EP0709914A1 - RF seeker head antenna system for missiles - Google Patents

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EP0709914A1
EP0709914A1 EP95116740A EP95116740A EP0709914A1 EP 0709914 A1 EP0709914 A1 EP 0709914A1 EP 95116740 A EP95116740 A EP 95116740A EP 95116740 A EP95116740 A EP 95116740A EP 0709914 A1 EP0709914 A1 EP 0709914A1
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EP
European Patent Office
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cross
antenna system
dipole antennas
periodic
log
Prior art date
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Granted
Application number
EP95116740A
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German (de)
French (fr)
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EP0709914B1 (en
Inventor
Helmuth Dipl.-Ing. Thiere
Anton Dipl.-Ing. Brunner
Peter Dipl.-Ing. Fritsche
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.)
Daimler Benz AG
Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Original Assignee
Daimler Benz AG
Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP0709914A1 publication Critical patent/EP0709914A1/en
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Publication of EP0709914B1 publication Critical patent/EP0709914B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/281—Nose antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/10—Logperiodic antennas
    • H01Q11/105—Logperiodic antennas using a dielectric support
    • 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 an antenna system housed in a missile according to the preamble of patent claim 1 and patent claim 2.
  • a missile with a long range for locating radar systems or the like requires an HF antenna system to find the target, which enables a monopulse bearing in the azimuth or elevation direction in as many polarizations as possible in a very wide frequency range. Since in such a missile, in addition to the HF radar seeker head, depending on the task, other sensors, e.g. optronic or millimeter-wave sensors for target location and target tracking, the RF antenna system must be compatible with this system in terms of space and undisturbed mode of operation. This means that there should be no blanking or shadowing due to a closed surface or components of the antenna.
  • Missiles with multi-sensors i.e. with HF antennas and optronic sensors are known for the detection of radar systems.
  • a four-arm planar spiral antenna is used as the HF antenna, which can be operated with the aid of a complex passive feed network of hybrid couplers in sum mode and in differential mode over a very wide bandwidth.
  • the spiral antenna is a broadband antenna form, but it works in a very restricted way with regard to polarization. Because of their structure and mode of operation, the direction of rotation of the immanent circular polarization is fixed. It can process either right or left circular polarization and the respective polarization components. Determining the lowest operating frequency is the aperture diameter of the spiral antenna.
  • the differential mode M2 requires a circumference of the radiating active region of at least two wavelengths.
  • the object of the invention is to provide a very broadband effective over several octaves, suitable for monopulse direction finding HF antenna system for a missile, which is compatible with other sensors in terms of space and undisturbed mode of operation and allows any polarization.
  • the logarithmic-periodic dipole antenna is known, for example, from DEIsbell's article: "Log Periodic Dipole Arrays" in "IRE Transactions on Antennas and Propagation", May 1960, pp. 260 to 267. It is one of the almost frequency-independent and therefore very broadband antenna forms. Both orthogonal linear polarizations are available in the cross dipole version. All other polarizations can receive at one of the two outputs with a maximum loss of 3 dB will. With the help of a 90 ° / 3dB hybrid, left and right circular polarization can be formed without polarization loss. Over a very broad frequency band of several octaves, any polarization can be processed without exception. Similar to the planar sine antenna, there is also a frequency-dependent "active area" for the radiation behavior. Several half-wave dipoles are always excited at the respective operating frequency.
  • the longitudinal axes of the four or three logarithmic-periodic cross dipole antennas are inclined so that the phase centers of the active cross dipoles are approximately 0.7 ⁇ ⁇ apart in the entire operating frequency range. This avoids the interferometer properties which have an unfavorable effect on the radiation behavior, such as would occur with an axis-parallel arrangement with increasing frequency and thus increasing electrical antenna spacings.
  • Capacitive loads applied to the ends of the half-wave dipoles in an advantageous manner can considerably reduce the mechanical dimensions in the lower frequency range, so that a greatly reduced base diameter, which then permits the attachment of further sensors, can be achieved.
  • Two unshortened half-wave dipoles next to each other would otherwise require a dimension for the lower frequency that may no longer permit the interference-free accommodation of further sensors.
  • the unfilled space in the cross section of the missile thus offers a favorable integration possibility for further sensors, such as, if necessary, for a millimeter wave antenna system with a monopulse direction finder or other sensors.
  • a group of three according to claim 2 requires approximately logarithmic-periodic cross dipole antennas remain the same size, less installation volume. This means that a larger cross-sectional area in the missile is available for other sensors, for example optronic sensors.
  • the triple antenna system can be designed so that the three log-periodic cross dipole antennas are arranged so that their phase centers form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is horizontal.
  • the base can be either below or above, so that a tip of the triangle is exactly above or below. In this case the azimuth symmetry is completely undisturbed.
  • a triangular arrangement with the top up or down can be more economical.
  • the triple antenna system can also be designed so that the three log-periodic cross-dipole antennas are arranged so that their phase centers form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is vertical.
  • the base can be either on the left or on the right side, so that a tip of the triangle is on the right outside or left outside. In this case, the symmetry of the elevation is completely undisturbed.
  • the signals of the respective individual lobes of the four log-periodic cross-dipole antennas can be interconnected in a conventionally designed monopulse comparator network so that an amplitude and phase comparison of sum and difference diagrams in elevation and azimuth can be carried out.
  • the broadband monopulse quality must also be taken into account in addition to the free space for other sensors in the horizontal and vertical spacing of the individual logarithmic-periodic cross-dipole antennas.
  • An embodiment described there has a cross shape in cross section and is composed of two orthogonally polarized logarithmic-periodic dipole arrangements.
  • it covers a frequency range of several octaves, whereby different polarizations are set based on the selection of one of the two dipole radiator rows (ie vertical or horizontal linear polarization) or by combining the two output signals in a broadband 90 ° hybrid (ie left-hand circular polarization or right-hand circular polarization) can, and is enclosed in a foamed radome.
  • FIG. 1 shows a front view and FIG. 2 shows a sectional view II-II of FIG. 1 an antenna group consisting of four logarithmic-periodic cross-dipole antennas 1, 2, 3 and 4, which are arranged as HF Antenna system to be housed in the front in a long-range missile for locating radar systems or the like.
  • the four log-periodic cross-dipole antennas 1, 2, 3 and 4 are mounted on a circular, for example dielectric support plate 5 such that the cross-dipole antennas 1 and 2 and below the cross-dipole antennas 3 and 4 each horizontally next to each other and the cross-dipole antennas 1 and 3 and next to them Cross dipole antennas 2 and 4 are vertically below each other.
  • the four log periodic Cross-dipole antennas 1, 2, 3 and 4 protrude with their longitudinal axes 6, 7, 8 and 9 to the front, wherein there is symmetry with respect to a central axis 10 which is perpendicular to the carrier plate 5.
  • the two crossed rows of dipole radiators of each cross-dipole antenna 1, 2, 3 and 4 ensure that the two orthogonal linear polarizations are separate and at the same time available for the utilization of signals in this regard.
  • the longitudinal axes 6, 7, 8 and 9 are inclined to each other so that the phase centers of the active cross dipole antennas 1, 2, 3 and 4 are approximately 0.7 ⁇ ⁇ apart in the entire operating frequency range.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an advantageous integration possibility of a so-called "multi-mode" seeker head, which contains, among other things, an RF antenna system according to the invention.
  • the RF antenna system mounted eccentrically on a circular, for example dielectric, carrier plate 11 consists of four logarithmic-periodic cross-dipole antennas 12, 13, 14 and 15 arranged closely adjacent to one another. Apart from the eccentric position on the carrier plate 11, the four cross-dipole antennas 12, 13 are correct , 14 and 15 composite group of four in principle with that of Figures 1 and 2. However, the eccentric offset of the group of four upwards creates a free space 16 in which a further sensor can be arranged.
