DE1087187B

DE1087187B - Radar antenna with two emitters that are not effective at the same time

Info

Publication number: DE1087187B
Application number: DEN13979A
Authority: DE
Inventors: Maximiliaan Hubert Bodmer; Cornelis Augustinus Va Staaden
Original assignee: Thales Nederland BV
Current assignee: Thales Nederland BV
Priority date: 1956-08-07
Filing date: 1957-08-07
Publication date: 1960-08-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

In modernen Radargeräten wird die genaue Vermessung der Zielkoordinaten häufig mittels eines kegelförmig abtastenden Bündels durchgeführt. Ein solches Bündel liefert sehr genaue Werte der Zielkoordinaten, ist aber für ein schnelles Suchen eines Zieles ungeeignet. Es ist deshalb erwünscht, daß ein Radargerät, das die Vermessung mittels eines kegelförmig abtastenden Bündels durchführt, auch ein Bündel liefern kann, dessen Abtastbewegung besser für das Suchen geeignet ist. Gewisse Radargeräte suchen in solcher Weise, daß der Antennenreflektor um eine Höhenwinkelachse pendelt, während das zugehörige Antennensystem eine Suchbewegung um eine Seitenrichtachse ausführt. Das Trägheitsmoment des Antennenreflektors beschränkt dann während des Suchens die Abtastfrequenz und demzufolge auch die Suchgeschwindigkeit. In anderen Radargeräten kann der Strahler, der den Antennenreflektor bestrahlt, Abtastbewegungen verschiedener Art ausführen und dem Bündel entweder eine kegelförmige Abtastbewegung oder eine spiralförmige bzw. eine lineare Abtastbewegung geben. Diese bekannten Antennensysteme erfordern einen komplizierten Abtastmechanismus, der die Abtastfrequenz aller Abtastbewegungen, besonders die Abtastfrequenz der kegelförmigen Abtastbewegung, beschränkt. Die Beschränkung dieser Frequenzen ist im allgemeinen unerwünscht, weil dadurch die Genauigkeit der Vermessung der Koordinaten schnell beweglicher Ziele herabgesetzt wird. Ein Radargerät, das hohen Anforderungen genügt, ist gemäß einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag bereits beschrieben worden. Dieses Gerät verfügt über zwei getrennte Antennen, eine Antenne für lineare Abtastung und eine Antenne für kegelförmige Abtastung. Diese Antennen sind in solcher Weise gekuppelt, daß sie entsprechende Suchbewegungen um parallele oder zusammenfallende Suchachsen ausführen, während ein Vergleichssystem ermöglicht, die Antenne für kegelförmige Abtastung entsprechend den mittels der Antenne für lineare Abtastung erhaltenen Meßergebnissen um eine zweite Achse auszurichten. In einem solchen Gerät wird es möglich sein, sowohl die das Bündel konzentrierenden Vorrichtungen als auch die Abtastmechanismen der beiden Antennen völlig den Anforderungen, die wegen der Art der Abtastbewegung und der Form des Bündels gestellt werden müssen, anzupassen. Das Gerät ist aber kostspielig, weil zwei getrennte Vorrichtungen für das Konzentrieren des Bündels erforderlich sind.In modern radar devices, the precise measurement of the target coordinates is often carried out using a conical scanning bundle carried out. Such a bundle provides very precise values of the target coordinates, but is not suitable for a quick search for a destination. It is therefore desirable that a Radar device, which carries out the survey by means of a cone-shaped scanning beam, also a Can deliver bundles, the scanning movement of which is better suited for searching. Certain radars search in such a way that the antenna reflector oscillates around an elevation axis, while the associated Antenna system executes a search movement around a directional axis. The moment of inertia of the Antenna reflector then limits the scanning frequency during the search and consequently also the Search speed. In other radar devices, the radiator that irradiates the antenna reflector can Carry out scanning movements of various kinds and the bundle either a conical scanning movement or give a spiral or a linear scanning movement. These known antenna systems require a complicated scanning mechanism that controls the scanning frequency of all scanning movements, especially the scanning frequency of the conical scanning movement is limited. The limitation of these frequencies is generally undesirable because it reduces the accuracy of the measurement of the coordinates rapidly moving targets is diminished. A radar device that meets high requirements is in accordance with has already been described in a proposal that has not been previously published. This device has two separate ones Antennas, one antenna for linear scanning and one antenna for conical scanning. These antennas are coupled in such a way that they corresponding search movements to parallel or run coincident search axes, while a comparison system allows the antenna to be conical Scanning in accordance with the measurement results obtained by the linear scanning antenna to align a second axis. In such a device it will be possible to use both the Bundle concentrating devices as well as the scanning mechanisms of the two antennas completely deny Requirements that have to be made due to the type of scanning movement and the shape of the bundle, adapt. However, the device is expensive because there are two separate devices for concentrating of the bundle are required.

Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, daß die Schaffung einer Radarantenne mit zwei nicht gleichzeitig wirksamen Strahlern für verschiedene Abtastbewegungen vor einer einzigen Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels an sich für den Durch-The invention assumes that the creation of a radar antenna with two does not occur simultaneously effective radiators for different scanning movements in front of a single device for Concentrating the bundle itself for transit

RadarantenneRadar antenna

mit zwei nicht gleichzeitig wirksamen
Strahlernwith two not effective at the same time
Spotlights

Anmelder:Applicant:

N. V. Hollandse Signaalapparaten,
Hengelo (Niederlande)NV Hollandse signaling apparatus,
Hengelo (Netherlands)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Schernnann, Patentanwalt,
Eßlingen/Neckar, Fabrikstr. 9Representative: Dipl.-Ing. W. Schernnann, patent attorney,
Eßlingen / Neckar, Fabrikstr. 9

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. August 1956Claimed priority:
Great Britain 7 August 1956

Maximiliaan Hubert Bodmer
und Cornells Augustinus van Staaden, HengeloMaximiliaan Hubert Bodmer
and Cornells Augustinus van Staaden, Hengelo

(Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden(Netherlands),
have been named as inventors

