EP0207511B1 - Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung - Google Patents

Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung Download PDF

Info

Publication number
EP0207511B1
EP0207511B1 EP86109023A EP86109023A EP0207511B1 EP 0207511 B1 EP0207511 B1 EP 0207511B1 EP 86109023 A EP86109023 A EP 86109023A EP 86109023 A EP86109023 A EP 86109023A EP 0207511 B1 EP0207511 B1 EP 0207511B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sum
difference
signals
group antenna
antenna according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP86109023A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0207511A3 (en
EP0207511A2 (de
Inventor
Anton Dipl.-Ing. Brunner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0207511A2 publication Critical patent/EP0207511A2/de
Publication of EP0207511A3 publication Critical patent/EP0207511A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0207511B1 publication Critical patent/EP0207511B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/02—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing sum and difference patterns

Definitions

  • the invention relates to a group antenna consisting of a multiplicity of line-fed, within the volume of an imaginary body which is symmetrical with respect to a horizontal plane and two perpendicularly intersecting vertical planes, in particular a sphere, distributed individual antennas with omnidirectional radiation pattern with electronically phase-controlled beam swiveling for radar all-round scanning.
  • Such a group antenna is known from DE-PS 28 22 845. With this antenna, however, precise target location or target tracking is not possible.
  • the monopulse antennas used hitherto correspond to an areal, non-spatial element arrangement in which four partial areas or partial antennas are combined into a sum, an elevation difference and an azimuth difference channel.
  • the object of the invention is a spatially constructed group antenna of the type mentioned without intervention in the actual antenna configuration in such a way that an exact target location or target tracking is possible using the monopulse method.
  • this object is achieved in that the individual emitters are divided into eight sub-volumes, so-called octants, which are delimited from one another by the three levels mentioned and fed separately in terms of signal, and in order to form a total sum signal, an elevation difference signal and two different azimuth difference signals the signals of the eight octants with a total of eleven elements, each forming sum and difference signals, such as ring hybrids, magic teas or the like.
  • the sum and difference signals are first formed by two level adjacent octants, which are combined with the sum and difference signals of the neighboring pairs of octants so that finally the four desired sum and Differential signals of the eight octants are present.
  • combination signals which can be designated as diagonal difference signals are also taken from some of the outputs of the elements forming the sum and difference signals, which are provided with a terminating resistor, and which result in radiation minima on the main axes given by the intersection lines of the three planes and in themselves to form the four desired sum and difference signals are not required.
  • the spatial distribution of the individual radiators, which fills the volume of the imaginary body, is advantageously such that the arrangement is as similar as possible for all directions.
  • the individual radiators are expediently designed for horizontal polarization and the feed lines to the individual radiators run vertically.
  • the individual radiators can be formed, for example, by horizontally lying conductor rings or by horizontally lying crossed dipoles in the manner of a turnstile ("turnstile") antennas.
  • the sum-difference circuit For the implementation of the sum-difference circuit, a flat design is expedient, which can be implemented using stripline technology when transmitting lower powers, for example with exclusive reception mode or when using active single radiators. If the transmission mode with higher power is included in the sum channel, the sum-difference circuit can be implemented entirely or only on the sum channel paths in the form of a special coaxial line or waveguide system.
  • Such a coaxial line system is known from DE-PS 27 01 228 and is characterized by an outer conductor which is formed by a flat, metal base plate, in which depressions corresponding to the respectively desired line path are provided with a constant square or rectangular cross section, and which is covered by a plan-shaped cover plate, which is mechanically and electrically connected to the base plate and is likewise made of metal, and by an inner conductor which is embedded in the recesses of the base plate and is supported therein by means of dielectric supports and which has a rectangular cross section with a constant height and has a width adapted according to the wave resistance requirement.
