch Hinzufüge.! von zusätzlichen Hcrnstrahlern, damit die Öffnungsquerschnitte der Differenzquellen vergrößert werden. Fig. auf Seite 21-17 des "RADAR HANDBOOK¹⁸ zeigt eine optimalisierte Strahlungsquelle mit zwölf Hornstrahlern. Diese nähert sich der idealen Konfiguration von Fig. 16, doch sind die Höchstfrequenzkreise außerordentlich kompliziert und für den Fall der Anwendung bei Luftfahrzeugen schlecht mit den Anforderungen hinsichtlich Gewicht und Raumbedarf vereinbar.In the. FIGS. 17, 19 and 20 in chapter 21 of the "RADAR HANDBOOK" show examples of radiation sources with four or five Hoyn radiators. The radiation diagrams are then optimized by adding.! of additional headlights, so that the opening cross-sections of the differential sources are enlarged. Fig. On pages 21-17 of the "RADAR HANDBOOK ¹⁸ shows an optimalized radiation source with twelve horns. This approximates the ideal configuration of Fig. 16, but the ultra-high frequency circuits are extremely complicated and, for the case of application in aircraft, poor with the requirements with regard to Weight and space requirements compatible.

Die in FR-PS 1 512 406 beschriebene Strahlungsquelle enthält nur einen einzigen Hornstrahler oder Hohlleiter, also nur eine einzige strahlende Öffnung. Für die Trennung der Summen- und Differenzsignale v/erden Hybrid - 'Wellenformen angewendet.The radiation source described in FR-PS 1 512 406 contains only a single horn or waveguide, so just a single radiant opening. Hybrid waveforms are used to separate the sum and difference signals applied.

Die Öffnung ist für die Differenzsignale richtig dimensioniert. Die Optimalisierung kann dadurch erfolgen, daß die Öffnung für das Summensignal durch Verwendung von Vellenforraen hoher Ordnung verringert wird. Diese Wellenformen sind jedoch schwierig anzuwenden und erfordern komplizierte Höchstfrequenzkreise.The opening is correctly dimensioned for the differential signals. The optimization can take place in that the opening for the sum signal by using Vellenforraen high order is decreased. However, these waveforms are difficult to use and require complicated ones High frequency circuits.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Monopuls-Struhlungsquelle, welche d? ese Nachteile nicht aufweist und eine Optimalisierung der Strahlungsdiagramme ohne Verwendung von Hybrid - Vellenformen hoher Ordnung und unter Einsatz von einfachen Höchstfrequenzkreisen herkömmlicher Art ermöglicht.The aim of the invention is to provide a monopulse radiation source which d? it does not have any disadvantages and enables the radiation diagrams to be optimized without using high-order hybrid waveforms and using simple high-frequency circuits of the conventional type.

7410768-5.3.747410768-5.3.74

Bei einer Monopuls-Strahlungsquelle, die an drei Ausgängen ein Summensignal Σ und zwei von einer Yiinkelabweichung zwischen der Richtung eines Zieles im Raum und der Achse einer der Quelle zugeordneten Antenne abhängige Differenzsignale ΔΕ und ΔΗ liefert, mit einem Hornstrahler, der an einer Seite zum freien Raum hin offen ist und an der anderen Seite mit einer Speiseanordnung für den Hornstrahler gekoppelt ist, die beim Empfang die Summen- und Differenzsignale liefert, wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Hornstrahler wenigstens zwei metallische Trennwände hat, die ihn in einen mittleren Hornstrahler und wenigstens zwei seitliche Hornstrahler unterteilen, und daß die Trennwände so angeordnet sind, daß das Verhältnis des Öffnungsquerschnitts jedes seitlichen Hornstrahlers zu dem Öffnungsquerschnitt des mittleren Hornstrahlers auf der dem freien Raum zugewandten Seite größer als auf der der Speiseanordnung zugewandten Seite ist.With a monopulse radiation source that has three outputs a sum signal Σ and two of one angle deviation between the direction of a target in space and the axis of an antenna associated with the source dependent difference signals ΔΕ and ΔΗ supplies, with a Horn antenna, which is open on one side to the free space and on the other side with a feed arrangement is coupled for the horn antenna, which delivers the sum and difference signals when received, is This object is achieved according to the invention in that the horn antenna has at least two metallic partition walls which divide it into a central horn and at least two side horns, and that the partitions are arranged so that the ratio of the opening area of each side horn larger than the opening cross-section of the central horn on the side facing the free space than is on the side facing the food arrangement.