Schnittsfachmann auf der Hand liegt. Schwierigkeiten bereitet jedoch die Durchführung eines solchen Gedankens. Die Erfindung weist hierfür einen Weg und besteht darin, daß der erste Strahler durch eine exzentrisch rotierende Wellenhohlleitermündung gebildet wird und der Strahlungspunkt sich bei der Abtastbewegung dieses Strahlers um den Brennpunkt der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels, und zwar in der Nähe des Brennpunktes, bewegt, während der zweite Strahler, der im Raum zwischen der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung und der das Bündel konzentrierenden Vorrichtung angeordnet ist, aus einem Dipolstrahler (oder mehreren solcher Strahler) besteht, der (oder die) mit einem reflektierenden Hilfssystem zusammenarbeitet (oder zusammenarbeiten), das einen Teil der von diesem (oder diesen) Strahler(n) ausgestrahlten, sonst die Vorrichtung für das Konzentrieren des Bündels nicht erreichenden Energie auf diese Vorrichtung zurückwirft, wobei der Strahlungspunkt dieses zweiten Strahlers sich bei dessen Abtastbewegung annähernd durch den Brennpunkt der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels bewegt. Durch diese besondere Ausbildung wird erreicht, daß beide Strahler annähernd im Brennpunkt wirksam sind (was für die quasioptische Bündelung besonders günstig ist) undCutter is obvious. However, it is difficult to carry out such an idea. The invention has a way of doing this and is that the first radiator by a eccentrically rotating wave waveguide mouth is formed and the radiation point is at the Scanning movement of this radiator around the focal point of the device for concentrating the beam, and although near the focal point, moves while the second radiator, which is in the space between the eccentrically rotating wave waveguide mouth and the bundle concentrating device arranged consists of a dipole radiator (or several such radiators), which (or those) with a reflective auxiliary system cooperates (or cooperates) which is part of the of this (or this) emitter (s) emitted, otherwise the device for concentrating the beam will not reaching energy back on this device, the radiation point of this second Emitter during its scanning movement approximately through the focal point of the device to concentrate of the bundle moved. This special training ensures that both radiators are approximately are effective in the focal point (which is particularly favorable for quasi-optical bundling) and

009 587/290009 587/290

daß sie sich gegenseitig im Betrieb gleichwohl nicht wesentlich stören.that they do not interfere significantly with each other in operation.

Die Vermessung der Koordinaten wird mit der neuen Antenne gemäß der Erfindung mittels eines kegelförmig abtastenden, von der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung erzeugten Bündels durchgeführt, wobei der zweite Strahler während dieser Messung eine solche Lage einnimmt, daß er die Erzeugung des kegelförmig abtastenden Bündels nicht verhindert. Während des Suchens arbeitet der zweite Strahler, und er führt dabei eine solche Abtastbewegung aus, daß die erwünschte Abtastbewegung des suchenden Bündels entsteht, wobei der Antennenreflektor zusätzlich eine Suchbewegung ausführen kann. Die von dem zweiten Strahler ausgeführte Abtastbewegung kann z. B. eine spiralförmige Abtastbewegung oder eine lineare Abtastbewegung sein. Die lineare Abtastbewegung des zweiten Strahlers kann, wie untenstehend beschrieben wird, in gewissen Fällen mit einer Hilfsabtastbewegung Jn einer zweiten Riehtung kombiniert werden. Vorzugsweise wird der zweite Strahler von der zur Speisung des Strahlers vorgesehenen Wellenhohlleitung oder koaxialen Leitung getragen. Der Strahler besteht aus einem einzigen Dipol oder, wenn die Breite des Bündels, mit dem der zweite Strahler den Reflektor oder die Linse trifft, kleiner sein muß, damit diese Bündelbreite den Abmessungen des Reflektors oder der Linse besser angepaßt ist, aus einem System mehrerer paralleler Dipole. Tn einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele besteht das reflektierende Hilfssystem aus einem Metallreflektor, wie z. B. einer flachen Metallplatte oder einem flachen Stück Metallgaze oder aus parallelen Leitern. In anderen Ausführungsbeispielen besteht das reflektierende Hilfssystem aus einem Reflektordipol oder einem System von Reflektordipolen. Die richtige Wirkung der Antenne erfordert, daß die Strahlung der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung aus einem Punkt zu kommen scheint, der sich um den Brennpunkt der Vorrichtung, die das Bündel konzentriert, und zwar in der Nähe des Brennpunktes, bewegt. Der zweite Strahler muß imstande sein, eine Bewegung auszuführen, bei der der Punkt, aus dem die Strahlung des zweiten Strahlers hervorzutreten scheint, eine Bahn durchläuft, die durch den Brennpunkt oder nahezu durch den Brennpunkt der das Bündel konzentrierenden Vorrichtung geht. Es scheint unmöglich, beiden Anforderungen zu genügen, und man könnte erwarten, daß der zweite Strahler mit Hilfsreflektor während der Abtastbewegung mit dem exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermechanismus zusammenstoßen würde, wenn beide Strahler eine solche Lage haben, daß sie den obenerwähnten Anforderungen genügen. Es zeigt sich aber, daß bei der Erfindung bei passender Bemessung der Strahler noch ein kleiner, jedoch genügender Spielraum zwischen den beiden Strahlern übrigbleibt, so daß das zweite Strahlersystem seine Abtastbewegung zwischen dem rotierenden Wellenhohlleitermechanismus und der das Bündel konzentrierenden Vorrichtung ausführen kann, ohne daß es dazu notwendig wird, spezielle Maßnahmen zu treffen, wie z. B. das vorübergehende Zurückschieben des rotierenden Wellenhohlleitermechanismus. The measurement of the coordinates is with the new antenna according to the invention by means of a cone-shaped scanning bundle generated by the eccentrically rotating wave waveguide mouth carried out, wherein the second radiator assumes such a position during this measurement that he the Generation of the conically scanning beam is not prevented. During the search, the second works Emitter, and he performs such a scanning movement that the desired scanning movement of the searching bundle arises, with the antenna reflector also performing a search movement can. The scanning movement carried out by the second radiator can, for. B. a spiral scanning movement or be a linear scanning movement. The linear scanning movement of the second radiator can, as will be described below, in certain cases with an auxiliary scanning movement Jn of a second direction be combined. The second radiator is preferably used for feeding the radiator provided hollow shaft line or coaxial line. The spotlight consists of a single one Dipole or, if the width of the beam with which the second radiator hits the reflector or lens, must be smaller so that this beam width is better adapted to the dimensions of the reflector or the lens is, from a system of several parallel dipoles. Tn consists of one of the exemplary embodiments described the reflective auxiliary system consisting of a metal reflector, such as B. a flat metal plate or a flat piece of metal gauze or from parallel Ladders. In other exemplary embodiments, the reflective auxiliary system consists of a reflector dipole or a system of reflector dipoles. The correct action of the antenna requires that the radiation of the eccentrically rotating waveguide mouth appears to come from a point around the Focal point of the device that concentrates the beam, in the vicinity of the focal point, moves. The second radiator must be able to perform a movement at which the point from which the radiation from the second radiator appears to emerge, traversing a path that passes through the focal point or nearly through the focus of the device concentrating the bundle. It seems impossible to meet both requirements, and one might expect the second radiator to work with Auxiliary reflector during the scanning movement with the eccentrically rotating waveguide mechanism would collide if both emitters have such a position that they meet the above-mentioned requirements suffice. It turns out, however, that with the invention the radiator is still dimensioned appropriately a small but sufficient margin remains between the two radiators so that the second Emitter system its scanning movement between the rotating waveguide mechanism and the das Bundle concentrating device can perform without the need for special measures to meet such. B. the temporary retraction of the rotating wave waveguide mechanism.

