SE449807B - Rektanguler antennoppning avsedd for en doppler-navigeringsanleggning - Google Patents

Description

15 ZÛ 25 30 35 449 807 2 Föredragna utföringsformer Uppfinningen kommer att beskrivas mer i detalj i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1a visar ett diagram över ett typiskt strålninge- mönster för en antenn, fig. lb visar typiska återkastningsfunktioner, fig. 1c visar ett ytterligare diagram varav effekten av land/vattenskiftning framgår, fig. 2 visar ett diagram över_fyra lutande strålar från två antennhål, fig. Ba visar ett koordinatsystem för en konventio- nell rektangulär antenn, fig. 3b visar ett koordinatsystem för en antenn med lutande axel, fig. 30 visar ett diagram för en lutande antenn med en lutningsvinkel på A50, fig. 4 visar strålningselementens utförande enligt en utföringsform av den föreliggande uppfinningen, fig. Sa visar gamma-sigmamönstret för en rektangulär hålantennanordning, fig. Sb visar gamma-zetamönstret för en lutande hål- anordning, fig. Sc visar det lutande hålmönstret i gamma-sigma- koordinater, fig. Sd visar detideella gamma-psimönstret i gamma- sigmakoordinater, fig. 6a visar en genom kapning av en lång lutande anordning bildad rektangulär anordning, fig. 6b visar rotationskontureffekterna beroende av kapningen enligt fig. 6a, fig. 7a visar effekten av överrotation uppnådd medelst en utökad lutningsvinkel, fig. 7b visar den av kapningen enligt fig. 7a erhållna konturen, fig. 8 visar amplitudfördelningen över ett typiskt xt ,\ 10 15 20 25 w' 35 449 807 3 grundläggande parallellogramhål, fig. 9 visar ett flödesschema över de steg som ford- ras för erhållande av en antennutformning enligt den före- liggande uppfinningen, fig. 10 visar amplitudfördelningen för en dubbel- strålig symmetrisk antenn som matas från en port, fig. 11 visar en planvy över en antenn enligt den före- liggande uppfinningen, varav de framåt- och bakåtstrålande antennanordningarna framgår, fig. 12 visar strålvinkelskiftningen'för de framåt- och bakåtstrålande anordningarna med ökande frekvens, fig. 13 visar hur skiftningen hos de fyra antenn- strålarna kompenseras för frekvensändringar, fig. 1% visar en planvy över utformningen av en antenn- anordning för en fyrstrålig enkelhålantenn, fig. 15 visar matningsporten för strålriktníng mot- svarande antennen enligt fig. 1H, fig. 16a - 16c visar amplitudfunktionerna för antennen enligt fig. lä, fig. 17 visar amplitudfördelningens geometri över de två dimensionella hålen enligt fig. 14, fig. 18 och 19 visar beräknade amplitudfunktioner för antennen enligt fig. 14, fig. 20 visar rörelsen för strålens fotavtryck vid antennen enligt fig. lä med ökande frekvens, fig. 21 och 22 visar långdistansfältmönstren för antennen enligt fig. 14, fig. 23 visar strålkonturen för antennen enligt fig. u, fig. 2H visar ett mikrostripsutförande av antennen enligt fig. 1%, fig. 25 visar en schematisk planvy över en åtta strå- lars enkelhâlantenn, varvid en grupp matningsanordningar återges, fig. 26 visar en planvy över ett andra plan av mat- ningsanordningen för antennen enligt fig. 25, fig. 27a och 27b visar den typ av vertikalt och hori- 10 15 20 25 30 35 449 807 M sontellt polariserade anordningar som kan användas i antennen enligt fig. 25, ' fig. 28 visar matningsporten till den strâlnings- I riktning som motsvarar antennen enligt fig. 25, fig. 29a och 29b visar beräknade amplitudfunktioner för antennen enligt fig. 25, fig. 30 och 31 visar långdistansfältmönstren för antennen enligt fig. 25 och fig. 32 visar strålkonturerna för antennen enligt fig. 25. _ " Oavsett vilken teknik som användes för att spåra dopplerekot uppvisar alla dopplerradar en land-vatten- skiftning om icke speciella åtgärder vidtagits vid deras utformning för att eliminera denna skiftning. För att disku- tera mekanismen med land-vattenskiftning kan man anta att det föreligger ett enkelt enkelstrålsystem, där YO (vinkeln mellan hastighetsvektorn och centrum på den utsända strålen) och Wo (strålens infallsvinkel på reflexionsytan) ligger i samma plan och är komplementära, såsom framgår av fig. la.

