DE943776C - Rotatable antenna system for radars - Google Patents

Rotatable antenna system for radars

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DE943776C
DE943776C DEN5072A DEN0005072A DE943776C DE 943776 C DE943776 C DE 943776C DE N5072 A DEN5072 A DE N5072A DE N0005072 A DEN0005072 A DE N0005072A DE 943776 C DE943776 C DE 943776C
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DE
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DEN5072A
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Erich Goldbohm
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

Die Erfindung bestellt in der Verwendung zweier sogenannter Halbkäseantennen, deren jede aus einer Reflektorrückwand in Form eines durch Teilung im Parabelscheitel erzeugten parabolischen Halbzylinders und aus zwei parallelen Endflächen als Ober- bzw. Unterwand besteht und Speisung im Brennpunkt aufweist, als drehbares Antennensystem für Radargeräte mit getrennter Sende- und Empfangsantenne, derart, daß die Reflektoren unmittelbar übereinander angeordnet und hinsichtlich ihrer Reflektorrückwände so weit gekreuzt sind, daß eine weitgehende gegenseitige Auslöschung der Nebenstrahlungen bei gleichzeitiger üblicher gegenseitiger Entkopplung der beiden Antennen stattfindet. The invention orders in the use of two so-called half cheese antennas, each of which consists of one Reflector rear wall in the form of a parabolic half-cylinder created by dividing in the apex of the parabola and consists of two parallel end surfaces as an upper and lower wall and feed in the Has focal point, as a rotatable antenna system for radars with separate transmission and Receiving antenna, such that the reflectors are arranged directly one above the other and with respect to their reflector back walls are crossed so far that an extensive mutual extinction of Side radiation takes place at the same time, the usual mutual decoupling of the two antennas.

Die Anwendung gesonderter Sende- und Empfangsantennen bei Radargeräten ermöglicht bekanntlich durch das Fehlen des Wellenleiterduplexsystems eine besonders 'einfache Ausführung des Sende-Empf angs-Kreises, wobei der Mindestabstand, in dem Gegenstände am Radarschirm sichtbar sind, nur durch die Impulslänge bedingt und nicht von der Desdonisierungszeit eines Sende-Empfangs-Schalters abhängig ist, der bei einer einzigen Antenne verwendet werden müßte. Letzterer Vorteil ist besonders für Schiffsradar- und z. B. Hafenradarsysteme von Bedeutung.It is known that the use of separate transmitting and receiving antennas in radar devices is made possible due to the lack of the waveguide duplex system, a particularly simple design of the Transmit-receive circle, whereby the minimum distance at which objects are visible on the radar screen, only caused by the pulse length and not by the disdonation time of a transmit / receive switch which would have to be used with a single antenna. The latter advantage is especially for ship radar and z. B. Port radar systems of importance.

Bei der Verwendung von Radar für Navigation in engen Fahrwassern oder im allgemeinen bei der Verwendung von Orientierungsradarsystemen in bebauten Gegenden oder Gebieten mit vielen natürlichen Hindernissen ist es weiterhin wichtig, eine große Azimtitdiskriminierung zu erreichen. Mit Rücksicht darauf muß nicht nur ein enges Haupt-When using radar for navigation in narrow fairways or in general Use of orientation radar systems in built-up areas or areas with many natural resources Barriers, it is still important to achieve a large azimuth discrimination. With Consideration must not only be a narrow main

Strahlungsbündel des verwendeten Antennensystems vorgesehen werden, sondern auch der Nebenbündelpegel, besonders innerhalb eines- Winkelabstandes von 6 bis 7° von der Hauptbündelrichtung, muß hinreichend niedrig sein.Radiation beams of the antenna system used are provided, but also the secondary beam level, especially within an angular distance of 6 to 7 ° from the main beam direction be sufficiently low.