Der Dipol oder die Dipole des zweiten Strahlersystems können von einem Wellenhohlleiter oder von einer koaxialen Leitung gespeist werden.The dipole or the dipoles of the second radiator system can be of a waveguide or of a coaxial line.

Wenn der Strahler für das kegelförmig abtastende Bündel arbeitet, darf seine Strahlung in keiner nennenswerten Weise von der Anwesenheit des inneren Strahlers im Raum zwischen dem Reflektor oder der Linse und dem Strahler für das kegelförmig abtastende Bündel und besonders nicht von dem Hilfsreflektor dieses inneren Strahlers beeinträchtigt werden. Zu diesem Zweck wird der innere Strahler soweit wie möglich entfernt von der Wellenhohlleitermündung für die kegelförmige Abtastung stillgesetzt, wenn der letztere Strahler arbeitet; vorzugsweise wird der innere Strahler in einer solchen Lage verriegelt, daß er die Strahlung des äußeren Strahles so wenig wie möglich abfängt. Der innere Strahler kann zu diesem Zweck von seinem Antriebsmechanismus nach einer der äußeren Lagen seines Abtastweges bewegt und in dieser Lage verriegelt werden.When the radiator works for the cone-shaped scanning beam, its radiation is not allowed in any notable way of the presence of the internal radiator in the space between the reflector or the lens and the radiator for the cone-shaped scanning beam and especially not from the auxiliary reflector this inner radiator are affected. The inner radiator is used for this purpose stopped as far as possible from the waveguide mouth for the conical scanning, when the latter radiator is working; the inner radiator is preferably locked in such a position that it intercepts the radiation of the external ray as little as possible. The inner radiator can too for this purpose moved by its drive mechanism to one of the outer layers of its scanning path and locked in this position.

Es wäre möglich, daß die Anwesenheit des zweiten Strahlers im Strahlungsfeld der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung doch noch zu Nebenkeulen des kegelförmig abtastenden Bündels Anlaß geben würde. Diese Nebenkeulen werden im allgemeinen die Vermessungsgenauigkeit nicht merklich verringern, und die beschriebene Antenne ist für die meisten Zwecke daher trotzdem sehr gut verwendbar. Die Nebenkeulen werden allerdings den Antennenleistungsgewinn verringern, und obwohl man im allgemeinen nur während des Suchens, d. h. also wenn der innere Strahler arbeitet, eine größere Verstärkung braucht, kann doch in gewissen Fällen die Verringerung des Leistungsgewinnes für die kegelförmige Abtastung unerwünscht sein. In diesem Fall sollen die Nebenkeulen des kegelförmig abtastenden Bündels durch spezielle Maßnahmen möglichst unterdrückt werden, und wenn der Antriebsmechanismus des inneren Strahlers es nicht erlaubt, diesen Strahler genügend weit von der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung zu entfernen, damit die erforderliche Freiheit von Nebenkeulen erreicht wird, so müssen spezielle Maßnahmen getroffen werden, bei denen besonders mit Reflexionen auf sich in der Nähe der exzentrisch rotierenden Hohlleitermündung befindenden Teilen des zweiten Strahlers gerechnet werden muß, weil besonders diese Reflexionen zu der Erzeugung von Nebenkeulen beitragen. Zu diesem Zwecke wird in einer besonderen Ausführungsform die Halterung des inneren Strahlers derart gebaut, daß ein Zurückschieben dieses Strahlers ermöglicht wird und infolgedessen dieser Strahler sich noch weiter von der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung entfernen kann. Solche Maßnahmen werden das Auftreten von Nebenkeulen in dem kegelförmig abtastenden Bündel in starkem Maße herabsetzen, meistens sind diese Maßnahmen jedoch überflüssig. In anderen Ausführungsformen ermöglicht ein spezieller Mechanismus dem inneren Strahler, bevor er zur Ruhe gebracht wird, sich weiter zu bewegen als in die während der normalen Abtastung erreichbaren äußersten Lagen, so daß der innere Strahler in seiner Ruhelage weiter von dem Strahler für das kegelförmig abtastende Bündel liegen wird, als es ohne diese spezielle Maßnahme möglich sein würde. Wenn der äußere Strahler für das kegelförmig abtastende Bündel arbeitet, könnte ein Dipol des zweiten Strahlers erregt werden und als Sekundärstrahler wirksam sein. Dieses würde zu unerwünschten Nebenkeulen im Strahlungsdiagramm Anlaß geben. Man könnte dies in gewissem Maße durch das Zurückschieben des zweiten Strahlers verhindern oder dadurch, daß der innere Strahler so weit wie möglich von dem äußeren Strahler entfernt wird, bevor letzterer zu arbeiten anfängt. Diese sekundäre Strahlung kann aber in viel zweckmäßigerer Weise dadurchIt would be possible that the presence of the second radiator in the radiation field of the eccentrically rotating Waveguide mouth still gives rise to side lobes of the cone-shaped scanning bundle would give. These sidelobes are generally not noticeable to the measurement accuracy reduce, and the antenna described can therefore still be used very well for most purposes. The sidelobes will, however, reduce the antenna power gain, and although one in general only while searching, d. H. so when the inner radiator is working, a greater gain needs, but in certain cases the reduction in the power gain for the conical scanning be undesirable. In this case, the side lobes of the cone-shaped scanning beam should be suppressed by special measures as possible, and if the drive mechanism of the inner Emitter does not allow this emitter to be sufficiently far from the eccentrically rotating wave waveguide mouth to remove so that the required freedom from sidelobes is achieved, so Special measures must be taken, particularly those with reflections on in the vicinity the eccentrically rotating waveguide mouth located parts of the second radiator are expected must, because these reflections in particular contribute to the generation of sidelobes. To this In a special embodiment, the holder of the inner radiator is built in such a way that that a pushing back of this radiator is made possible and as a result this radiator is still further away from the eccentrically rotating shaft waveguide mouth. Such measures will greatly reduce the occurrence of sidelobes in the cone-shaped scanning beam, in most cases, however, these measures are superfluous. In other embodiments, one enables special mechanism the inner radiator before it is brought to rest to move further than in the outermost positions attainable during normal scanning, so that the inner radiator in its rest position will lie further from the radiator for the cone-shaped scanning beam than it would be possible without this special measure. If the outer radiator for the cone-shaped scanning beam works, a dipole of the second radiator could be excited and used as a secondary radiator be effective. This would give rise to undesirable sidelobes in the radiation diagram. Man could prevent this to a certain extent by pushing back the second radiator or by that the inner radiator is removed as far as possible from the outer radiator before the latter starts to work. This secondary radiation can, however, be used in a much more expedient manner

