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Antennensystem mit schwenkbarer Richtcharakteristik Die Erfindung
betrifft ein Antennensystem mit schwenkbarer Richtcharakteristik, das aus einem
Strahler und einer strahlenbündelnden Einrichtung besteht. Zur Schwenkung der Richtcharakteristik
wird bei Richtantennensystemen dieserArt üblicherweise die relative Lage zwischen
:dem Strahler, beispielsweise einem Dipol, und der strahlenbündelnden Einrichtung,
beispielsweise einem Parabolreflektor, geändert. Die Art der Lagenänderung richtet
sich dabei nach der gewünschten Schwenkbewegung der Richtcharakteristik. Zur Erzeugung
einer auf einem Kegelmantel rotierenden Richtcharakteristik wird beispielsweise
ein Dipol verwendet, der defokussiert in der Brennebene eines Parabolreflektors
rotiert. Eine Strahlschwenkurig in einer Ebene kann man in bekannter Weise durch
Parallelverschiebung eines Dipols innerhalb eines Parabolreflektors erzielen. Mit
dem Antennensystem gemäß der Erfindung können nicht nur die beispielsweise geschilderten
Arten der Schwenkbewegungen einer Richtcharakteristik, sondern darüber hinaus noch
zahlreiche andere, wesentlich kompliziertere, in sehr einfacher Weise gelöst werden.
Sein Kennzeichen besteht darin, daß der Strahler durch eine metallische Hohlrohrleitung
oder eine dielektrische Leitung gebildet ist, vor deren strahlfähiger Fläche eine
Blende mit derart geformter und relativ zur strahlfähigen Fläche bewegbarer üffnung
angeordnet ist, daß der durch .die Blendenöffnung freigegebene Teil der strahlfähigen
Fläche bei Relativbewegung der Blende seine geometrische Lage bezüglich der strahlenbündelnden
Einrichtung ändert.
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Wie im folgenden an Hand von Beispielen noch näher erläutert -,werden
soll, kann der wirksame, also strahlende Querschnitt entweder allein durch
die
Blende oder aber sowohl durch die Blende als auch durch die Hohlrohrleitung bzw.
:den Hohlrohrschwinger begrenzt werden. Ebenso soll gezeigt werden, daß entweder
die Blende allein oder die strahlende Leitung oder aber beide bewegt werden können.
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Ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. il a im
Schnitt und in Abb. z b in Vorderansicht -dargestellt. Die Hohlrohrleitung i, die
beispielsweise in Ho oder in H,-Wellen erregt wird, ist vor einem strahlenbündielnden
Parabolreflektor 2, und zwar in dessen Achse, angeordnet. Die dem Parabol zugelL#-ehrte
COffnung ist durch eine Blendenscheibe 3 abgeschlossen, die innerhalb des Hohlrohrs
i angebracht ist und eine exzentrische Blenderöffnung q. aufweist, aus der die Strahlung
austritt. Die Blende ist um eine Achse 5 drehbar, so daß sich die Blenderöffnung
q. auf einem Kreis in .der Ebene 6 bewegt, die vorzugsweise mit der Brennebene des
Parabolrefllektors 2 zusammenfällt. Die Blendenöffnun@g muß natürlich mindestens
den Grenzdurchmesser, -das ist ;die Länge einer Halbwelle, haben.
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Wie ohne weiteres zu ersehen ist, entspricht diese Anordnung, z. B-.
unter Voraussetzung der Erregung des Hohlrohrs mit einer H,-Welle, einem Dipol,
der unter Beibehaltung seiner Richtung einen Kreis in der Brennebene 6 beschreibt.
Es entsteht somit eine Strahlachwenkung auf einem Kegelmantel, wie sie für die Leitlinienbildung
zur räumlichen Peilung und Navigation vielfach benötigt wird.
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Konstruktiv wird es in vielen Fällen einfacher sein, die Blendenschei,be
:gemäß Abb. .i c nach Art eines Deckels auf das Hohlrohr i aufzusetzen und beispielsweise
durch einen Zahnradantrieb 7 von außen her um die Hahlrohrachse in Rotation zu versetzen.
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Vielfach wird es erwünscht -sein, die Halterung der Strahlenanordnung
vom Scheitelpunkt des Parabolreflelztors i aus vorzunehmen. Hierzu (kann man die
Anordnung nach Abb. 2 a verwenden, bei der an eine in 11.-Wellen erregte Hohlrohrleitung
S ein im Schnitt gezeichneter Hohlraumschwinger 9 angesetzt ist. Der Hohlraumschwinger
ist gegen den Parabolreflelztor.i hin geöffnet und in dessen Brennebene 6 wieder
durch eine rotierende Blende 3 mit in Abb.2b erkennbarer, radial verlaufender schlitzförmiger
Blenderöffnung 4 abgeschlossen.
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Bei der Anordnung nach Abb. 3 ist der Strahler in gleicher Weise wie
in Abb. i ausgebildet, :doch ist hier als strahlenbündelnde Einrichtung nicht ein
Hohlreflektor, sondern eine aus Dielektrikum gebildete Linse io benutzt. Diese Anordnung
eignet sich insbesondere zum Einbau auf Flugzeugen, wobei der Vorderteil der Kanzel
als dielektrische Linse ausgestaltet werden kann. Anordnungen dieser Art werden
beispielsweise für die räumliche Rückstrahlpeilung anderer Flugzeuge, insbesondere
für das Aufsuchen feindlicher Flugzeuge durch Jagdflugzeuge, benötigt.