Bei der Strahlungsquelle nach der Erfindung erzeugen die Trennwände eine Änderung der Verteilung der Energie zwischen der Öffnung des Hornstrahlers und dem Eingang der Speiseanordnung. Die Energie des Summensignals wird dadurch in der Mitte der Öffnung konzentriert, während die Energie der Differenzsignale zu. den Enden hin verschoben wird, wodurch die Richtwirkung der Strahlungßdiagramme für die Differenzsignale vergrößert wird.In the radiation source according to the invention, the partitions produce a change in the distribution of energy between the opening of the horn and the input of the feed arrangement. The energy of the sum signal is thereby concentrated in the center of the opening, while the energy of the differential signals increases. shifted towards the ends is, whereby the directivity of the radiation diagrams for the difference signals is increased.

Ferner kann die Optimalisierung der Strahlungsdiagramme in jeder Symmetrieebene unabhängig erfolgen, so daß sie leicht durchzuführen ist.Furthermore, the optimization of the radiation patterns can be done independently in each plane of symmetry so that it is easy to perform.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sichFurther features and advantages of the invention result

■■"yλ-->- r- ]■■ "yλ -> - r-]

aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Monopuls-Strahlungsquelle nach der Erfindung;1 shows a cross section through part of a monopulse radiation source according to the invention;

Fig. 2A und 2B die öffnung einer Speiseanordnung, in welcher die Richtungen des elektrischen Feldes für das Summensignal Zbzw. das Differenzsignal ΔΕ angegeben sind;2A and 2B the opening of a feed arrangement in which the directions of the electric field for the sum signal Zbzw. the difference signal ΔΕ indicated are;

Fig. 3A und 3B Diagramme der Form der Verteilung des elektrischen Feldes in der öffnung des Hornstrahlers auf der der Speiseanordnung zugewandten Seite für das Summensignal Σ bzw. das Differenzsignal ΔΕ;3A and 3B are diagrams showing the shape of the distribution of the electric field in the opening of the horn antenna on the side facing the feed arrangement for the sum signal Σ or the difference signal ΔΕ;

Fig. 4a und 4B die gleichen Verteilungen des elektrischen Feldes in der dem freien Raum zugewandten Öffnung des Hornstrahlers undFigures 4a and 4B show the same distributions of the electrical Field in the opening of the horn antenna facing the free space and

Fig. 5» 6 und 7 die Richtungen des elektrischen Feldes in der ganzen Öffnung des Hornstrahlers für das Summensignal Σ, das Differenzsignal ΔΕ bzw. das Differenzsignal ΔΗ.Figs. 5, 6 and 7 show the directions of the electric field in the entire opening of the horn antenna for the sum signal Σ, the difference signal ΔΕ or the difference signal ΔΗ.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Monopuls-Quelle nach der Erfindung im Querschnitt.Fig. 1 shows part of a monopulse source according to the invention in cross section.

Sie enthält eine Speiseanordnung 1, die teilweise durch einen Rechteckhohlleiterabschnitt dargestellt ist. Diese Speiseanordnung ist von üblicher Art. Sie könnte eine konventionelle, nicht optimalisierte Monopulsquelle sein. Eine solche Monopulsquelle ict beispielsweise in der FR-PS 1 512 406 beschrieben, wo angegebenIt contains a feed arrangement 1, which is partially is represented by a rectangular waveguide section. This dining arrangement is of a conventional type. You could be a conventional, non-optimalized monopulse source. Such a monopulse source is for example in FR-PS 1 512 406 described where indicated

ist, daß sie im wesentlichen einen Rechteckhohlleitr enthält, in dem die Wellenformen TE₁₀, TE₂₀, TM₁₁, TE₁₁ gleichzeitig existieren können, sowie ein System von Höchstfrequenzverzweigungen, die es ermöglichen, die Summensignale und Differenzsignale an drei verschiedenen Ausgängen erscheinen zu lassen.is that it essentially contains a rectangular waveguide in which the waveforms TE ₁₀ , TE ₂₀ , TM ₁₁ , TE ₁₁ can exist simultaneously, as well as a system of maximum frequency branches that allow the sum and difference signals to appear at three different outputs .