verhindert werden, daß die Polarisationsrichtung des inneren Strahlers einen Winkel von 90 oder nahezu 90° bildet mit der Polarisationsrichtung der Strahlung des äußeren Strahlers. Im allgemeinen wird das Bündel von einem Reflektor konzentriert, es wäre aber auch möglich, eine Linse zu verwenden.can be prevented that the polarization direction of the inner radiator an angle of 90 or almost 90 ° forms with the polarization direction of the radiation of the outer radiator. Generally this will Bundle concentrated by a reflector, but it would also be possible to use a lens.

Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erklärt werden.The invention will be explained in more detail in exemplary embodiments with reference to the drawings.

Abb. 1 zeigt eine Antenne für kegelförmige und lineare oder ellipsenförmige Abtastung;Fig. 1 shows an antenna for conical and linear or elliptical scanning;

Abb. 2 bis 6 zeigen Strahler verschiedener Art, die als innere Strahler in einer Antenne gemäß Abb. 1 Verwendung finden können;Fig. 2 to 6 show radiators of various types that are used as internal radiators in an antenna according to Fig. 1 Can be used;

Abb. 7 zeigt einen zurückziehbaren inneren Strahler für eine Antenne nach Abb. 1;Fig. 7 shows a retractable internal radiator for an antenna according to Fig. 1;

Abb. 8 und 9 zeigen Antriebsmechanismen für den inneren Strahler;Figures 8 and 9 show drive mechanisms for the inner radiator;

Abb. 10 zeigt schematisch einen Antennenreflektor.Fig. 10 shows a schematic of an antenna reflector.

In Abb. 1 zeigt 101 einen parabolischen Reflektor, der um eine vertikale und eine horizontale Achse ausgerichtet werden kann. Dieser Reflektor arbeitet mit einem Strahlermechanismus 102 für kegelförmige Abtastung zusammen. Dieser Mechanismus wird von vier-elektrisch isolierenden Stangen 103 getragen. Ein Wellenhohlleiter 104 speist den Strahler des Mechanismus 102. Dieser Mechanismus enthält einen Antriebsmotor, dessen Hohlwelle die von dem Wellenhohlleiter 104 empfangene elektromagnetische Energie einer exzentrischen Wellenhohlleitermündung zuleitet, die mit der Welle des Antriebsmotors rotiert und mit dieser Welle aus einem Stück besteht oder mit ihr fest verbunden ist. Der Punkt, aus dem die Strahlung der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung zu treten scheint, dreht sich um den Brennpunkt des parabolischen Reflektors. Demzufolge wird, wenn der Strahler für die kegelförmige Abtastung arbeitet, ein scharfes Bündel erzeugt, welches eine kegelförmige Abtastbewegung ausführt. In dem Raum zwischen dem parabolischen Reflektor und dem Strahlermechanismus für die kegelförmige Abtastung befindet sich ein zweites strahlendes System 105. Dieses System wird von dem Wellenhohlleiter 106 gehalten und ist in einem Mantel aus einem verlustarmen dielektrischen Material angeordnet, so daß der Abbildung die Einzelheiten des Strahlersystems nicht entnommen werden 4-5 können.In Fig. 1, 101 shows a parabolic reflector which can be aligned about a vertical and a horizontal axis. This reflector cooperates with a radiating mechanism 102 for conical scanning. This mechanism is supported by four electrically insulating rods 103 . A waveguide 104 feeds the radiator of the mechanism 102. This mechanism contains a drive motor, the hollow shaft of which feeds the electromagnetic energy received from the waveguide 104 to an eccentric waveguide mouth that rotates with the shaft of the drive motor and is integral with this shaft or is fixed with it connected is. The point from which the radiation of the eccentrically rotating waveguide mouth appears to emerge rotates around the focal point of the parabolic reflector. As a result, when the radiator works for the conical scanning, a sharp beam is generated which executes a conical scanning movement. A second radiating system 105 is located in the space between the parabolic reflector and the conical scanning radiator mechanism. This system is supported by the waveguide 106 and is encased in a jacket of a low-loss dielectric material so that the detail of the radiator system can be seen in the image 4-5 cannot be removed.