Antennens strålbredd betecknas AY. över land resulterar den enhetliga reflexionen (fig. lb) i ett spektrum vars centrum är en funktion av yo och vars bredd är en funktion av Av (fig. lo). När man flyger över vatten är reflexíonen oenhet- lig såsom visas i fig. lb med de stora W-vinklarna (små Y- vinklarna) som har en lägre reflexionskoefficient. Eftersom de mindre Y-vinklarna tillhör högre frekvenser i doppler- spektrumet mättas det senare med avseende på de lägre frekven- serna, varigenom spektrumets topp skiftas till en lägre frekvens. Land-vattenskiftningen är vanligen från 1 till 3 procent beroende på antennparametrarna.

Den tredimensionella situationen är mer komplicerad.

Antag att ett flygplan flyger längs en axel X enligt fig. 2.

Axeln Y är horisontell och vinkelrät mot axeln X medan axeln Z är vertikal. Rektangulära anordningar genererar fyra strålar i vinkel mot dessa axlar. Axeln för en av dessa strålar (exempelvis för stråle 2) bildar vinkeln Yo med X-axeln, vinkeln 60 med Y-axeln och vinkeln ?o med Z-axeln. En kon- nr 13 10 15 20 25 30 35 449 807 5 ventionell rektangulär antenn, âtergiven i fig. 3a, har en amplitudfunktion A, som kan beskrivas som produktion av två separata funktioner på X-axeln och Y-axeln. Således är A(x,y) = f (x) ' giy).

Antennmönstret för en konventionell rektangulär antenn säges därför vara "separabel“ i Y och 6. Eftersom reflexionskoefficienten över vatten varierar med vinkeln är det önskvärt att ha ett antennmönster som är separabelt i Y och w i stället för i Y och 6. Denna typ av antennmönster skulle i stor utsträckning eliminera land-váttenskiftning.

Pig. 3b visar ett lutande koordinataxelsystem avsett för uppnående av ett antennmönster som är separabelt i w och 6. Axeln Y' bildar vinkeln K med Y-axeln, Pig. 3c visar en lutande hâlantenn med en lutnings- vinkel K = 459. Amplitudfunktionen för denna antenn är en produkt av två skilda funktioner på X-axeln och Y'-axeln: A(x,y') = f'(x) ' g'(y'). f Antennmönstret för den lutande hàlantennen är sepa- rabel i Y och ç, där C är vinkeln mellan Y'-axeln och strå- lens axel. Nära strâlens centrum är antennmönstret även sepa- rabelt (med god approximation) i Y och w och är således huvudsakligen oberoendeav land-vattenskiftning. Pig. 30 visar emellertid också att den lutande hâlantennen lämnar stora delar av det rektangulära monteringsområdet outnyttjat. Så- ledes är förstärkningen för den lutande hálantennen mindre än om hela det rektangulära området innehöll strâlarelement.

Dessutom begränsar bristen på strålaranordningar i den lut- ande hålantennen mindre än om hela det rektangulära området innehöll strålarelement. Dessutom begränsar bristen på strå- laranordningar i den lutande antennanordningen antalet strå- larelement inom varje anordning, vilket kan ge en oacceptabel låg matningsförlust.

Den föreliggande uppfinningen löser dessa problem genom användning av en rektangulär hâlantenn som ger en lut- ande amplitudfunktion.

I en lutande antennanordning, såsom den som visas i fig. Q i amerikanskt patent H 180 818, har varje anordning 10 15 20 25 30 35 449 807 6 samma arrangemang av strålarelement. Anordningarna skiftas med avseende på varandra längs X-axeln. Till skillnad här- emot innehåller den rektangulära hâlantennen enligt den föreliggande uppfinningen enligt fig. H anordningar med varierande arrangemang av strålarelement. I fig. H utgör strålarelementen mikrobandflikar. Dessa anordningar är i huvudsak erhållna genom kapning av kanterna på en lång lu- tande hålantenn.