Zur Erzielung des vorerwähnten Zwecks haben gemäß der Erfindung die an sich bekannten sogenannten Halbkäseantennen in ganz besonderer Zusammenstellung bei Radargeräten Anwendung ge-IQ funden. Schlechthin für die Verwendung zweier sogenannter Halbkäseantennen als drehbares An-■ tennensystem für Radargeräte mit getrennter Sende- und Empfangsantenne soll kein Schutz beansprucht werden.To achieve the aforementioned purpose, according to the invention, the so-called known per se Half-cheese antennas in a very special combination for radar devices application ge-IQ found. Absolutely for the use of two so-called half cheese antennas as rotatable an ■ The antenna system for radars with separate transmitting and receiving antennas is not intended to claim any protection will.

Mit der Erfindung läßt sich, eine Verringerung des Nebenbündelpegels von .etwa 5. db bei gleicher Oberfläche der Strahlungsöffnung des Reflektors bewirken. Genaue Feldstärkemessungen haben ergeben, daß das Strahlungsdiagramm bei Halbkäse-20. antennen nicht nur asymmetrisch ist, sondern auch Form und Winkelabstand entsprechender Nebenbündel beiderseits der Hauptstrahlungsrichtung ungleich, sind. Dadurch, daß gemäß der Erfindung zwei untereinander gleiche Halbkäseantennen verwendet werden, wobei die eine umgekehrt auf die andere gelegt worden ist, hat die erwähnte Asymmetrie zur Folge, daß die Nebenbündel im Gesamtstrahlungsdiagramm des Sende- und Empfangs- - antennensystems weniger störend sind als beim Gesamtstrahlungsdiagramm zweier ohne Umkehrung einer der Antennen aufeinander angeordneter HaIbkäseantennen. Außerdem ist bei der Anwendung der Erfindung das Hauptstrahlungsbündel symmetrisch. Bei der Anwendung der Erfindung kann sich je Antenne ein Nebenbündelpegel von mindestens — 3odb ergeben, was für die erwähnten praktischen Anwendungen hinreicht, um störende Nebenbündelechos zu vermeiden.With the invention it is possible to reduce the secondary beam level by about 5.db with the same Cause surface of the radiation opening of the reflector. Exact field strength measurements have shown that the radiation pattern for half cheese-20. antennas is not only asymmetrical, but also The shape and angular distance of the corresponding secondary beams are unequal on both sides of the main radiation direction, are. In that, according to the invention, two identical half-cheese antennas are used where one has been placed upside down on top of the other, has the asymmetry mentioned with the result that the secondary beams in the overall radiation diagram of the transmit and receive - antenna system are less disruptive than with the total radiation diagram of two without reversal one of the antennas of half-cheese antennas arranged on top of one another. It is also in the application of the invention, the main radiation beam symmetrically. When applying the invention can a secondary beam level of at least -3odb results for each antenna, which is for the mentioned practical applications are sufficient to avoid disruptive secondary beam echoes.

Eine praktische, besonders . vorteilhafte Ausführungsform des Antennensystems nach der Erfindung ergibt sich, wenn die Ober- und Unterwände der Reflektoren bis jenseits der Reflektorrückwände fortgesetzt und in den auf diese Wieise hinter dem Sender- und Empfängerreflektor entstandenen Räumen die Empfängereingangsstufe bzw. 'die Modulatorausgangsstufe des Senders untergebracht werden.A practical one, especially. advantageous embodiment of the antenna system according to the invention arises when the upper and lower walls of the reflectors to beyond the reflector back walls continued and in the one created in this way behind the transmitter and receiver reflector Clear the receiver input stage or the modulator output stage of the transmitter will.

An Hand der Figuren wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

" Fig. ι ist eine perspektivische Ansicht des Antennensystems nach der Erfindung;"Fig. Ι is a perspective view of the antenna system according to the invention;

Fig. 2 stellt das Strahlungsdiagramm einer einzigen Halbkäseantenne dar, undFig. 2 shows the radiation pattern of a single half-cheese antenna, and

Fig. 3 stellt ein Strahlungsdiagramm für ein Antennensystem nach, der Erfindung dar.Fig. 3 shows a radiation diagram for an antenna system according to the invention.