  • This free space 16 results for example for an additional millimeter wave antenna system 17, a laser range finder 18 and a further sensor 19 by a special measure on the logarithmic-periodic cross dipole antennas 12, 13, 14 and 15
  • Capacitive loads at the ends of the half-wave dipoles of the four log-periodic cross-dipole antennas 12, 13, 14 and 15 can in fact significantly reduce the mechanical dimensions in the lower frequency range, so that the group of four has a considerably smaller base diameter than the diameter of the Reach support plate 11 leaves.
  • Two unshortened half-wave dipoles next to each other would otherwise, i.e. without the capacitive loads, require a dimension for the lower frequency that is somewhat larger than the diameter of the carrier plate 11.
  • the space in the cross section of the missile within a radome 20, which is not filled, thus offers a favorable integration option for the millimeter wave antenna system at the location of the free space 17 and for further sensors at the locations of the free spaces 16, 18 and 19.
  • FIG. 4 shows the front part of a missile in a schematic side view, in which a very broadband HF search body antenna system according to the invention is accommodated under a radome 20.
  • This antenna system consists of a group 21 of four spatially closely spaced individual antennas which are formed by logarithmic-periodic cross-dipole antennas.
  • the longitudinal axes 22, 23, 24 and 25 (only the axes 23 and 25 of the two front cross-dipole antennas are visible in FIG. 4) of these logarithmic-periodic cross-dipole antennas are inclined so that the phase centers of the active cross-dipoles are approximately in the entire operating frequency range are at most 0.7 ⁇ ⁇ apart.
  • the signals of the individual log-periodic cross dipole antennas of the group of four 21 are interconnected via polarization switches 26, 27, 28 and 29 in a monopulse feed network 30 such that an amplitude and phase comparison of sum and difference diagrams in elevation and azimuth can be carried out.
  • the dipoles of the four log-periodic cross-dipole antennas are half-wave dipoles, the ends of which are capacitively loaded, so that a considerably smaller base diameter of the group of four 21 is achieved.
  • the empty space in the cross section of the missile thus offers a very advantageous integration option for further sensors.
  • FIG. 5 shows in a block diagram a monopulse comparator network, as is provided for example in the arrangement according to FIG. 4 as a monopulse feed network 30.
  • the signals coming from the four log-periodic cross dipole antennas are labeled A, B, C and D. They are first fed to two hybrid circuits 31 and 32, the output signals of which then act on two further hybrid circuits 33 and 34. At the outputs of the two hybrid circuits 33 and 34, a total sum signal ⁇ and a total difference signal ⁇ AZ for the azimuth and a total difference signal ⁇ EL for the elevation are then output for any polarization that is set.
  • This conventionally constructed monopulse comparator network according to FIG.
  • FIG. 6 shows a front view of an antenna group consisting of three logarithmic-periodic cross-dipole antennas 35, 36 and 37 which are arranged in close proximity and which are housed as an RF seeker antenna system in the front in a long-range missile for locating radar systems or the like should.
  • the three log-periodic cross-dipole antennas 35, 36 and 37 are mounted on a circular, for example dielectric, carrier plate 38 in such a way that the two cross-dipole antennas 35 and 36 each lie horizontally next to one another and the cross-dipole antenna 37 is arranged centrally above it.
  • the three log-periodic cross dipole antennas 35, 36 and 37 are arranged so that their phase centers 39, 40 and 41 are the corner points of one form isosceles triangle, the base of which is horizontal.
  • the base of this triangle is in the embodiment shown in Fig. 6 below, so that a tip of the triangle is exactly on top. In this case the azimuth symmetry is completely undisturbed.
  • the elevation symmetry is disturbed because there is only one logarithmic-periodic cross-dipole antenna in the upper half of the antenna system, namely the antenna 37, and in the lower half there are two logarithmic-periodic cross-dipole antennas, namely the antennas 35 and 36.
  • the three log-periodic cross dipole antennas 35, 36 and 37 project forward with their longitudinal axes 42, 43 and 44.
  • the two crossed rows of dipole radiators of each cross dipole antenna 35, 36 and 37 ensure that the two orthogonal linear polarizations are separate and at the same time available for the utilization of signals in this regard.
  • the longitudinal axes 42, 43 and 44 are inclined relative to one another in such a way that the phase centers 39, 40 and 41 of the respectively active cross-dipole antennas 35, 36 and 37 are approximately a maximum of 0.7 ⁇ ⁇ apart in the entire operating frequency range.
  • the unfilled space 45 in the cross section of the missile below the antenna system consisting of the three log-periodic cross dipole antennas 35, 36 and 37 offers an additional sensor, for example an optronic sensor, a favorable possibility for integration.
  • FIG. 7 also shows a front view of an antenna group consisting of three logarithmic-periodic cross-dipole antennas 46, 47 and 48 which are arranged in close proximity and which are housed as an RF seeker antenna system in the front in a long-range missile for locating radar systems or the like shall be.
  • the three log-periodic cross dipole antennas 46, 47 and 48 are mounted on a circular, for example dielectric support plate 49 in such a way that the two cross dipole antennas 46 and 47 are each horizontally next to one another and the cross dipole antenna 48 is arranged centrally below it.
  • the three log periodic Cross dipole antennas 46, 47 and 48 are arranged so that their phase centers 50, 51 and 52 form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is horizontal.
  • the base of this triangle is in the embodiment shown in Fig. 7 above, so that a tip of the triangle is exactly below.
  • the azimuth symmetry is completely undisturbed, whereas the elevation symmetry is disturbed because two antennas are provided in the upper half of the antenna system and only one antenna is present in the lower half.
  • the three log-periodic cross dipole antennas 46, 47 and 48 protrude forward with their longitudinal axes 53, 54 and 55.
  • the two crossed rows of dipole radiators of each cross dipole antenna 46, 47 and 48 ensure that the two orthogonal linear polarizations are separate and at the same time available for the utilization of signals in this regard.
  • the longitudinal axes 53, 54 and 55 are inclined relative to one another in such a way that the phase centers 50, 51 and 52 of the respectively active cross-dipole antennas 46, 47 and 48 are at a maximum of 0.7 ⁇ ⁇ apart in the entire operating frequency range.
  • the unfilled space 56 in the cross section of the missile below the antenna system consisting of the three log-periodic cross dipole antennas 46, 47 and 48 offers an additional sensor, for example an optronic sensor, a favorable possibility for integration.
  • FIG. 8 shows in a block diagram a monopulse feed network as can be provided, for example, in an advantageous manner for the antenna system in the arrangement according to FIG. 7.
  • the signals coming from the three log-periodic cross dipole antennas are labeled A, B and C.
  • three 3dB dividers 57, 58 and 59 are provided, the inputs of which are each connected to one of the three log-periodic cross-dipole antennas.
  • Signal A thus arrives at the input of the 3dB divider 57, signal B at the input of the 3dB divider 58 and signal C at the input of the 3dB divider 59
  • Two 3dB dividers 57 and 58 which are therefore connected on the input side to the logarithmic-periodic cross-dipole antennas lying with their phase centers in the two corner points of the isosceles triangle, are connected to a terminating resistor 60 and 61, respectively.
  • the other output of the two 3dB dividers 57 and 58 is connected to an input of one of two 3dB / 180 ° hybrid circuits 62 and 63, the second input of which is connected to an output of the third 3dB distributor 59, that is to say its input is connected to the logarithmic-periodic cross-dipole antenna which is not in a base vertex of the isosceles triangle.
  • the difference output of the two 3dB / 180 ° hybrid circuits 62 and 63 is with an input of a first further 3dB / 180 ° hybrid circuit 64 and the sum output of the two 3dB / 180 ° hybrid circuits 62 and 63 with one input a second further 3dB / 180 ° hybrid circuit 65 connected.
  • the total difference signal ⁇ El are at the two outputs of the first further 3dB / 180 ° hybrid circuit 64 in the elevation and the total differential signal ⁇ Az in azimuth and the sum output of the second further 3dB / 180 ° hybrid circuit 65, to whose differential Output a terminating resistor 66 is present, the total signal ⁇ .
  • the disturbed elevation symmetry is corrected by the combination in the monopulse feed network shown in FIG. 8.
  • This disturbance arises because there are two log-periodic cross-dipole antennas in the upper half of the antenna system and only one such cross-dipole antenna in the lower half.

