SE411596B - For elektromagnetisk stralning kenslig anordning, inrettad att lokalisera en sendare - Google Patents

Description

- ritning på vilken 7711967-5 En nackdel med kända mottagare av ovannämnt slag är att de ej förmå att ange ett entydigt värde på infallsvinkeln utan man erhåller flera, lika sannolika vinkel- värden inom antennuppsättningens känslighetslob. Eftersom denna måste vara förhål- landevis bred för att kunna täcka så stor rymdvinkel som möjligt är en sådan antenn- uppsättning olämplig för bestämning av riktningen till sändaren.

Det har föreslagits olika sätt att åstadkomma en smal känslighetslob hos antennupp- sättningen för att härigenom underlätta en acceptabelt noggrann lokalisering av sändaren. Ett sätt går ut på att använda en geometriskt stor antennuppsättning. En smal känslighetslob är i många fall knappast en acceptabel lösning bl a med hänsyn till att i varje ögonblick kan mottagas elektromagnetisk strålning inom endast en liten rymdvinkel. Sändare utanför denna rymdvinkel upptäckas ej. Ett annat sätt innebär att man med hjälp av extra antennelement åstadkommer en undertryckning av antennuppsättningens sidolober, vilket emellertid ej påverkar huvudlobens utsträck- ning. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en för elektromagnetisk strålning känslig anordning som har en antennuppsättning vars antennelement äro anordnade på ett sådant sätt att med en till antennuppsättningen ansluten mottagare kan åstadkommas en signalbehandling som är liktydig med en kontinuerlig skärpning É av antennuppsättningens sidolober.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning av ovannämnt slag vars signalmottagare är inrättad att så behandla antennuppsättningens signaler att . man erhåller en entydig lokalisering av sändaren. Detta åstadkommas därigenom att anordningen har de i bifogade patentkrav angivna kännetecknen.

Uppfinningen skall i det följande förklaras ytterligare med hänvisning till bifogade fig 1 i perspektiv visar en antennuppsättning enligt föreliggande uppfinning, fig 2 en sidovy och fig 3 en planvy av antennuppsättningen, . fig 4 är ett blockschema som visar uppbyggnaden av en mottagare enligt föreliggande uppfinning med symmetriskt uppbyggd signalbehandlingsdel, fig 5 är ett blockschema som visar ett alternativt utförande av signalbehandlings- delen och _ 7 fig 6 och 7 visa signalamplitud som funktion av den elektromagnetiska strålningens infallsvinkel för signaler i vissa i blockschemorna i figurerna 4 och 5 angivna Q punkter.

I fig 1, 2 och 3 markera 1, 2, 3 och 4 ändstrålande antennelement av typen konisk spiral. Antennelementen äro anordnade parvis; 1 och 2 resp 3 och Å bilda par och i 7711967-5 varje par akela elementen mot varandra så som framgår av fig 3. Ändamålet med skel- ningen är att på i och för sig känt sätt åstadkomma frekvensoberoende hos antenn- elementparet. Detta frekvensoberoende uppnås då avståndet mellan antennelementens fascentra är konstant i våglängder räknat. Tillsammans bilda antennelementparen en antennuppsättning och definiera ett referensplan 5 och en längs referensplanet gående symmetrilinje 6. Antennelementen antages fixerade i sina relativlägen i ett mot referensplanet vinkelrätt plan 7.

Enligt uppfinningen ha antennelementparen 1, 2 resp 3, 4 olika skelningsvinklar a resp b vilka enligt ett särskilt kännetecken för uppfinningen stå i ett förhållande till varandra som är mindre än 2 företrädesvis 1,5. Detta storleksförhållande har empiriskt visat sig ge optimal sidlobsundertryckning. Vidare ligga antennelement- paren på ömse sidor om referensplanet 5 i var sitt plan 8 resp 9, symmetriskt lutande mot referensplanet 5 som visas i fig 2. Enligt andra särskilda kännetecken för uppfinningen gäller dels att skelningsvinklarnas a, b bissektriser, vilka betecknas 10 resp 11, äro inriktade mot en punkt 12 på symmetrilinjen 6 dels att planen 8, 9 skära varandra längs en linje 13 i referensplanet 5, vilken linje korsar symmetri- linjen 6 under tillnärmelsevis rät vinkel (se fig 1). Detta innebär att antennele- mentparen 1, 2 resp 3, 4 äro riktade åt samma håll och anordnade så att antennele- mentens skärningspunkter med planet 7 ligga i hörnen av en parallelltrapets, dvs att full symmetri råder, vilket underlättar den efterföljande signalbehandlingen.