Das in Fig. 1 dargestellte Antennensystem ist um eine senkrechte Achse 1 drehbar und besteht aus zwei übereinander angeordneten Halbkäseantennen mit Reflektoren 2 und 3. Die obere der beiden Antennen wird über einen Wellenleiter 4 gespeist, der in einem unter anderem zur Impedanzanpassung dienenden Wellenleiterhorn 5 endet. Das Horn ist auf der linken Seite der von der Ober- und Unterwand 6 bzw. 7 und der Seitenwand 8 begrenzten Strahlungsöffnung des Reflektors 2 angeordnet. Die Rückwand dieses Reflektors ist bei 9 angegeben und hat die Form einer parabolischen Halbzy]inderfläche.The antenna system shown in Fig. 1 is rotatable about a vertical axis 1 and consists from two half-cheese antennas arranged one above the other with reflectors 2 and 3. The upper one of the Both antennas are fed via a waveguide 4, which is used, among other things, for impedance matching Serving waveguide horn 5 ends. The horn is on the left side of the and lower wall 6 or 7 and the side wall 8 limited radiation opening of the reflector 2 is arranged. The rear wall of this reflector is indicated at 9 and has the shape of a parabolic Half-cylinder area.

Die untere Antenne mit Reflektor 3 wird über einen Wellenleiter 10 gespeist, der in ein Horn 11 ausläuft, das auf der rechten Seite der Strahlungsöffnung des Reflektors 3 angeordnet ist. Diese Strahlungs öffnung ist von der mit einer Wand des Reflektors 2 gemeinsamen Oberwand 7, einer Unterwand 12 und einer Seitenwand 13 begrenzt. Die Rückwand hat auch die Form einer parabolischen Halbzylinderfläche und ist bei 14 angedeutet. Beide Halbkäseantennen stimmen vollständig miteinander üb er ein, jedoch, eine der Antennen ist mit dem Untersten zu oberst gekehrt worden, bevor sie auf der anderen angeordnet wurde, so daß die- parabolischen Rückwände 9 und 14 sich kreuzen. In der Figur sind der Deutlichkeit halber Teile der Wände 6, 7, 8 und 13 weggelassen.The lower antenna with reflector 3 is fed via a waveguide 10 which is inserted into a horn 11 expires, which is arranged on the right side of the radiation opening of the reflector 3. These Radiation opening is from the upper wall 7, a lower wall, which is shared with a wall of the reflector 2 12 and a side wall 13 limited. The back wall is also parabolic in shape Semi-cylindrical surface and is indicated at 14. Both half cheese antennas are completely in tune with each other practice it, however, one of the antennas is with the Bottom to top has been swept before it was placed on top of the other, so that the- parabolic Rear walls 9 and 14 intersect. In the figure, for the sake of clarity, parts of the Walls 6, 7, 8 and 13 are omitted.

Die obere der beiden. Antennen kann z. B. als Senderantenne benutzt werden, und in diesem Fall muß der Wellenleiter 4 mit dem Sendetfausgang verbunden sein. Auf ähnliche Weise muß der Wellenleiter 10 bei der Verwendung der unteren Antenne 3 als Empfängerantenne mit dem Empfängereingang verbunden werden.The top of the two. Antennas can e.g. B. be used as a transmitter antenna, and in this case the waveguide 4 must be connected to the transmission output. In a similar way the Waveguide 10 when using the lower antenna 3 as a receiver antenna with the receiver input get connected.

Um einen einfachen Aufbau der Apparatur zu erreichen, bei der keine umlaufenden Kopplungen im' Wellenleitersystem verwendet werden müssen, ist es erwünscht, die Senderendstufe sowie die Empfängereingangsstufe eines Radargeräts mit dem sich, drehenden Antennensystem zusammenzubauen. Bei dem Antennensystem nach der Erfindung entstehen, wie dies in der Figur dargestellt ist, durch Anwendung verlängerter Reflektorwände hinter den Rückwänden des Reflektors zum Unterbringen der Senderausgangsstufe und der Empfängereingangsstufe geeignete Räume. Es kann z. B. in dem hinter der Wand 14 des Senderreflektors 3 entstandenen Raum die Modulatorausgangsstufe des Senders untergebracht und in dem hinter der Wand 9 des Sender-Empfangs-Reflektors 2 vorhandenen Raum 16 die Empfängereingangsstufe angebracht werden. Auf diese Weise können· Zentimeterwellen übertragende, rotierende Kopplungen vermieden werden.In order to achieve a simple structure of the apparatus with no circumferential couplings must be used in the 'waveguide system, it is desirable to have the transmitter output stage as well as the To assemble the receiver input stage of a radar device with the rotating antenna system. In the antenna system according to the invention, as shown in the figure, by Use of extended reflector walls behind the rear walls of the reflector to accommodate the Suitable rooms for the transmitter output stage and the receiver input stage. It can e.g. B. in the back the wall 14 of the transmitter reflector 3 created space the modulator output stage of the transmitter housed and in the space 16 present behind the wall 9 of the transmitter / receiver reflector 2 the receiver entrance stage must be attached. In this way, centimeter waves transmitting, rotating couplings can be avoided.