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Abstract

The search heads are part of an hf antenna system disposed on an e.g. dielectric carrier plate. The antenna system is composed of a group of four logarithmic-periodic cross-dipole antennas. The dipole axes are inclined towards each other in the radiating direction. Sum and difference diagrams are obtained using a monopole supply network in azimuth and elevation. The phase centres of the active cross-dipoles are separated by a maximum of 0.7<*>lambda. The system may also include optronic or millimetre wave sensors.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein in einem Flugkörper untergebrachtes Antennensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 2.The invention relates to an antenna system housed in a missile according to the preamble of patent claim 1 and patent claim 2.

Ein Flugkörper mit langer Reichweite zur Auffindung von Radaranlagen oder ähnlichem benötigt zur Zielfindung ein HF-Antennensystem, das in einem sehr breiten Frequenzbereich bei möglichst allen Polarisationen eine Monopuls-Peilung in Azimut- bzw. Elevationsrichtung ermöglicht. Da in einem solchen Flugkörper neben dem HF-Radar-Suchkopf je nach Aufgabenstellung auch noch weitere Sensoren, z.B. optronische bzw. Millimeterwellen-Sensoren, für die Zielortung und Zielverfolgung, eingesetzt werden sollen, muß das HF-Antennensystem mit diesem System hinsichtlich Platzbedarf und ungestörter Wirkungsweise verträglich sein. Dies bedeutet, daß keine Ausblendung oder Abschattung durch eine geschlossene Fläche oder Bauteile der Antenne entstehen darf.A missile with a long range for locating radar systems or the like requires an HF antenna system to find the target, which enables a monopulse bearing in the azimuth or elevation direction in as many polarizations as possible in a very wide frequency range. Since in such a missile, in addition to the HF radar seeker head, depending on the task, other sensors, e.g. optronic or millimeter-wave sensors for target location and target tracking, the RF antenna system must be compatible with this system in terms of space and undisturbed mode of operation. This means that there should be no blanking or shadowing due to a closed surface or components of the antenna.

Flugkörper mit Multisensorik, d.h. mit HF-Antennen und optronischen Sensoren, sind zur Auffindung von Radaranlagen bekannt. Dabei wird als HF-Antenne eine vierarmige planare Spiralantenne verwendet, die mit Hilfe eines komplexen passiven Speisenetzwerks aus Hybridkopplern im Summenmode und im Differenzmode über eine sehr große Bandbreite betrieben werden kann.Missiles with multi-sensors, i.e. with HF antennas and optronic sensors are known for the detection of radar systems. A four-arm planar spiral antenna is used as the HF antenna, which can be operated with the aid of a complex passive feed network of hybrid couplers in sum mode and in differential mode over a very wide bandwidth.

Die Spiralantenne ist zwar eine breitbandige Antennenform, doch hinsichtlich der Polarisation arbeitet sie in stark eingeschränkter Weise. Durch ihren Aufbau und ihre Funktionsweise ist nämlich der Drehsinn der immanenten Zirkularpolarisation festgelegt. Sie kann entweder rechts- oder linkszirkulare Polarisation und die jeweiligen Polarisationskomponenten verarbeiten. Bestimmend für die unterste Betriebsfrequenz ist der Aperturdurchmesser der Spiralantenne. Der Differenzmode M2 erfordert einen Umfang des strahlenden aktiven Bereichs von mindestens zwei Wellenlängen.The spiral antenna is a broadband antenna form, but it works in a very restricted way with regard to polarization. Because of their structure and mode of operation, the direction of rotation of the immanent circular polarization is fixed. It can process either right or left circular polarization and the respective polarization components. Determining the lowest operating frequency is the aperture diameter of the spiral antenna. The differential mode M2 requires a circumference of the radiating active region of at least two wavelengths.

Eine alternative, ebenfalls planare Antennenform, die sogenannte Sinusantenne, welche aus EP 0 198 578 B1 bekannt und elektrisch betrachtet mit der logarithmisch-periodischen Dipolantenne verwandt ist, kann alle Polarisationen erfassen. Um jedoch eine Monopuls-Peilung mit einem Differenzmode ähnlich wie bei der Spiralantenne durchführen zu können, müßte sie mindestens acht Arme aufweisen. Dazu wäre auch ein noch komplexeres Speisenetzwerk als bei der Spiralantenne nötig. Sinusantennen mit mehr als vier Armen, die einen Aperturdurchmesser von beispielsweise einer halben Wellenlänge bei der untersten Betriebsfrequenz besitzen, sind aber zur Zeit nicht verfügbar.An alternative, also planar antenna form, the so-called sine antenna, which is known from EP 0 198 578 B1 and is electrically related to the logarithmic-periodic dipole antenna, can detect all polarizations. However, in order to be able to carry out a monopulse bearing with a differential mode similar to that of the spiral antenna, it would have to have at least eight arms. This would also require an even more complex feed network than with the spiral antenna. Sinus antennas with more than four arms, which have an aperture diameter of, for example, half a wavelength at the lowest operating frequency, are currently not available.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein sehr breitbandig über mehrere Oktaven wirksames, für Monopuls-Peilung geeignetes HF-Suchkopf-Antennensystem für einen Flugkörper zu schaffen, das mit weiteren Sensoren hinsichtlich Platzbedarf und ungestörter Wirkungsweise verträglich ist und jede beliebige Polarisation zuläßt.The object of the invention is to provide a very broadband effective over several octaves, suitable for monopulse direction finding HF antenna system for a missile, which is compatible with other sensors in terms of space and undisturbed mode of operation and allows any polarization.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Antennensystem durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 oder die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in a generic antenna system by the features specified in the characterizing part of patent claim 1 or in the characterizing part of patent claim 2.

Die logarithmisch-periodische Dipolantenne ist beispielsweise aus dem Aufsatz von D.E.Isbell: "Log Periodic Dipole Arrays" in "IRE Transactions on Antennas and Propagation", Mai 1960, S. 260 bis 267 bekannt. Sie zählt zu den nahezu frequenzunabhängigen und somit sehr breitbandigen Antennenformen. In der Kreuzdipolausführung stehen beide orthogonalen Linearpolarisationen zur Verfügung. Alle anderen Polarisationen können an einem der beiden Ausgänge mit maximal 3 dB Verlust empfangen werden. Polarisationsverlustfrei kann mit Hilfe eines 90°/3dB-Hybrids eine links- bzw. rechtszirkulare Polarisation gebildet werden. Über ein sehr breites Frequenzband von mehreren Oktaven kann somit ohne Ausnahme jede Polarisation verarbeitet werden. Ähnlich wie bei der planaren Sinusantenne gibt es auch hier einen von der Frequenz abhängigen "aktiven Bereich" für das Strahlungsverhalten. Es werden bei der jeweiligen Betriebsfrequenz stets mehrere Halbwellen-Dipole angeregt.The logarithmic-periodic dipole antenna is known, for example, from DEIsbell's article: "Log Periodic Dipole Arrays" in "IRE Transactions on Antennas and Propagation", May 1960, pp. 260 to 267. It is one of the almost frequency-independent and therefore very broadband antenna forms. Both orthogonal linear polarizations are available in the cross dipole version. All other polarizations can receive at one of the two outputs with a maximum loss of 3 dB will. With the help of a 90 ° / 3dB hybrid, left and right circular polarization can be formed without polarization loss. Over a very broad frequency band of several octaves, any polarization can be processed without exception. Similar to the planar sine antenna, there is also a frequency-dependent "active area" for the radiation behavior. Several half-wave dipoles are always excited at the respective operating frequency.

Nach der Erfindung sind die Längsachsen der vier bzw. drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen schräg so zueinander geneigt, daß im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Phasenzentren der jeweils aktiven Kreuzdipole etwa maximal 0,7 · λ auseinander liegen. Damit werden die sich auf das Strahlungsverhalten ungünstig auswirkenden Interferometereigenschaften vermieden, wie sie bei einer achsparallelen Anordnung mit zunehmender Frequenz und damit größer werdenden elektrischen Antennenabständen auftreten würden.According to the invention, the longitudinal axes of the four or three logarithmic-periodic cross dipole antennas are inclined so that the phase centers of the active cross dipoles are approximately 0.7 × λ apart in the entire operating frequency range. This avoids the interferometer properties which have an unfavorable effect on the radiation behavior, such as would occur with an axis-parallel arrangement with increasing frequency and thus increasing electrical antenna spacings.

Durch in vorteilhafter Weise angebrachte kapazitive Belastungen an den Enden der Halbwellen-Dipole können im unteren Frequenzbereich die mechanischen Abmessungen beträchtlich verringert werden, so daß ein stark reduzierter Basisdurchmesser, der dann noch die Anbringung weiterer Sensoren zuläßt, erreicht werden kann. Zwei unverkürzte Halbwellen-Dipole nebeneinander würden sonst für die untere Frequenz eine Abmessung verlangen, die möglicherweise die störungsfreie Unterbringung weiterer Sensoren nicht mehr zuläßt.Capacitive loads applied to the ends of the half-wave dipoles in an advantageous manner can considerably reduce the mechanical dimensions in the lower frequency range, so that a greatly reduced base diameter, which then permits the attachment of further sensors, can be achieved. Two unshortened half-wave dipoles next to each other would otherwise require a dimension for the lower frequency that may no longer permit the interference-free accommodation of further sensors.