Bei einer in der FR-PS 1 394 078 beschriebenen Ausführungsform weist die Speiseanordnung anstelle eines einzigen Rechteckhohlleiters zwei Rechteckhohlleiter auf, die entlang ihrer Breitseite aneinandergefügt sind (wie in Fig. 1 dargestellt ist).In an embodiment described in FR-PS 1,394,078 if the feed arrangement has two rectangular waveguides instead of a single rectangular waveguide, which are joined together along their broad side (as shown in Fig. 1).

Es ist jeweils nur das Ende der Speiseanordnung dargestellt, da diese von herkömmlicher Art ist, damit die Zeichnungen vereinfacht werden.Only the end of the feed assembly is shown as it is of a conventional type so that the Drawings are simplified.

An die Speiseanordnung schließt sich ein Hornstrahler an, der sich mehr oder weniger stark erweitert und in den freien Raum mündet. Bei P ist die Trennebene zwischen der Speiseanordnung 1 und dem Hornstrahler 2 dargestellt, und mit Q ist die Öffnungsebene des Hornstrahlers 2 bezeichnet. Der Hornstrahler enthält metallische Trennwände 3> die ihn in drei aneinandergefügte Hornstrahler unterteilen: einen mittleren Hornstrahler 5 und zwei seitliche Hornstrahler 4.A horn antenna is attached to the feed arrangement, which widens to a greater or lesser extent and in the free space opens. At P the dividing plane between the feed arrangement 1 and the horn antenna 2 is shown, and the opening plane of the horn antenna 2 is designated by Q. The horn antenna contains metallic partitions 3> which divide it into three joined horn radiators: a central horn radiator 5 and two lateral ones Horn antenna 4.

Die Wirkungsweise dieser Strahlungsquelle läßt sich besser anhand von Fig. 2A und 2B erkennen; diese Figuren zeigen die Richtung des elektrischen Feldes in der Öffnung der Speiseanordnung für das Summensignal Σ (Fig. 2A) und für das Differenzsignal ΔE (Fig. 2B); die Diagrairme von Fig. 3Λ, 3B und 4A, AB dienen i:ur weiteren Erläuterung.The mode of operation of this radiation source can be better recognized with reference to FIGS. 2A and 2B; these figures show the direction of the electric field in the opening of the feed arrangement for the sum signal Σ (Fig. 2A) and for the difference signal ΔE (Fig. 2B); the diagrams 3Λ, 3B and 4A, AB serve i: for further explanation.

Beim Senden wird die auszusendende Energie einem nicht dargestellten Eingang der Speiseanordnung 1 zugeführt. Das elektrische Feld E am Ausgang der Speiseanordnung, d.h. in der Ebene P, hat in der ganzen öffnung die gleiche Orientierung und breitet sich in der Grundwelle/>form TE₁₀ aus. Die «lelctromagnetische Energie breitet sich im Hornstrahler 2 zum freien Raum hin aus, wobei sie sich auf die drei durch die Trennwände 3 abgegrenzten Hornstrahler aufteilt. Die sich in Jedem Hornstrahler ausbreitende Energie ist in erster Annäherung der Querschnittsfläche des Hornstrahlers an dessen EingangsÖffnung mit der Ebene P proportional. Diese Energie v/ird an der anderen Seite des Hornstrahlers in den freien Raum abgestrahlt, und ihre Dichte ist umgekehrt proportional zu der Querschnittsfläche der entsprechenden Öffnung.When transmitting, the energy to be transmitted is fed to an input (not shown) of the feed arrangement 1. The electric field E at the output of the feed arrangement, ie in the plane P, has the same orientation throughout the opening and propagates in the fundamental wave /> form TE ₁₀ . The electromagnetic energy propagates in the horn antenna 2 towards the free space, where it is divided between the three horn antennae delimited by the partition walls 3. The energy propagating in each horn antenna is proportional to the cross-sectional area of the horn antenna at its entrance opening with the plane P as a first approximation. This energy is radiated into free space on the other side of the horn and its density is inversely proportional to the cross-sectional area of the corresponding opening.