  • An analog waveguide system for the sum-differential circuit also consists of a flat, metal base plate, in which depressions are provided with a square or rectangular cross-section corresponding to the desired line path, and of a planar design, with the base plate mechanically and electrically connected and also made of metal cover plate to cover the base plate.
  • the recesses in the base plate of the coaxial line or waveguide system can be milled out in a computer-controlled manner in a cost-effective manner.
  • FIG. 1 shows a cube which is symmetrical with respect to a horizontal plane E1 and two perpendicularly intersecting vertical planes E2 and E3 and which is intended to form an imaginary body 2, within the volume of which individual radiators with omnidirectional characteristics are to be distributed.
  • the individual emitters within the cube are line-fed and form a group antenna with electronically phase-controlled beam swiveling for all-round radar scanning.
  • the spatial distribution of the individual radiators which fills the volume of the imaginary body 2 is such that the arrangement is as similar as possible for all directions.
  • the individual radiators are divided into eight sub-volumes V1 to V8, so-called octants, which are delimited from one another by the three levels E1, E2 and E3 and are fed separately in terms of signals.
  • the signals occurring per octant V1 to V8 are also referred to as SV1 to SV8.
  • the total sum signal ⁇ g , the elevation difference signal ⁇ E1 , and the two different azimuth difference signals ⁇ Az1 and ⁇ Az2 result from the following equations.
  • ⁇ g SV1 + SV2 + SV3 + SV4 + SV5 + SV6 + SV7 + SV8 ⁇
  • the signals SV1 to SV8 of the eight octants V1 to V8 are combined with a circuit of sum and difference-forming elements, such as ring hybrids, magic teas or the like.
  • sum- and difference signals are first formed from the octane signals SV1 and SV2, SV3 and SV4, SV5 and SV6 as well as SV7 and SV8, that is to say from two octants which are adjacent with respect to the plane E3.
  • the ring hybrids H1, H2, H3 and H4 are used for this.
  • the sum and difference signals of the ring hybrids H1 and H2 are combined.
  • sum and difference signals in turn arise at the outputs of the hybrids H5 and H6.
  • the sum and difference signals of the hybrids H6 and H8 are further combined in two further hybrids H9 and H10, so that at the sum or difference output of the hybrid H9 the total sum signal ⁇ g or the elevation difference signal ⁇ E1 and at the sum output of the hybrid H10 that an azimuth difference signal ⁇ AZ1 is present.
  • the differential output signals of the hybrids H5 and H7 are further combined in a hybrid H11, so that the second azimuth difference signal ⁇ Az2 is present at its sum output .
  • the arrows at the empty outputs of the hybrids H5, H7, H10 and H11 each represent a terminating resistor.
  • sum and difference signals are first formed from two octants each adjacent to plane E1.
  • the hybrid H12 the sum and difference signals of the octane signals SV1 and SV5
  • the hybrid H13 the sum and difference signals of the octane signals SV2 and SV6
  • the hybrid H14 the sum and difference signals of the octane signals SV4 and SV8
  • a hybrid H15 the sum and difference signals of the two octane signals SV3 and SV7 are generated.
  • Sum and difference output signals of the hybrids H12 to H15 are further combined via the ring hybrids H16, H17 and H18, so that the sum sum signal ⁇ g or the azimuth difference signal ⁇ Az2 are present at the sum and difference outputs of the hybrid H18.
  • the elevation difference signal ⁇ EL can be determined by a combination of more than the hybrids H19, H20 and H21 decrease the total output of the hybrid H21.
  • the azimuth difference signal ⁇ Az1 is taken at the sum output of a hybrid H22 after a previous difference combination on the hybrids H16 and H17.
  • the variations of the sum-differential circuit for the spatial single radiator arrangement according to the invention depend on the arrangement of the octant outputs.
  • the two examples according to FIGS. 2 and 3 represent a linear and a double-four combination. In general, eleven hybrids are necessary for the formation of the four desired monopulse channels.
  • the antenna axis x is determined by the intersection of the levels E1 and E2, the antenna axis y by the intersection between the levels E1 and E3 and the antenna axis z by the intersection between the levels E2 and E3.
  • ⁇ represents a sum diagram with single lobe, ⁇ difference diagrams with double lobe and minimum valley and X diagonal difference diagrams with quadruple lobe and minimum cross.