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Bei den bisher geschilderten Einrichtungen wird sowohl -die geometrische
Form als auch hie geometrische Lage der strahlenden Fläche allein durch die Blende
bestimmt. Eine andere Ausführungsfirm der Erfindung ist in Abb. q. dargestellt.
Hier ist ein Hohlraumschwinger;ili mit einem Längsschlitz auf seiner -Mantelseite
gezeichnet, um den eine zylindrische Blende 13 rotiert. Die Blende 1.3 hat eine
Vielzahl von schmalen und kurzen schlitzförmigen Öffnungen 14., die sehraubenförrnia
.über die Mantelfläche verteilt sind und solchen gegenseitigen Winkelabstand haben,
daß jeweils nur einer der Blendenschlitze über dem Schlitz 12 des Hohlraumschwingers
un liegt. Wenn man ein Strahlersystem dieser Art beispielsweise innerhalb eines
Parabolreflektors oder vor einer dielektrischen Linse derart anordnet, daß der Schlitz
12 etwa in der Brennebene der strahlenbündelnden Einrichtung liegt, dann ergibt
sich.eine zeilenweise Schwenkung der Richtcharakteristik, wobei jede Zeile bei einer
Drehung der Blende uni den ZentriwiiAzel zwischen zwei aufeinanderfolgendenßlendenschlitzen
14. durchlaufen wird. Die Ganghöhe der Zeilen ist abhängig von der axialen Versetzung
der einzelnen Blendenschlitze. Eine solche Anordnung kann man insbesondere zur zeilenweisen
Abtastung des Raumes verwenden, wie sie für die Überwachung gegen Fugzeuge nach
der Rückstrahlmethade erwünscht ist.
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In Abb. 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei
der der Hohlraumschwinger IM mit Blenderöffnung -12 gleichen Aufbau hat wie in Abb.
q.. Um die Achse des Hohlraumschwingers rotieren in diesem Fall gegensinnig zwei
.halb- . zvlindris,che Blenden 15 und 176 mit schmalen Schlitzöffnungen 17 und i8,
und zwar -am besten derart, daß die Blendenöffnung17 den Schlitz 11:: gerade immer
dann verläßt, wenn .die Blenderöffnung i8 in entgegengesetzter Richtung über diesen
Schlitz zu gleiten beginnt. Auf diese Weise kann eine gegensinnige Strahlschwenkung,
@d. h. eine Hin- und Rückführung der Richtcharakteristik erreicht werden, wie sie
in verschiedenen älteren Vorschlägen auf anderem Wege für Rückstr ahlmeßzwecke vorgeschlagen
wurde. Bei .den Anordnungen nach den AM. 4. und 5 ist eine Öffnung des Hohlraumschwinger
s an der Auswahl der jeweils wirksamen von mehreren Blenderöffnungen beteiligt.
Es ist ersichtlich, daß in diesen Fällen bereits eine kinematische Umkehrung angewendet
werden kann, indem nämlich an Stelle der Blenden der Strahler selbst gedreht wird,
wobei allerdings eine andersartige Abtastbewegung entsteht.
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In ebb. 6 ist eine Anordnung- dargestellt, bei der die geometrische
Form und Lage des strahlenden Querschnittes :durch zwei rotierende Blenden bestimmt
wird. Die beiden Blenden rotieren gegensinnig um die Achse einer Hohlrohrleitung
ir. Die eine Blende hat einen radialen Schlitz 19, die andere einen spiralförmigen
Schlitz 2o, so daß .als strahlender Querschnitt die von beiden Schlitzen freigegebene
IÜClie 2i1 verbleibt, die sieh sowohl hinsichtlich ihrer Winkellage als auch ihres
Radialabstandes in Abhängigkeit vorn Drehzahlverhältnis der beiden Blendenscheiben
verschiebt.
Eine einfache Überlegung zeigt, daß die Öffnung 21 eine Spirale beschreibt, bei
der die Anzahl Z der Windungen je Spirale gleich
ist, wenn mit n1 die Drehzahl der Blendenscheibe mit dem Spiralschlitz und mit n2
,die Drehzahl der Blerndenscheiibe mit dem Radialschlitz bezeichnet ist. Je nachdem,
ob Z positiv oder negativ ist, ist die Spirale rechts- oder linksläufig. Wenn der
absolute Betrag von Z größer als .I ist, dann erhält man die in Abb. 6b dargestellte
Art der räumlichen Strahlschwenkung. Liegt Z zwischen -I- i und -i, so entsteht
ein Spiralwirbel gemäß Ab'b. 6c, wobei die Anzahl der Wirbelfäden i/Z ist. Einrichtungen
dieser Art kann man ebenfalls insbesondere für die Raumüberwachung nach derRückstrahlmethode
verwenden.
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In Abb. 7 ist schließlich noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem der Hohlraumschwinger i i mit Längsschlitz 12 die gleiche Gestalt
wie bei Abb.4 und 5 hat. Die zylindrische Blende 22 hat hierbei jedoch einen schraubenlinienförmigen
Schlitz 23, so daß durch die beiden Schlitze 12 und 23 eine strahlende Lücke 2q.
freigegeben wird, deren axiale Lage sich bei Drehung der Blendenscheibe bzw. bei
Drehung des Hohlraumschwingers ii verschiebt. Eine solche Anordnung kann man beispielsweise
zur Schwenkung der Richtcharakteristik in einer Ebene anwenden, indem man den Schlitz
i2 in die Brennebene einer strahlenbündelnden Einrichtung verlegt.
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Die Erfindung läßt natürlich noch verschiedene andere Ausführungsformen
und Anwendungsformen zu, so daß die geschilderten Einrichtungen nur als Beispiele
zu werten sind.