Die Trennwände 3 sind so angeordnet, daß das Verhältnis der öffnung jedes seitlichen Hornstrahlers zu der Öffnung des mittleren Hornstrahlers in der Ebene Q größer als in der Fbene P ist. Es entsteht somit eine änderung der Verteilung des Feldes in der Öffnung der Quelle, damit eine Optimalisierung der Strahlungsdiagramme erhalten wird.The partition walls 3 are arranged so that the ratio of the opening of each side horn antenna to the opening of the middle horn antenna in plane Q is larger than in plane P. There is thus a change the distribution of the field in the opening of the source, thus obtain an optimization of the radiation diagrams will.

Die gleichförmige Verteilung des elektrischen Feldes am Ausgang der Speiseanordnung 1 ist in Fig. 3A dargestellt. Diese Verteilung ist in der Ebene Q entsprechend der Darstellung von Fig. 4A geändert: die Energie ist in der Mitte der öffnung konzentriert und die Verteilung des elektrischen Feldes weist eine mittlere Stufe und zwei sei cliche Scufen von kleinerer Amplitude auf. Die Form des Strahlungsdiagramms für das Summensignal ist mit dieserThe uniform distribution of the electric field at the output of the feed arrangement 1 is shown in FIG. 3A. This distribution is changed in the plane Q as shown in FIG. 4A: the energy is in the center of the opening is concentrated and the electric field distribution has a middle level and two be cliche scufen of smaller amplitude. Form of the radiation diagram for the sum signal is with this

Verteilung verknüpft. Sie hängt insbesondere von den Abmessungen der Öffnungen der Quelle und der Lage und der Länge der Trennwände ab. Ausgehend von einer gegebenen RicMwirkung der Quelle kann man diese Parameter bestimmen.Distribution linked. It depends in particular on the dimensions of the openings of the source and the location and the length of the partitions. On the basis of a given effect of the source, one can determine these parameters determine.

Beim Empfang läßt die Fokussierungsanordnung in der Ebene Q der Öffnung einen Beugungsfleck erscheinen, der praktisch die gesarate von einem räumlichen Ziel stammende Empfangsenergie enthält.When receiving, the focusing arrangement makes a diffraction spot appear in the plane Q of the opening, which contains practically all of the received energy from a spatial target.

Wenn dieses Ziel auf der Achse der Antenne liegt, liegt der Beugungsfleck in der Mitte der öffnung des Hornstrahlers 2. Die empfangene Energie breitet sich in dem mittleren Hornstrahler 5 und den seitlichen Hornstrahlern 4 aus, wobei sie zu gleichen Teilen auf die seitlichen Hornstrahler aufgeteilt ist. Die Energie findet sich in der Speiseanordnung gleichphasig wieder, was der umgekehrten Wirkung wie bei der Sendung entspricht. Ein Signal erscheint am Summenausgang, während kein Signal an den Differenzausgängen erscheint.If this target is on the axis of the antenna, the diffraction spot is in the center of the opening of the Horn antenna 2. The received energy spreads in the middle horn antenna 5 and the lateral ones Horn radiators 4, where it is divided equally between the side horn radiators. the Energy is found in the feed arrangement in phase again, which corresponds to the opposite effect as in the case of the broadcast. A signal appears at the sum output while no signal appears at the differential outputs.

Wenn das räumliche Ziel außerhalb der Antennenachse liegt, liegt der Beugungsfleck nicht ^hr zentrisch zu dieser Achse. Er kann in zwei Komponenten zerlegt werden, nämlich eine Komponente, bei der die Verteilung des elektrischen Feldes eine gerade Symmetrie aufweist, und eine aidere Komponente, bei der die Verteilung des elektrischen Feldes eine ungerade Symmetrie aufweist.If the spatial target lies outside the antenna axis, the diffraction spot is not centered to this axis. It can be broken down into two components, namely a component in which the distribution of the electric field has a straight symmetry, and an additional component in which the distribution of the electric field has an odd symmetry.