  • ⁇ g mean the total sum diagram , ⁇ E1 the elevation difference diagram , ⁇ Az1 and ⁇ Az2 the two azimuth difference diagrams and X1, X2 and X3 diagonal difference diagrams of the following form:
  • X1 SV1 + SV2 + SV7 + SV8 - (SV3 + SV4 + SV5 + SV6)
  • X2 SV1 + SV4 + SV6 + SV7 - (SV2 + SV3 + SV5 + SV8)
  • X3 SV1 + SV5 + SV3 + SV7 - (SV2 + SV4 + SV6 + SV8) 5 shows a perspective view of a spherical, imaginary body 2, within the volume of which individual radiators 1 with omnidirectional characteristics are distributed.
  • the distribution of the individual radiators 1 in volume is such that one is possible for all directions similar projected arrangement arises.
  • the individual radiators 1 are designed for horizontal polarization and can be formed, for example, by conductor rings 7 lying horizontally or by crossed dipoles lying horizontally in the manner of turnstile antennas. Essentially perpendicular feed lines 3 lead to the individual radiators 1 from below.
  • the individual radiators 1 accommodated in the imaginary sphere 2 are divided into eight octants V1 to V8 according to the cube combination according to FIG. Octant signals SV1 to SV8 are assigned to octants V1 to V8.
  • the spatial separation of the feed lines 3 in their association with the individual octants V1 to V8 with a horizontal component in the extension of the supply lines takes place only outside the beam path of the group antenna, ie below the radiating "sphere" 2
  • the outputs of these octant distributor plates P1 to P8 then supply the input signals SV1 to SV8 for the sum-difference circuit 4, which can be designed in accordance with the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3.
  • the sum-difference circuit 4 can be accommodated below the octant distributor plates P1 to P8 in parallel as a plate.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einer Vielzahl von leitungsgespeisten, innerhalb des Volumens eines gedachten, hinsichtlich einer Horizontalebene und zweier sich senkrecht schneidender Vertikalebenen symmetrischen Körpers, insbesondere einer Kugel, verteilten Einzelstrahlern mit Rundstrahlcharakteristik bestehende Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung zur Radar-Rundumabtastung.
  • Eine derartige Gruppenantenne ist aus der DE-PS 28 22 845 bekannt. Mit dieser Antenne ist jedoch eine genaue Zielortung bzw. Zielverfolgung nicht möglich.
  • Um eine genaue Zielortung bzw. Zielverfolgung mit einer Gruppenantenne zu ermöglichen, wird gewöhnlich das sogenannte Monopulsverfahren mit einem Summen- und entsprechenden Differenzdiagrammen angewendet. Dazu ist die Aufteilung der Einzelstrahler in Untergruppen und eine geeignete Zusammenfassung derselben notwendig.
  • Die bisher verwendeten Monopulsantennen entsprechen einer flächenhaften, nicht räumlichen Elementeanordnung, bei der vier Teilflächen oder Teilantennen in einen Summen-, einen Elevationsdifferenz- und einen Azimutdifferenzkanal zusammengefaßt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine räumlich aufgebaute Gruppenantenne der eingangs genannten Art ohne Eingriff in die eigentliche Antennenkonfiguration so auszugestalten, daß mit ihr eine genaue zielortung bzw. Zielverfolgung nach dem Monopulsverfahren möglich ist.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einzelstrahler auf acht Teilvolumina, sogenannte Oktanten, aufgeteilt sind,die gegeneinander jeweils durch die genannten drei Ebenen abgegrenzt und signalmäßig getrennt gespeist sind, und daß zur Bildung eines Gesamtsummensignals, eines Elevationsdifferenzsignals und zweier verschiedener Azimutdifferenzsignale die Signale der acht Oktanten mit einer insgesamt elf, jeweils Summen- und Differenzsignale bildende Glieder, wie Ringhybride, magische Tees o.dgl. aufweisenden Schaltung zusammengefaßt werden, in der zunächst jeweils von zwei ebenenmäßig benachbarten Oktanten die Summen-und Differenzsignale gebildet werden, die mit den Summen- und Differenzsignalen der Nachbarpaare von Oktanten so weiterkombiniert werden, daß schlußendlich an vier Ausgängen der Schaltung die vier gewünschten Summen- und Differenzsignale der acht Oktanten anliegen.
  • Diejenigen Ausgänge der die Summen- und Differenzsignale bildenden Glieder, die nicht zur Weiterkombination benutzt werden, sind mit Abschlußwiderständen versehen. Bei besonderen Auswerteverfahren werden auch an einigen, an sich mit einem Abschlußwiderstand versehenen Ausgängen der die Summen- und Differenzsignale bildenden Glieder als Diagonaldifferenzsignale bezeichenbare Kombinations-signale abgenommen, die Strahlungsminima auf den durch die Schnittlinien der drei Ebenen gegebenen Hauptachsen ergeben und an sich zur Bildung der vier gewünschten Summen- und Differenzsignale nicht benötigt werden.
