ANTENNA ARRANGEMENT FOR MASKING THE SIDE LOBE PATTERN OF A HIGHLY DIRECTIONAL MAIN ANTENNA AND ITS USE WITH A PANORAMIC SEARCH RADAR ANTENNA

Abstract: 1. An antenna arrangement for covering the radiation levels of all the side lobes of a sharp focussing main antenna, consisting of a dipole primary radiator (1) or the like, and of a reflector (2) there behind whose reflection contour is formed continuously linear in a first plane, and in a second plane, orthogonal to the first, consists of linear sections (5 to 11'; 5' to 11') which follow one another in an inconstant polygonal formation, symmetrical on both sides of the main radiation axis (3) of the dipole (1) and arranged at obtuse angles to the main radiation direction, characterised in that commencing from this main radiation axis (3) towards a side the sections possess in turn approximately the following reference angles to the main radiation direction and approximately the following lengths relative to the operating wavelength : first section : ( 5, 5') : 116 degrees ; lambda/8 second section : ( 6, 6') : 173 degrees ; lambda/8 third section : ( 7, 7') : 153 degrees ; lambda/8 fourth section : ( 8, 8') : 110 degrees ; lambda/8 fifth section : ( 9, 9') : 97 degrees ; lambda/8 sixth section : (10, 10') : 92 degrees ; lambda/6 seventh section : (11, 11') : 142 degrees ; 5/8 . lambda, where the central continuously linear reflection contour (12) forms an axis of symmetry for the reflector and is at right angles to the main radiation axis (3) of the dipole (1).

Description: Antennenanordnung; zur strahlunaspegelmässi Ren Uberdeckunz aller Nebenzipfel einer scharf bündelnden Hauptantenne In der Mikrowellenantennentechnik wird zur Nebenzipfel signalunt erdrückung vi elf ach ein Verfahren verwendet, bei dem der Pegel einer scharf bündelnden Hauptantenne mit dem Pegel eines zusätzlich notwendigen SLS(Side-Lobe Suppression)-Strahlers verglichen wird. Bei diesem Ampli tudenverglweich können Nebenzipfelsignale erkannt werden, da die über die Nebenzipfel empfangenen Signale pegel mässig in der gleichen Grössenordnung oder niedriger sind als die Signale, die über den SLS-Strahler ankommen. Im Bereich der Barrptlseule der Hauptantennen übersteigt dagegen der Antennenpegel der Hauptantenne den Pegel des SLS-Strahlers um ein Vielfaches, so dass sich solche Signale als gewünschte aussondern lassen. Neben diesem bekannten Verfahren setzt sich im stegenden Masse ein Konzept durch, bei dem sogenannte SLC(Side-Lobe Cancellation)-Antennen zur adaptiven Nebenzipfelsignalun terdrückung Verwendung finden. Dabei werden mit Hilfe von Regelschleifen unerwünschte, über Nebenzipfel der Haupt- antenne ankommende Signale mit den über den SLC-Strahler empfangenen und passend gedämpften Signalen kompensiert. Ein konstruktiver Unterschied zwischen einer SLC-Antenne und einer SLS-Antenne besteht prinzipiell nicht Auf dem Gebiet der Sekundärradartechnik sind Lösungen bekannt, die sich jedoch hauptsächlich auf Zusatzstrah ler für vertikale Polarisation beschränken. Dabei werden sogenannte Monopolstrahler, das sind Zylinderantennen mit einer -Höhe von einer Viertelwellenlänge, verwendet. Ähnlich wie bei Dipolantennen kann man mit passiven Elementen die Strahlungscharakteristik der Monopolstrah ler beeinflussen. Neben den Monopolantennen können bei vertikaler Polarisation auch kreiszylindrische Schlitzantennen eingesetzt werden, wobei der Schlitz (evtl. mehrstöckig) radial umläuft. Ein mit horizontaler Polarisation aufgenommenes Rundstrahldi agr amin erhält man mit einer kreiszylindrischen Schlitzantenne, bei welcher ein oder mehrere Schlitze axial verlaufen. Aufgabe der. Erfindung ist es, für die SLS-und für die SLC-Technik eine Antennenanordnung verfügbar zu haben, welche'die Nebenzipfel einer scharf bündelnden Hauptantenne, z.B. einer Rundsuchradarantenne, im gesamten interessierenden Winkelbereich gut und sicher mit weitgehend konstantem, relativ hohen Pegel überdeckt, so dass sich z.B. in der SLC-Technik die beschriebene Regelung durchfEhren lässt, aber in der SLS-Technik auch ein eindeutiger Pegelvergleich möglich ist. Gemass der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass hinter einem Dipol-Primärstrahler o.dgl. ein Reflektor angeordnet ist, dessen Reflexionskontur in. einer ersten Ebene durchgehend linear ausgebildet ist und in einer zweiten, dazu orthogonalen Ebene aus unstetig polygonal aufeinander folgenden linearen Abschnitten besteht, die