Es wird hier angenommen, daß das räumliche Ziel in der Ε-Ebene bleibt. Es wird also nur das Differenzsignal ΔΕ in der "Ε-Ebene" betrachtet, da das Differenzsignal ΔΗ in der "K-Ebene" dann Null ist.It is assumed here that the spatial goal remains in the Ε plane. So it will only be the difference signal ΔΕ considered in the "Ε-plane", since the difference signal ΔΗ in the "K-plane" is then zero.

Die Feldverteilung mit gerader Symmetrie erregt die drei Hornstrahler gleichphasig wie im Fall eines auf der Antennenachse liegenden Ziels. Es erscheint dann ein Signal am Summenausgang.The field distribution with straight symmetry excites the three horn radiators in phase as in the case of one target lying on the antenna axis. A signal then appears at the sum output.

Die Komponente mit ungerader Symmetrie erregt die seitlichen Hornstrahler 4 gegenphasig. Die sich in der Speiseanordnung ausbreitenden gegenphasigen Wellen lassen ein Differenzsignal ΔΕ entstehen.The component with odd symmetry excites the side horn radiators 4 in antiphase. Which are in the Antiphase waves propagating in the feed arrangement give rise to a difference signal ΔΕ.

In Fig. 2B ist die Richtung des elektrischen Feldes E in der Speiseanordnung dargestellt. Wenn das Feld in den beiden Hohlleitern der Anordnung gleichförmig verteilt ist, jedoch mit entgegengesetzten Vorzeichen, wie in Fig. 3B dargestellt ist, ergibt sich eine Feldverteilung der in Fig. 4B dargestellten Art in der Öffnung des Hornstrahlers 2. Die beiden gegenphasigen Grundwellenformen in den seitlichen Hornstrehlern 4 erregen in dem mittleren Hornstrehler 5 die Hybrid - Wellenform TE₁₁ + TM₁₁. Der mittlere Hornstrahler hat solche Abmessungen, daß diese Hybrid-Wellenform sich nicht ausbreiten kann und reflektiert wird. Es erscheint dann eine Zone des Feldes Null in der öffnung des mittleren Hornstrahlers. Die Verteilung des Feldes in der öffnung der Quelle ist daher durch zwei seitliche Stufen von entgegengesetzten Vorzeichen gebildet, deren Abstand dem Abstand der Trennwände 3 in der Ebene Q entspricht. Die Richtwirkung einer Strahlungsquelle mit dieser Feldverteilung ist besser als diejenige einer Strahlungsquelle, welche die Feldverteilung von Fig. 3B hat.In Fig. 2B the direction of the electric field E is shown in the feed arrangement. If the field in the two waveguides of the arrangement is uniformly distributed, but with opposite signs, as shown in FIG. 3B, a field distribution of the type shown in FIG Horn chasers 4 on the side excite the hybrid waveform TE ₁₁ + TM ₁₁ in the middle horn chaser 5. The center horn is so dimensioned that this hybrid waveform cannot propagate and is reflected. A zone of field zero then appears in the opening of the central horn antenna. The distribution of the field in the opening of the source is therefore formed by two lateral steps of opposite signs, the spacing of which corresponds to the spacing of the partition walls 3 in the Q plane. The directivity of a radiation source with this field distribution is better than that of a radiation source which has the field distribution of FIG. 3B.

Die Optimalisierung der Strahlungsquelle wird somit in der Ε-Ebene dadurch erhalten, daß die RichtwirkungThe radiation source is thus optimized in the Ε plane in that the directional effect

des Strahlungsdiagrarams der "E-Ebenen"-Differenzquelle gegenüber der Richtwirkung des Strahlungsdiagrarams der Summenquelle verbessert v/ird.of the radiation diagram of the "E-plane" differential source compared to the directivity of the radiation diagram of the sum source is improved.