Abb. 2 zeigt die Einzelheiten eines Strahlers, der als innerer Strahler in einer Antenne nach Abb. 1 Verwendung finden kann. Das strahlende Element ist ein Dipol 202, der von einem Metallstreifen 203 getragen wird, der in dem zapfenförmig auslaufenden Wellenhohlleiter 201 befestigt ist. Der Dipol wird von der aus dem Wellenhohlleiter 201 tretenden elektromagnetischen Energie bestrahlt, so daß er selber elektromagnetische Wellen ausstrahlen wird. Der Streifen 203 trägt einen Hilfsreflektor 204 in Gestalt einer flachen kreisförmigen Metallplatte. Dieser Hilfsreflektor befindet sich an der anderen Seite des Dipols als der parabolische Reflektor.Fig. 2 shows the details of a radiator that can be used as an inner radiator in an antenna according to Fig. 1. The radiating element is a dipole 202 which is carried by a metal strip 203 which is fastened in the cone-shaped waveguide 201. The dipole is irradiated by the electromagnetic energy emerging from the waveguide 201 so that it will itself emit electromagnetic waves. The strip 203 carries an auxiliary reflector 204 in the form of a flat circular metal plate. This auxiliary reflector is on the other side of the dipole than the parabolic reflector.

Die Weise, in der die Abtastbewegung des inneren Strahlers hervorgerufen wird, wird von der Art der erwünschten Abtastbewegung bestimmt. Ist eine spiralförmige Abtastbewegung erwünscht, dann wird der Wellenhohlleiter (oder eine entsprechende andere Vorrichtung), der (oder die) den inneren Strahler trägt, in der Nähe der Oberfläche des parabolischen Reflektors mittels eines Kardangelenkes gehalten. Ein Mechanismus bekannter Art kann in diesem Falle den Strahler antreiben. Wird nur eine lineare Abtastbewegung erwünscht, dann wird der Wellenhohlleiter (oder eine entsprechende andere Vorrichtung), der (oder die) den inneren Strahler trägt, in der Nähe der Oberfläche des parabolischen Reflektors an einer Welle gehalten, so daß der Strahler um diese Welle pendeln und in dieser Weise eine lineare Abtastbewegung des Bündels hervorrufen kann. Ein Antriebsmechanismus, der eine solche lineare Abtastbewegung hervorrufen kann, ist in Abb. 8 gezeigt. In dieser Abbildung bildet 809 einen Teil des Wellenhohlleiters, der den inneren Strahler speist und der um eine Welle 807 pendeln kann. Dieser Wellenhohlleiterteil ist mit einem Hebel 806 verbunden, der mit einem zweiten Hebel 803 mittels einer Stange 805 gekuppelt ist. Der Hebel 803 wird von einer Kurbelstange 802 und einer Kurbel 801 angetrieben, so daß der Hebel 803 um die Welle 804 pendelt. Wenn die Kurbel 801 sich dreht, wird demzufolge der Wellenhohlleiter 809 um die Welle 807 pendeln, so daß das von dem Strahler am Ende des Wellenhohlleiters erzeugte Bündel eine lineare Abtastbewegung machen wird. Soll von linearer Abtastbewegung auf kegelförmige Abtastung umgeschaltet werden, dann wird die Kurbel 801 zum Stillstand gebracht, und zwar in der in Abb. 8 gezeigten Lage, so daß der Strahler sich am unteren Ende seiner Abtastbahn befindet. Damit der innere Strahler sich noch weiter von dem Strahler für die kegelförmige Abtastung entfernt, wird die kleine Kurbel 808, die die Welle 804 trägt, entgegen dem Uhrzeigersinne um einen Winkel von etwa 180° gedreht. Bevor wieder auf lineare Abtastung umgeschaltet wird, muß die Kurbel 808 in die in der Abb. 8 gezeigte Lage zurückgedreht werden. Im Falle die Entfernung zwischen dem inneren Strahler und dem Strahler für die kegelförmige Abtastung groß genug ist, wenn der innere Strahler sich am Ende seiner Abtastbahn befindet, kann man die Kurbel 801 direkt mittels einer Kurbelstange mit dem Hebel 806, der die Halterung des inneren Strahlers treibt, kuppeln.The manner in which the scanning movement of the inner radiator is caused is determined by the type of scanning movement desired. If a helical scan movement is desired, the waveguide (or other equivalent device) carrying the inner radiator is supported by a universal joint near the surface of the parabolic reflector. A mechanism of a known type can drive the radiator in this case. If only a linear scanning movement is desired, the waveguide (or other equivalent device) carrying the inner radiator is held on a shaft near the surface of the parabolic reflector so that the radiator oscillates about that shaft and in this way can produce a linear scanning movement of the beam. A drive mechanism that can produce such a linear scanning movement is shown in FIG. In this figure, 809 forms part of the wave waveguide, which feeds the inner radiator and which can oscillate around a shaft 807. This waveguide part is connected to a lever 806 which is coupled to a second lever 803 by means of a rod 805 . The lever 803 is driven by a connecting rod 802 and a crank 801 , so that the lever 803 oscillates around the shaft 804. Accordingly, when the crank 801 rotates, the waveguide 809 will oscillate about the shaft 807 , so that the beam generated by the radiator at the end of the waveguide will make a linear scanning movement. If you want to switch from linear scanning to conical scanning, then the crank 801 is brought to a standstill, in the position shown in Fig. 8, so that the radiator is at the lower end of its scanning path. So that the inner radiator moves further away from the radiator for the conical scanning, the small crank 808, which carries the shaft 804, is rotated counterclockwise through an angle of approximately 180 °. Before switching back to linear scanning, the crank 808 must be turned back into the position shown in FIG. In case the distance between the inner radiator and the radiator is large enough for the conical scanning, when the inner radiator is at the end of its scanning path, the crank 801 can be directly by means of a connecting rod with the lever 806, which holds the inner radiator drives, couple.