Antennen enligt fig. N har erhållits ur en lång lut- ande anordning, som är kapad till att_bilda en rektangulär anordning. Kapningen av kanterna på den lutande anordningen nödvändiggör ändringar i strålarelementen för att antenn- mönstrets separabilitet i ett lutande koordinatsystem skall bibehållas. Datoranalyser ger vid handen att en ändring i lutningsvinkeln för antennens amplitudfördelning skulle kompensera kapningen av antennens kanter.

Koncepten för denna antenn kan illustreras på föl- jande sätt. Den enkla rektangulära antennen kommer att alstra en strålform som utgör en ellips, vars axlar är parallella med de vinkelställda koordinataxlarna Y och 0 (fig. 5a),och alltså bibehålla separabiliteten i Y-0-mönstret. Ett paral- lellogramhål kommer å andra sidan att alstra en ellips vars axlar är parallella med Y-ç-vinkelaxlarna (fig. Sb), vilket skulle uppfattas som en rotationsellips efter avbildning i Y-U-vinkelkoordinatsystemet (fig. Sc) som nära sammanfaller med konturformen för den ideella Y-W-antennen (fig. 5d).

Därav följer att storleken på konturrotationen hos den paral- lellogramalstrade strålen är beroende av parallellogramvin- keln eller med andra ord dess avvikelse från den rektangulära formen.

Om ett parallellogramformat häl användes och dess kanter kapas såsom visas i fig. Sa kommer effekten att bli en vridning av strâlkonturellipsen tillbaka mot det rektangu- lära hâlets strålkonturoríentering (fig. Sb). Storleken på denna vridning beror på den amplitudfunktion som användes vid det parallellogramformade hålet före kantkapningen. Om exempelvis en enhetlig amplítudfunktion användes skulle kap- m, 10 15 20 25 30 35 449 807 7 ningen bilda ett enkelt rektangulärt, enhetligt belyst häl och den resulterande vridningen skulle bli maximal, dvs. strålkonturellipsen skulle ändras från att vara separabelt Y-ç-axelsystem till att vara separabelt Y-0-axelsystem. Om å andra sidan amplitudfunktionen är mycket avsmalnande mot kanterna så kommer kapningen av kanterna att ha en mindre effekt på den lutande karaktären för amplitudfördelningen, varvid vridningen av strålkonturellipsen mot Y-0-axlarna skulle bli mindre. Det är alltså möjligt att alstra lutande strålkonturer ur ett rektangulärt hål-genom'utnyttjande av avsmalnande amplitudfunktioner på lutande axlar.

Genom att välja en lutningsvinkel för amplituden som är större än vad som skulle vara optimalt för ett parallello- gramformat hål är det möjligt att kompensera strålkonturens täckningsfel på grund av de kantförluster som uppstår då det rektangulära hålet bildas ur parallellogrammen. Den större lutningsvinkeln alstrar en övervridning av strålkonturen (fig. 7a) och eftersom kapningen alstrar motsatt effekt är det möjligt att alstra en approximation av de ideella y-w-strål- konturerna genom rationell användning av lutningsvinklar och amplitudfunktioner, som nu är samverkande med avseende på sina effekter på strålkonturinställningen (fig. 7b).

Det bör ihàgkommas att valet av de amplitudfunktioner som kan användas kommer att bero på systemkrav såsom vad av- ser strálbredden, förstärkningen och sidolobsnivåerna. Det är således skäligt att anta att ett brett område av avsmal- nande amplitudfunktioner kan bli beaktade beroende på använd- ningen. Storleken av överkompenseringen genom ökad amplitud- lutningsvinkel kommer således att vara beroende på system- kraven och måste skräddarsys varje enskilt fall.

Förfarandet för antennutformning är av repetitivt slag och startar med ett långt parallellogramformat hål med en avsmalnande amplitudfördelning såsom visas i fig. 8.

Parallellogrammets lutningsvinkel är av godtyckligt värde, säg 450. Dimensionerna väljes så att erforderligt rektangulärt hål kan inrymmas av parallellogrammen. I nästa steg formas den lutande amplitudfunktionen för det rektangulära omrâdet ur 10 15 20 25 30 35 449 807 8 parallellogrammens område genom uppdelning av båda dessa om- råden. I nästa steg beräknas långdistansmönstrets strålkonturer samt utvärderas relativt systemkraven och Y-w-konturerna.