Die Abmessungen der verschiedenen Teile der Strahlungsquelle sind also so bestimmt, daß die gewünschten Richtwirkungen erhalten werden. Bei der Bestimmung der Lage und der Länge der verwendeten Trennwände müssen Kopplungen und Fehlanpassungen berücksichtigt werden, die an den Enden der Hornstrahler erscheinen. Ferner v/ird die Wellenform TE₁₁ + TM₁₁, die sich in dem mittlerer Hornstrahler 5 nicht ausbreiten kann, in die öffnung dieses Hornstrahlers reflektiert, wobei sie Feldkomponenten erscheinen läßt, die senkrecht zur Ε-Ebene polarisiert sind. Diese Feldkomponenten werden dadurch unterdrückt, daß ein Polarisationsfilter hinzugefügt wird, das in der öffnung des mittleren Hornstrahlers angebracht wird. Dieses Filter kann durch ein Gitter aus Drähten gebildet sein, die parallel zur H-Ebene, also parallel zu der zu beseitigenden Polarisation liegen.The dimensions of the various parts of the radiation source are therefore determined in such a way that the desired directional effects are obtained. When determining the location and length of the partition walls used, couplings and mismatches that appear at the ends of the horn antennas must be taken into account. Furthermore, the waveform TE ₁₁ + TM ₁₁ , which cannot propagate in the central horn antenna 5, is reflected into the opening of this horn antenna, allowing field components to appear which are polarized perpendicular to the Ε plane. These field components are suppressed by adding a polarization filter which is placed in the opening of the central horn. This filter can be formed by a grid of wires that are parallel to the H-plane, that is, parallel to the polarization to be eliminated.

Ein weiterer Parameter, der zur Einstellung dienen kann, besteht darin, die Trennwände 3 zu verlängern oder zu verkürzen. Bei der Verkürzung der Trennwände bildet man vor dem mittleren Hornstrahler einen Hohlraum, in dem die höheren Hybridrwellenformen existieren können. Diese Maßnahme ergibt einen zusätzlichen Parameter, der eine Änderung der Richtwirkung der Summenquelle im Hinblick auf die gewünschte Optimalisierung ermöglicht. Diese Maßnahme kann beispielsweise zweckmäßig sein, um die Anpassung der strahlenden Öffnung zu erleichtern, d.h. um die Auswirkungen der Unstetigkeit in der Wellenausbreitung beim übergang von der Quelle in den freien Raum und umgekehrt zu verringern.Another parameter that can be used for setting consists in lengthening or increasing the partition walls 3 shorten. When shortening the partition walls, a cavity is formed in front of the central horn in which the higher hybrid waveforms can exist. This measure results in an additional parameter that is a Change the directivity of the sum source with regard to the desired optimization. These Measures can be useful, for example, to facilitate the adaptation of the radiating aperture, i. E. about the effects of the discontinuity in the wave propagation when passing from the source to the free one Reduce space and vice versa.

7410789-5.9.747410789-5.9.74

Bisher war nur vom Summensignal Σ und vom Differenzsignal ΔΕ die Rede. Das Differenzsignal Δ H, das sich auf eine Winkelabweicbung in der Η-Ebene zwischen der Richtung eines räumlichen Ziels und der Antennenachse bezieht, wird in an sich bekannter Weise durch Verwendung der Wellenform TEp₀ in Jeden c".er Hornstrahler und in der Speiseanordnung erhalten. Ein nicht dargestelltes Weichensystem, das ausschließlich diese Wellenform aufnimmt, liefert dann das Signal ΔH.So far we have only talked about the sum signal Σ and the difference signal ΔΕ. The difference signal Δ H, which relates to an angular deviation in the Η plane between the direction of a spatial target and the antenna axis, is obtained in a manner known per se by using the waveform TEp ₀ in each c ".er horn antenna and in the feed arrangement A switch system (not shown) that only records this waveform then supplies the signal ΔH.

In gleicher Weise wie in der Ε-Ebene können die Strahlungsdiagramme in der H-Ebene optimalisiert werden, beispielsweise dadurch, daß iür das Summensignal eine Kombination der Wellenformen TE₁₀ und TE₇Q anstelle der Wellenform TE₁₀ allein verwendet wird. Die Öffnung der Summenquelle wird somit künstlich geändert, aber unabhängig von der Optimalisierung in der E-Ebene.In the same way as in the Ε plane, the radiation patterns in the H plane can be optimized, for example by using a combination of the waveforms TE ₁₀ and TE ₇ Q instead of the waveform TE ₁₀ alone for the sum signal. The opening of the total source is thus artificially changed, but independent of the optimization in the E-level.