In gewissen bekannten Radargeräten führt das linear abtastende Bündel auch noch eine kleine Hilfsabtastbewegung in einer Richtung quer zur Hauptabtastbewegung aus. Eine solche Ililfsabtastbewegung kann Verwendung finden, weil sie eine ziemlich genaue Messung der Winkelkoordinate eines Zieles senkrecht zur Hauptabtastbewegung ermöglicht und die Antenne deshalb genauer auf ein Ziel ausgerichtet werden kann. In diesem Falle ist die Grundfrequenz der Hilfsabtastbewegung gleich der Grundfrequenz der Hauptabtastbewegung. Auch wäre es möglich, eine solche Hilfsabtastbewegung zu verwenden mit dem Zweck, den während des Suchens abgetasteten Raum so völlig wie möglich mit nur in geringem Maße überlappenden Abtastbahnen zu überdecken. In diesem Falle wird die Grundfrequenz der Hilfsabtastbewegung zweimal so groß sein wie die Grundfrequenz der Hauptabtastbewegung. Wenn der innere Strahler imstande sein muß, eine solche Hilfsabtastbewegung auszuführen, dann muß er kardanisch unterstützt sein, und sein Antriebsmechanismus muß den Strahler in beiden Abtastrichtungen antreiben können. Ein einfaches Beispiel eines solchen Antriebssystems wird in Abb. 9 gezeigt. In dieser Vorrichtung pendelt der Wellenhohlleiter 901, der den inneren Strahler trägt, um eine Welle 902, die in einem Kardanring 903 unterstützt ist, während der Kardanring selbst um die Welle 904 pendeln kann. Der Kardanring trägt einen Hebel 905, der in hin- und hergehende Bewegung versetzt werden kann mittels einer rotierenden Nockenscheibe 906, auf der eine am Ende des Hebels 905 befestigte Rolle anliegt. Eine Feder, die am Hebel 905 In certain known radars, the linearly scanning beam also performs a small auxiliary scanning movement in a direction transverse to the main scanning movement. Such an auxiliary scan can be used because it allows a fairly accurate measurement of the angular coordinate of a target perpendicular to the main scan and therefore the antenna can be more accurately aimed at a target. In this case, the basic frequency of the auxiliary scanning is equal to the basic frequency of the main scanning. It would also be possible to use such an auxiliary scanning movement with the purpose of covering the space scanned during the search as completely as possible with scanning paths that overlap only to a small extent. In this case, the basic frequency of the auxiliary scanning will be twice as large as the basic frequency of the main scanning. If the inner radiator must be able to carry out such an auxiliary scanning movement, then it must be gimbaled and its drive mechanism must be able to drive the radiator in both scanning directions. A simple example of such a drive system is shown in Fig. 9. In this device, the waveguide 901, which carries the inner radiator, oscillates around a shaft 902 which is supported in a gimbal ring 903 , while the gimbal ring itself can oscillate about the shaft 904. The cardan ring carries a lever 905 which can be set in reciprocating motion by means of a rotating cam disc 906 on which a roller attached to the end of the lever 905 rests. A spring attached to lever 905

angreift, hält die Rolle mit der Nockenscheibe in Berührung. Demzufolge pendelt der Kardanring um die Welle 904, und der Wellenhohlleiter 901 macht diese Drehung mit, so daß der Strahler eine Hilfsabtastbewegung ausführt. Die Hauptabtastbewegung findet um die Welle 902 statt, und diese Bewegung wird von einer drehenden Kurbel 909, die mit dem Hebel 907 mittels einer Kurbelstange 908 gekuppelt ist, bewirkt. Diese Kurbelstange darf die Hilfsabtastbewegung nicht verhindern, weshalb die beiden Enden dieser Stange derart gebaut sein müssen, daß sie um zwei z. B. senkrecht zueinander stehende Achsen schwingen können, wie es in der Abbildung gezeigt ist. In allen Fällen, in denen der Wellenhohlleiter, der den inneren Strahler speist, um eine Achse schwingt, wird dieser Hohlleiter mit dem speisenden Hohlleiter gekoppelt mittels einer drehbaren Wellenhohlleiterkopplung einer bekannten Art. Wenn der den inneren Strahler speisende Wellenhohlleiter mittels eines Kardanringes unterstützt ist und um zwei Achsen pendeln kann, wird die Unterstützung mittels des Kardanringes mit einer universalen Wellenhohlleiterkopplung zusammengebaut. Wird der innere Strahler von einer Koaxialleitung gespeist, dann wird der bewegliche Teil dieser Leitung mittels einer Kopplung bekannter Art mit einer festen koaxialen Leitung verbunden.attacks, keeps the roller with the cam in contact. As a result, the gimbal oscillates around the Shaft 904, and the waveguide 901 makes this rotation with, so that the radiator an auxiliary scanning movement executes. The main scanning takes place around shaft 902 and that movement is driven by a rotating crank 909 coupled to the lever 907 by means of a connecting rod 908. This connecting rod must not prevent the auxiliary scanning movement, which is why the two ends of this Rod must be built in such a way that they can be replaced by two z. B. oscillate mutually perpendicular axes can as it is shown in the figure. In all cases where the wave waveguide, the inner The radiator feeds, oscillates around an axis, this waveguide is coupled with the feeding waveguide by means of a rotatable waveguide coupling of a known type. If the inner radiator the feeding wave waveguide is supported by a cardan ring and can oscillate around two axes, the support is assembled by means of the cardan ring with a universal waveguide coupling. If the inner radiator is fed by a coaxial line, then it becomes the movable one Part of this line is connected to a fixed coaxial line by means of a coupling of a known type.

