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Publication number: DEB0027139MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 22. August 1953 Bekannigemachit am 25. Oktober 1956Registration date: August 22, 1953 Announcement on October 25, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte Radareinrichtung, deren Richtantenne aus einer Mehrzahl von Einzelstrahlern in Form von Dipolen besteht, die in Abständen entlang einer Hohlrohrspeiseleitung angeschlossen sind, deren Querschnittsabmessung derart periodischen Änderungen durch eine mechanische Bewegung unterworfen wird, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Hochfrequenzenergie im Hohlrohrleiter und damit die relative Erregungsphase der Einzelstrahler geändert und auf diese Weise die erforderliche Schwenkbewegung des Antennenrichtstrahls erzeugt wird. Einrichtungen dieser Art finden beispielsweise Anwendung bei der Lenkung der Landemanöver von Flugzeugen durch Ortung derselben vom Boden aus.The invention relates to a known radar device whose directional antenna consists of a There is a plurality of individual radiators in the form of dipoles, which are spaced along a hollow pipe feed line are connected, the cross-sectional dimension of which is subject to periodic changes due to mechanical movement is that the speed of propagation of the high frequency energy in the hollow pipe and thus the relative excitation phase of the individual radiators changed and in this way the required Pivoting movement of the antenna beam is generated. Facilities of this type can be found for example Application in the control of the landing maneuvers of aircraft by locating the same from the ground.

Um bei derartigen Einrichtungen die Ablenkung des Kathodenstrahls der Anzeigeröhre in Überein- , Stimmung mit der Stellung des Richtstrahls der Antenne im Raum zu steuern, ist es bisher üblich gewesen, eine elektrische Steuergröße von der mechanischen Bewegung abzuleiten, mit welcher die Änderung der Weite des Hohlrohrleiters vor- ' genommen wird. Diesen Anordnungen haften Mangel an, die auf die verwickelte Beziehung zwischen der Bewegung bei der Verstellung desIn order to reduce the deflection of the cathode ray of the display tube in such devices, To control mood with the position of the directional beam of the antenna in the room, it has been customary up to now been able to derive an electrical control variable from the mechanical movement with which the change in the width of the hollow pipe is made. Adhere to these orders Lack of pointing to the intricate relationship between the movement in the adjustment of the

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B 27139 VIII a/21 a*B 27139 VIII a / 21 a *

Hohlrohrleiters und den verschiedenen elektrischen Bedingungen zurückzuführen sind, die gemeinsam die Stellung des Antennenrichtstrahls bestimmen. Somit kann die abgeleitete Steuergröße bestenfalls .eine Annäherung an die tatsächliche AbhängigkeitHollow pipe and the various electrical conditions that are common determine the position of the antenna beam. Thus, the derived control variable can at best .an approximation of actual dependency

• zwischen der Weite'des Hohlrohrleiters und der Stellung des Richtstrahls darstellen, abgesehen davon,, daß irgendwelche Änderungen in den elektrischen Zusammenhängen, wie sie etwa durch Abnutzung, Temperatur- oder Frequenzänderung u. dgl. hervorgerufen werden, Änderungen in der Stellung des Richtstrahls bewirken, die sich in keiner Weise in der Steuergröße widerspiegeln, welche lediglich von der mechanischen Bewegung bei der Änderung der Weite des Hohlrohrleiters abhängig ist. : ■;• between the width of the hollow pipe and the Represent position of the directional beam, apart from, that any changes in the electrical Relationships, such as those caused by wear and tear, temperature or frequency changes and the like, changes in the Cause the directional beam to be in no way reflected in the control variable, which only depends on the mechanical movement when changing the width of the hollow pipe is dependent. : ■;

Die Erfindung bezweckt, die angegebenen Mangel zu beseitigen, und hat eine Einrichtung der angegebenen Art zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ablenkung des Kathoden-, Strahls mit Hilfe einer Spannung gesteuert wird, deren Größe dem jeweiligen in einem Phasenmeßorgan ermittelten Phasenunterschied zweier Anteile der die Strahler speisenden Hochfrequenzenergie entspricht, die von der Energiequelle und einem davon hinreichend weit abliegenden Punkt des Hohlrohrleiters von veränderlicher Weite abgeleitet werden.The aim of the invention is to remedy the specified deficiencies and has a device of the specified Type of object, which is characterized in that the deflection of the cathode, Beam is controlled with the help of a voltage, the size of which is the respective in a phase measuring element determined phase difference of two parts of the radiofrequency energy feeding the radiators corresponds to that of the energy source and a sufficiently distant point of the Hollow pipe can be derived from variable width.

