NO802113L - Antennesystem til peiling av en kilde for mikroboelgesignaler - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et antennesystem til peiling av en signalkilde som avgir mikrobølgesignaler, under anvendelse av to peileantenner som er utført for samme frekvens, og hvis i og for seg like hovedstrålekøller er innbyrdes vinkelforskutt i peileplanet, men overlapper hverandre, slik at signalkildens beliggenhetsvinkel innen overlapningsområdet som bestemmer peilesektoren, blir fastslått ved nivåsammenligning eller ved kvotientdannelse av to signalspenninger mottatt ved hjelp av disse peileantenner.

Fra DE-PS 807 101 er et slikt antennesystem kjent i drei-bar utførelse. Retningen av de mottatte signaler blir her konstatert ved en nivåsammenligning eller ved en kvotientdannelse av de to mottatte antennespenninger i hovedkølleområdet.

I sidetoppområdet av de enkelte antennekarakteristikker oppstår der imidlertid likeledes sidekøller som overlapper hverandre, noe som fører til feilpeilinger eller til flertydighet. Det er da ikke mulig å tilordne en bestemt kvotientverdi noen entydig retningsvinkel med hensyn til signalkilden.

I DE-PS 27 02 114 er det foreslått å undertrykke slike feilpeilinger eller opptredende flertydigheter ved hjelp av en ytterligere nivåsammenligning med de signaler som mottas over en rundstråleantenne. Er rundstrålenivået stadig høyere enn en peileantennes sidetoppnivå, blir den elektromagnetiske bølge som faller inn fra denne retning, ikke utnyttet for ret-ningsbestemmelsen. Til det behøves riktignok en ytterligere mottager. Ved anvendelse av én eneste mottager må nivående for tre antenner konstateres etter tur.

Oppfinnelsens oppgave er å gi anvisning på en mindre kostbar mulighet til retningsbestemmelse av en mikrobølgesig-nalkilde under vidtgående undertrykkelse av feilpeilinger eller flertydigheter som oppstår i peileantennenes sidetoppom-råde pga. innbyrdes overlappende sidekøller.

Ifølge oppfinnelsen blir denne oppgave løst ved at der

er tilordnet hver av de to peileantenner en tilleggsstråler,

at disse to tilleggsstråleres hovedstråleretninger er innbyrdes symmetrisk forskutt i peileplanet en bestemt vinkel utover fra den tilordnede peileantennes hovedstråleretning, og at hver av de to peileantenner er slik elektrisk sammenkoblet

med sin respektive tilordnede tilleggsstråler at de mottatte signalspenninger overlapper hverandre med hensyn til størrelse og fase, og der således i peileplanet for hver peileantenne fremkommer et strålingsnivå som er forhøyet på én side i forhold til hovedstrålingsretningen.

Peileantennen og den tilleggsstråler som er tilordnet den, blir hensiktsmessig med sine fasesentra anordnet over hverandre referert til peileplanet, og sammenkoblet på egnet måte. De mottatte signalspenninger fra én og én peileantenne og den respektive tilordnede tilleggsstråler blir overlagret med hensyn til størrelse og fase, f.eks. i en ret-tekobler eller i en kombinert serie- eller parallellforgre-ning med avkoblede forgreninger, f.eks. en magisk T. I et stort vinkelområde utenfor peileområdet blir derved det for-høyede strålingsnivå for den ene antenneanordning, som består av en peileantenne med tilordnet tilleggsstråler, stadig høyere enn det på denne side ikke forhøyede strålingsnivå for den annen antenneanordning, som er sammensatt av den annen peileanordning og den tilleggsstråler som er tilordnet denne.

Blir retningssøkningen som følge av en logisk forskrift bare gjennomført når en bestemt grenseverdi ikke blir overskredet med hensyn til størrelse ved nivåsammenligningen eller ved kvotientdannelsen av de to signalspenninger som mottas ved hjelp av de to antenneanordninger, blir alle mulige peilinger i sidetoppområdet langt på vei undertrykket, da det forhøyede strålingsnivå kan velges slik at den bestemte grenseverdi her blir overskredet med hensyn til størrelse. For kvotientdannelsen er en mottager med to adskilte forsterkerka-naler tilstrekkelig. Ved en nivåsammenligning som gjennom-føres kronologisk etter hverandre med én eneste mottager, er det bare nødvendig å sammenligne nivåene av to høyfrekvensspen-ninger.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser det prinsippielle koblingsskjema for et kjent antennesystem uten ensidig forhøyet strålingsnivå. Fig. 2 viser et strålingsdiagram med de to innbyrdes overlappende strålingskøller for antennesystemet på fig. 1. Fig. 3 viser en peilingskalibreringskurve for det kjente antennesystem på fig. 1. Fig. 4 viser det prinsippielle koblingsskjema for et antennesystem med ensidig forhøyet sidetoppnivå i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 5 viser en peilekalibreringskurve for antennesystemet på fig. 4. Fig. 6 er et sideriss av en antennanordning med en peileanordning og en tilleggsstråler svarende til antennesystemet ifølge oppfinnelsen, og

fig. 7 er et grunnriss av antenneanordningen på fig. 6.