Der nicht ausgefüllte Platz im Flugkörperquerschnitt bietet somit eine günstige Integrationsmöglichkeit für weitere Sensoren wie erforderlichenfalls für ein Millimeterwellen-Antennensystem mit Monopuls-Peilmöglichkeit oder andere Sensoren.The unfilled space in the cross section of the missile thus offers a favorable integration possibility for further sensors, such as, if necessary, for a millimeter wave antenna system with a monopulse direction finder or other sensors.

Im Vergleich zu einem Vierergruppen-System gemäß Anspruch 1 benötigt ein Dreiergruppen-System gemäß Anspruch 2 bei etwa gleich groß bleibenden logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen weniger Einbauvolumen. Dadurch steht für andere Sensoren, z.B. optronische Sensoren, eine größere Querschnittsfläche im Flugkörper zur Verfügung.Compared to a group of four according to claim 1, a group of three according to claim 2 requires approximately logarithmic-periodic cross dipole antennas remain the same size, less installation volume. This means that a larger cross-sectional area in the missile is available for other sensors, for example optronic sensors.

Das Dreiergruppen-Antennensystem kann so ausgebildet sein, daß die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen so zueinander angeordnet sind, daß ihre Phasenzentren die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Basis horizontal verläuft. Die Basis kann dabei entweder unten oder oben sein, so daß sich eine Spitze des Dreiecks genau oben bzw. unten befindet. In diesem Fall ist die Azimutsymmetrie völlig ungestört. Je nach Bedarf kann eine Dreiecksanordnung mit der Spitze nach oben oder nach unten günstiger sein.The triple antenna system can be designed so that the three log-periodic cross dipole antennas are arranged so that their phase centers form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is horizontal. The base can be either below or above, so that a tip of the triangle is exactly above or below. In this case the azimuth symmetry is completely undisturbed. Depending on your needs, a triangular arrangement with the top up or down can be more economical.

Das Dreiergruppen-Antennensystem läßt sich aber auch so ausbilden, daß die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen so zueinander angeordnet sind, daß ihre Phasenzentren die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Basis vertikal verläuft. Die Basis kann dabei entweder auf der linken oder auf der rechten Seite sein, so daß sich eine Spitze des Dreiecks rechts außen bzw. links außen befindet. In diesem Fall ist die Elevationssymmetrie völlig ungestört.The triple antenna system can also be designed so that the three log-periodic cross-dipole antennas are arranged so that their phase centers form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is vertical. The base can be either on the left or on the right side, so that a tip of the triangle is on the right outside or left outside. In this case, the symmetry of the elevation is completely undisturbed.

Bei einem Vierergruppen-Antennensystem können die Signale der jeweiligen Einzelkeulen der vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen in einem herkömmlich ausgebildeten Monopuls-Komparatornetzwerk so zusammengeschaltet werden, daß sich ein Amplituden- und Phasenvergleich von Summen- und Differenzdiagrammen in Elevation und Azimut durchführen läßt.In a group of four antenna systems, the signals of the respective individual lobes of the four log-periodic cross-dipole antennas can be interconnected in a conventionally designed monopulse comparator network so that an amplitude and phase comparison of sum and difference diagrams in elevation and azimuth can be carried out.

Wegen der für Monopuls notwendigen Azimut- und Elevationsdifferenz zur Nachführung in beiden Ebenen muß bei den horizontalen und vertikalen Abständen der einzelnen logarithmischperiodischen Kreuzdipolantennen neben der Freifläche für andere Sensoren auch die Breitband-Monopulsqualität berücksichtigt werden.Because of the azimuth and elevation difference necessary for monopulse for tracking in both planes, the broadband monopulse quality must also be taken into account in addition to the free space for other sensors in the horizontal and vertical spacing of the individual logarithmic-periodic cross-dipole antennas.

Bei einem Dreiergruppen-Antennensystem wird die gestörte Symmetrie im Elevationsdiagramm bzw. im Azimutdiagramm durch die im Patentanspruch 7 angegebene vorteilhafte Kombination im Monopuls-Speisenetzwerk korrigiert.In the case of a triple antenna system, the disturbed symmetry in the elevation diagram or in the azimuth diagram is corrected by the advantageous combination in the monopulse feed network specified in claim 7.

Dual polarisierte logarithmisch-periodische Dipolantennen sind für ihre Verwendbarkeit in Einrichtungen auf dem Gebiet von elektronischen Unterstützungsmaßnahmen ESM (=Electronic Support Measures) aus dem Aufsatz von G. S. Hardie, H.B. Sefton Jr.: "Fixed Beam and Mechanically Steerable Antennas" in der Zeitschrift "Microwave Journal", Sept. 1984, Seiten 143 bis 156, insbesondere Seiten 149 und 150 bekannt. Eine dort beschriebene Ausführungsform weist im Querschnitt eine Kreuzform auf und ist aus zwei orthogonal polarisierten logarithmisch-periodischen Dipolanordnungen zusammengesetzt. Sie deckt beispielsweise einen Frequenzbereich von mehreren Oktaven ab, wobei unterschiedliche Polarisationen aufgrund der Auswahl einer der beiden Dipolstrahlerreihen (d.h. vertikale oder horizontale Linearpolarisation) oder durch Kombination der beiden Ausgangssignale in einem breitbandigen 90°-Hybrid (d.h. linkszirkulare Polarisation oder rechtszirkulare Polarisation) eingestellt werden können, und ist in einem geschäumten Radom eingeschlossen.Dual polarized log-periodic dipole antennas are for their usability in facilities in the field of electronic support measures ESM (= Electronic Support Measures) from the article by G. S. Hardie, H.B. Sefton Jr .: "Fixed Beam and Mechanically Steerable Antennas" in the journal "Microwave Journal", Sept. 1984, pages 143 to 156, in particular pages 149 and 150. An embodiment described there has a cross shape in cross section and is composed of two orthogonally polarized logarithmic-periodic dipole arrangements. For example, it covers a frequency range of several octaves, whereby different polarizations are set based on the selection of one of the two dipole radiator rows (ie vertical or horizontal linear polarization) or by combining the two output signals in a broadband 90 ° hybrid (ie left-hand circular polarization or right-hand circular polarization) can, and is enclosed in a foamed radome.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von fünf Figuren erläutert.The invention is explained below with reference to five figures.

Es zeigen:

Fig. 1
die prinzipielle Anordnung eines mit vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen versehenen Antennensystems nach der Erfindung in einer Ansicht von vorne,
Fig. 2
eine Schnittansicht II-II des Antennensystems nach Fig. 1,
Fig. 3
die schematische Querschnittsansicht einer vorteilhaften Integrationsmöglichkeit eines "multi mode"-Suchkopfs, der ein Antennensystem nach der Erfindung mit vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen enthält,
Fig. 4
in einer schematischen Seitenansicht des Vorderteiles eines Flugkörpers eine vorteilhafte Einbaumöglichkeit eines Antennensystems nach der Erfindung,
Fig. 5
die schematische Ansicht der Schaltung eines Monopuls-Speisenetzwerks für ein Antennensystem nach der Erfindung mit vier logarithmischperiodischen Kreuzdipolantennen,
Fig. 6
in einer Ansicht von vorne eine Anordnung eines mit drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen versehenen Antennensystems nach der Erfindung mit zusätzlichem Sensor,
Fig. 7
ebenfalls in einer Ansicht von vorne eine andere Anordnung eines mit drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen versehenen Antennensystems nach der Erfindung mit zusätzlichem Sensor, und
Fig. 8
die schematische Ansicht der Schaltung eines Monopuls-Speisenetzwerks für ein Antennensystem nach der Erfindung mit drei logarithmischperiodischen Kreuzdipolantennen.
Show it:
Fig. 1
the basic arrangement of an antenna system provided with four log-periodic cross dipole antennas according to the invention in a view from the front,
Fig. 2
2 shows a sectional view II-II of the antenna system according to FIG. 1,
Fig. 3
the schematic cross-sectional view of an advantageous integration option of a "multi mode "seeker head, which contains an antenna system according to the invention with four log-periodic cross-dipole antennas,
Fig. 4
a schematic side view of the front part of a missile an advantageous installation option of an antenna system according to the invention,
Fig. 5
2 shows the schematic view of the circuit of a monopulse feed network for an antenna system according to the invention with four log-periodic cross-dipole antennas,
Fig. 6
in a view from the front an arrangement of an antenna system according to the invention provided with three log-periodic cross dipole antennas with an additional sensor,
Fig. 7
also in a view from the front another arrangement of an antenna system provided with three log-periodic cross-dipole antennas according to the invention with an additional sensor, and
Fig. 8
the schematic view of the circuit of a monopulse feed network for an antenna system according to the invention with three log-periodic cross-dipole antennas.