Manipulering av amplitudfunktionerna styr strålbredderna och glidlobsnivåerna och en ny lutningsvinkel väljes för att få strålkonturerna till att ge bättre approximation av Y-w- konturerna. Förfarande upprepas nu om och om igen med nya ut- gångsfunktioner för parallellogrammen tills de uppställda kraven tillgodosetts. _ När man en gång uppnått tillfredsställande amplitud- fördelning för det rektangulära hålet blir nästa steg att välja organ för dess förverkligande. En rad olika strålare kan användas i samband med en rad olika matningsförlopp. Ett av de förfaranden som kan tillämpas är det med en rörlig våg- strålaranordning som fyller ut det rektangulära hålet. Dessa anordningar kan sedan matas med antingen en rörlig vågmatnings- anordning eller en gemensam matningsanordning. Rörliga våg- anordningar avsedda för att förverkliga föreskrivna amplitud- funktioner har redan behandlats ingående i litteraturen och kommer därför ej att upprepas här.

När ett krav föreligger på att ett enda hål skall generera tvâ strålar från tvâ insignalportar, med två strålar uppvisande identiskt lika specifikationer och symmetriskt lokaliserade, så tillförs ett symmetrikrav på strålar- och matningsanordningarna. I fallet med rektangulär antenn med lutande amplitudfunktion utgör symmetrin en förskjuten symmetri i det lutande koordinatsystemet med origo i hålcentrum (fig.

Sa). I detta fall kan föreskriven amplitudfunktion existera över enbart en halva av hålet med den andra hälftens amplitud påverkad av de strålarkoeffícienter som var symmetriska mot den första halvan. Denna förskjutning av amplitudfördelningen nödvändiggör ett införande av detta utformningssteg (dvs. be- stämningen av strålnings- och kopplingskoefficienterna) i den ursprungliga upprepningsomgången som är till för optimering av lutningsvinkeln och amplitudfördelningen. Pig. 9 visar det logiska utformningsflödesschemat. En typisk amplitudför- delning för ett dubbelstrålígt hål avbildas i fig. 10. (ff åt mi, 10, 15 20 25 30 35 449 807 9 Det är nödvändigt att elementens konduktanser är symmetriska kring axeln C enligt fig. 6 eftersom varje anordning genererar både en framåtriktad lutande stråle och en bakåtriktad lutande strâle.

Vid drift användes två av antennhålen tillsammans, såsom visas i fig. 11. Hålen A och B genererar fyra lutande strålar. Hålet A innehåller framåtriktade matnings- och strâlningsanordningar. En matningsanordníng (matning 4) ligger vid hâlets framdel och den andra matningsanordningen (mat- ning 2) ligger vid hålets bakdel. De av detta häl alstrade strålarna kommer att vara riktade åt samma håll som insignal- matningen enligt fig. 12. Dessutom kommer strålen att luta framåt allt mer ju mer antennfrekvensen ökar. Å andra sidan innehåller hålet B bakåtriktade matnings- och strålningsanord- ningar. En matningsanordning (matning 1) ligger vid hålets framdel och den andra matningsanordningen (matning 3) vid dess bakdel. De av detta hål alstrade strålarna kommer att vara riktade åt motsatt håll relativt insignalmatningen enligt fig. 12. Strålen kommer att luta allt mindre bakåt ju mer antenn- frekvensen ökar. Pig. 13 visar mönstret för de fyra strålarna som genereras av de båda hålen. Det är uppenbart att även när antennfrekvensen ändrar sig förblir den mellan strålarna på någon av antennens sidor (exempelvis mellan strålarna 1 och H) föreliggande vinkeln huvudsakligen konstant. Sålunda kompenserar antennens strålararrangemang skiftningar i antenn- frekvensen.

Den just beskrivna antennen kräver, även om den tillgodo- ser nödvändig strålformning, frekvens- och temperaturoberoende, två öppningar för att generera fyra strålar. Antennen enligt fig. lä genererar fyra strålar i en form som lämpar sig för dopplernavigering från ett och samma hål som medger den smalaste strålbredden från en given total antennyta.