Auf diese Weise ist erreicht, daß die unübersichtliche Abhängigkeit der Strahlrichtung von der mechanischen Bewegung bei der Verstellung. des Hohlrohrleiters für die Steuerung des Kathodenstrahls ausgeschaltet ist und diese Steuerung in ganz genauer Übereinstimmung mit der Schwenkung des Richtstrahls erfolgt.In this way it is achieved that the confusing Dependence of the beam direction on the mechanical movement during adjustment. of Hollow tube for the control of the cathode ray is switched off and this control in there is a very exact match with the pivoting of the directional beam.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigt
Fig. ι ein Schema einer Einrichtung für die Steuerung der Ablenkung eines Kathodenstrahls in Abhängigkeit von den Phasenänderungen einer Radarantenne,The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment.
In the drawing shows
Fig. Ι a scheme of a device for controlling the deflection of a cathode ray as a function of the phase changes of a radar antenna,

Fig. 2 ein Schaltschema eines Phasendetektorkreises undFig. 2 is a circuit diagram of a phase detector circuit and

Fig. 3 ein Schaltschema eines Steuergerätes für die Ablenkung des Käthodenstrahls.3 shows a circuit diagram of a control device for the deflection of the cathode ray.

Wie aus Fig. ι ersichtlich, ist ein Wellenleiter ii mit einer Antenne in Form eines Wellenleiters 12 von veränderlicher Weite verbunden, mit der eine gebräuchliche Radareinrichtung zum Senden und Empfangen (nicht dargestellt) gekoppelt werden soll. Mit der Energie in dem Wellenleiter 12 ist eine Mehrzahl von Dipolen 13 gekoppelt, die in Abständen angeordnet eine quer strahlende Antennenanordnung bilden. Das relative Phasenverhältnis der einzelnen Dipole in der Anordnung 13 ändert sich mit der Änderung der Weite des Wellenleiters 12, welche mechanisch durch einen Motor 10 mit einer geeigneten Schwenk- bzw. Abtastgeschwindigkeit vorgenommen wird. Die Stellung der Richtcharakteristik der Antennenanordnung 13 ist demnach abhängig von der mechanischen Änderung der Weite des Wellenleiters 12.As can be seen from Fig. Ι, a waveguide ii connected to an antenna in the form of a waveguide 12 of variable width, with one Customary radar device for transmitting and receiving (not shown) are coupled target. A plurality of dipoles 13 are coupled to the energy in the waveguide 12, which in FIG Arranged at intervals to form a transversely radiating antenna arrangement. The relative phase relationship of the individual dipoles in the arrangement 13 changes with the change in the width of the Waveguide 12, which is mechanically driven by a motor 10 at a suitable pan or scanning speed is made. The position of the directional characteristic of the antenna arrangement 13 is therefore dependent on the mechanical one Change the width of the waveguide 12.

An geeigneten-.-Stellen.auf .dem Wellenleiter 11 und der Antenne 12 sind Richtkopplungen 14 angeordnet, um einen Teil der an diesen Punkten vorhandenen elektromagnetischen Energie zu entnehmen. Von den Kopplungen 14 wird die schwache Energie einzelnen Mischern 15 zugeführt, welche beide mit synchronen Überlagerungsschwirigungen aus einem örtlichen Schwingungserzeuger 16 gespeist werden. Um anfangs eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen den entnommenen Zeichen herzustellen, kann in einer der von den Kopplungsvorrichtungen 14 ausgehenden Leitungen ein Phasenschieber 17 vorgesehen sein.At suitable -.- places.on .the waveguide 11 and the antenna 12 are directional couplings 14 are arranged to some of the existing at these points to take electromagnetic energy. From the couplings 14 is the weak energy individual mixers 15 supplied, both of which with synchronous superposition swings from one local vibration generator 16 are fed. To begin with a certain phase relationship to establish between the extracted characters can be done in one of the coupling devices 14 outgoing lines a phase shifter 17 may be provided.