Die Wellenform TE™ kann entweder in der Speiseanordnung 1 erregt werden oder direkt im Innern jedes Hornstrahlers, beispielsweise dadurch, daß jeder Hohlleiter in einen, geeigneten Abstand von der Öffnung verbreitert wird. Natürlich können auch andere Wellenformen höherer Ordnung verwendet v/erden.The waveform TE ™ can either be in the feed arrangement 1 are excited or directly inside each horn antenna, for example by placing each waveguide in a suitable one Distance from the opening is widened. Of course, other higher order waveforms can also be used v / earth.

In den Figuren 5, 6 und 7 ist eine Ansicht der Öffnung der Quelle dargestellt, wobei die Richtungen des elektrischen Feldes a, in den verschiedenen Hornstrahlern eingetragen sind.A view of the opening of the source is shown in FIGS. 5, 6 and 7, the directions of the electric field a in the various horn antennas being entered.

Fig. 5 bezieht sich insbesondere auf den Fall des Summensignals Σ. Alle Felder sind in der gleichen Richtung orientiert, wobei in der Mitte der Quelle ein Amplitudenmaximum besteht, das durch drei Pfeile angedeutet ist.Fig. 5 relates in particular to the case of the sum signal Σ. All fields are oriented in the same direction, with an amplitude maximum in the middle of the source consists, which is indicated by three arrows.

7410785) -5.9.7t7410785) -5.9.7t

Fig. 6 zeigt allein das Differenzsignal ΔE in der Ε-Ebene. Zu beiden Seiten der Η-Ebene sind die Feldkomponenten gegenphasig. Parallel zur H-Ebene bleibt das Feldmaximum infolge der Kombination der Y/ellenform TE₁₀ und TE,_Q in der Mitte (drei Pfeile).Fig. 6 shows only the difference signal ΔE in the Ε plane. The field components are out of phase on both sides of the Η-plane. The field maximum remains parallel to the H-plane due to the combination of the Y / ellenform TE ₁₀ and TE, _Q in the middle (three arrows).

Fig. 7 zeigt allein das Differenzsignal ΔΗ in der H-Ebene. Zu beiden Seiten der Ε-Ebene sind die Feldkomponenten gegenphasig. Parallel zu der E-Ebene bleibt das Feldmaximum wegen des Vorhandenseins der Trennwände 3 in der Mitte (drei Pfeile).Fig. 7 shows only the difference signal ΔΗ in the H level. The field components are out of phase on both sides of the Ε plane. Parallel to the E plane the field maximum remains because of the presence of the partition walls 3 in the middle (three arrows).

Die Erfindung eignet sich für alle Systeme, bei denen derartige Strahlungsquellen verwendet werden.The invention is suitable for all systems in which such radiation sources are used.

Claims

115 - Claims for protection

1. Monopulse radiation source that has three outputs Sum signal Σ and two of an angular deviation between the direction of a target in space and the Axis of an antenna assigned to the source supplies differential signals ΔΕ and ΔΗ, with a horn antenna, which is open on one side to the free space and on the other side with a food arrangement is coupled for the horn antenna, which delivers the sum and difference signals when received, characterized in that, that the horn antenna (2) has at least two metallic partitions (3) which divide it into a central one Horn antenna (5) and at least two lateral Subdivide horn radiators (4), and that the partitions

(3) are arranged so that the ratio of the opening area of each side horn to the Opening cross-section of the central horn antenna on the side facing the free space is larger than on the side facing the feed arrangement (1).

2. Radiation source according to claim 1, characterized in that that an extension of the horn antenna (2) is formed at a predetermined distance from the opening.

3. Radiation source according to claim 1, characterized in that the lengths of the partition walls (3) are dimensioned are that the opening plane of the main horn (5) is set back against the opening plane of the side horn antenna (4).

4. Radiation source according to claim 1, characterized in that that the lengths of the partition walls (3) are dimensioned so that the opening plane of the main hornbeam:. "s (5) protrudes from the opening plane of the side horn antenna (4).