Fig.. 2 stellt ein Strahlungsdiagramm einer einzigen Halbkäseantenne dar.. Dieses Strahlungsdiagramm wurde in einem Abstand von etwa 150 m bei einer Sendefrequenz von 9400 MHz und einer Strahlungsöffnung des Reflektors von 150 X 7,5 cm gemessen.Fig. 2 shows a radiation pattern of a single half-cheese antenna. This radiation pattern was at a distance of about 150 m at a transmission frequency of 9400 MHz and a The reflector's radiation aperture measured 150 X 7.5 cm.

Wie aus diesem Strahlungsdiagramm ersichtlich ist, verläuft die Feldstärke V in Abhängigkeit von der Azimutrichtung φ beiderseits der Hauptstrahlungsrichtung nicht symmetrisch. Die mit A1 und Ai2 bezeichneten ersten Nebenbündel weisen Maxima auf, die zwar in annähernd gleichem Winkelabstand von der Hauptstrahlungsrichtung liegen, aber die Form der Bündel ist verschieden. [ Die bei B1 und B2 angedeuteten zweiten Neben- 125' bündel sind stärker als die ersten Nebenbündel und fAs can be seen from this radiation diagram, the field strength V is not symmetrical on both sides of the main radiation direction as a function of the azimuth direction φ. The first sub-bundles, designated A 1 and Ai 2 , have maxima which are at approximately the same angular distance from the main radiation direction, but the shape of the bundles is different. [ The second sub-125 'bundles indicated at B 1 and B 2 are stronger than the first sub-bundles and f

von unterschiedlicher Form; außerdem ist jedoch auch der Winkelabstand des Maximums des Nebenbündels B1 5° und der Winkelabs-tand des Maximums des Nebenbündels B2 6°. Zur Angabe der Stärke der Nebenbündel ist in Fig. 2 eine gestrichelte Linie gezeichnet, die einen Pegel angibt, der um 32 db unterhalb des Maximums in der Hauptstrahlungsrichtung liegt.of different shape; in addition, however, the angular spacing of the maximum of the secondary beam B 1 is 5 ° and the angular spacing of the maximum of the secondary beam B 2 is 6 °. To indicate the strength of the secondary beams, a dashed line is drawn in FIG. 2 which indicates a level which is 32 db below the maximum in the main radiation direction.

Durch die Anwendung zweier Halbkäseantennen entsprechend der Erfindung mit sich kreuzenden Reflektorrückwänden ergibt sich ein besonders günstiges Strahlungsdiagramm, wie in Fig. 3 dargestellt ist.By using two half cheese antennas according to the invention with intersecting Reflector rear walls result in a particularly favorable radiation diagram, as shown in FIG. 3 is.

Zum Vereinfachen eines Vergleichens mit Fig. 2 wurde das Strahlungsdiagramm nach Fig. 3 für eine — angenommen — einzige Antenne dargestellt, wobei das Strahlungsdiagramm für die beiden Antennen zusammen zugrunde gelegt wurde, unter der Voraussetzung, daß die Sende- und Empfangsantennen übereinstimmende Strahlungsdiagramme hätten.To simplify a comparison with FIG. 2, the radiation diagram according to FIG. 3 was for a - assumed - only antenna shown, with the radiation diagram for the two antennas together, provided that the transmitting and receiving antennas would have matching radiation diagrams.