Fig. 1 zeigt in einer Ansicht von vorne und Fig. 2 in einer Schnittansicht II-II von Fig. 1 eine aus vier eng benachbart angeordneten, logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 1, 2, 3 und 4 bestehende Antennengruppe, die als HF-Suchkopf-Antennensystem vorne in einem Flugkörper mit langer Reichweite zur Auffindung von Radaranlagen oder ähnlichem untergebracht werden soll. Die vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 1, 2, 3 und 4 sind auf einer kreisrunden, beispielsweise dielektrischen Trägerplatte 5 so angebracht, daß die Kreuzdipolantennen 1 und 2 und darunter die Kreuzdipolantennen 3 und 4 jeweils horizontal nebeneinander und die Kreuzdipolantennen 1 und 3 und daneben die Kreuzdipolantennen 2 und 4 jeweils vertikal untereinander liegen. Die vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 1, 2, 3 und 4 ragen mit ihren Längsachsen 6, 7, 8 und 9 nach vorne, wobei in bezug zu einer zentralen, senkrecht auf der Trägerplatte 5 stehenden Achse 10 Symmetrie besteht. Die beiden gekreuzten Dipolstrahlerreihen jeder Kreuzdipolantenne 1, 2, 3 und 4 sorgen dafür, daß die beiden orthogonalen Linearpolarisationen getrennt und gleichzeitig für eine Verwertung von diesbezüglichen Signalen zur Verfügung stehen. Die Längsachsen 6, 7, 8 und 9 sind schräg so zueinander geneigt, daß im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Phasenzentren der jeweils aktiven Kreuzdipolantennen 1, 2, 3 und 4 etwa maximal 0,7 · λ auseinander liegen.1 shows a front view and FIG. 2 shows a sectional view II-II of FIG. 1 an antenna group consisting of four logarithmic-periodic cross-dipole antennas 1, 2, 3 and 4, which are arranged as HF Antenna system to be housed in the front in a long-range missile for locating radar systems or the like. The four log-periodic cross-dipole antennas 1, 2, 3 and 4 are mounted on a circular, for example dielectric support plate 5 such that the cross-dipole antennas 1 and 2 and below the cross-dipole antennas 3 and 4 each horizontally next to each other and the cross-dipole antennas 1 and 3 and next to them Cross dipole antennas 2 and 4 are vertically below each other. The four log periodic Cross-dipole antennas 1, 2, 3 and 4 protrude with their longitudinal axes 6, 7, 8 and 9 to the front, wherein there is symmetry with respect to a central axis 10 which is perpendicular to the carrier plate 5. The two crossed rows of dipole radiators of each cross-dipole antenna 1, 2, 3 and 4 ensure that the two orthogonal linear polarizations are separate and at the same time available for the utilization of signals in this regard. The longitudinal axes 6, 7, 8 and 9 are inclined to each other so that the phase centers of the active cross dipole antennas 1, 2, 3 and 4 are approximately 0.7 · λ apart in the entire operating frequency range.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Querschnittsansicht eine vorteilhafte Integrationsmöglichkeit eines sogenannten "multi mode"-Suchkopfes, der unter anderem ein HF-Antennensystem nach der Erfindung enthält. Das auf einer kreisrunden, z.B. dielektrischen Trägerplatte 11 exzentrisch angebrachte HF-Antennensystem besteht aus vier eng benachbart angeordneten logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 12, 13, 14 und 15. Abgesehen von der exzentrischen Lage auf der Trägerplatte 11 stimmt die aus den vier Kreuzdipolantennen 12, 13, 14 und 15 zusammengesetzte Vierergruppe mit derjenigen nach den Figuren 1 und 2 prinzipiell überein. Durch den exzentrischen Versatz der Vierergruppe nach oben entsteht jedoch ein Freiraum 16, in welchem ein weiterer Sensor angeordnet werden kann. Dieser Freiraum 16 ergibt sich genauso wie die Freiräume 17, 18 und 19 z.B. für ein zusätzliches Millimeterwellen-Antennensystem 17, einen Laser-Entfernungsmesser 18 und einen weiteren Sensor 19 durch eine besondere Maßnahme an den logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 12, 13, 14 und 15. Durch kapazitive Belastungen an den Enden der Halbwellen-Dipole der vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 12, 13, 14 und 15 können nämlich im unteren Frequenzbereich die mechanischen Abmessungen beträchtlich verringert werden, so daß sich für die Vierergruppe ein erheblich geringerer Basisdurchmesser als der Durchmesser der Trägerplatte 11 erreichen läßt. Zwei unverkürzte Halbwellendipole nebeneinander würden sonst, d.h. also ohne die kapazitiven Belastungen, für die untere Frequenz eine Abmessung verlangen, die um einiges größer ist als der Durchmesser der Trägerplatte 11. Der nicht ausgefüllte Platz im Flugkörperquerschnitt innerhalb eines Radoms 20 bietet somit eine günstige Integrationsmöglichkeit für das Millimeterwellen-Antennensystem an der Stelle des Freiraumes 17 und für weitere Sensoren an den Stellen der Freiräume 16, 18 und 19.FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an advantageous integration possibility of a so-called "multi-mode" seeker head, which contains, among other things, an RF antenna system according to the invention. The RF antenna system mounted eccentrically on a circular, for example dielectric, carrier plate 11 consists of four logarithmic-periodic cross-dipole antennas 12, 13, 14 and 15 arranged closely adjacent to one another. Apart from the eccentric position on the carrier plate 11, the four cross-dipole antennas 12, 13 are correct , 14 and 15 composite group of four in principle with that of Figures 1 and 2. However, the eccentric offset of the group of four upwards creates a free space 16 in which a further sensor can be arranged. This free space 16, like the free spaces 17, 18 and 19, results for example for an additional millimeter wave antenna system 17, a laser range finder 18 and a further sensor 19 by a special measure on the logarithmic-periodic cross dipole antennas 12, 13, 14 and 15 Capacitive loads at the ends of the half-wave dipoles of the four log-periodic cross-dipole antennas 12, 13, 14 and 15 can in fact significantly reduce the mechanical dimensions in the lower frequency range, so that the group of four has a considerably smaller base diameter than the diameter of the Reach support plate 11 leaves. Two unshortened half-wave dipoles next to each other would otherwise, i.e. without the capacitive loads, require a dimension for the lower frequency that is somewhat larger than the diameter of the carrier plate 11. The space in the cross section of the missile within a radome 20, which is not filled, thus offers a favorable integration option for the millimeter wave antenna system at the location of the free space 17 and for further sensors at the locations of the free spaces 16, 18 and 19.

In Fig. 4 ist in einer schematischen Seitenansicht das Vorderteil eines Flugkörpers dargestellt, in welchem unter einem Radom 20 ein sehr breitbandig wirkendes HF-Suchkörper-Antennensystem nach der Erfindung untergebracht ist. Dieses Antennensystem besteht aus einer Gruppe 21 von vier räumlich eng benachbart angeordneten Einzelantennen, die durch logarithmisch-periodische Kreuzdipolantennen gebildet werden. Die Längsachsen 22, 23, 24 und 25 (in Fig. 4 sind davon nur die Achsen 23 und 25 der beiden vorderen Kreuzdipolantennen sichtbar) dieser logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen verlaufen schräg so zueinander geneigt, daß im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Phasenzentren der jeweils aktiven Kreuzdipole etwa maximal 0,7 · λ auseinander liegen. Die Signale der einzelnen logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen der Vierergruppe 21 werden über Polarisationsschalter 26, 27, 28 und 29 in einem Monopuls-Speisenetzwerk 30 so zusammengeschaltet, daß ein Amplituden- und Phasenvergleich von Summen- und Differenzdiagrammen in Elevation und Azimut durchgeführt werden kann. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Dipole der vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen Halbwellendipole, deren Enden kapazitiv belastet sind, so daß ein erheblich geringerer Basisdurchmesser der Vierergruppe 21 erreicht wird. Der nicht ausgefüllte Platz im Flugkörperquerschnitt bietet somit eine sehr vorteilhafte Integrationsmöglichkeit für weitere Sensoren.FIG. 4 shows the front part of a missile in a schematic side view, in which a very broadband HF search body antenna system according to the invention is accommodated under a radome 20. This antenna system consists of a group 21 of four spatially closely spaced individual antennas which are formed by logarithmic-periodic cross-dipole antennas. The longitudinal axes 22, 23, 24 and 25 (only the axes 23 and 25 of the two front cross-dipole antennas are visible in FIG. 4) of these logarithmic-periodic cross-dipole antennas are inclined so that the phase centers of the active cross-dipoles are approximately in the entire operating frequency range are at most 0.7 · λ apart. The signals of the individual log-periodic cross dipole antennas of the group of four 21 are interconnected via polarization switches 26, 27, 28 and 29 in a monopulse feed network 30 such that an amplitude and phase comparison of sum and difference diagrams in elevation and azimuth can be carried out. In this exemplary embodiment, too, the dipoles of the four log-periodic cross-dipole antennas are half-wave dipoles, the ends of which are capacitively loaded, so that a considerably smaller base diameter of the group of four 21 is achieved. The empty space in the cross section of the missile thus offers a very advantageous integration option for further sensors.