Såsom illustreras i fig. 14 innefattar antennen ett enda strålarhål. Hålets strålníngsdel omfattar ett flertal framåt- och bakåtriktade linjära strálningsanordningar som är varvade och parallella med längdaxeln 103. Såsom visas är framåtriktade anordningar 105 växelvis lagda med bakåtriktade 10 15 20 25 30 35 449 807 10 anordningar 107. Anordningarna matas medelst tvâ rörliga vågmatningsanordningar 109, 111. Anordningen 109 utgör en framåtriktad vâgmatningsanordning. Matningsanordningarna är anslutna till strâlningsanordningarna medelst överföringsled- ningar så att omväxlande framåt- och bakåtriktade anordningar matas vid motsatta ändar. Om exempelvis port A exciteras kommer samtliga udda numrerade anordningar, dvs. framâtriktade vågspridningsanordningar 105, att matas uppifrån. Samtliga jämnt numrerade anordningar, dvs. bakåtriktade vågspridnings- anordningar 107, matas nedifrån. Det föreligger således en överföringsledning 113 från anordningen 109 som matar uppifrån på den längst till vänster belägna spridningsanordningen 105.

På samma sätt matar överföringsledningen 115 uppifrån på den tredje anordningen, dvs. den andra framåtriktade vågspridnings- anordningen 105, och alltså matar nedifrån på den andra anord- ningen, dvs. den första bakåtriktade vågspridningsanordningen 107. Detta mönster upprepas över antennen.

Pig. 15 illustrerar motsvarigheten mellan matnings- portar och strålkvadrant och är självförklarande. Såsom an- givits ovan i samband med fig. 12 och 13 har användningen av framåt- och bakåtriktade vågspridningsanordningar den effekten att den sammansatta strålen är oberoende av frekvens- och temperatureffekter. För att repetera vad som angivits ovan så kommer de båda strålarna, när frekvensen eller temperaturen ändrar sig från normalt värde, att röra sig i motsatta rikt- ningar vilket gör att den sammansatta strålen bibehåller sin ursprungliga riktning även om strålen kommer att breddas. An- vändningen av framåt- och bakåtriktade anordningar medför även en väsentlig ökning av håleffektiviteten för antennen, redu- cerad strålbredd och ökad förstärkning. Detta visas av fig. lßa - c som återger amplitudfördelningarna för framåt- och bakâtriktade anordningar och den kombinerade amplitudfunk- tionen. I fig. 16a visas sålunda amplitudfunktionen 115 för den framåtriktade anordningen som matas från vänster. I fig, 16b visas amplitudfunktionen 117 för den bakåtriktade anord- ningen som matas från höger. I fig. 16c slutligen visas den kombinerade funktionen 119, som erhållits genom summering av m, 10 15 20 25 30 35 449 807 11 funktionerna enligt fig. 16a och 16b. Den kombinerade funk- tionen 119, som frambringas av de båda grupperna anordningar, är symmetrisk till sin natur. Denna typ av amplitudmönster är överlägsen varje osymmetrisk amplitudfunktion beträffande strålbredd, förstärkning och sidolobsnivà.

Strålformningen utförs med användning av ovan, i sam- band med fig. 6 - 10 beskriven teknik genom att forma strål- ningsanordningarnas konduktanser så att amplitudfördelningen över hålet blir lutande. Fig. 17 visar typiska lägen för amplitudfunktionstoppar vid matning från port A. Det bör note- ras att den vänstra halvan av hålet enligt fig. 5 uppvisar en amplitudlutning som minskar terrängberoendet medan den högra halvan uppvisar en lutning som ökar terrängberoendet. Den vänstra halvan dominerar strålformningen genom matning av de tvâ halvorna med olika effekt. Den högra halvan mottar endast % av sändareffekten. Detta förverkligas genom an- ungefär 10 vändning av känd teknik för utformning av matningsanordningen.

Den typiska matningsanordningens axiella amplitudfördelning visas i fig. 18. Såsom framgår därav är amplitudfunktionen 121 maximerad till vänster och minimerad till höger. En mot- svarande amplitudfunktion för den sammansatta strålningsanord- ningen och bildad genom summering över antennen visas med kur- van 123 i fig. 19. ' Frekvens- och temperaturkompensation av sigmavinklarna genomförs genom utnyttjandet av den framåtriktade anordningen 109 enligt fig. 14 mellan portarna A och B och den bakåt- riktade matningsanordningen 111 mellan portarna C och D. Strål- arnas fotavtryck på marken illustreras i fig. 20 tillsammans med deras strâlningssvängningsriktningar med ökande frekvens.