Det kjente antennesystem som er vist skjematisk på fig. 1( består av to peileantenner 1 og 2, hvis hovedstråleretninger divergerer en bestemt sprikevinkel 3 i det horisontalt for-løpende peileplan (azimutplan). Derved oppstår to innbyrdes overlappende strålingskøller.

Overlapningen mellom de to hovedkøller 3 og 4 i diagram-mene for retningsantennene 1 og 2 er vist på fig. 2. Hovedstråleretningene 5 og 6 for disse to hovedkøller 3 og 4 ligger en sprikevinkel på ca. 20° fra hverandre. Vinkelen a for et vilkårlig diagrampunkt på de to hovedkøller 3 og 4 blir her ikke referert til hovedstråleretningen 5, resp. 6, men på hensiktsmessig måte til retningen 7 til skjæringspunktet mellom de to hovedkøller 3 og 4.

Utnyttelsen av de signaler som mottas med de to peileantenner 1 og 2 på fig. 1; skjer via to likerettere 8 og 9 samt via en tokanalforsterker 10 i et kvotientmåleapparat 11.

Ved et mottatt signal som faller inn fra skjæringspunkt-retningen 7, leverer de to peileantenner 1 og 2 samme mottag-ningsnivå E^(a) og E^(a) til kvotientmåleapparatet 11. Faller det mottatte signal inn fra en annen retning, så blir mottagningsnivåene E^(a) og E^(a) forskjellig pga. antenne-karakteristikkene. Høyden av mottagningsnivåene eller stør-relsen av den kvotient som dannes ut fra dem, er således av-hengig av azimutvinkelen a.

Peilevinkelen til lokalisering av et mål bestemmes ved hjelp av kvotientene av E, (a) og E^(a) (E = mottatt spenning). Med kvotientmåleapparatet 11 er det mulig å tegne opp en peilekalibreringskurve i avhengighet av vinkelen a.

Et eksempel på en slik målt peilekalibreringskurve er anskueliggjort på fig. 3. Blir de to mottagningsnivåer E^og E2for de to peileantenner målt for en signalinnfallsvinkel

a og kvotienten (nivådifferansen) dannet, så er det mulig å bestemme målevinkelen via kalibreringskurven. Det egentlige peileområde er betegnet med 12. Peilekalibreringskurven på

fig. 3 viser at det er mulig å tilordne mange kvotienter E^,

E2som forekommer i abscissen, en, to eller flere peilevinkler a( da der i strålingsområdet utenfor hovedkøllen kan forekomme flere overlapningspunkter mellom de to antennekarakteristikker. På fig. 3 er der inntegnet et eksempel med de fire forskjellige peilevinkler a^, c^, a-, og a^, hvor der stadig blir målt samme kvotientverdi E-^/E,,. I det egentlige peileområde 12 finnes imidlertid bare peilevinkelen a^. Dette uheldige resultat be-tegnes som sidetoppeiling.

Ved hjelp av antennesystemet ifølge oppfinnelsen blir

en peileantennes strålingsnivå utenfor hovedkøllen ensidig for-høyet ved hjelp av en tilleggsstråler for å unngå slike over-lapninspunkter mellom de to strålingskarakteristikker utenfor hovedstråleretningen.

Fig. 4 viser skjemaet for. et slikt antennesystem i samsvar med oppfinnelsen. Innenfor peileplanet er én og én tilleggsstråler 13, resp. 14, anordnet med sin hovedstråleretning omtrent loddrett på hovedstråleretningen for de to respektive peileantenner 1 og 2. Mottagningsspenningene for de to tilleggsstrålere 13 og 14 blir ved hjelp av to retningskoblere 15 og 16 overlagret mottagningsspenningene fra hver sin peileantenne 1 og 2 med hensyn til størrelse og fase. De forskjellige elektriske veilengder frem til retningskobleren lar seg utligne med innstillbare faseforskyvere. I hovedkølleområdet for de to peileantenner 1 og 2 synker nivået for de to tilordnede tilleggsstrålere henholdsvis 13 og 14 raskt, så der her ikke behøves noen fasesynkronisme av de to strålingskarakteristikker. Dette gjelder på tilsvarende måte også for hovedkølleom-rådet for de to tilleggsstrålere. henholdsvis 13 og 14. Fase synkronisme er særlig vesentlig for den stråleretning hvorfra de to peileantenner 1 og 2 på den ene side og den respektive tilordnede tilleggsstråler 13, resp. 14, på den annen side mot-tar like høye nivåer. Med hensyn til nivåutnyttelsen, dvs. kvotientbestemmelsen, stemmer antennesystemet på fig. 4 over-

ens med det på fig. 1.