Fig. 5 zeigt in einem Blockschaltbild ein Monopuls-Komparatornetzwerk, wie es beispielsweise in der Anordnung nach Fig. 4 als Monopuls-Speisenetzwerk 30 vorgesehen ist. Die von den vier logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen kommenden Signale sind mit A, B, C und D bezeichnet. Sie werden zunächst zwei Hybridschaltungen 31 und 32 zugeführt, deren Ausgangssignale dann zwei weitere Hybridschaltungen 33 und 34 beaufschlagen. An den Ausgängen der beiden Hybridschaltungen 33 und 34 werden dann für jede beliebige eingestellte Polarisation ein Gesamtsummensignal Σ sowie ein Gesamtdifferenzsignal ΔAZ für den Azimut und ein Gesamtdifferenzsignal ΔEL für die Elevation abgegeben. Dieses herkömmlich aufgebaute Monopuls-Komparatornetzwerk nach Fig. 5 ist also so zusammengeschaltet, daß ein Amplituden- und Phasenvergleich von Summen- und Differenzdiagrammen in Elevation und Azimut durchgeführt werden kann. Es wird noch einmal darauf hingewiesen, daß die logarithmisch-periodische Kreuzdipolantenne in der Lage ist, beide linearen Polarisationen zur Verfügung zu stellen. Alle anderen Polarisationen können an einem der beiden Ausgänge mit maximal 3 dB Verlust empfangen werden. Polarisationsverlustfrei kann mit Hilfe eines 90°/3 dB-Hybrids eine links- bzw. rechtszirkulare Polarisation gebildet werden.FIG. 5 shows in a block diagram a monopulse comparator network, as is provided for example in the arrangement according to FIG. 4 as a monopulse feed network 30. The signals coming from the four log-periodic cross dipole antennas are labeled A, B, C and D. They are first fed to two hybrid circuits 31 and 32, the output signals of which then act on two further hybrid circuits 33 and 34. At the outputs of the two hybrid circuits 33 and 34, a total sum signal Σ and a total difference signal Δ AZ for the azimuth and a total difference signal Δ EL for the elevation are then output for any polarization that is set. This conventionally constructed monopulse comparator network according to FIG. 5 is interconnected such that an amplitude and phase comparison of sum and difference diagrams in elevation and azimuth can be carried out. It is pointed out once again that the logarithmic-periodic cross-dipole antenna is able to provide both linear polarizations. All other polarizations can be received at one of the two outputs with a maximum loss of 3 dB. With the help of a 90 ° / 3 dB hybrid, polarization loss-free left and right circular polarization can be formed.

Fig. 6 zeigt in einer Ansicht von vorne eine aus drei eng benachbart angeordneten, logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 35, 36 und 37 bestehende Antennengruppe, die als HF-Suchkopf-Antennensystem vorne in einem Flugkörper mit langer Reichweite zur Auffindung von Radaranlagen oder ähnlichem untergebracht werden soll. Die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 35, 36 und 37 sind auf einer kreisrunden, beispielsweise dielektrischen Trägerplatte 38 so angebracht, daß die beiden Kreuzdipolantennen 35 und 36 jeweils horizontal nebeneinander liegen und die Kreuzdipolantenne 37 zentral darüber angeordnet ist. Die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 35, 36 und 37 sind so zueinander angeordnet, daß ihre Phasenzentren 39, 40 und 41 die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Basis horizontal verläuft. Die Basis dieses Dreiecks ist im in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel unten, so daß sich eine Spitze des Dreiecks genau oben befindet. In diesem Fall ist die Azimutsymmetrie völlig ungestört. Die Elevationssymmetrie ist dagegen deswegen gestört, weil in der oberen Hälfte des Antennensystems nur eine einzige logarithmisch-periodische Kreuzdipolantenne existiert, nämlich die Antenne 37, und in der unteren Hälfte zwei logarithmisch-periodische Kreuzdipolantennen, nämlich die Antennen 35 und 36, vorhanden sind. Die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 35, 36 und 37 ragen mit ihren Längsachsen 42, 43 und 44 nach vorne. Die beiden gekreuzten Dipolstrahlerreihen jeder Kreuzdipolantenne 35, 36 und 37 sorgen dafür, daß die beiden orthogonalen Linearpolarisationen getrennt und gleichzeitig für eine Verwertung von diesbezüglichen Signalen zur Verfügung stehen. Die Längsachsen 42, 43 und 44 sind schräg so zueinander geneigt, daß im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Phasenzentren 39, 40 und 41 der jeweils aktiven Kreuzdipolantennen 35, 36 und 37 etwa maximal 0,7 · λ auseinander liegen. Der nicht ausgefüllte Platz 45 im Flugkörperquerschnitt unterhalb des aus den drei logrithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 35, 36 und 37 bestehenden Antennensystems bietet einem zusätzlichen Sensor, z.B. einen optronischen Sensor, eine günstige Integrationsmöglichkeit.6 shows a front view of an antenna group consisting of three logarithmic-periodic cross-dipole antennas 35, 36 and 37 which are arranged in close proximity and which are housed as an RF seeker antenna system in the front in a long-range missile for locating radar systems or the like should. The three log-periodic cross-dipole antennas 35, 36 and 37 are mounted on a circular, for example dielectric, carrier plate 38 in such a way that the two cross-dipole antennas 35 and 36 each lie horizontally next to one another and the cross-dipole antenna 37 is arranged centrally above it. The three log-periodic cross dipole antennas 35, 36 and 37 are arranged so that their phase centers 39, 40 and 41 are the corner points of one form isosceles triangle, the base of which is horizontal. The base of this triangle is in the embodiment shown in Fig. 6 below, so that a tip of the triangle is exactly on top. In this case the azimuth symmetry is completely undisturbed. The elevation symmetry, on the other hand, is disturbed because there is only one logarithmic-periodic cross-dipole antenna in the upper half of the antenna system, namely the antenna 37, and in the lower half there are two logarithmic-periodic cross-dipole antennas, namely the antennas 35 and 36. The three log-periodic cross dipole antennas 35, 36 and 37 project forward with their longitudinal axes 42, 43 and 44. The two crossed rows of dipole radiators of each cross dipole antenna 35, 36 and 37 ensure that the two orthogonal linear polarizations are separate and at the same time available for the utilization of signals in this regard. The longitudinal axes 42, 43 and 44 are inclined relative to one another in such a way that the phase centers 39, 40 and 41 of the respectively active cross-dipole antennas 35, 36 and 37 are approximately a maximum of 0.7 · λ apart in the entire operating frequency range. The unfilled space 45 in the cross section of the missile below the antenna system consisting of the three log-periodic cross dipole antennas 35, 36 and 37 offers an additional sensor, for example an optronic sensor, a favorable possibility for integration.