Såsom framgår därav kommer den vinkel som omges av tvâ strålar ökar medan Totaleffekten strålar bear- från portarna C och D att minska när frekvensen vinkeln mellan portarna A och B kommer att öka. av detta blir att när information från samtliga betas kommer de två rörelseparen att ta ut varandra utan någon påverkan på hastigheten och tvärkopplingskoefficienterna.

Antennen enligt fig. 14 modellerades på en dator.

Datorns mönster för huvudsnitten i planen visas i fig. 21 10 15 20 25 30 35 449 807 12 och 22, varvid fig. 21 återger lângdistansmönstret för huvudgammaplanets fält och fig. 22 återger lángdistansmönstret för huvudsigmaplanets fält. En tvådimensionell konturkarta för huvudstrâlen, som visar den formade strålen, presenteras i fig. 23. Även om antennen slutligen kan förverkligas med an- vändning av olika överföringsledare och strålaranordningar så är dock för närvarande den föredragna utföringsformen den där förverkligande sker medelst mikrobandledare och strålar- beläggningar. En dylik utformning visas i fig. 24. Vid denna utformning är storlekarna på beläggen, som bestämmer deras kopplingskoefficient, och längden på förbindelseledarsegmenten relaterade till strålstyrningsvinkeln, dvs. om det föreligger framåt- eller bakåtmatningsriktning. Således är var och en av' anordningarna 105, 107, såsom visas, utförda av ett flertal sammankopplade belägg 131. Beläggen är förbundna medelst över- föringsledare 133. Såsom visas har sammankopplingen i framåt- riktad anordning större längd än motsvarande sammankoppling i bakåtriktad anordning. Detta är även uppenbart vid examinering av den framåtriktade respektive bakâtríktade matningsanordningen 109, 111. Det sätt varmed en dylik konstruktion kan användas för styrning av strälstyrvinkeln beskrivs mer i detalj i det tidigare angivna amerikanska patentet 4 180 818. Dessutom kan man i denna figur genom observation av beläggningens storlek finna att det i fig. 17 visade amplitudläget föreligger.

Antennen enligt fig. lä och 2H skiljer sig från tidigare diskuterade antenner speciellt genom sammanflätningen till- sammans med att frekvens- och temperaturkompensering erhålles i en enkel süåle i stället för i parvisa strålar, varvid hål- effektiviteten är väsentligt ökad tack vare den symmetriska naturen på den kombinerade amplitudfunktionen såsom diskuterats ovan i samband med fig. 16a - c. Denna teknik är icke endast applicerbar på en dopplerantenn av den typ som beskrivs i samband med fig. 14 och 2U utan kan användas generellt vid varje situation där en linjär anordning användes för att generera två strålar genom matning från motsatta ändar. I vissa fall kan detta ske med en enkel anordning i motsats till m. 10 15 20 25 30 35 449 807 13 det flertal anordningar visade i fig. 14 och ZH. I enlighet med den föreliggande uppfinningen erhålles avsevärt för- bättrade resultat genom användning av parvisa anordningar, en framåtriktad och en bakåtriktad. Vid matning från en port matas den framåtriktade anordningen från sin andra ände och den bakåtriktade anordningen från samma ände som den fraåtriktade anordningen blev matas då den matades från den första porten.

Detta resulterar därvid i den typ av amplitudfunktion som visas i fig. 160.

I fig. 25 illustreras en antenn som'kan generera åtta strålar för ett enda hål. Detta àstadkommes genom sammanflät- ning av två konkurrerande grupper strâlaranordningar. Varje strålaranordning omfattar växelvisa framåt- och bakåtriktade anordningar. Sålunda visas i fig. 25 en framätriktad, gående vâganordning som tillhör en första grupp anordningar och be- tecknas FRIKT.VSA 1. I omedelbar närhet därav ligger en fram- åtriktad anordning för den andra gruppen betecknad FRIKT.VSA 2.