  • In vorteilhafter Weise ist die das Volumen des gedachten Körpers ausfüllende räumliche Verteilung der Einzelstrahler so, daß für alle Richtungen eine möglichst gleichartige projizierte Anordnung entsteht.
  • In zweckmäßiger Weise sind die Einzelstrahler für horizontale Polarisation ausgelegt und die Speiseleitungen zu den Einzelstrahlern hin verlaufen senkrecht. Die Einzelstrahler lassen sich beispielsweise durch horizontal liegende Leiterringe oder durch horizontal liegende gekreuzte Dipole nach Art von Drehkreuz ("Turnstile")-Antennen bilden.
  • Für die Realisierung der Summe-Differenz-Schaltung ist eine Flachbauweise zweckmäßig, die bei Übertragung kleinerer Leistungen, z.B. bei ausschließlichem Empfangsbetrieb oder bei Verwendung aktiver Einzelstrahler, in Streifenleitungstechnik ausgeführt werden kann. Bei Einschluß des Sendebetriebes mit höherer Leistung im Summenkanal kann die Summe-Differenz-Schaltung ganz oder nur auf den Summenkanalwegen in Form eines besonderen Koaxialleitungs- oder Hohlleitersystems realisiert werden. Ein solches Koaxialleitungssystem ist aus der DE-PS 27 01 228 bekannt und ist gekennzeichnet durch einen Außenleiter, der durch eine ebene, aus Metall bestehende Grundplatte gebildet ist, in der dem jeweils gewünschten Leitungswegeverlauf entsprechende Vertiefungen mit konstantem quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt vorgesehen sind, und die durch eine plan ausgebildete, mit der Grundplatte mechanisch und elektrisch verbundene und ebenfalls aus Metall bestehende Abdeckplatte abgedeckt ist, und durch einen in den Vertiefungen der Grundplatte eingelassenen und darin mittels dielektrischer Stützen abgestützten Innenleiter, der einen Rechteckquerschnitt mit einer konstanten Höhe und einer entsprechend der Wellenwiderstandsforderung angepaßten Breite aufweist. Ein analog verwendetes Hohlleitersystem für die Summe-Differenz-Schaltung besteht ebenfalls aus einer ebenen, aus Metall bestehenden Grundplatte, in der dem jeweils gewünschten Leitungswegeverlauf entsprechende Vertiefungen mit konstantem quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt vorgesehen sind, und aus einer plan ausgebildeten, mit der Grundplatte mechanisch und elektrisch verbundenen und ebenfalls aus Metall bestehenden Abdeckplatte zur Abdeckung der Grundplatte. Die Vertiefungen in der Grundplatte des Koaxialleitungs- bzw. Hohlleitersystems lassen sich in kostengünstiger Weise rechnergesteuert ausfräsen.
  • Die Herstellung aller Verbindungsleitungen der Summe-Differenz-Schaltung in einer Ebene ist allerdings ohne einige wenige Brücken nicht möglich. Für die Überbrückung einer oder einiger weniger Leitungskreuzungen kann ein kleiner Teil der Schaltung auch in einer zweiten Ebene ausgeführt werden.
  • Das Prinzip der Erfindung und Ausführungsbeispiele davon werden im folgenden anhand von fünf Figuren erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 einen gedachten würfelförmigen Antennenkörper mit Aufteilung in acht Oktanten zur Summen-Differenz-Bildung für ein räumliches Monopuls einer phasengesteuerten Gruppenantenne zur Radar-Rundumabtastung nach der Erfindung,
    • Fig. 2 das Ausführungsbeispiel einer Summe-Differenz-Schaltung für eine Gruppenantenne nach der Erfindung,
    • Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Summe-Differenz-Schaltung für eine räumliche Gruppenantenne nach der Erfindung,
    • Fig. 4 die Zuordnung der verschiedenen Summen-Differenz-Strahlungsdiagramme zu Antennenachsen und Oktanten einer Gruppenantenne nach der Erfindung,
    • Fig. 5 das Ausführungsbeispiel einer kugelförmigen Gruppenantenne nach der Erfindung mit Leitungsführung und Verteilersystem zur Erzeugung der gewünschten Summen- und Differenzsignale.
  • In Fig. 1 ist ein hinsichtlich einer Horizontalebene E1 und zweier sich senkrecht schneidender Vertikalebenen E2 und E3 symmetrischer Würfel dargestellt, welcher einen gedachten Körper 2 bilden soll, innerhalb dessen Volumen Einzelstrahler mit Rundstrahlcharakteristik verteilt sein sollen. Die Einzelstrahler innerhalb des Würfels sind leitungsgespeist und bilden eine Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung zur Radar-Rundumabtastung. Die das Volumen des gedachten Körpers 2 ausfüllende räumliche Verteilung der Einzelstrahler ist so, daß für alle Richtungen eine möglichst gleichartige projizierte Anordnung entsteht.
  • Die Einzelstrahler sind auf acht Teilvolumina V1 bis V8, sogenannte Oktanten, aufgeteilt, die gegeneinander jeweils durch die genannten drei Ebenen E1, E2 und E3 abgegrenzt und signalmäßig getrennt gespeist sind. Die pro Oktant V1 bis V8 anfallenden Signale sind analog mit SV1 bis SV8 bezeichnet. Das Gesamtsummensignal Σg, das Elevationsdifferenzsignal ΔE1, und die beiden verschiedenen Azimutdifferenzsignale ΔAz1 und ΔAz2 ergeben sich aus folgenden Gleichungen.