Das Hauptbündel ist jetzt symmetrisch, und die Nebenbündel sind wesentlich weniger stark ausgeprägt als zuvor, wie dies durch einen Vergleich der Fig. 2 und 3 ohne weiteres ersichtlich ist. In Fig. 3 ist wieder der Pegel von —32 db mit einer gestrichelten Linie bezeichnet; dieser Pegel wird jetzt von keinem der Nebenbündel überschritten.The main bundle is now symmetrical and the sub-bundles are much less pronounced than before, as can be readily seen by comparing FIGS. 2 and 3. In FIG. 3 is again the level of -32 db denoted by a dashed line; this level becomes now not exceeded by any of the sub-bundles.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß dadurch, daß die beiden Antennen nicht mit genau gleicher Orientierung aufeinander angebracht werden, entsprechende Nebenbündel sich verstärken können und so in dem kombinierten Strahlungsdiagramm zu ungünstigen Nebenbündeln führen können. Daraus entstehende Abweichungen von dem erwünschten Strahlungsdiagramm können, sofern es sich um kleine Korrektionen handelt, durch geringe Verschiebungen oder Verdrehungen der Wellenleiterhörner gegenüber den Reflektoren behoben werden.It should be pointed out at this point that the fact that the two antennas are not exactly are attached to one another with the same orientation, corresponding secondary bundles are strengthened and so lead to unfavorable secondary beams in the combined radiation diagram can. The resulting deviations from the desired radiation pattern can, if it is a matter of small corrections, due to slight shifts or rotations of the Waveguide horns opposite the reflectors are fixed.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Die Verwendung zweier sogenannter Halbkäseantennen, deren jede aus einer Reflektorrückwand in Form eines durch Teilung im Parabelscheitel erzeugten parabolischen Halbzylinders und aus zwei parallelen Endflächen als Ober- bzw. Unterwand besteht und Speisung im Brennpunkt aufweist, als drehbares Antennensystem für Radargeräte mit getrennter Sende- und Empfangsantenne, derart, daß die Reflektoren unmittelbar übereinander angeordnet und hinsichtlich ihrer Reflektorrückwände so weit gekreuzt sind, daß eine weitgehende gegenseitige Auslöschung der Nebenstrahlungen bei gleichzeitiger üblicher gegenseitiger Entkopplung der beiden Antennen stattfindet.1. The use of two so-called half cheese antennas, each of which consists of a reflector back wall in the form of a parabolic half-cylinder created by division in the parabolic apex and consists of two parallel end surfaces as an upper and lower wall and a power supply in the focal point, as a rotatable antenna system for radar devices with separate transmission and receiving antenna, such that the reflectors are arranged directly one above the other and in terms of their reflector back walls are so far crossed that an extensive mutual Elimination of secondary radiation with simultaneous common mutual decoupling of the two antennas takes place. 2. Drehbares Antennensystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterwände der Reflektoren sich bis jenseits der Reflektorrückwände erstrecken und hinter dem Sender- und dem Empfängerreflektor liegende Räume bilden, in denen die Empfängereingangsstufe bzw. die Modulatorausgangsstufe des Senders untergebracht sind.2. Rotatable antenna system according to claim i, characterized in that the Upper and lower walls of the reflectors extend beyond the reflector rear walls and behind the transmitter and the receiver reflector form spaces in which the Receiver input stage or the modulator output stage of the transmitter are housed. Angezogene Druckschriften:Referred publications: Silver, Samuel, Microwave antenna theory and design, New York—Toronto—London, 1949, S. 460 und 461.Silver, Samuel, Microwave antenna theory and design, New York-Toronto-London, 1949, p. 460 and 461. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 509 5.609 509 5.
DEN5072A 1951-02-12 1952-02-09 Rotatable antenna system for radars Expired DE943776C (en)

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GB (1) GB690915A (en)
NL (2) NL159215B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1257901B (en) * 1961-03-17 1968-01-04 Csf I Cie Generale De Telegrap Flat antenna for pulse radar devices working according to the sum-difference method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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None *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1257901B (en) * 1961-03-17 1968-01-04 Csf I Cie Generale De Telegrap Flat antenna for pulse radar devices working according to the sum-difference method

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CH304752A (en) 1955-01-31

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