Die Zwischenfrequenz an den Ausgängen der Mischer 15 wird je einem Verstärkerkanal 18 zugeführt, in welchem das Zeichen auf eine geeignete Stärke verstärkt und für den Phasenvergleich vorbereitet wird. Die Vorbereitung für den Phasenvergleich bedeutet zugleich die Ausschaltung von Amplitüdenänderungen bzw. -unterschieden zwischen den beiden zu vergleichenden Wellen, z.B. durch Amplitudenbegrenzung, wie es an sich bekannt ist. Gegebenenfalls können statt amplituden-.begrenzenden Verstärkern auch andere Vorrichtungen 18 verwendet werden, etwa Reflexverstärker oder Verstärker mit einer hochwertigen selbsttätigen Verstärkungsregelung. Die amplitudenkonstanten Ausgangsspannungen der Verstärker 18 werden einem¹ Phasendetektor 19 Zugeführt, der ein Ausgangszeichen erzeugt, dessen Amplitude sich mit der^ relativen Phase seiner Eingangszeichen ändert, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird. Dieses Ausgangszeichen wird auf einen Steuerkreis 21 gegeben, welcher außerdem einen Synchronisierungsimpuls aus dem Modulator des impulsgetasteten Senders (nicht dargestellt) zugeführt erhält. Der Kreis 21 arbeitet, wie noch beschrieben wird, in der Weise, daß ein Dauerzeichen von im wesentlichen konstanter Amplitude erzeugt wird, dessen Amplitude durch den zuletzt auftretenden Impuls bestimmt wird. Die Ausgangsspannung des Kreises 21 wird einem Ablenkgenerator 22 zugeführt, welcher den Strahl einer Kathodenstrahlröhre 23 ablenkt, derart, daß eine einen Sektor überstreichende Linie 24 erzeugt wird, welche die Stellung der Richtcharakteristik der Antennenanordnung 13 wiedergibt. Während der Motor 10 den Querschnitt des Wellenleiters 12 der Antenne verändert, wird die Linie 24 zwischen den Endlagen 25 über einen Winkel verdreht, welcher dem Schwenkwinkel der Antennencharakteristik entspricht. Aufhellungszeichen rufen sichtbare Anzeigen von Zielen, Entfernungsmarken u. dgl. hervor, indem sie entsprechende Abschnitte der radialen Linie 24 hellsteuern.The intermediate frequency at the outputs of the mixer 15 is fed to an amplifier channel 18, in which the symbol is amplified to a suitable strength and prepared for the phase comparison. The preparation for the phase comparison also means the elimination of amplitude changes or differences between the two waves to be compared, for example by limiting the amplitude, as is known per se. If necessary, instead of amplitude-limiting amplifiers, other devices 18 can also be used, for example reflex amplifiers or amplifiers with high-quality automatic gain control. The constant-amplitude output voltages of the amplifier 18 will be a ¹ phase detector 19 is supplied, which generates an output signal whose amplitude varies with the relative phase of its input characters ^, as described in greater detail below. This output character is sent to a control circuit 21, which also receives a synchronization pulse from the modulator of the pulse-keyed transmitter (not shown). The circuit 21 operates, as will be described later, in such a way that a permanent symbol of essentially constant amplitude is generated, the amplitude of which is determined by the last pulse occurring. The output voltage of the circuit 21 is fed to a deflection generator 22 which deflects the beam of a cathode ray tube 23 in such a way that a line 24 covering a sector is generated which represents the position of the directional characteristic of the antenna arrangement 13. While the motor 10 changes the cross section of the waveguide 12 of the antenna, the line 24 between the end positions 25 is rotated through an angle which corresponds to the pivoting angle of the antenna characteristic. Highlight characters produce visual indications of targets, range marks, and the like by highlighting corresponding portions of radial line 24.

In Fig. 2 sind die Einzelheiten eines geeigneten, an sich üblichen Phasendetektorkreises dargestellt. Der Kreis hat getrennte Eingangsklemmen 26 und 27 für die betreffenden Zeichen aus den Verstärkern 18. Das Zeichen an den Klemmen 26 wird einem Phasenwandler bzw. einer Phasenumkehrvorrichtung 28 zugeführt, welche gegenphasige Äusgangszeichen von gleicher Amplitude zwischenIn Fig. 2 the details of a suitable, conventional phase detector circuit are shown. The circuit has separate input terminals 26 and 27 for the relevant characters from the amplifiers 18. The mark on terminals 26 becomes a phase converter or phase inverter 28 supplied, which are anti-phase output characters of the same amplitude between

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B 21139 VIIIal21 α⁴ B 21139 VIIIal21 α ⁴

Anode 29 und Kathode 31 erzeugt. Die gegenphasigen Zeichen werden additiv und subtraktiv mit den Zeichen an den Klemmen 27 kombiniert und die resultierenden Zeichen werden zwei symmetrisch angeordneten Dioden 32 und 33 zugeführt, welche symmetrische i?C-Belastungskreise 34 und 35 aufweisen. Die Wirkung des Phasendetektorkreises besteht darin, daß an der Ausgangsklemme 36 Zeichen erzeugt werden, deren Größe und Polarität von Größe und Richtung des Phasenunterschiedes der an den Klemmen 26 und 27 auftretenden Eingangszeichen abhängt.Anode 29 and cathode 31 are generated. The out of phase Characters are combined additively and subtractively with the characters on terminals 27 and the resulting characters are fed to two symmetrically arranged diodes 32 and 33, which have symmetrical i? C load circles 34 and 35. The effect of the phase detector circuit is that at the output terminal 36 characters are generated, the size and polarity of the size and direction of the Phase difference of the input characters appearing at terminals 26 and 27 depends.