in dieser Ebene auf beiden Seiten der Haupt strahl achse des Dipols symmetrisch bemessen und angeordnet sind, sowie ausgehend von dieser Hauptstrahl- achse zu einer Seite hin der Reihe nach etwa folgende Bezugswinkel zur Hauptstrahlachse und etwa folgende Länge in bezug auf die Betriebswellenlnnge aufweisen: erster Abschnitt: 1160; l/8 zweiter Abschnitt: 173 ; l/8 dritter Abschnitt: 153 ; ;Lj8 vierter Abschnitt: 1100;' l/8 fUnfter Abschnitt: 970; ;Lj8 sechster Abschnitt: 92 ; X/6 siebter Abschnitt: 1420; 5/8.1, und dass die zentrale, durchgehend lin#eare Reflexionskontur, welche zugleich eine Reflektorsymmetrieachse bildet, senkrecht auf der Hauptstrahlachse des Dipols steht. Die Antennenanordnung nach der Erfindung weist den Vorteil auf, dass sich elektromagnetische Wellen beliebiger Polarisation abstrahlen lassen. Entsprechend der Ausrichtung der Schenkel des Dipolprimärstrahlers lässt sich näm- lich jede beliebige Polarisation einstellen. Durch diese besondere Formung des Reflektors wird prinzpiell erreicht, dass die von ihm ausgehende Strahlung die Endergiewirbel der direkt vom Primärstrahler abgestrahlten Leistung verhindert und Minima im Strahlungsdiagramm auffrillt. Eine bevorzugte Anwendung der Antennenanordnung nach der Erfindung besteht bei der Nebenzipfelsignalunterdrückung von Rundsuchradarantennen. Hierbei ist die Antennenanordnung nach der Erfindung zweckmässig als Zusatzantenne baulich auf der Radarrundsuchantenne angeordnet, welche die scharf bündelnde Hauptantenne bildet. In diesem Fall verläuft die bereits angesprochene erste Ebene vertikal und die zweite horizontal. Das Strahlungsdiagramm der Zusatzantenne in der vertikalen Ebene (H-Ebene) ist dabei durch die vertikale Ausdehnung der Reflexionskontur des Refklektors. bestimmt. Das Strahlungsdiagramm in der veftikalen Ebene lässt sich zusätzlich noch durch eine unter dem Reflektor angebaute, horizontal verlaufende Grundplatte beeinflussen. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in zwei Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels und eines Strahlungsdiagramms erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer Antennenan ordnung nach der Erfindung, Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt durch einen halben Reflektor nach Fig. 1, und Fig. 3 ein schematisches Horizontaldiagramin der Antenne nach Fig. 1 zusammen mit dem hinsichtlich seiner Nebenzipfel zu überdeckenden Horizontaldi agr amm einer Rundsuch-Radarantenne. Die in der perspektivischen Darstellung nach Fig. 1 gezeigte Antennenanordung besteht aus einem Dipol 1 in Triplate-Technik, der vor einem speziell geformten Reflektor 2 angeordnet ist. Der in der dargestellten Ausführung verwendete Triplate-Dipol ist aus der DE-PS 20 20 192 bekannt und wird deswegen im folgenden nicht mehr einzeln beschrieben. Der Triplate-Dipol 1 ist lagemässig so angeordnet, dass sich ein horizontal polarisiertes Strahlungsdiagramm ergibt. Alternativ zu dem hier verwendeten Triplate-Dipol lassen sich beispielsweise auch koaxial gespeiste Dipole verwenden. Entsprechend der Ausrichtung ihrer Schenkel ist dabei eine beliebige Polarisation einstellbar. Die Hauptstrahlachse des Dipols 1 ist mit 3 bezeichnet. Der Dipol 1 ist als baulichte Einheit ausgeführt und in eine Öffnung 4 des Re-- sektors 2 eingeschoben. Seine Speisung erfolgt von der Rückseite des Reflektors 2 her. Der metallische Reflek- tor 2 weist eine Reflexionskontur auf, die in jeder Vertikalebene durchgehend linear ausgebildet ist und in jeder horizontalen Ebene aus unstetig polygonal aufein anderfolgenden, jeweils linearen Abschnitten 5 bis 11 sowie 5' bis 11' besteht. Die zentrale'vertikal durchgehend verlaufende Reflexionskontur 12, welche zugleich eine Kante zwischen den beiiefl#Abschniften 5 und 5' und eine Refktorsymmetrieachse bildet, steht senkrecht auf der Hauptstrahlachse 3 des Dipols 1. Die Abschnitte auf beiden Seiten der Hauptstrahlachse 3 des Dipols sind im Horizontalquerschnitt somit symme- trisch bemessen und angeordnet. Die Breitenabmessungen der Abschnitte 5 bis 11 bzw. 5' bis 11' sind in Fig. 1 jeweils unten eingetragen. Sie betragen für die Abschnitte 5 bis 9 bzw. 5' bis 9' jeweils #/8, für die Abschnitt te 10 und 10' jeweils #/6 und für die Abschnitte 11 und 11 5/8.;L. Die Söhenabmessnng des Reflektors 2 beträgt 10/8. > . Die winkelmässige Lage der einzelnen Abschnitte 5 bis 11 ist aus Fig. 2 zu entnehmen, welche einen Horizontalschnitt durch die eine