Fig. 7 zeigt ebenso in einer Ansicht von vorne eine aus drei eng benachbart angeordneten, logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 46, 47 und 48 bestehende Antennengruppe, die als HF-Suchkopf-Antennensystem vorne in einem Flugkörper mit langer Reichweite zur Auffindung von Radaranlagen oder ähnlichem untergebracht werden soll. Die drei logarithmischperiodischen Kreuzdipolantennen 46, 47 und 48 sind auf einer kreisrunden, beispielsweise dielektrischen Trägerplatte 49 so angebracht, daß die beiden Kreuzdipolantennen 46 und 47 jeweils horizontal nebeneinander liegen und die Kreuzdipolantenne 48 zentral darunter angeordnet ist. Die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 46, 47 und 48 sind so zueinander angeordnet, daß ihre Phasenzentren 50, 51 und 52 die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Basis horizontal verläuft. Die Basis dieses Dreiecks ist im in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel oben, so daß sich eine Spitze des Dreiecks genau unten befindet. Auch in diesem Fall ist die Azimutsymmetrie völlig ungestört, wogegen die Elevationssymmetrie deswegen gestört ist, weil in der oberen Hälfte des Antennensystems zwei Antennen vorgesehen sind und in der unteren Hälfte nur eine Antenne vorhanden ist. Die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 46, 47 und 48 ragen mit ihren Längsachsen 53, 54 und 55 nach vorne. Die beiden gekreuzten Dipolstrahlerreihen jeder Kreuzdipolantenne 46, 47 und 48 sorgen dafür, daß die beiden orthogonalen Linearpolarisationen getrennt und gleichzeitig für eine Verwertung von diesbezüglichen Signalen zur Verfügung stehen. Die Längsachsen 53, 54 und 55 sind schräg so zueinander geneigt, daß im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Phasenzentren 50, 51 und 52 der jeweils aktiven Kreuzdipolantennen 46, 47 und 48 etwa maximal 0,7 · λ auseinander liegen. Der nicht ausgefüllte Platz 56 im Flugkörperquerschnitt unterhalb des aus den drei logrithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen 46, 47 und 48 bestehenden Antennensystems bietet einem zusätzlichen Sensor, z.B. einen optronischen Sensor, eine günstige Integrationsmöglichkeit.FIG. 7 also shows a front view of an antenna group consisting of three logarithmic-periodic cross-dipole antennas 46, 47 and 48 which are arranged in close proximity and which are housed as an RF seeker antenna system in the front in a long-range missile for locating radar systems or the like shall be. The three log-periodic cross dipole antennas 46, 47 and 48 are mounted on a circular, for example dielectric support plate 49 in such a way that the two cross dipole antennas 46 and 47 are each horizontally next to one another and the cross dipole antenna 48 is arranged centrally below it. The three log periodic Cross dipole antennas 46, 47 and 48 are arranged so that their phase centers 50, 51 and 52 form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is horizontal. The base of this triangle is in the embodiment shown in Fig. 7 above, so that a tip of the triangle is exactly below. In this case too, the azimuth symmetry is completely undisturbed, whereas the elevation symmetry is disturbed because two antennas are provided in the upper half of the antenna system and only one antenna is present in the lower half. The three log-periodic cross dipole antennas 46, 47 and 48 protrude forward with their longitudinal axes 53, 54 and 55. The two crossed rows of dipole radiators of each cross dipole antenna 46, 47 and 48 ensure that the two orthogonal linear polarizations are separate and at the same time available for the utilization of signals in this regard. The longitudinal axes 53, 54 and 55 are inclined relative to one another in such a way that the phase centers 50, 51 and 52 of the respectively active cross-dipole antennas 46, 47 and 48 are at a maximum of 0.7 × λ apart in the entire operating frequency range. The unfilled space 56 in the cross section of the missile below the antenna system consisting of the three log-periodic cross dipole antennas 46, 47 and 48 offers an additional sensor, for example an optronic sensor, a favorable possibility for integration.

Fig. 8 zeigt in einem Blockschaltbild ein Monopuls-Speisenetzwerk wie es beispielsweise in zweckmäßiger Weise für das Antennensystem in der Anordnung nach Fig. 7 vorgesehen werden kann. Die von den drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen kommenden Signale sind mit A, B und C bezeichnet. Im dargestellten Monopuls-Speisenetzwerk sind drei 3dB-Teiler 57, 58 und 59 vorgesehen, deren Eingang jeweils mit einer der drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen verbunden ist. Zum Eingang des 3dB-Teilers 57 gelangt also das Signal A, zum Eingang des 3dB-Teilers 58 das Signal B und zum Eingang des 3dB-Teilers 59 das Signal C. Jeweils ein Ausgang der zwei 3dB-Teiler 57 und 58, die also eingangsseitig mit den mit ihren Phasenzentren in den beiden Basiseckpunkten des gleichschenkligen Dreiecks liegenden logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen verbunden sind, ist an einen Abschlußwiderstand 60 bzw. 61 angeschlossen. Der andere Ausgang der beiden 3dB-Teiler 57 und 58 ist an einen Eingang jeweils einer von zwei 3dB/180°-Hybridschaltungen 62 und 63 geführt, deren jeweils zweiter Eingang mit jeweils einem Ausgang des dritten 3dB-Verteilers 59 verbunden ist, der also mit seinem Eingang an die nicht in einem Basiseckpunkt des gleichschenkligen Dreiecks liegenden logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantenne angeschlossen ist. Jeweils der Differenz-Ausgang der beiden 3dB/180°-Hybridschaltungen 62 und 63 ist mit einem Eingang einer ersten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung 64 und jeweils der Summen-Ausgang der beiden 3dB/180°-Hybridschaltungen 62 und 63 mit einem Eingang einer zweiten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung 65 verbunden. An den beiden Ausgängen der ersten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung 64 stehen das Gesamtdifferenzsignal ΔEl in der Elevation bzw. das Gesamtdifferenzsignal ΔAz im Azimut und am Summen-Ausgang der zweiten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung 65, an deren Differenz-Ausgang ein Abschlußwiderstand 66 liegt, das Gesamtsummensignal Σ an.FIG. 8 shows in a block diagram a monopulse feed network as can be provided, for example, in an advantageous manner for the antenna system in the arrangement according to FIG. 7. The signals coming from the three log-periodic cross dipole antennas are labeled A, B and C. In the monopulse feed network shown, three 3dB dividers 57, 58 and 59 are provided, the inputs of which are each connected to one of the three log-periodic cross-dipole antennas. Signal A thus arrives at the input of the 3dB divider 57, signal B at the input of the 3dB divider 58 and signal C at the input of the 3dB divider 59 Two 3dB dividers 57 and 58, which are therefore connected on the input side to the logarithmic-periodic cross-dipole antennas lying with their phase centers in the two corner points of the isosceles triangle, are connected to a terminating resistor 60 and 61, respectively. The other output of the two 3dB dividers 57 and 58 is connected to an input of one of two 3dB / 180 ° hybrid circuits 62 and 63, the second input of which is connected to an output of the third 3dB distributor 59, that is to say its input is connected to the logarithmic-periodic cross-dipole antenna which is not in a base vertex of the isosceles triangle. In each case, the difference output of the two 3dB / 180 ° hybrid circuits 62 and 63 is with an input of a first further 3dB / 180 ° hybrid circuit 64 and the sum output of the two 3dB / 180 ° hybrid circuits 62 and 63 with one input a second further 3dB / 180 ° hybrid circuit 65 connected. The total difference signal Δ El are at the two outputs of the first further 3dB / 180 ° hybrid circuit 64 in the elevation and the total differential signal Δ Az in azimuth and the sum output of the second further 3dB / 180 ° hybrid circuit 65, to whose differential Output a terminating resistor 66 is present, the total signal Σ.

Durch die in Fig. 8 dargestellte Kombination im Monopuls-Speisenetzwerk wird die gestörte Elevationssymmetrie korrigiert. Diese Störung entsteht deswegen, weil in Elevationsrichtung in der oberen Hälfte des Antennensystems zwei logarithmisch-periodische Kreuzdipolantennen und in der unteren Hälfte lediglich eine einzige solche Kreuzdipolantenne vorhanden ist. Mit Hilfe des in Fig. 8 dargestellten Monopuls-Speisenetzwerks wird das Gesamtdifferenzsignal ΔAz im Azimut aus den von den beiden nebeneinanderliegenden Antennen stammenden Signalen A und B gebildet und zwar in Form von Δ Az = A/2 - B/2

Figure imgb0001
und das Gesamtdifferenzsignal ΔEl in der Elevation aus den von allen drei Antennen stammenden Signalen A, B und C nach der Gleichung Δ El = A/2 + B/2 - C.
Figure imgb0002
 The disturbed elevation symmetry is corrected by the combination in the monopulse feed network shown in FIG. 8. This disturbance arises because there are two log-periodic cross-dipole antennas in the upper half of the antenna system and only one such cross-dipole antenna in the lower half. With the help of the monopulse feed network shown in FIG. 8, the total difference signal Δ Az in azimuth is formed from the signals A and B originating from the two adjacent antennas, in the form of Δ Az = A / 2 - B / 2
Figure imgb0001
 and the total difference signal Δ El in the elevation from the signals A, B and C originating from all three antennas according to the equation Δ El = A / 2 + B / 2 - C.
Figure imgb0002

Das Gesamtsummensignal Σ setzt sich aus den drei Signalen A, B und C folgendermaßen zusammen: Σ = A/2 + B/2 + C.