Efter dessa kommer bakåtriktade anordningar för vardera grup- pen, vilka betecknas BRIKT.VSA 1 och BRIKT.VSA 2. Mönstret upprepas över antennen. Varje strålaranordning följer en serpentinbana. Gruppen 1 av strâlaranordningar matas av en framåtriktad vågmatningsanordning 211. Dessa motsvarar i huvudsak mataranordningarna 109 och 111 enligt fig. 14. Mat- aranordningen för den andra gruppen visas i fig. 26 och åter- igen föreligger en framåtriktad vågmatningsanordning 209a och en bakåtriktad matningsanordning 211a. I en utföringsform av uppfinningen med användning av mikroband för överföríngsled- arna och beläggningar motsvarande den fyrstråliga anordningen enligt fig. 24 kommer matningsanordningarna 209, 221 att vara belägna på samma nivå som strålaranordningarna och mat- ningsanordningarna 209a, 211a på en nivå under och förbundna med motsvarande strålaranordningar via genomföringar 213, såsom visas både i fig. lä och 24. Liksom i den utförings- 'formen kommer vid användning av framåt- och bakåtriktade anord- ningar en sammansatt stråle att erhållas, vilken är oberoende av frekvens- och temperatureffckter. På samma sätt erhålles frekvens- och temperaturkompensation längs den tvärgående 1og 15 20 25 30 35 449 807 lä axeln såsom beskrivs i samband med fig. 20 ovan. Liksom vid tidigare utföringsform och såsom illustreras av fig. 16a, b och c blir resultatet en kombinerad amplitudfunktion som ökar håleffektiviteten, reducerar bandbredden och ökar för- stärkningen. Återigen är amplitudfunktionen symmetrisk såsom framgår av fig. 17. Ändamålet med serpentinformad geometri för strålar- anordningen är att undertrycka skärande strålar som skulle förekomma om linjära anordningar användes med ett behov av större separering för införande av två kompletta, samman- vävda grupper. Polariseringsinställningen för strålaranord- ningarna kommer att bibehållas över hela anordningen, såsom framgår av fig. 27a och b. Där visas strålarna 215 med sina hopbindande överföringsledare 217 anordnade i serpentinform.

Pig. 27a visar en vertikalt polariserad anordning och fig. 27b en horisontellt polariserad anordning.

Strålformningen genomförs på samma sätt som beskrivits ovan. Med andra ord kommer varje grupp anordningar att ha en amplitudfunktion enligt fig. 10, som erhålles på samma sätt som angivits i samband därmed. Dessutom kommer samma matnings- anordning till användning, varvid exempelvis vid matning från port A eller port E den vänstra halvan kommer att domi- nera strålformningen genom olikformig effektdistribution där högerhalvan endast mottar ungefär 10 % av Överförd effekt.

Pig. 28 illustrerar överensstämmelsen mellan strålrikt- ning och de portar som matas och är självförklarande. Mot- svarande amplitudfunktioner i planet för matningsanordningen och amplitudfunktionen i planet för strålaranordningarna hopsum- merade över hålet när matning sker från antingen port A eller port E återges i fig. 29a respektive fig. 29b. Denna antenn var modellerad av en dator och motsvarande lângdistansmönster för huvudgammaplanets fält, lângdistansmönster för huvudsigma- planets fält samt formade huvudstrålkonturer i gamma-beta- I). koordinater visas i fig. 30, 31 respektive 32.

Användningen av två av varandra fullständigt obe- roende anordningar inom samma hål alstrar en parameterkopp- = lingsbar antenn vari följande skillnader kan ordnas mellan 10 15 20 25 449 807 15 grupp 1 ovh grupp 2: 1) gammavinklar, 2) sigmavinklar, 3) både gamma- och sígmavinklar, H) tvärpolarisation utan någon vinkelvariation samt 5) tvärpolarisation med vinkel- variationer.

Antennen enligt den föreliggande uppfinningen har även en potentiell användning i ett FM-CW-dopplersystem, vari de två grupperna kommer att ha samma parametrar och fungera som två, på avstånd från varandra belägna duplexan- tenner, en för sändning och den andra för mottagning. l tabell I nedan ges en jämförelse av antennparametrar för en enkel rektangulär antenn, en tryckt gallerantenn, dubbelhålsantennen enligt fig. 11, enkelhålsantennen för fyra strålar enligt fig. lh och ZU samt enkelhålsantennen för åtta strålar enligt fig. 25. Samtliga dessa antenner arbetar med 13 325 GHz och har håldimensioner av 500 gånger 400 mm.