I figuren har med 14 markerats en sändare och det antages att mottagaren från denna uppfångar radarpulser eller liknande elektromagnetisk strålning. 15 är en syftlinje mellan sändaren 14 och antennuppsättningen och 16 syftlinjena-projektion på referens- planet 5. Med v betecknas en vinkel mellan linjen 16 och symmetrilinjen 6.

Det inses av fackmannen att i antennuppsättningen kan utnyttjas andra slag av log- periodiska, ändstrålande antennelement exempelvis en sk dipolarray, vars E-plan skall orienteras relativt planen 8, 9 med hänsyn till den infallande strålningens polarisation. omv. .._.w,-. ...r , Uppbyggnaden och funktionen hos en sígnalmottagare enligt föreliggande uppfinning skall nu förklaras med hänvisning till fig 4 i vilken antennelementparen 1, 2 och 3, 4 åter- finnas schematiskt markerade längst upp i figuren. Antennelementparet 1,'2 är anslutet till en 900-hybrid 17 med två utgångar 18, 19. Till utgången 18 är en detektor 20 och en logaritmisk förstärkare 21 kopplade i serie. På motsvarande sätt är till utgången 19 seriekopplade en detektor 22 och en logaritmisk förstärkare 23. 900-hyhriden 17 hur till uppgift att konvertera fasolikhet mellan antennelementens 1 och 2 signaler till en motsvarande amplitudolikhet mellan hybridcns utsignaler v ~ 7711967-5 på utgångarna 18 och 19. Medelst detektorn 20 och den logaritmiska förstärkaren 21 åstadkommas en signal C1 som är oberoende av signalstyrkan hos antennelementens 1, 2 utsignaler, men som på ett flertydigt sätt varierar med den mottagna strål- ningens infallsvinkel i referensplanet 5, dvs med vinkeln v mellan symmetrilinjen 6 och projektionen 16 av syftlinjen 15 på referensplanet 5.' På analogt sätt bildas ur hybridens 17 utsignal på utgång 19 medelst detektorn 22 och den logaritmiska förstärkaren 23 en signal S1 som också på ett flertydigt sätt varierar med vinkeln v¿ I en till utgången av förstärkarna 21, 23 kopplad skillnads- bildare 24 bildas enligt uppfinningen en skillnadssignal L1 som är lika med C1-S1.

På_samma sätt som ovan beskrivits bildas av signalerna från antennelementen 3 och 4, medelst en 900-hybrid 25 och till dennas utgångar kopplade detektorer 26 resp 27 och logaritmiska förstärkare 28 resp 29 signaler C2 resp S2 samt medelst en skill- nadsbildare 30 en andra_skillnadssignal L2 som är lika med CZ-S2. Hur signalerna C1, S1 resp CZ, S2 variera som funktion av vinkeln v visas i fig 6. Det kan obser- veras att signalerna C1 och S1 resp CZ och S2 äro varandras spegelbilder relativt koordinataxeln, dvs full symmetri råder.

Medelst en skillnadsbildare 31, kopplad till skillnadsbildarna 24 och 30 åstad- kommes enligt uppfinningen en tredje skillnadssignal L3 som är lika med L2-L1.

I fig 7 illustreras signalernas L1, L2 och L3 förlopp som funktion av positiva värden på vinkeln vi För negativa värden på vinkeln v komma nämnda signaler att med omvänt tecken vara symmetriska relativt koordinataxeln.

För att enligt uppfinningen åstadkomma en entydig indikering av vinkeln v mellan symmetrilinjen 6 och syftlinjens 15 projektion på referensplanet 6 påföres skill- nadssignalerna L1, L2 och L3 ett signalbehandlingsorgan 32 vars uppbyggnad och funktion nedan skall förklaras i stora drag.