Hälfte des Reflektors 2 darstellt. Die Bezugswinkel zur Hauptsrahlachse 3 des Dipols 1 betragen jeweils beim Abschnitt 5 und 5' 116 , beim Abschnitt 6 und 6t 1730, beim Abschnitt 7 und 71 153 beim Abschnitt 8 und 8' 1100, beim Abschnitt 9 und 9' 970, beim Abschnitt 10 und 10' 920, und beim Abschnitt 11 und 11' 1420. Durch die spezielle Formung des Reflektors 1 wird erreicht, dass die von ihm ausgehende Strahlung die Energiewirbel der direkt vom Dipol 1 abgestrahlten Leistung verhindert und Minima im Strahlungsdiagramm auffüllt. Fig. 3 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung das schematische Horizontaldiagramm 13 einer Radarrundsuchantenne und das schematische Horizontaldiagramm 14 einer der Radarantenne zugeordneten erfindungsg emäss en Antennenanordnung nach Fig. 1. Uber die Abszisse sind jeweils die Azimutwinkel von -180 bis +1800 und an der Ordinate die Pegelwerte von etwa -40dB bis OdB aufgetragen. Das azimutale Strahlungsdiagramm nach Fig. 3 zeigt in einem weiten Winkelbereich, der sich an die Hauptkeule 15 der Radarantenne anschliesst, einen praktisch konstanten Pegel, so dass die relativ hohen ersten Nebenzipfel der Hauptantenne und bei Reflektorantennen der Spill-over-Nebenzipfel 16 bzw. 16' jeweils überdeckt werden. Dieses Strahlungsverhalten, gekoppelt mit einem niedrigen Stehwellenver hältnis, ist mit der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Antennenanordnung in einem weiten Frequenzbereich zu beobachten. Das Strahlungsdiagram'n in der vertikalen Ebene ist in erster Linie durch die vertikale Ausdehnung des Reflektors 2 definiert. In dem hier gezeigten Ausf¯uhrungsbei- spiel gilt das in Fig. 3 dargestellte Horiz ontaldi agramm etwa innerhalb eines vertikalen Winkelbereiches von 300. Damit ist die Antennenanordnung nach der Erfindung zur Neb enz ip f elunt er & ckung von Rundsuchr adaran:t ennen mit etwa cc sec2 -förmigen Vertikaldiagramm besonders geeignet. Das Strahlungsdiagraimn in der vertikalen Ebene wird darüber hinaus noch durch eine unter dem Reflektor 2 angebaute, horizontal verlaufende Grundplatte 17 aus Metall beeinflusst. 6 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentanscruche 1. Antennenanordnung zur strahlungspegelmässi gen Uber- deckung aller Nebenzipfel einer scharf bündelnden Hauptantenne, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t, dass hinter einem Dipol-Primärstrahler (1) oder dergl. ein Reflektor (2) angeordnet ist, dessen Reflexionskontur in einer ersten Ebene durchgehend linear ausgebildet ist und in einer zweiten, dazu orthogonalen Ebene aus unstetig polygonal aufeinanderfolgenden linearen Abschnitten (5 bis 11; 5' bis i1') besteht; die in dieser Ebene auf beiden Seiten der Hauptstrahlachse (3) des Dipols (1) symmetrisch bemessen und angeordnet sind sowie ausgehend von dieser Hauptstrahlachse (3).zu einer Seite hin der Reihe nach etwa folgende Bezugswinkel zur Hauptstrahlachse (3) und etwa folgende Lange in bezug auf die Betriebswellenlänge aufweisen: erster Abschnitt (5,5') : 1160; l/8 zweiter Abschnitt (6,6') : 173 ; #/8 dritter Abschnitt (7,71) : 153 ; #/8 vierter Abschnitt (8,8') : 110 ; #/8 fünfter Abschnitt (9,9') : 970; l/8 sechster Abschnitt (10,10') : 920; 2/6 siebter Abschnitt (11,11') : 1420; 5/8 ; und dass die zentrale, durchgehend lineare Reflexionskontur (12), welche zugleich eine Reflektorsymmetrieachse bildet, senkrecht auf der Hauptstrahlachse (3) des Dipols (i) steht. 2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Länge der durchgehend linearen Reflexionskontur etwa 10/8. 1 beträgt. 3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Reflektor (2) eine oeffnung (4) aufweist, in welche der als steckbares Bauteil ausgebildete Dipolprimärstrahler (1) einsteckbar ist. 4. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Anspruche, d a d u r c#h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Ebene vertikal und die zweite Ebene horizontal verläuft. 5. Antennenanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unter dem Reflektor (2) eine horizontal verlaufende Grundplatte (17) angeordnet ist. 6. Antennenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, g e k e n n z e i c h n e t durch eine baulich vereinigte Anordnung auf einer rotierenden Radarrundsuchantenne, welche die scharf bündelnde Hauptantenne bildet.

Inventors: KRESS, ERWIN, DIPL.-ING., WILLBURGER, NIKOLAUS, ING.GRAD.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: H01Q19
IPC codes: H01Q19