Samtliga utom den enhâliga antennen för åtta strålar alstrar fyra strålar. Den viktigaste fördelen hos de båda dubbelhåls- antennerna i jämförelse med övriga är reduktionen i strålbred- den, som i dopplernavigeringsutföranden har direkt inverkan på förbättrad signal/brusförhållandet genom att spektrumet för retursignalen komprimeras. Det förbättrade utförandet kommer att medge utvidgade höjd- och hastighetsområden för de dopplernavigeringssystem vid vilka det användes. Dessutom förbättrar det korrektheten med den smalare spektrumsignalen genom reduktion av fluktuationer. De smalare signalbandbred- derna har även direkt inverkan på det reducerade terrängbe- roendet vid hastighetsmätning i tvärled eftersom strålform- ningen ej kompenseras vid denna axelriktning. 449 807 16 Tabell I Antenntyp Enkel Tryckt Dubbel- Enkelhålíg Enkelhålig Parameter rektangulär galler hålig 4-strålar 8-strålar Riktnings- förstärkning 32 aß 32,5 dB 30,5 dB 31+ dB 31+ dB Gammastràl- breda a,e° a,7° a,s° 2,7° 2,7° Sígmastrål- breda s,s° s,2° s,7° u,s° u,s° Sídolober 20 dB 23 dB 20 dfl 22“dB 22 dB Bildstrålar 20 dB 16 dB 20 dB 21 ÖB 21 dB Gallerlober saknas saknas saknas saknas 20 dB KXX-skiftning över vatten 1 % 0,3 % 0,1 % 0,2 % 0,2 % KYY-skiftning över vatten 2,5 % 7,5 % 3 % 1,5 % 1,5 % 1 .X /#'

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 449 807 17 PATENTKRAV

1. Rektangulär antennöppning avsedd för en Doppler- navigeringsanläggning, som är anordnad i linje med gângrikt- ningen för ett flygplan och innefattar en serie parallella anordningar med strålningselement som är anslutna till mat- ningsorgan, k ä n n e t e c k n a d av att strålningsele- mentens strålningskoefficienter samt anordningarnas kopplinge- koefficienter är inreglerade till att ge antennöppningens amplitudfunktion i gângriktningen formen av en kapad, lutande amplitudfunktion samt av att antennöppningen'utgörs av ett enda rektangulärt hål, längs vars ena ände första och andra framåtriktade vågmataranordningar för gående våg är anordnade och längs vars motsatta ände första och andra bakâtriktade vågmataranordningar för gående våg är anordnade, vilka våg- mataranordningar vardera uppvisar två insignalportar, varvid en första grupp framâtriktade strålningsanordningar är anord- nade mellan vågmataranordningarna på avstånd från varandra, där varje strålningsanordning inom den första gruppen har sin ena ände ansluten till den första framåtriktade vågmataranbrd- ningen och sin andra ände ansluten till den första bakåtriktade vågmataranordningen, och varvid en första grupp bakåtriktade strâlningsanordningar är anordnade i mellanrummen mellan de första framátriktade vâgmataranordningarna, så att den första gruppen av framåtriktade och den första gruppen av bakåtrik- tade strålningsanordningar växlar med varandra och var och en av de bakåtriktade strålningsanordningarna har sin ena ände ansluten till den första framâtriktade vâgmataranordningen och sin andra ände ansluten till den första bakåtriktade vågmatar- anordningen, samt av en andra grupp framåtriktade strålnings- anordningar, där varje sådan till den andra gruppen hörande framåtriktad strålningsanordning är förlagd i omedelbar närhet av en framâtriktad strålningsanordning hörande till den första gruppen, och av en andra grupp bakåtriktade strålningsanord- ningar i omedelbar närhet av var och en av de bakåtriktade strålningsanordníhgarna inom den första gruppen, varvid varje framåtriktad och bakåtriktad strålningsanordning inom de andra grupperna har sin ena ände ansluten till den andra framåtriktade vågmataranordningen och sin andra ände ansluten till den andra bakåtriktade vâgmataranordningen, så att den enkla hålantennen 10 449 807 18 genererar åtta separata strålar.

2. Antenn enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av att varje strâlningsanørdning sträcker sig mellan vâgmataranordningarna i en serpentinformad bana.

3. Antenn enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a d av att varandra närliggande strålningsanordning- ar uppvisar varandra motsatta polarisationsriktningar.

4. Antenn enligt patentkravet 3, k ä n n e - t e c k n a d av att strâlningselementen utgörs av mikrobands- beläggningar. ~ ša '- p» n