    Σg = SV1 + SV2 + SV3 + SV4 + SV5 + SV6 + SV7 + SV8
    ΔE1 = SV1 + SV2 + SV3 + SV4 - (SV5 + SV6 + SV7 + SV8)
    ΔAz1 = SV1 + SV2 + SV5 + SV6 - (SV3 + SV4 + SV7 + SV8)
    ΔAz2 = SV1 + SV4 + SV5 + SV8 - (SV2 + SV3 + SV6 + SV7)

  • Die Zusammenfassung der Signale SV1 bis SV8 der acht Oktanten V1 bis V8 erfolgt mit einer Schaltung von summe-und differenzbildenden Gliedern, wie Ringhybride, magischen Tees oder dergleichen.
  • Ausführungsbeispiele für solche Summen-Differenz-Schaltungen sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Allgemein sind elf summe- und differenzbildende Glieder, wie Ringhybride oder dergleichen, für die Bildung der vier gewünschten Monopulskanäle notwendig. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 werden zunächst von den Oktantensignalen SV1 und SV2, SV3 und SV4, SV5 und SV6 sowie SV7 und SV8, also jeweils von zwei Oktanten, die hinsichtlich der Ebene E3 benachbart sind, Summen- und Differenzsignale gebildet. Dazu dienen die Ringhybride H1, H2, H3 und H4. In den Ringhybriden H5 und H6 werden die Summen-und Differenzsignale der Ringhybride H1 und H2 kombiniert. Somit entstehen an den Ausgängen der Hybride H5 und H6 wiederum Summen- und Differenzsignale. Das gleiche geschieht mit den Summen- und Differenzsignalen der Hybride H3 und H4 an den Hybriden H7 und H8. Die Summen-und Differenzsignale der Hybride H6 und H8 werden in zwei weiteren Hybriden H9 und H10 weiterkombiniert, so daß am Summen- bzw.Differenz-Ausgang des Hybrids H9 das Gesamtsummensignal Σg bzw. das Elevationsdifferenzsignal ΔE1 und am Summenausgang des Hybrids H10 das eine Azimutdifferenzsignal ΔAZ1 ansteht. Die Differenzausgangssignale der Hybride H5 und H7 werden in einem Hybrid H11 weiterkombiniert, so daß an dessen Summenausgang das zweite Azimutdifferenzsignal ΔAz2 ansteht. Die Pfeile an den leeren Ausgängen der Hybride H5, H7, H10 und H11 stellen jeweils einen Abschlußwiderstand dar.
  • Beim anderen, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Summen-Differenz-Schaltung für eine Gruppenantenne nach der Erfindung werden zunächst Summen-und Differenzsignale von jeweils zwei hinsichtlich der Ebene E1 benachbarten Oktanten gebildet. Mittels des Hybrids H12 werden die Summen- und Differenzsignale der Oktantensignale SV1 und SV5, mittels des Hybrids H13 die Summen- und Differenzsignale der Oktantensignale SV2 und SV6, mittels des Hybrids H14 die Summen- und Differenzsignale der Oktantensignale SV4 und SV8 und mittels eines Hybrids H15 die Summen- und Differenzsignale der beiden Oktantensignale SV3 und SV7 erzeugt. Über die Ringhybride H16, H17 und H18 werden Summen- und Differenzausgangssignale der Hybride H12 bis H15 weiterkombiniert, so daß an den Summen- und Differenzausgängen des Hybrids H18 das Gesamtsummensignal Σg bzw. das Azimutdifferenzsignal ΔAz2 anstehen. Das Elevationsdifferenzsignal ΔEL läßt sich nach einer Weiterkombination über die Hybride H19, H20 und H21 am Summenausgang des Hybrids H21 abnehmen. Das Azimut-Differenzsignal ΔAz1 wird am Summenausgang eines Hybrids H22 nach einer vorhergehenden Differenzkombination an den Hybriden H16 und H17 abgenommen.
  • Die Variationen der Summe-Differenzschaltung für die räumliche Einzelstrahleranordnung nach der Erfindung hängt von der Anordnung der Oktantenausgänge ab. Die beiden Beispiele nach den Figuren 2 und 3 stellen eine lineare und eine Doppelvierer-Zusammenfassung dar. Allgemein sind elf Hybride für die Bildung der vier gewünschten Monopulskanäle notwendig.
  • An einigen Ausgängen von die Summe und die Differenz bildenden Hybriden entstehen Signalkombinationen, die als Diagonaldifferenzen bezeichnet werden können, mit auf den Hauptachsen liegenden Strahlungsminima, die für das Monopulsverfahren gewöhnlich nicht verwendet werden. Ihre Ausgänge sind deshalb mit Abschlußwiderständen versehen, die in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 durch Pfeile dargestellt sind. Für andere Auswerteverfahren könnten die Amplituden- und Phaseninformationen ihrer Empfangssignale jedoch durchaus verwendet werden.
  • In Fig. 4 ist die Zuordnung der zu allen Ausgängen der Summe-Differenz-Schaltungen nach den Figuren 2 und 3 gehörenden Strahlungsdiagramme zu den Antennenachsen x,y und z und den Oktanten V1 bis V8 dargestellt. Die Antennenachse x ist durch die Schnittlinie der Ebenen E1 und E2, die Antennenachse y durch die Schnittlinie zwischen den Ebenen E1 und E3 und die Antennenachse z durch die Schnittlinie zwischen den Ebenen E2 und E3 bestimmt. Σ stellt jeweils ein Summendiagramm mit Einfachkeule, Δ Differenzdiagramme mit Doppelkeule und Minimumstal und X Diagonaldifferenzdiagramme mit Vierfachkeule und Minimumskreuz dar. Hierbei bedeuten Σg das Gesamtsummendiagramm, ΔE1 das Elevationsdifferenzdiagramm, ΔAz1 sowie ΔAz2 die beiden Azimutdifferenzdiagramme und X₁, X₂ und X₃ Diagonaldifferenzdiagramme der folgenden Form:

    X1 = SV1 + SV2 + SV7 + SV8 - (SV3 + SV4 + SV5 + SV6)
    X2 = SV1 + SV4 + SV6 + SV7 - (SV2 + SV3 + SV5 + SV8)
    X3 = SV1 + SV5 + SV3 + SV7 - (SV2 + SV4 + SV6 + SV8)

    Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen kugelförmigen, gedachten Körper 2, innerhalb dessen Volumen Einzelstrahler 1 mit Rundstrahlcharakteristik, verteilt sind. Die Verteilung der Einzelstrahler 1 im Volumen ist so, daß für alle Richtungen eine möglichst gleichartige projizierte Anordnung entsteht. Die Einzelstrahler 1 sind für horizontale Polarisation ausgelegt und können beispielsweise durch horizontal liegende Leiterringe 7 oder durch horizontal liegende, gekreuzte Dipole nach Art von Drehkreuz-Antennen gebildet werden. Zu den Einzelstrahlern 1 führen von unten her im wesentlichen senkrecht verlaufende Speiseleitungen 3. Die in der gedachten Kugel 2 untergebrachten Einzelstrahler 1 sind auf acht Oktanten V1 bis V8 entsprechend der Würfelkombination nach Fig.1 aufgeteilt. Den Oktanten V1 bis V8 sind Oktantensignale SV1 bis SV8 zugeordnet. Wegen der horizontalen Polarisation der Einzelstrahler 1 der Gruppenantenne erfolgt die räumliche Trennung der Speiseleitungen 3 in ihrer Zugehörigkeit zu den einzelnen Oktanten V1 bis V8 mit einer horizontalen Komponente in der Ausdehnung der Zuleitungen erst außerhalb des Strahlengangs der Gruppenantenne, d.h. unterhalb der strahlenden "Kugel" 2. Die von oben von den Einzelstrahlern 1 kommenden Speiseleitungen 3, z.B. Koaxialleitungen, münden beispielsweise an den Phasenschiebern 5 für den jeweiligen Einzelstrahler 1, die auf Verteilerplatten P1 bis P8 für den betreffenden Oktanten V1 bis V8 untergebracht sein können. Die Ausgänge dieser Oktantenverteilerplatten P1 bis P8 liefern dann die Eingangssignale SV1 bis SV8 für die Summen-Differenz-Schaltung 4, die entsprechend den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 ausgebildet werden kann. Die Summe-Differenz-Schaltung 4 kann unterhalb der Oktantenverteilerplatten P1 bis P8 parallel zu dieser als Platte untergebracht werden.
  • Die Realisierung der Summe-Differenz-Schaltung 4 und in zweckmäßigerweise auch der Verteilerplatten P1 bis P8 erfolgt - wie bereits früher erwähnt wurde - in Flachbauweise, wobei nochmals bemerkt wird, daß die Herstellung aller Verbindungsleitungen in der Summe-Differenz-Schaltung 4 in einer Ebene nicht möglich ist. Für die Überbrückung einer oder einiger weniger Leitungskreuzungen muß ein kleiner Teil der Schaltung 4 in einer zweiten Ebene ausgeführt werden.

Claims (14)