En peilekalibreringskurve for antennesystemet på fig. 4

er vist på fig. 5. Det fremgår av den at det er mulig å tilordne hver bestemt kvotientverdi E^/E2mellom to antennespenninger en entydig retningsvinkel a i det viste område.

Figurene 6 og 7 er henholdsvis sideriss og grunnriss av

en antenneanordning for antennesystemet ifølge oppfinnelsen, bestående av en peileantenne 1 og en tilleggsstråler 13 som er tilordnet denne. Peileantennen og tilleggsstråleren 13

er anordnet med sine fasesentra 17 og 18 over hverandre, referert til peileplanet. De oppviser koaksiale utkoblinger 19 og 20, hvorfra de to antennespenninger tilføres retningskobleren (fig. 4). Hovedstråleretningene 21 og 22 for henholdsvis peileantennen 1 og tilleggsstråleren 13 ligger i peileplanet og omtrent loddrett på hverandre.

Claims (9)

1. Antennesystem til peiling av en signalkilde som avgir mikrobølgesignaler, under anvendelse av to peileantenner som er utført for samme frekvens, og hvis i og for seg like hoved-strålekøller er innbyrdes vinkelforskutt i peileplanet, men overlapper hverandre, så signalkildens beliggenhetsvinkel innen overlapningsområdet blir bestemt ved fasesammenligning eller ved kvotientdannelse av to signalspenninger mottatt ved hjelp av disse peileantenner,karakterisert vedat der er tilordnet hver av de to peileantenner (1, 2) en tilleggsstråler (13, 14), at disse to tilleggsstråleres (13, 14) hovedstråleretninger er innbyrdes symmetrisk forskutt en bestemt vinkel utover i peileplanet i forhold til den respektive tilordnede peileantennes (1, 2) hovedstråleretning, og at hver av de to peileantenner (1, 2) er slik elektrisk sammenkoblet med sin respektive tilordnede tilleggsstråler (13, 14) at de mottatte signalspenninger overlapper hverandre med hensyn til

størrelse og fase, og der således i peileplanet for hver peileantenne fremkommer et strålingsnivå som er forhøyet på én side med hensyn til hovedstråleretningen.

2. Antennesystem som angitt i krav 1,karakterisert vedat én og én peileantenne (1) og tilordnet tilleggsstråler (13) er anordnet med sine fasesentra (17, 18) over hverandre, referert til peileplanet.

3. Antennesystem som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat peileplanet er azimutplanet, og at de to peileantenner (1, 2) sammen med sine tilordnede tilleggsstrålere (13, 14) roterer mekanisk i fellesskap om en vertikal dreieakse.

4. Antennesystem som angitt i krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat der for den elektriske sammenkob-ling av én og én peileantenne (1) med tilordnet tilleggsstråler (13) er anordnet en retningskobler.

5. Antennesystem som angitt i krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat der for den elektriske sammenkob-ling av én og én peileantenne (1) med tilordnet tilleggsstråler (13) er anordnet en kombinert serie- eller parallellforgrenin-ger med avkoblede avgreninger, f.eks. en magisk T.

6. Antennesystem som angitt i krav 4 eller 5,karakterisert vedat der for utligning av forskjellige veilengder er anordnet en innstillbar faseforskyver i signalledningen til tilleggsstråleren (13) eller i signalledningen til peileantennen (1).

7. Antennesystem som angitt i et av de foregående krav,karakterisert vedat hver av de to peileantenner er anordnet slik i forhold til den respektive tilordnede tilleggsstråler (13, 14) at de to hovedstråleretninger ligger omtrent loddrett på hverandre i peileplanet.

8. Antennesystem som angitt i et av de foregående krav,karakterisert vedat der ved nivåsammenligningen, resp. ved kvotientdannelsen, ikke overskrides en bestemt grenseverdi med hensyn til størrelse, og at det forhøyede strålingsnivå som fremkommer ved sammenkoblingen av én og én peileantenne (1, 2) med den tilhørende tilleggsstråler (13, 14^ er valgt slik at en bestemt grenseverdi her ikke blir overskredet med hensyn til størrelse.

9. Antennesystem som angitt i et av de foregående krav, hvor hver peileantenne består av flere enkeltantenner som er sammenfattet til en konstruktiv enhet og roterer i fellesskap, og som hver dekker et delfrekvensbånd av et bredt frekvensom-råde, og hvor enkeltantennenes delfrekvensbånd tilsvarer båndet for overvåkningsmottagere, som blant annet også kan tas til hjelp for nivåutnyttelsen, og som dekker det meget brede frek-vensområde med flere frekvensdelbånd,karakterisert vedat der tillike er tilordnet én eller flere enkeltantenner en tilleggsstråler som med hensyn til båndbredde eventuelt dekker flere frekvensdelbånd.