Abb. 7 zeigt einen zurückziehbaren Wellenhohlleiter zur Speisung des inneren Strahlers. Der innere Strahler, der sich aus einem Dipol 704 und einem kleinen Reflektor 705 zusammensetzt, wird in diesem Fall nicht von dem pendelnden Wellenhohlleiter 701 selbst getragen, sondern von einem zweiten Wellenhohlleiter 702, dessen Querschnitt etwas größer ist als der Querschnitt des Wellenhohlleiters 701 und der über den Wellenhohlleiter 701 verschoben werden kann. Wenn der innere Strahler außer Tätigkeit ist, ziehen zwei zylindrische Schraubfedern 706 den äußeren Wellenhohlleiter 702 in die zurückgezogene Lage. Wenn der innere Strahler wirksam werden soll, wird er hinausgeschoben. Zu diesem Zweck ist der Wellenhohlleiter 702 mit einem Kolben 708 versehen, der sich in einem Zylinder 707 verschiebt. Mittels eines Schlauches 709 kann Druckgas in den Zylinder 707 gelassen werden, so daß der Kolben 708 nach rechts und der Wellenhohlleiter 702 nach außen geschoben wird, bis der Kolben gegen die rechte Seite des Zylinders stößt. Die Wellenhohlleiter werden gasdicht abgeschlossen mittels Blöcken aus einem verlustarmen dielektrischen Werkstoff, wie 703, oder mittels abgeschlossener Membranen, so daß das Druckgas nicht durch die Wellenhohlleiter entweichen kann.Fig. 7 shows a retractable waveguide for feeding the inner radiator. The inner one Radiator, which is composed of a dipole 704 and a small reflector 705, is used in this Case not carried by the oscillating waveguide 701 itself, but by a second waveguide 702, the cross section of which is slightly larger than the cross section of the wave waveguide 701 and the can be moved over the waveguide 701. When the inner radiator is out of action, two cylindrical helical springs 706 pull the outer waveguide 702 into the retracted one Location. If the inner radiator is to take effect, it is pushed out. For this purpose is the Waveguide 702 is provided with a piston 708 which moves in a cylinder 707. Means a hose 709, pressurized gas can be let into the cylinder 707, so that the piston 708 after right and the waveguide 702 is pushed outwards until the piston hits the right side of the cylinder. The waveguides are sealed gas-tight by means of blocks from a low-loss dielectric material, such as 703, or by means of closed membranes, so that the compressed gas cannot escape through the wave waveguide.

Wenn die Polarisationsrichtungen der von den beiden Strahlern gelieferten Strahlungen senkrecht aufeinander stehen, dann muß der parabolische Reflektor elektromagnetische Energie beider Polarisationsrichtungen reflektieren können. Zu diesem Zweck muß der Reflektor entweder eine geschlossene Oberfläche haben oder eine Oberfläche, die sich aus zwei Sätzen elektrischer Leiter verschiedener Richtung zusammensetzt.If the directions of polarization of the radiations supplied by the two radiators are perpendicular to one another then the parabolic reflector must have electromagnetic energy in both directions of polarization can reflect. For this purpose, the reflector must either have a closed surface or a surface made up of two sets of electrical conductors in different directions.

In gewissen Fällen ist es erwünscht, daß die Begrenzung des Teiles der parabolischen Oberfläche, welche elektromagnetische Energie des einen Strahlers reflektiert, anders ist als die Begrenzung des Teiles der parabolischen Oberfläche, welche Energie des anderen Strahlers reflektiert. Das kegelförmig abtastende Bündel muß vorzugsweise spitz und rotationssymmetrisch sein, und der Teil der parabolischen Oberfläche, der das kegelförmig abtastende Bündel konzentriert, muß vorzugsweise eine solche Begrenzung haben, die das Entstehen eines solchen spitzen und rotationssymmetrischen Bündels fördert. Andererseits ist für das Suchen ein flaches biberschwanzförmiges Bündel vorzuziehen, und für die Erzeugung eines solchen Bündels muß die reflektierende Oberfläche in der Richtung senkrecht zu der größten Abmessung des biberschwanzförmigen Bündels groß und in der Richtung der größten Abmessung des biberschwanzförmigen Bündels klein sein. Wenn eine solche parabolische Oberfläche sowohl für das Konzentrieren des spitzen Bündels als auch für das Konzentrieren des biberschwanzförmigen Bündels Verwendung finden muß, dann wird die Begrenzung der reflektierenden Oberfläche wenigstens für eine der beiden Bündelarten nicht die erwünschte Form haben. Wenn in diesem Fall jedoch die Polarisationsrichtungen der beiden Bündel senkrecht aufeinander stehen, dann kann man doch noch eine Anpassung der Begrenzungen der reflektierenden Oberfläche zustande bringen. Die reflektierende Oberfläche wird zu diesem Zweck zusammengesetzt aus zwei überlappenden Teilen, von denen der eine aus Leitern besteht, deren Richtung der Richtung des elektrischen Vektors der Strahlung des einen Strahlers entspricht, während der andere Teil aus Leitern besteht, deren -Richtung der Richtung des elektrischen Vektors der Strahlung des anderen Strahlers entspricht. Ein solcher Reflektor für eine erfindungsgemäße Antenne, die sowohl ein linear abtastendes Biberschwanzbündel als auch ein spitzes kegelförmig abtastendes Bündel liefern kann, ist in der Abb. 10 gezeigt.In certain cases it is desirable that the boundary of the part of the parabolic surface which electromagnetic energy of a radiator reflects is different from the limitation of the Part of the parabolic surface which reflects energy from the other radiator. The conical scanning The bundle must preferably be pointed and rotationally symmetrical, and the part of the parabolic Surface concentrating the conically scanning beam must preferably have such a boundary that promotes the emergence of such a pointed and rotationally symmetrical bundle. on the other hand A flat beaver-tailed bundle is preferable for searching, and for making of such a bundle, the reflective surface must be in the direction perpendicular to the largest dimension of the beaver-tailed bundle large and in the direction of the largest dimension of the beaver-tailed Bunch to be small. If such a parabolic surface is used both for that Concentrating the pointed bundle as well as concentrating the beaver-tailed bundle Must find use, then the limitation of the reflective surface is at least for one of the both types of bundle do not have the desired shape. If in this case, however, the polarization directions of the two bundles are perpendicular to each other, then you can still adjust the limits bring about the reflective surface. The reflective surface becomes this Composed of two overlapping parts, one of which consists of ladders, their purpose Direction corresponds to the direction of the electrical vector of the radiation of a radiator, during the the other part consists of conductors, the direction of which corresponds to the direction of the electrical vector of the radiation corresponds to another radiator. Such a reflector for an antenna according to the invention, which has both a can deliver a linear scanning beaver tail bundle as well as a pointed cone-shaped scanning bundle, is shown in Fig. 10.