  1. Aus einer Vielzahl von leitungsgespeisten, innerhalb des Volumens eines gedachten, hinsichtlich einer Horizontalebene und zweier sich senkrecht schneidender Vertikalebenen symmetrischen Körpers, insbesondere einer Kugel, verteilten Einzelstrahlern mit Rundstrahlcharakteristik bestehende Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung zur Radar-Rundumabtastung,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler (1) auf acht Teilvolumina (V1 bis V8), sogenannte Oktanten, aufgeteilt sind, die gegeneinander jeweils durch die genannten drei Ebenen (E1 bis E3) abgegrenzt und signalmäßig getrennt gespeist sind, daß zur Bildung eines Gesamtsummensignals (Σg), eines Elevationsdifferenzsignals (ΔE1) und zweier verschiedener Azimutdifferenzsignale (ΔAz1, ΔAz2) die Signale (SV1 bis SV8) der acht Oktanten mit einer insgesamt elf, jeweils Summen- und Differenzsignale bildende Glieder wie Ringhybride, magische Tees o.dgl. aufweisenden Schaltung zusammengefaßt werden, in der zunächst jeweils von zwei ebenenmäßig benachbarten Oktanten die Summen-und Differenzsignale gebildet werden, die dann mit den Summen-und Differenzsignalen der Nachbarpaare von Oktanten so weiterkombiniert werden, daß schlußendlich an vier Ausgängen der Schaltung die vier gewünschten Summen- und Differenzsignale der acht Oktanten anliegen.
  2. Gruppenantenne nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Ausgänge der die Summen- und Differenzsignale bildenden Glieder, die nicht zur Weiterkombination benutzt werden, mit Abschlußwiderständen versehen sind.
  3. Gruppenantenne nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung bei besonderen Auswerteverfahren auch an einigen an sich mit einem Abschlußwiderstand versehenen Ausgängen der die Summen- und die Differenzsignale bildenden Glieder als Diagonaldifferenzsignale bezeichenbare Kombinationssignale abgenommen werden, die Strahlungsminima auf den durch die Schnittlinien der drei Ebenen (E1, E2, E3) gegebenen Hauptachsen (x, y, z) ergeben und an sich zur Bildung der vier gewünschten Summen- und Differenzsignale (Σg, ΔE1, ΔAz1, ΔAz2) nicht benötigt werden.
  4. Gruppenantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die das Volumen des gedachten Körpers (2) ausfüllende räumliche Verteilung der Einzelstrahler (1) so ist, daß für alle Richtungen eine möglichst gleichartige projizierte Anordnung entsteht.
  5. Gruppenantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler (1) für horizontale Polarisation ausgelegt sind und die Speiseleitungen (3) zu den Einzelstrahlern hin senkrecht verlaufen.
  6. Gruppenantenne nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler (1) durch horizontal liegende Leiterringe gebildet sind.
  7. Gruppenantenne nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler durch horizontal liegende, gekreuzte Dipole nach Art von Drehkreuz ("Turnstile") -Antennen gebildet sind.
  8. Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Summen-Differenzschaltung (4) in einer eine Schaltungsebene mit wenigen Brücken oder zwei Schaltungsebenen aufweisenden Flachbauweise realisiert ist.
  9. Gruppenantenne nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei Übertragung kleinerer Leistungen, z.B. bei ausschließlichem Empfangsbetrieb oder bei Verwendung aktiver Einzelstrahler, die Summen-Differenz-Schaltung (4) in Streifenleitungstechnik ausgeführt ist.
  10. Gruppenantenne nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei Übertragung auch höherer Leistungen, d.h. bei Einschluß des Sendebetriebs im Summenkanal, die Summen-Differenz-Schaltung (4) ganz oder nur auf den Summenkanalwegen in Form eines Koaxialleitungssystems realisiert ist, das zum einen einen Außenleiter aufweist, der durch eine ebene, aus Metall bestehende Grundplatte gebildet ist, in der dem jeweils gewünschten Leitungswegeverlauf entsprechende Vertiefungen mit konstantem quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt vorgesehen sind und die durch eine plan ausgebildete, mit der Grundplatte mechanisch und elektrisch verbundene und ebenfalls aus Metall bestehende Abdeckplatte abgedeckt ist, und das einen in den Vertiefungen der Grundplatte eingelassenen und darin mittels dielektrischen Stützen abgestützten Innenleiter aufweist, der einen Rechteckquerschnitt mit einer konstanten Höhe und einer entsprechend der Wellenwiderstandsforderung angepaßten Breite hat.
  11. Gruppenantenne nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei Übertragung auch höherer Leistungen, d.h. bei Einschluß des Sendebetriebs im Summenkanal, die Summen-Differenz-Schaltung (4) ganz oder nur auf den Summenkanalwegen in Form eines Hohlleitersystems realisiert ist, das aus einer ebenen, aus Metall bestehenden Grundplatte, in der dem jeweils gewünschten Leitungswegeverlauf entsprechende Vertiefungen mit konstantem quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt vorgesehen sind, und aus einer plan ausgebildeten, mit der Grundplatte mechanisch und elektrisch verbundenen und ebenfalls aus Metall bestehenden Abdeckplatte zur Abdeckung der Grundplatte zusammengesetzt ist.
  12. Gruppenantenne nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen rechnergesteuert ausgefräst sind.
  13. Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß die in Flachbauweise realisierte Summen-Differenz-Schaltung (4) unterhalb des gedachten, mit den Einzelstrahlern (1) versehenen Körpers (2) und außerhalb dessen Strahlengangs angeordnet ist, daß über dieser Schaltung und ebenfalls außerhalb des Strahlengangs noch mehrere, jeweils einem Oktanten (V1 bis V8) zugeordnete Verteilerschaltungen (P1 bis P8) unterhalb des gedachten Körpers vorgesehen sind, die ebenfalls in Flachbauweise realisiert sind und in welche die senkrecht von oben vom jeweils zugeordneten Oktanten kommenden Einzelstrahler-Speiseleitungen (3) münden, und daß die Ausgänge dieser Oktantenverteilerschaltungen die Eingangssignale (SV1 bis SV8) für die Summen-Differenz-Schaltung (4) liefern.
  14. Gruppenantenne nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieber (5) für die Einzelstrahler (1) eines Oktanten (V1 bis V8) auf der diesem Oktanten zugeordneten Verteilerschaltung (SV1 bis SV8) angebracht sind, und daß die senkrecht von oben kommenden Speiseleitungen (3) der Einzelstrahler (1) an diesen Phasenschiebern münden.
EP86109023A 1985-07-05 1986-07-02 Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung Expired - Lifetime EP0207511B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3524148 1985-07-05
DE3524148 1985-07-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0207511A2 EP0207511A2 (de) 1987-01-07
EP0207511A3 EP0207511A3 (en) 1987-11-04
EP0207511B1 true EP0207511B1 (de) 1991-07-24