Signalbehandlingsorganet 32 innefattar_tre jämförare 33, 34 och 35, vardera med två ingångar av vilka den ena är förbunden med referensvärdesbildaren 36. Jämfö- rarnas andra ingång är ansluten till resp utgångar hos skillnadsbildarna Zü, 30 och 31. Referensvärdesbildaren är inrättad att alstra medelst ett förinställnings- organ 37 inställbara referensvärden med vilka skillnadssignalerna L1, L2 och L3 jämföras i resp jämförare. Som resultat alstrar jämförarna signaler med olika karaktär, exempelvis binärt 0, 1, i beroende av om resp skillnadssignal är större eller mindre än tillhörande referensvärde. Referensvärdena kunna väljas lika med noll om full symmetri råder. *nu a nuet. ,_ ,,. 5 7711967-s Enligt uppfinningen indikeras sådana värden av skillnadssignalen L1 för vilka det gäller att såväl L1 som L2 och L3 ligga på samma sida om sina resp referensvärden.

Med hänvisning till fig 7 innebär detta att endast vínkelintervallet Û-V1 indikeras då samtliga värden äro positiva och då nämnda referensvärden äro lika med D. Detta åstadkommas medelst en till jämförarnas utgångar ansluten logikkrets 38 och en av logikkretsen 38 styrd analog grind 39. Via en pulsförlängare 40 och analoggrinden 39 når skillnadssignalen L1 ett indikeringsorgan 41, detta under förutsättning av att grinden öppnar genom att ovannämnda villkor betr skillnadssignalerna L1, L2 och L3 är uppfyllt. Den på antennelementparen 1, 2 och 3, 4 infallande elektromagnetiska strålningen uppträder i mycket korta pulser och följaktligen är också skillnads- signalerna L1, L2 och L3 kortvariga. Ändamålet med pulsförlängaren 40 är att för indikering av vinkeln v på indíkeringsorganet 41 åstadkomma en i tiden förlängd signal med samma amplitud som skillnadssignalen L1. Genom pulsförlängningen säker- ställes också att grinden 35 verkligen hinner öppna för godkända värden på L1.

Genom indikering av vinkeln v med hjälp av skillnadssignalen L1 erhålles full entydighet inom ett förhållandevis brett vinkelintervall med undertryckd sidlobs- indikering, dvs vinkelvärden större än V1 indikeras ej. Eftersom skillnadssignalen L2 har ett brantare förlopp än skillnadssignalen L1 inses att med L2 en noggrannare vinkelindikering kan erhållas och detta inom ett smalare vinkelintervall, vilket är liktydigt med lobskärpning.

Enligt uppfinningen kan entydig indikering av vinkeln v ske under förutsättning att man av skillnadssignalen L2 indikerar sådana vinkelvärden för vilka beloppet av L2 är mindre än ett förutbestämt värde. Detta åstadkommas på liknande sätt som vid índikeringen av L1 medelst en till utgången av skillnadsbildaren 30 kopplad puls- förlängare 42 och en av logikkretsen 38 styrd analog grind 43. Det nya för skill- nadssignalen Lz gällande referensvärdet alstras av referensvärdesbildaren 36.

Enligt ett annat särskilt kännetecken för uppfinningen kan entydiga vinkelvärdes- indikeringar åstadkommas med en mottagare som relativt ovan beskrivna är i viss mån förenklad och vars uppbyggnad framgår av fig 5. I fig 5 har detaljer med samma funktion sim i fig 4 erhållit samma hänvisningsbeteckningar. Förenklingen innebär främst att till skíllnadsbildaren 30 matas, inte signalen CZ härrörande från antenn- elementparet 3, 4 med den större skelningsvinkeln a, utan signalen C1, som härrör från antennelementparet 1, 2 med den mindre skelningsvinkeln b. För att kunna åstad- komma denna förenkling av den utgång av 900-hybriden 25 som i fig 4 är ansluten till detektorn 26 försedd med en avslutning 44 dvs en anordning som är inrättad att absorbera signalen i nämnda utgång utan att reflektera någon signal tillbaka till hybriden 25. Härigenom åstadkommas en viss osymmetri hos skillnadssignalerna som i fig 5 betecknas L21 resp L31. I signalbehandlingsorganet 32 åstadkommas genom att

Claims (2)

1711967-s medelst förinställningsorganet 37 välja andra referensvärden för referensvärdes- 1 bildaren 36 en kompensering för osymmetrin; Indikeringen av L1 och L21 sker som beskrivits i anslutning till fig 4. Patentkrav

1. För elektromagnetisk strålning, företrädesvis radarstrålning, känslig anordning innefattande en uppsättning sinsemellan mot varandra skelande anordande, ändstrå- lande, logperiodiska antennelement, exempelvis av typen konisk spiral eller dipolarray, vilka tillsammans definiera ett referensplan och en längs referens- planet gående symmetrilinje, och en till antennuppsättningen ansluten signalmot- tagare som är inrättad att medelst signaler från antennuppsättningen lokalisera en sändare utsändande elektromagnetiskšstrålning, företrädesvis genom bestämning av en vinkel mellan nämnda symmetrilinje och projektionen på nämnda referensplan av syftlinjen mellan antennuppsättningen och sändaren, vilken signalmottagare innefattar för varje antennelementpar ett hybridnät, kretsar för detektering och logaritmisk förstärkning av från hybridnäten utgående signaler och organ för att genom jämförelse av amplituderna hos de så erhållna signalerna åstadkomma ett mått på och indikering av den nämnda vinkeln mellan symmetrilinjen och syftlin- jens projektion på referensplanet, k ä n n e t e c k n a d därav, att antenn- uppsättningen har två på ömse sidor om referensplanet (5) anordnade antennelement- par (1, 2; 3, 4) vilka ha olika stora skelningsvinklar (a, b) och ligga i plan (B, 9) som bilda vinkel mot referensplanet (5) och äro symmetriska till detta, att nämnda organ äro inrättade att av signaler härrörande från hybridnät till- hörande antennelementparet med den mindre (b) respektive den större (a) skel- níngsvinkeln bilda dels en första (La) respektive en andra (L2; Lš) skillnads- signal vilkas amplituder äro mått på den nämnda vinkeln (v) varvid skillnads- signalerna (L1, L2; Lä) ha positivt eller negativt tecken om syftlinjens (15) projektion (16) på referensplanet (5) faller på ena eller andra sidan om symmetri- _ linjen (6) dels en tredje skillnadssignal (L3; Lš) som utgör skillnaden mellan den första (L1) och den andra (L2; Lä) skillnadssignalen och att jämföra skill- nadssignalerna med förvalda referensvärden varvid som ett mått på vinkeln (v) indikeras det värde hos den första (L1) och/eller den andra (L2; Lä) skillnads- signalen för vilket värde vid indikering av den första skillnadssignalen (L1) skall gälla att de tre skíllnadssignalerna (L1, L2, L3; Lä, Lš) samtliga äro större än sina positiva referensvärden eller mindre än sina negativa referens- värden och för vilket vid indikering av den andra skillnadssignalen (Ls; Lä) skall gälla att absolutvärdet av denna är mindre än ett förutbestämt värde.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä' n n e t e c k n a d därav, att antennelement- .3 b 7711967-5 parens (1, 2; 3, h) olika stora skelningsvinklar (a, b) stå i ett storleksförhâl- lande som är mindre än 2, företrädesvis 1,5. . Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att skelnings- vinklarnas (a, b) bissektriser (10, 11) äro inriktade mot en punkt (12) på nämnda symmetrilinje (6). Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att planen (B, 9) i vilka antennelementparen (1, 2; 3, 4) ligga, skära varandra längs en linje (13) som korsar symmetrilinjen (6) under tillnärmelsevis rät vinkel. . Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att ena utgången av hybridnätet (25) tillhörande antennelementparet (3, 4) med den större (a) skel- ningsvinkeln har en avslutning (44) och att nämnda jämförande organ äro inrättade att bilda den andra skillnadssignalen (Lä) av ett av varje av från nämnda hybrid- nät utgående, detekterade och logaritmiskt förstärkta signaler. ANFöRDA PUBLIKATIONER: Tyskland 2 111 539 (6018 3/46) US 3 266 044 (343-792.5)