Die Abb. 3, 4, S und 6 zeigen andere Beispiele von Strahlern, die als innere Strahler in einer erfindungsgemäßen Antenne Verwendung finden können.Figs. 3, 4, S and 6 show other examples of radiators that can be used as internal radiators in an inventive Antenna can be used.

Abb. 3 zeigt einen Strahler, in dem anstatt eines Hilfsreflektors ein Reflektordipol verwendet wird. Es ist klar, daß man anstatt eines strahlenden Dipols und eines reflektierenden Dipols auch Strahler verwenden kann, in denen diese Dipole durch Systeme von parallelen Dipolen ersetzt sind.Fig. 3 shows a radiator in which a reflector dipole is used instead of an auxiliary reflector. It it is clear that radiators can also be used instead of a radiating dipole and a reflecting dipole in which these dipoles are replaced by systems of parallel dipoles.

In Abb. 4 werden zwei strahlende Dipole verwendet anstatt eines, damit die Breite des Bündels elektromagnetischer Energie, die von dem Strahler ausgestrahlt wird, beschränkt wird. Ein solches System von Dipolen ist besonders geeignet, wenn ein flaches Bündel geliefert werden muß.In Fig. 4 two radiating dipoles are used instead of one to make the width of the beam more electromagnetic Energy emitted by the radiator is restricted. Such a system of Dipoles are particularly suitable when a flat bundle has to be supplied.

Abb. 5 zeigt einen Strahler, in dem ein strahlender Dipol von einer koaxialen Leitung gespeist wird. Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist die untere Hälfte des strahlenden Dipols mit dem Mantel der koaxialen Leitung verbunden, während die obere Hälfte des Dipols durch eine Öffnung in dem Mantel der koaxialen Leitung mit dem inneren Leiter der speisenden koaxialen Leitung verbunden ist. Der Hilfsreflektor ist bei diesem Strahler eine kreisförmige Metallplatte. In dem System gemäß Abb. 6 ist diese Metallplatte durdh einen Reflektordipol ersetzt worden.Fig. 5 shows a radiator in which a radiating dipole is fed by a coaxial line. As As can be seen from the figure, the lower half of the radiating dipole is coaxial with the cladding Line connected while the upper half of the dipole through an opening in the jacket of the coaxial line is connected to the inner conductor of the feeding coaxial line. The auxiliary reflector is a circular metal plate in this spotlight. In the system according to Fig. 6 this is Metal plate has been replaced by a reflector dipole.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Radar antenna with two non-simultaneously effective radiators for different scanning movements in front of a single device for concentrating the bundle, characterized in that that the first radiator is formed by an eccentrically rotating waveguide mouth and the radiation point changes when this radiator is scanned around the focal point of the device to concentrate the bundle, namely in the vicinity of the focal point, while moving the second spotlight, which is in the space between

I 087187

ίοίο

see the eccentrically rotating wave waveguide mouth and the device concentrating the beam is arranged, consisting of a dipole radiator (or several such radiators) consists of (or those) with a reflective auxiliary system collaborates (or collaborates) that is part of the work carried out by this (or these) Radiator (s) emitted, otherwise the device for concentrating the bundle could not be reached Reflects energy on this, whereby the radiation point of this second radiator is at its scanning movement approximately through the focal point of the device for concentrating of the bundle moved.

2. Radar antenna according to claim 1, characterized in that the rotating wave waveguide opening at one end of a rotating waveguide element is through the Hollow shaft of the drive motor of the shaft waveguide mouth goes through and with this shaft consists of one piece or is firmly connected to it.

3. Radar antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the second radiator between the mouth of a waveguide feeding it and one in the shape of a closed metal surface or a metal gauze or in the form of parallel conductors trained auxiliary reflector is arranged.

4. Radar antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the second radiator between the mouth of a waveguide feeding it and at least one single reflector dipole containing reflective system is arranged.

5. Radar antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the second radiator at least one dipole radiator fed by a coaxial line and a reflector a closed metal surface, a surface made of metal gauze or made of parallel conductors contains.

6. Radar antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the second radiator at least one dipole radiator fed by a coaxial line and a reflective one Contains system with at least one reflector dipole.

7. Radar antenna according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second Emitter can be locked in one of the outermost positions of its scanning path.

8. Radar antenna according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second Emitter can be brought to a standstill in a position that is outside the normal scanning path lies.

9. Radar antenna according to claim 8, characterized in that the mounting of the second radiator is designed so that it can be pushed back and then further away from the rotating Waveguide mouth is removed than in the normal working position.

10. Radar antenna according to one of claims 1 to 9, characterized in that the polarization direction the radiation of the rotating waveguide mouth runs approximately at right angles to the polarization direction of the radiation, which is emitted by the second radiator, while the device concentrating the beam electromagnetic energy of both polarization directions is reflected.

11. Radar antenna according to claim 10, characterized characterized in that the reflective surface of the device concentrating the bundle has two has overlapping parts, one of which consists of conductors, the direction of which is approximately parallel to the electrical vector is the radiation of one emitter, while the other is made up of conductors composed whose direction is roughly parallel to the electrical vector of the radiation of the other Emitter is.

Considered publications:

German Patent No. 848 662;

German Auslegeschriften C8417VIIIa / 21a ⁴ (published on February 16, 1956), N 8548 VIII a / 21 a ⁴ (published on July 5, 1956);

British Patent No. 611,248;

U.S. Patent Nos. 2,436,380, 2,688,700.

1 sheet of drawings