Family

ID=6275098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP86109023A Expired - Lifetime EP0207511B1 (de) 1985-07-05 1986-07-02 Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4734700A (de)
EP (1) EP0207511B1 (de)
DE (1) DE3680396D1 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4882587A (en) * 1987-04-29 1989-11-21 Hughes Aircraft Company Electronically roll stabilized and reconfigurable active array system
FR2640821B1 (fr) * 1988-12-16 1991-05-31 Thomson Csf Antenne a couverture tridimensionnelle et balayage electronique, du type reseau volumique rarefie aleatoire
DE4002522A1 (de) * 1990-01-29 1991-08-01 Siemens Ag Summen-differenz-anordnung fuer eine gruppenantenne
US5302961A (en) * 1992-12-28 1994-04-12 General Electric Co. Antenna aperture with mainlobe jammer nulling capability
US5506589A (en) * 1993-04-09 1996-04-09 Hughes Aircraft Company Monopulse array system with air-stripline multi-port network
DE19505629B4 (de) * 1995-02-18 2004-04-29 Diehl Stiftung & Co.Kg Schutzeinrichtung gegen ein anfliegendes Projektil
US5717405A (en) * 1996-07-17 1998-02-10 Hughes Electronics Four-port phase and amplitude equalizer for feed enhancement of wideband antenna arrays with low sum and difference sidelobes
US6011512A (en) 1998-02-25 2000-01-04 Space Systems/Loral, Inc. Thinned multiple beam phased array antenna
NL1010657C1 (nl) * 1998-11-26 2000-05-30 Hollandse Signaalapparaten Bv Arrayantenne en werkwijze voor het bedrijven van een arrayantenne.
NL1011421C2 (nl) * 1999-03-02 2000-09-05 Tno Volumetrisch phased array antenne systeem.
KR100902559B1 (ko) * 2008-10-30 2009-06-11 국방과학연구소 레이더 간섭계 및 그것을 이용한 표적위치 추정방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023172A (en) * 1959-12-17 1977-05-10 Numax Electronics Incorporated Monopulse system for cancellation of side lobe effects
US3243804A (en) * 1963-07-26 1966-03-29 Jr Ira D Smith Four horn sequential lobing radar
US3344424A (en) * 1965-12-30 1967-09-26 Philip S Hacker Control circuitry for multimode radar
US3471857A (en) * 1967-05-24 1969-10-07 Singer General Precision Planar array antenna arrangements
DE2055981C3 (de) * 1970-11-13 1974-02-14 Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen Schaltung für ein räumliches Monopulsradarsystem mit Sekundärradar-Abfrage
US3860924A (en) * 1973-08-31 1975-01-14 Hughes Aircraft Co Moving target indicator system
US3946395A (en) * 1974-04-17 1976-03-23 Kirchhoff C Edward Radio direction finding apparatus
DE2822845C2 (de) * 1978-05-24 1983-12-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Gruppenantenne mit elektronisch gesteuerter Strahlschwenkung
US4316192A (en) * 1979-11-01 1982-02-16 The Bendix Corporation Beam forming network for butler matrix fed circular array
FR2541518A1 (fr) * 1982-10-26 1984-08-24 Thomson Csf Dispositif d'alimentation d'une antenne reseau a faisceau de balayage

Also Published As

Publication number Publication date
DE3680396D1 (de) 1991-08-29
EP0207511A3 (en) 1987-11-04
US4734700A (en) 1988-03-29
EP0207511A2 (de) 1987-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69934824T2 (de) Sehr kompakte und breitbandige planare logperiodische dipol-gruppenantenne
DE3835072C2 (de)
DE602004010517T2 (de) Planare mikrowellenantenne
DE19627015C2 (de) Antennenfeld
EP0207511B1 (de) Gruppenantenne mit elektronisch phasengesteuerter Strahlschwenkung
DE69832592T2 (de) Gerät zum empfangen und senden von funksignalen
DE2638539A1 (de) Doppelfrequenz-mikrostreifenantenne
DE10335216B4 (de) Im Bereich einer Außenfläche eines Fluggeräts angeordnete phasengesteuerte Antenne
DE112019000828T5 (de) Antennenmodule für Phased-Array-Antennen Querverweis auf verwandte Anmeldungen
DE3042456C2 (de)
EP1530816B1 (de) Kalibriervorrichtung für ein umschaltbares antennen-array sowie ein zugehöriges betriebsverfahren
DE3917138C2 (de)
DE69833070T2 (de) Gruppenantennen mit grosser Bandbreite
DE60007844T2 (de) Volumetrische phasengesteuerte gruppenantenne
EP2494655B1 (de) Antennenanordnung zur übertragung von signalen
DE60019412T2 (de) Antenne mit vertikaler polarisation
DE2306407C3 (de) Antennensystem hoher Winkelauflösung für Radargeräte mit getrennten Sende- und Empfangsantennen
DE2802585A1 (de) Antenne
DE212014000257U1 (de) Antennenaufbauten
DE2139216C3 (de) Richtantennenanordnung, bestehend aus einem Hauptreflektorspiegel und zwei Primärstrahlersystemen und Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Reflektorplatte
DE102005011128B4 (de) Kalibrierung einer elektronischen steuerbaren Planarantenne und elektronisch steuerbare Antenne mit einer Messsonde im reaktiven Nahfeld
EP3753073A1 (de) Antenne zur kommunikation mit einem transponder
EP0709914A1 (de) HF-Suchkopf-Antennensystem für Flugkörper
EP1006608B1 (de) Mehrlagige Antennenanordnung
DE69630299T2 (de) Antennenelement für zwei orthogonale polarisationen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): BE DE FR GB IT NL SE

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): BE DE FR GB IT NL SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19880425

17Q First examination report despatched

Effective date: 19900911

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): BE DE FR GB IT NL SE

REF Corresponds to:

Ref document number: 3680396

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19910829

ET Fr: translation filed
ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: STUDIO JAUMANN

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19920519

Year of fee payment: 7

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Payment date: 19920717

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 19920724

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 19920728

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 19920731

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Effective date: 19930702

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Effective date: 19930703

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Effective date: 19930731

BERE Be: lapsed

Owner name: SIEMENS A.G.

Effective date: 19930731

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Effective date: 19940201

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 19930702

NLV4 Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Effective date: 19940331

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

EUG Se: european patent has lapsed

Ref document number: 86109023.1

Effective date: 19940210

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20020711

Year of fee payment: 17

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040203

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050702