Figure imgb0003
The total signal Σ is composed of the three signals A, B and C as follows: Σ = A / 2 + B / 2 + C.
Figure imgb0003

Claims (7)

In einem zur Auffindung von Radargeräten oder dergleichen geeigneten Flugkörper vorne unter einem Radom untergebrachtes, sehr breitbandig über mehrere Oktaven wirkendes HF-Suchkopf-Antennensystem, bestehend aus einer Gruppe von räumlich eng benachbart auf einer z.B. dielektrischen Trägerplatte angebrachten Einzelantennen, die über ein Monopuls-Speisenetzwerk so zusammengeschaltet sind, daß ein Amplituden- und Phasenvergleich von Summen und Differenzdiagrammen in Elevation und Azimut durchgeführt werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Einzelantennen der Gruppe vier logarithmisch-periodische Kreuzdipolantennen (1, 2, 3, 4) vorgesehen sind, deren Längsachsen (6, 7, 8, 9) schräg so zueinander geneigt verlaufen, daß im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Phasenzentren der jeweils aktiven Kreuzdipole etwa maximal 0,7 · λ auseinander liegen.In a missile suitable for locating radar devices or the like housed at the front under a radome, a very broadband HF seeker antenna system acting over several octaves, consisting of a group of individual antennas mounted closely adjacent to one another on a dielectric carrier plate, for example, via a monopulse feed network are interconnected so that an amplitude and phase comparison of sums and difference diagrams in elevation and azimuth can be carried out,
characterized,
that four logarithmic-periodic cross-dipole antennas (1, 2, 3, 4) are provided as individual antennas of the group, the longitudinal axes (6, 7, 8, 9) of which are inclined so that the phase centers of the active cross-dipoles are approximately in the entire operating frequency range are at most 0.7 · λ apart. In einem zur Auffindung von Radargeräten oder dergleichen geeigneten Flugkörper vorne unter einem Radom untergebrachtes, sehr breitbandig über mehrere Oktaven wirkendes HF-Suchkopf-Antennensystem, bestehend aus einer Gruppe von räumlich eng benachbart auf einer z.B. dielektrischen Trägerplatte angebrachten Einzelantennen, die über ein Monopuls-Speisenetzwerk so zusammengeschaltet sind, daß ein Amplituden- und Phasenvergleich von Summen und Differenzdiagrammen in Elevation und Azimut durchgeführt werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Einzelantennen der Gruppe drei logarithmisch-periodische Kreuzdipolantennen (35, 36, 37) vorgesehen sind, deren Längsachsen (42, 43, 44) schräg so zueinander geneigt verlaufen, daß im gesamten Betriebsfrequenzbereich die Phasenzentren (39, 40, 41) der jeweils aktiven Kreuzdipole etwa maximal 0,7 · λ auseinander liegen.In a missile suitable for locating radar devices or the like housed at the front under a radome, very broadband HF seeker antenna system acting over several octaves, consisting of a group of individual antennas mounted closely adjacent to one another on a dielectric carrier plate, for example, via a monopulse feed network are interconnected so that an amplitude and phase comparison of sums and difference diagrams in elevation and azimuth can be carried out,
characterized,
that three logarithmic-periodic cross-dipole antennas (35, 36, 37) are provided as individual antennas of the group, the longitudinal axes (42, 43, 44) of which are inclined so that the phase centers (39, 40, 41) of the respective one in the entire operating frequency range active cross dipoles are approximately a maximum of 0.7 · λ apart. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dipole der logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen (1, 2, 3, 4) Halbwellendipole sind, deren Enden kapazitiv belastet sind.Antenna system according to claim 1 or 2,
characterized,
that the dipoles of the log-periodic cross dipole antennas (1, 2, 3, 4) are half-wave dipoles, the ends of which are capacitively loaded. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die aus den logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen (12, 13, 14, 15) bestehende Gruppe so im Flugkörper vorne untergebracht ist, daß sich im Flugkörperquerschnitt Freiräume (16 bis 19) ergeben, in denen sich weitere Sensoren, z.B. optronische oder Millimeterwellen-Sensoren, anordnen lassen.Antenna system according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the group consisting of log-periodic cross-dipole antennas (12, 13, 14, 15) is housed in the missile in front so that there are free spaces (16 to 19) in the missile cross section in which there are further sensors, for example optronic or millimeter wave sensors , order. Antennensystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen (35, 36, 37) so zueinander angeordnet sind, daß ihre Phasenzentren (39, 40, 41) die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Basis horizontal verläuft.Antenna system according to claim 2,
characterized,
that the three log-periodic cross dipole antennas (35, 36, 37) are arranged so that their phase centers (39, 40, 41) form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is horizontal. Antennensystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen so zueinander angeordnet sind, daß ihre Phasenzentren die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Basis vertikal verläuft.Antenna system according to claim 2,
characterized,
that the three log-periodic cross-dipole antennas are arranged so that their phase centers form the corner points of an isosceles triangle, the base of which is vertical. Antennensystem nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Monopuls-Speisenetzwerk drei 3dB-Teiler (57, 58, 59) vorgesehen sind, deren Eingang jeweils mit einer der drei logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen (46, 47, 48; Signale A, B und C) verbunden ist, daß jeweils ein Ausgang von denjenigen zwei 3dB-Teilern (57, 58), die eingangsseitig mit den mit ihren Phasenzentren in den beiden Basiseckpunkten des gleichschenkligen Dreiecks liegenden logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantennen verbunden sind (46, 47; Signale A und B), an einen Abschlußwiderstand (60, 61) angeschlossen und der andere Ausgang an einen Eingang jeweils einer von zwei 3dB/180°-Hybridschaltungen (62, 63) geführt ist, deren jeweils zweiter Eingang mit jeweils einem Ausgang des dritten 3dB-Verteilers (59) verbunden ist, der mit seinem Eingang an die nicht in einem Basiseckpunkt des gleichschenkligen Dreiecks liegenden logarithmisch-periodischen Kreuzdipolantenne (48; Signal C) angeschlossen ist, daß jeweils der Differenz-Ausgang der beiden 3dB/180°-Hybridschaltungen (62, 63) mit einem Eingang einer ersten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung (64) und jeweils der Summen-Ausgang der beiden 3dB/180°-Hybridschaltungen (62, 63) mit einem Eingang einer zweiten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung (65) verbunden sind, und daß an den beiden Ausgängen der ersten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung (64) das Gesamtdifferenzsignal (ΔEl) in der Elevation bzw. das Gesamtdifferenzsignal (ΔAz) im Azimut und am Summen-Ausgang der zweiten weiteren 3dB/180°-Hybridschaltung (65), an deren Differenz-Ausgang ein Abschlußwiderstand (66) liegt, das Gesamtsummensignal (Σ) anstehen.Antenna system according to claim 5 or 6,
characterized,
that three 3dB dividers (57, 58, 59) are provided in the monopulse feed network, the inputs of which are each connected to one of the three log-periodic cross-dipole antennas (46, 47, 48; signals A, B and C), one each Output from those two 3dB dividers (57, 58) which are logarithmic-periodic with their phase centers in the two basic corner points of the isosceles triangle on the input side Cross dipole antennas are connected (46, 47; signals A and B), connected to a terminating resistor (60, 61) and the other output is connected to an input of one of two 3dB / 180 ° hybrid circuits (62, 63), each of which second input is connected to an output of the third 3dB distributor (59), the input of which is connected to the logarithmic-periodic cross-dipole antenna (48; signal C) which is not located in a base vertex of the isosceles triangle, that the differential output of the two 3dB / 180 ° hybrid circuits (62, 63) with an input of a first further 3dB / 180 ° hybrid circuit (64) and the sum output of the two 3dB / 180 ° hybrid circuits (62, 63) with one input a second further 3dB / 180 ° hybrid circuit (65) are connected and that at the two outputs of the first further 3dB / 180 ° hybrid circuit (64) the total differential signal (Δ El) in the elevation and the total differential signal ( Az) in azimuth and the sum output of the second further 3dB / 180 ° hybrid circuit (65), at the differential output of which a terminating resistor (66), pending the total sum signal (Σ).
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