Das Zeichen an der Klemme 36 wird dem Mittelpunkt einer Transformatorwicklung 37 in Fig. 3 zugeführt. Die Wicklung 37 ist als Sekundärwicklung eines Transformators mit der Primärwicklung 40 gekoppelt, die mit einem Modulationsimpuls aus dem Impulsmodulator des Senders erregt wird. Die Wicklung 37 liegt in Reihe mit im Gegentakt angeordneten Dioden 38 und 39, welche symmetrische i?C-Belastungskreise 41 und 42 aufweisen. Der Mittelpunkt der Kreise 41 und 42 ist über einen Kondensator 43 mit Erde bzw. Masse verbunden. Die Spannung an dem Kondensator 43 dient dazu.The mark on terminal 36 becomes the midpoint of a transformer winding 37 in FIG. 3 fed. The winding 37 is a secondary winding of a transformer with the primary winding 40 coupled, which is excited with a modulation pulse from the pulse modulator of the transmitter. the Winding 37 is in series with diodes 38 and 39 arranged in push-pull, which are symmetrical i? C load circuits 41 and 42 have. The center of circles 41 and 42 is about a Capacitor 43 connected to earth or ground. The voltage on the capacitor 43 is used for this.

die durch den Ablenkungsgenerator 22 erzeugte Spannung für die Wmkelablenkung des Kathodenstrahls zu steuern.the voltage generated by the deflection generator 22 for the angular deflection of the cathode ray to control.

Im Betrieb wird durch den Kreis nach Fig. 3 der Kondensator 43 jeweils dann auf eine Spannung aufgeladen, welche der Amplitude des Ausgangszeichens an der Klemme 36 entspricht, wenn in der Wicklung 40 der Modulationsimpuls zugeführt wird. Der in die Wicklung 37 übertragene Modulationsimpuls macht nämlich beide Dioden 38 und 39 leitend und ruft dadurch eine Spannungsteilung an den Kreisen 41 und 42 hervor. Das Potential im Mittelpunkt zwischen den Kreisen 41 und 42 ist durch Differenzbildung der Phasendetektorspannung an der Klemme 36 mit der Modulationsimpulsspannung, die in die Wicklung 37 übertragen wird, bestimmt. Der Kondensator 43 nimmt die Spannung an, die sich im Mittelpunkt während des Impulses einstellt, und da der Kondensator nur Entladungswege von hohem Widerstand hat, wenn die Dioden 38 und 39 nichtleitend sind, hält er diese Spannung aufrecht, bis durch den nächsten Impuls eine neue Aufladung erfolgt.In operation, the circuit according to FIG. 3, the capacitor 43 is then in each case to a voltage charged, which corresponds to the amplitude of the output character at the terminal 36, if in the Winding 40 the modulation pulse is supplied. The modulation pulse transmitted into winding 37 namely makes both diodes 38 and 39 conductive and thereby causes a voltage division at circles 41 and 42. The potential at the midpoint between circles 41 and 42 is by calculating the difference between the phase detector voltage at terminal 36 and the modulation pulse voltage, which is transferred into the winding 37 is determined. The capacitor 43 takes on the voltage that is at the center during the Pulse sets, and since the capacitor only has high resistance discharge paths when the diodes 38 and 39 are non-conductive, he maintains this voltage until the next one Impulse a new charge takes place.

An der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. In the preferred embodiment of the invention described above, it goes without saying that numerous modifications can be made without departing from the scope of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Radar device whose directional antenna consists of a plurality of individual radiators (dipoles) consists, which are connected at intervals along a hollow pipe feed line, whose Cross-sectional dimension such periodic changes due to mechanical movement is subject to that the speed of propagation of the high frequency energy in the hollow pipe and thus the relative excitation phase of the individual radiators changed and in this way the required pivoting movement of the antenna beam is generated, and in which the Deflection of the cathode ray of the display tube in accordance with the pivoting movement of the directional beam is controlled, characterized in that the deflection of the cathode beam is controlled with the aid of a voltage whose size corresponds to the respective phase difference determined in a phase measuring element corresponds to two parts of the radiofrequency energy feeding the radiators, which from the energy source and from a point on the hollow pipe that is sufficiently far away from it are derived.

2. Device according to claim 1, characterized in that that two directional couplers are provided for the derivation of the two Energieantei.le are.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized by means of the energy components to be compared in the phase measuring element beforehand in separate mixing stages with common To bring local oscillator to a suitable intermediate frequency and then to amplify and to regulate or limit the amplitude.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that with pulse sensing of the energy components to be compared, means are provided, which the phase measuring element maintains the voltage supplied even in the pulse pauses.

Considered publications:
German Patent No. 809 568;
British Patent No. 589 603.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings