SURVEILLANCE RADAR AERIAL SUITED TO ELEVATION MEASUREMENT

Abstract: 1. A surveillance radar antenna with elevation measurement, employing a cylindrical parabolic reflector which is irradiated by a linear source, wherein azimuthal scanning is effected by mechanical rotation and elevational scanning is effected by an electronic sweep of the beam transmitted from the linear source, which extends parallel to the cylindrical axis of the reflector and is formed by a row of radiators which together form the radiation aperture of a waveguide primary radiator, wherein the radiation of individual radiators for concentration and required elevational beam deflection is effected by means of electronically-controllable phase shifters, characterised in that the waveguide primary radiator is a so-called flat parabolic antenna (pillbox antenna) (2), that there are arranged in the region of the focal line of the flat parabolic antenna (2) a plurality of small exciters (5 to 10) above one another, of which only one (5) is operated during transmission and only two (6-10) are respectively operated at any instant during reception, in pairs, and that the two radiation lobes respectively produced by the exciters operated during reception which are arranged one above the other, are adjusted such that they mutually overlap and are essentially commonly embraced by the lobe produced by the exciter used for transmission.

Description: Rundsuch-Radarantenne mit Höhenerfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Rundsuch-Radarantenne mit Höhenerfassung unter Verwendung eines durch eine Linienquelle angestrahlten Zylinderparabolreflektors, wobei die azimutale Abtastung durch mechanische Rotation und die Abtastung in der Elevation durch elektronische Schwenkung des Strahlenbündels erfolgt, das von der parallel zu Zylinderachse des Reflektors verlaufenden, durch eine Strahlerreihe gebildeten Linienquelle abgegeben wird, welche die Strahlungsapertur eines wellenführenden Primärstrahlers bildet, in wel chem die Einzeistrahler über elektronisch steuerbare Phasenschieber zur Fokussierung und gewünschten Strahlauslenkung in der Elevation strahlungsmässig gespeist werden. Eine derartige Rundusuch-Radarantenne mit Höhenerfassung ist aus der DE-AS 25 33 179 bekannt. Bei dieser Antenne wird als Primärstrahler ein geschlossener wellenfüh- runder Sektorhornstrahler verwendet, in welchem im parallel zur Zylinderachse des Reflektors verlauienden Aperturbereich horizontale Zwischenwände einem sind, so dass sich übereinanderliegende Hohlleiterstücke ergeben, welche die Einzelstrahler bilden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rundsuch-Radarantenne mit mechanischer Drehung in der Azimutebene so auszugestalten, dass die Möglichkeit der Höhenerfassung von Zielen und der Verfolgung mehrerer Ziele nach dem sogenannten "Track while Scan"-Verfahren besteht. Dabei 6 Ausfertigungen 1. Ausfertigung soll die Realisierung einer solchen Antenne in wirt schaftlicher Weise erfolgen können. Das Suchen und Verfolgen von mehreren Zielen einschliesslich Höhenerfassung nach dem "Track while Scan"- Verfahren wird, wie nach dem Aufsatz von Dr. V.D. Wirth : "Elektronisch gesteuertes Radar" in der Zeitschrift Funkschau 1978, Heft 9, Seiten 378 bis 382, insbesondere Bild 2 auf Seite 379, entweder durch ein konven- tionelles Suchradar mit mehreren Zielverfolgungsradars oder mit einer Voll-Phased-Array-Antenne vorgenommen. Beide bekannten Möglichkeiten sind jedoch technisch sehr aufwendig, so dass durch die Erfindung eine einfa schere. und wirtschaftlichere Lösung angestrebt wird. Gemäss derErfindung wird die gestellte Aufgabe, die sich auf eine Rundsuch-Radarantenne der eingangs genannten Art bezieht, dadurch gelöst, dass der wellenführende Primärstrahler eine sogenannte Flacbparabolantenne (Pillbox-Antenne) ist, dass im 3rennlinienbereich der Flachparabolantenne mehrere kleine Erreger übereinan- der angeordnet sind, von denen einer nur im Sendefall und jeweils zwei paarweise nur im Empfangsfall betrieben sind, und dass die beiden jeweils von den im Empfangsfall betriebenen Erregern erzeugten und übereinander liegenden Strahlungskeulen so eingestellt sind, das sie sch überlappen und gemeinsam von der Keule, die vom Erreger fUr den Sendefall erzeugt wird, im wesentlichen umfasst sind Mit einer derartigen Rundsuch-Radarantenne 1ä3t Sich eine Zielrichtungsgenauigkeit erreichen, die in der Grössenordnung von 10 liegt Darüber hinaus werden auf grund des grossen Antennengewinns und der hoher zu über tragenden Sendeleistung bei kleinen Nebenzipfeln heich- weiten von über 100 km ermöglicht. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Form der vom Erreger für den Sendefall erzeugten Strahlungskeule mittels der elektronisch steuerbaren Phasenschieber unterschiedlich einstellbar ist. Es lässt sich dann beispielsweise eine cosec 2 Keule oder eine normal geformte Strahlungskeule mit be liebiger Breite von beispielsweise 3 ,5 ,10 oder 20 ab- strahlen Die Serdekeulenformung kann durch ausschliessliche Einstellung der Phasenbelegung entlang des Linearstrahlers bei gegebener Amplitudenbelegung erfolgen. In diesem Zusammenhang wird auf die ältere Patentanmeldung P 32 06 517.5 hingewiesen. Die beiden jeweils von zwei Erregern für den Empfangs- fall erzeugten und sich überlapenden Strahlungskeu- len, die durch Pegelvergleich eine Feinpeilung in der Elevation ermöglichen, werden durch die elektronisch sseuerbaren Phasenschieber für einen Suchvorgang oder für ein Aufschalten auf ein bereits bekanntes Ziel gemeinsam elektronisch ausgelenkt. Durch Zusammenfas- sen unterschiedlich weit voneinander entfernter Erreger zu einem Paar und durch entsprechende Defokussie- rung mittels der Phasenschieber lassen sich Keulenpaare mit grösserer Strahlbreite und dazu passendem Versatz ihrer Hauptstrahlrichtung erzeugen, die für den Empfang aus dem oberen Erhebungswinkelbereich, in welchem eine geringere Reichweite ausreicht, wegen der sich dann ergebenden Suchzeitverkürzung günstiger sind. Zur ir- beugung zweier breiter Empfangskeulen mit einem grossen Winkelversatz werden dann zwei Erreger aktiviert, die einen relativ grossen Abstand voneinander aufweisen, wogegen zur Erzeugung zweier scharfer Empfangekeulen mit einem kleinen Winkelversatz zwei Erreger betätigt werden, die einen relativ kleinen Abstand zueinander haben. Im Falle einer elektronisch abtastenden bleistiftstrahlförmigen Sendekeule wird beim Absuchen eines bestimm- ten Erhebungswinkelbereichs das Empfangskeulenpaar in vorteilhafter Weise derart elektronisch mit ausgelenkt, dass sie während des Empfangs der Zielechos auf den Winkelbereich der Sendekeule ausgerichtet bleibt. Eine solche Sendekeule hat den Vorteil des grösseren Sendeantennengewinns und damit der höheren Reichweite. Bei cosecê-förmiger Sendekeule kann das Empfangskeulenpaar auch während der Zeit, in der die Echos eines aus gesendeten Pulses aus den verschiedenen Zielentfernun- gen zurückkommen, elektronisch ausgelenkt werden. Insgesamt bietet das Antennenkonzept nach der Erfindung bei den vielfältigen Möglichkeiten für Keulenform, Keulenbreite und Auslenkwinkel im Sende- und Empfangsfall die Grundlage für ein sehr flexibles 3D-Such- und Folgeradar-System nach dem sogenannten "Track while Scan"- Verfahren. In zweckmässiger Weise ist die Flachparabolantenne au3erhalb des Strahlengangs des Zylinderparabolreflektors angeordnet, so dass eine Aperturabdeckung des Zylinder- parabolreflektors vermieden wird. In vorteilhafter Weise ist die Flachparabolantenne in der sogenannten Doppelstockform ausgeführt und ausser- dem vor ihrer längslichen Strahlungsöffnung in Quer richtung geknickt. Die im Aperturbereich der Flachpa rabolantenne befindlichen C-trahlerelemente werden so mit über die geknickte Flachparabolantenne strahlungs gespeist. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass in dem parallel zur Zylinderachse des Zylinderparabolreflektors verlaufenden Aperturbereich der Flachparabolantenne zumindest angenähert horizontale metallische Zwischenwände eingefügt sind, so dass sich übereinanderliegende, die Einzelstrahler bildende Hohlleiterstücke ergeben, in denen die elektronisch steuerbaren Phasenschieber angeordnet sind. Diese Phasenschieber sind dann in vorteilhafter Weise als Ferritphasenschieber ausgefIfrt. Diese Phasenschieberart verträgt eine relativ hohe Sendeleistung und weist verbältnsmässig niedrige Durchgangsverluste auf. Sie können sehr schnell und auch relativ oft umgeschaltet werden. Wegen tieres niont-rezitroken Charakters muss jedoch zwischen Senden und Empfangen umgeschaltet werden. Die Phasenschieber nehmen somit die aperturseitig aus der Flachparabolantenne austretende Strahlung auf und geben sie nach entsprechender Phasenverschiebung an die Einzelstrahler, die bei Hohlleiterausführung der Phasenschieber als Xornstrahler ausgebildet sind, weiter. Die im Aperturbereich der Flachantenne linear angeordneten Einzelstrahler können jeweils auch aus einem Kollektorstrahlerelement, das ins Innere der Flachparabolantenne ausgerichtet ist, und einem Emitterstrahler- element, das in Richtung zum 7ylinderp2rabolretleXto ausgerichtet ist, bestehen. Zwischen dem jeweiligen Kollektor- und dem zugeordneten Emitterstrahlerelement ist dann ein elektronisch steuerbarer Phasenschieber angeordnet. Ein Kollektorstrahlerelement, ein Emitter- strahlerelement und ein elektronisch steuerbarer Pha senschieberwerden zweckmässig auf einer gemeinsamen Substratplatte aufgebracht und bilden dann einen Einzelstrahlermodul. Zu diesem gehört auch die Treiberelektronik für den Phasenschieber. Durch eine besondere Ausbildung der Einzelstrahler lassen sich die azimutalen Nebenzipfel noch weiter reduzieren. Durch einen Polarisator an den Einzelstrablern kann auch Strahlung mit zirkularer Polarisation erzeugt werden. Zu beiden Seiten der aus den Einzelstrahlern bestehenden Linienquelle lassen sich Dipole für eine integrier- te IFF (identification friend foe =Freund-Feind-Ken- nung) -Antenne anbringen. Die kleinen Erreger der den Primärstrahler bildenden Flachparabolantenne sind in vorteilhafter Weise Hornstrahler oder offene Hohlleiter. Die Erfindung wIrd in folgenden anhand von 9 Figuren erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Rundsicht- Radarantenne nach der Erfindung, Fig. 2 das schematische Schnittbild einer geknickten Doppelstock-Flachparabolantenne, die als Primär- strahler der Antenne nach der Erfindung dient, Fig. 3 ein Empfangspegeldiagramm zweier sich überlap pender Empfangskeulen in Abhängigkeit vom Ele vationswinkel, Fig. 4 eine Diskriminatorkurve zur Feinpeilung mittels Pegelvergleich zweier sich überlappender Empfangskeulen, Fig. 5 ein blockschaltungsbeispiel für eine Erreger anordnung und eine Leitungsführung des Speise systems einer Antenne nach der Erfindung, Fig. 6 ein cosecê-förmiges Sendediagramm und das Dia gramm zweier scharfer Empfangskeulen, Fig. 7 ein cosec2-förmiges Sendediagramm und ein Empfangsdiagramm eines breiten Empfangskeulen- paares, Fig. 8 ein bleistiftförmiges Sendekeulendiagramm und das Diagramm eines scharfen Empfangskeulenpaa- res und Fig.9 Hohlleiter-Einzelstrahler mit Ferritphasen schieber in einer Schrägansicht. Fig. 1 zeigt die Kombination einer Reflektorantenn mit einer phasengesteuerten Antenne nach der Erfindung unter Verwendung einer Linienquelle vor einem Zylinderparabolreflektor 1. Die parallel zur Zylinderachse des Reflektors 1 verlaufende Linienquelle wird durch eine geführte Welle angeregt. Als Speisesystem dieser Linienquelle wird eine geknickte Flachparabolantenne 2 verwendet, in deren Aperturbereich die Linienquelle bildende Strahlerelemente 3 liegen, in welche Phasenschieber 4 eingebracht sind. Die Strahlerelemente 3 werden über die geknickte Flachparabolantenne 2, die zur Vermeidung einer Aperturabdeckung durch ihre Erre ger 5 bis 10 in Doppelstockform ausgeführt ist, sfirah- lungsgespeist. Die vertikale Strahlerelementreihe ist durch kleine Trichterwände 11 und 12 in der horizontalen Ebene so aufgeweitet, dass die Strahlungsbelegung des seitlichen Reflektorrandes in bezug auf Gewinn und Nebenzipfelpegel optimiert wird. Im Nahfeld dieser Linienquelle befindet sich der zylindrische Parabolreflektor 1, der in der vertikalen Ebene das mehr oder weniger ausgelenkte parallele Strahlenbündel unlenkt und die in der Horizontalebene divergierende Strahlung fokussiert. Die elektronisch gesteuerten Phasenschieber 4 im Aperturbereich der doppelstöckigen Flachparabolantenne 2 bewirken die Fokussierung und die Auslenkung in der Elevationsebene. Die Flachpara- bolantenne 2 ist deswegen geknickt, damit die Anten- nenabmessung reduziert wird. Die Knicklinie längs der Apertur ist mit 13 bezeichnet. Als Erreger 5 bis 10 sind mehrere übereinander um die Brennlinie der Flachparabolantenr 2 angeordnete kleine Hornstrahler eingesetzt. Davon wird nur der Erreger 5 in Sendefall, und werden jeweils zwei der Erreger 6 bis 10 im Empfangsfall betrieben. Fig. 2 zeigt in einem schematischen chnittbild die der Antennenanordnung nach Fig. 1 verwendete Flachpa- rabolantenne 2. Die als Primärstrahler dienende Flachparabolantsnne 2 ist doppelstöckig ausgebildat und zwar derart, dass ein schmaler zylindrischer Parabolre- flektor 14 und zwei senkrecht dazu angeordnete, zur ins ander parallel verlaufende metallische Platten 15 und 15 mit einer parallel zu diesen Platten 15 und 15 verlaufenden, jedoch nicht bis zum Parabolreflektor 14 reichenden metallischen Zwischenplatte 17 vorgesehen sind, so dass sich zu beiden Seiten dieser Zwischer- platte 17 jeweils ein Plattenr&num;ischenrau 18 bzw. 19 ergibt. Die als Hornstrahler oder als offene Hohllei- ter ausgebildeten kleinen Erreger 5 bis 10 sind im Brennlinienbereich des Plattenzwischenraums 18 arge- ordnet. Entlang des schmalen zylindrischen Parabolreflektors 14 ist eine Einrichtung zur Umlenkung der Strahlung vom Plattenzwischenraum 18 in den Plattenzwischenraum 19 vorgesehen. Diese Einrichtung zur Strahlungsumlenkung ist durch zwei 45 -Abschrägungen 20 und 21 in der Querschnittskontur des zylindrischen Parabolreflektors 14 gebildet. Die Umlenkung der Strahlung vom einen Plattenzwischenraum zum anderen kann auch ausschliesslich durch den schmalen Schlitz 22 erfolgen. Die Platte 16 und die Zwischenplatte 17, die den nicht die Erreger 5 bis 10 enthaltenden Platten- zwischenraum 19 einschliessen, sind zur Apertur der Flachparabolantenne 2 hin entlang der Linie 13 um die 3reitseite der Flachparabolantenne 2 abgeknickt. Der 3ereich 23 bildet jeweils einen inzelstrahler und ist auch mit einem Phasenschleber versehen. Die Flach parabolantenne 2 ist an ihrer Apertur mittels der bei den Trichterwände 11 und 12 in der horizontalen Ebene aufgeweitet und kann mit Querrillen 2L versehen sein Die im Aperturbereich 23 der Flachparabolantenne 2 linear angeordneten Einzelstrahler können jeweils aus einem Kollektorstrahlerelement, das ins Innere der Flachparabolantenne 2 ausgerichtet ist, und einem Emitterstrahlerelement, das in Richtung rum Zylinderparabolreflektor ausgerichtet ist, bestehen. Zwischen dem Kollektor- und dem zugeordneten Emitterstrahler- element ist dann Im Bereich 23 jeweils der elektronisch steuerbare Phasenschieber angeordnet. Durch ein Kollektorstrahlerelement, ein Emitterstrahlerelement und den elektronisch steuerbaren Phasenschieber dazwi schen, die alle mit einer Treiberschaltung au einer gemeinsamen Substratplatte angebracht sein können, wird ein Einzelstrahlermodul gebildet. Die Einzelstrah- 1er können jedoch auch in Form von Rohlleiter-Einzel- strahlern mit Ferritphasensc'.eber realisiert werden, wie dies später anhand der Fig. 9 noch beschrieben wird. Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Pegel von zwei an einem Paar der Erreger 6 bis 10 empfangenen Signale. Hierbei ist an der Abszisse der Elevationswinkel e und an der Ordinate der Empfangspegel in dB aufgetragen. Mit ist der Schnittpunktwinkel der beiden Empfangssignalkeulen bezeichnet. Fig. 4 zeigt eine Disiriminator- kurve für die Elevationsablagewinkel G - 6s, wobei an der Ordinate das Pegelverhältnis E1/E2 aus den jeweiligen beiden Empfangssignalkeulen aufgetragen ist. it zwei solchen Empfangskeulen ist durch Pegelvergleich eine Feinpeilung in der Elevationsebene möglich. ?L't E1 ist der Empfangssignalpegel der eienr Empfangskeule und mit E2 der Empfangssignalpegel der zweiten Empfangskeule bezeichnet, dIe an einem Paar der Erre- ger 6 bis 10 in Fig. 1 gewonnen werden. Aus dem wrne- bungswir'kel und der Entfernung ergibt sich bekanntlich die Zielhöhe. Wesentlich ist, dass die über den rr.e- ger 5 in Fig. 1 abgestrahlte Sendekeule das jeweilige Empfangskeulenpaar zumindest weitgehend überdeckt. Im Sendefall kann durch unterschiedliche Einstellung der Phasenschieber beispielsweise eine cosec2-Keule oder eine normal geformte Strahlungskeule mit beliebiger Breite abgestrahlt werden. Im Empfangsfall können die beiden übereinanderliegenden Empfangskeulenpaare E, und E2, die durch Pegelvergleich eine Feinpeilung in der Elevation ermöglichen, durch die Phasenschieber gemeinsam elektronisch ausgelenkt werden. Im Zusammenhang mifi der Elevationswinkel-Feinpeilung durch Pegelvergleich zweier sich in der Vertikalebene überlappender Empfangskeulen wird auf die DE-PS 977 820 hingewiesen. Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Erregeranordnung und eine Leitungsführung eines Speisesystems einer Antenne nach der Erfindung. Das Sendesignal aus einem Sender 25, das einem Empfänger 25 eingegebene Signal zur Auswertung der jeweils unteren Empfangskeule, das einem anderen Empfänger 27 eingegebene Signal zur Auswertung der jeweils oberen Empfangskeule, ein Winkelsignal 28, die Stromversorgung 29 für die Treiber der Phasenschieber und die IFF-Signale 30 werden zu der Antenne über eine Drehkupplung 31 geführt. Zur Verstärkung der Empfangs signale sind noch zwei Hf-Verstärker 32 und 33 in die Empfangskanäle eingeschaltet. Das Sendesignal aus dem Sender 25 wird dem Erreger 5 zuge führt, wogegen die von den beiden Erregern 9 und 10 aufgenommenen Signale über einen Schulter 34 und die von den Erregern 6, 7 und 8 kommenden Empfangssignale über die beiden Schalter 35 und 36 j jeweils einzeln auf den mmpfanger 26 bzw. den Empfänger 27 aufgeschaltet werden. Es ist somit möglich, den Empfänger 25 mit dem Erreger 10 oder 9 und den Empfänger 27 mit jeweils einem der Erreger 6 bis 8 zu betreiben. Durch Zusammen- fassung verschieden weit voneinander entfernter Erreger 9 und 10 einerseits und 6 bis 8 andererseits zu einem Paar und entsprechende Defokussierung mittels der Pha senschieber können Keulenpaare mit grösserer Strahl- breite und dazu passendem Versatz ihrer Hauptstrahlrichtung erzeugt werden, die für den Empfang aus dem oberen Erhebungswinkelbereich, in welchem eie gerIn- gere Reichweite ausreicht, wegen einer Verkürzung der Suchzeit günstiger sind. Werden z.3. die beiden durch einen Kreis angedeuteten Erreger 6 und 10 mittels der Schalter 34 bis 36 zu einem Paar wirksam zusammengeschaltet, so ergeben sich Empfangskeulen von etwa 100 Strahlbreite. Werden die beiden Strahler 9 und 6 mittels der Schalter 34 bis 36 wirksam zusammengeschaltet, so ergeben sich - wie durch die beiden Rechtecke angedeutet - Empfangskeulenbreiten von etwa 50. Fasst man die beiden Erreger 7 und 9 zu einen wirksamen Paar zusummen, so ergeben sich - wie durch die beider Rauten angedeutet - Empfangsstrahlbreiten von etwa 2,5 . Will man sehr schmale Keulen von etwa 1,25 erzeugen, so werden die beiden Empfangs erreger 8 urn 9 zu einem Paar zusammengeschaltet. Der Erreger 5 zur Abstrahlung des Sendesignals kann durch unterschiedliche Einstellung der Phasenschieber, de in Fig. 5 nicht eigens dargestellt sind, eine Kosekans-Keule oder eine Strah- lungskeule mit beispielsweise 100, 50 oder 2,50 Strahl- breite abstrahlen. Links in Fig. 5 sind schraffiert die Strahler 5 bis 1C im Aperturbereich 37 der Flacn- parabolantenne dargestellt, deren Symmetrieebene mit 38 bezeichnet ist. Damit ein sehr kleiner Abstand rvi- schen den Erregern 7, 8 und 9 realisiert werden kann, überlappen sich diese drei Erreger. Durch Einführung von schmalen Steghohlleitern kann diese berlappung auch vermieden werden. Oben in Fig. 5 sind noch zwei kleine Vertikaldiagramme dargestellt, die jeweils schematisch den Zylinderparabolreflektor 1 nach Fig. 1 und zwei von diesem in den freien Raum abgestrahlte Vertikaldiagramme 39 und 40 brv. 41 und 42 zur den Empfangs fall zeigen. Die beiden relativ scharfen Keu- len 39 und 40 werden durch zwei dicht beieinanderlie- gende Empfangserreger, z.3 7 und 9, erzeugt und weisen einen kleinen Winkelversatz voneinander auf. Die beiden Keulen 41 und 42 haben dagegen einen grösseren Winkelversatz und sind verhältnismässig breit. Die Ab- strahlung der Keulen 41 und 42 erfordert einen verhält nismässig grossen Abstand der Erreger, was beispielsweise durch paarweises Zusammenschalten der beiden Erreger 6 und 10 realisiert werden kann. Die Fig. 6 und 7 zeigen den Fall einer Sendekeule mit Kosekans-Diagra=i 43 und elektronischem Absuchen des ausgeleuchteten Bereichs im unteren Teil mit einem schmalen Empfangs-Keulenpaar 44 und 45 (Fig. 6) und im oberen Teil mit einem breiteren Empfangskeulenpaar 46 und 47. Fig. 8 zeigt in Diagrammform eine stark gebündelte Sendekeule (Pencil-beam) 48 und ein dazu passend ausgelegtes Empfangskeulenpaar 49 und 50. Die Keulenausle gung nach Fig.8 hat den Vorteil des grösseren Sendean tennengewinns und damit der höheren Reichweite gegen über dem kosekansförmigen Sendediagramm. Zum Absuchen eines bestimmten Erhebungswinkelbereiches, z.3. von 0 - , werden dabei die Sendekeule 48 und das Empfangskeulenpaar 49, 50 elektronisch ausgelenkt, wobei das Empfangskeulenpaar 49, 50 während des Empfangs der Zielechos auf den Winkelbereich der Sendekeule ausgerichtet bleibt. ei kosekansförmiger Sendekeule 43 in den Fig. 6 und 7 kann das Empfangskeulen- paar 44, 45 bzw. 46, 47 auch während der Zeit, in welcher die Echos eines ausgesendeten Pulses aus den verschiedenen Zielentfernungen zurückkommen, elektronisch ausgelenkt werden. In den in den Fig. 6 bis 8 aufgezeigten Diagrammen ist an der Abszisse die Zielentfernung R und an der Ordinate die Zielflughöhe H aufge tragen. Durch die Doppelpfeile 51, 52 und 53 und die Verbindungslinien davon zu den einzelnen Keulen soll aufgezeigt werden, welche der Keulen im Beispiel elektronisch ausgelenkt werden. Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Ausführungsbeispiel des die Einzelstrahler enthaltenden Aperturbereichs der Flachparabolantenne 2 nach Fig. 1. In dem parallel zur Zylinderachse des Zylinderparabol- reflektors verlaufenden Aperturbereich der Flachpara- bolantenne sind zumindest angenähert horizontale, metallische Zwischenwände 54 eingefügt, so dass sich übereinanderliegende, die Einzeistrahler bildende Hohileiterstücke ergeben, in denen die elektronisch steuerbaren Phasenschieber 55 angeordnet sind. Diese Phasenschieber 55 sind im Ausführungsbeispiel als Ferritphasenschieber (mit z.B. 4 3it) ausgeführt, welche die relativ hohe Sendeleistung vertragen und ver hältnismässig geringe Durchgangsverluste aufweisen. Sie lassen sich sehr schnell und auch ziemlich oft umschalten. Aufgrund des nlchtrezip-oRen Charakters der Ferritphasenschieber 55 muss jedoch zwischen Senden und Empfangen umgeschaltet werden. Die Phasenschieber 55 nehmen die aus der Flachparabolantenne austretende Strahlung auf und geben sie nach entsprechender Pha senverschiebung an die strahlerelemente, die als 'Rorn- strahler mit den seitlichen Triohterwänden 11 und 12 ausgebildet sind, weiter. Die Linienquelle kann bei- spielsweise mit 80 phasengesteuarten Elementen realisiert werden, von denen in Fig. 9 lediglich die drei oberen dargestellt sind. Seitlich an den einzelnen vertikal verlaufenden Hohlleiterseitenwänden 56 ist jeweils pro Hohlleiter 57, d.h. pro Einzelstrahler, eine Treiberelektronik 58 zur Ansteuerung der Ferritphasenschieber 55 angebaut. Nicht dargestellt in Fig. 9 sind Polarisatoren an den Einzelstrahlern, mit deren Hilfe eine zirkuläre Polarisation erzeugt werden kann. 23 Patentansprüche 9 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Rundsuch-Radarantenne mit Höhenerfassung unter Verwendung eines durch eine Linienquelle angestrahlten Zylinderparabolreflektors wobei die azimutale Abtastung durch mechanische Rotation und die Abtastung in der Elevation durch elektronische Schwenkung des Strahlenbündels erfolgt, das von der parallel zur Zylinderachse des Reflektors verlaufenden, durch eine Strahlerreihe gebildeten Linienquelle abgegeben wird, welche die Strahlungsapertur eines wellenführenden Primärstrahlers bildet, in welchem die Einzelstrahler über elektronisch steuerbare Phasenschieber zur Fokussie- rung und gewünschten Strahlauslenkung in der Elevation strahlungsmässig gespeist werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der wellenführende Primärstrahler eie so genannt e Flachparabo lantenne (?illbox-Antenne) (2) ist, dass im Brennlinienbereich der :lachparabolantenne (2) mehrere kleine Erreger (5 bis 1C) übereinander angeordnet sind, von denen einer (5) nur im Sendefaln und jeweils zwei (5-10) paarweise nur im Empfangsfall betrieben sind, und dass die beiden jeweils von den im Empfangsfall betriebenen Erregern erzeugten und übereinander liegenden Strah- lurgskeulen so eingestellt sind, dass sie sich überlappen und gemeinsam von der Keule, die vom Erreger für den Sendewall erzeugt wird, in wesentlichen umfasst sind. 2. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t s dass die Form der vom Erreger (5) für den Sendefall erzeugten Strahlungskeule mittels der elektronisch steuerbaren Phasenschieber unterschiedlich einstellbar ist. 3. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, dass die beiden jeweils von rvei Erregern (6 bis 10) für den Empfangsfall erzeugten und sich überlappenden Strah lungskeulen mittels der elektronisch steuerbaren Phasenschieber gemeinsam auslenkbar sind. 4. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unterschiedlich weit auseinanderliegende Erreger (5 bis 10) für den Empfangsteil jeweils paarweise aktivierbar sind. 5. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 4, d a durch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung zweier scharfer Empfangskeulen mit einem kleinen Winkelversatz zwei Erreger aktiviert sind, die einen relativ kleinen Abstand voneinander aufwesen. 6. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet, dass zur Erzeugung zweier breiter Empfangskeulen mit einem grossen Winkelversatz zwei Erreger aktiviert sind, die einen relativ grossen Abstand voneinander aufweisen. 7. Rundsuch-Radarantenne nacn einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine mittels der elektronisch steuerbaren Shasenschie ber vorgenommene, passend bemessene Defokussierung. 8. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Falle einer elektronisch abtastenden, bleistiftstrahlförmigen Sendekeule (48) beim Absuchen eines bestimmten Elevationswinkelbereichs das Empfangskeulenpaar (49, 50) derart elektronisch mitausgelenkt wird, dass es während des Empfangs der Zielechos auf den Winkelbereich der Sendekeule ausgerichtet bleibt. 9. Runduch-Radarantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Falle einer cocsec-Sendekeule (43) belm Absuchen eines bestimmten Elevationswinkelbereichs das Empfangskeulenpaar (44, 45 bzw. 46, 47) elektronisch ausgelenkt wird. 10. Rundsuch-Radaran tenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , dass die Flachparabolantenne (2) uasserhalb des Strahlengangs des Zylinderparabolreflektors (1) angeordnet ist. 11. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 10, d a d u r c h geke n n z e ' c h n e t , dass die Flachparabolantenne (2) doppelstöckig ausgebildet ist und zwar derart, dass ein schmaler zylindrischer Parabolreflektro (14) und zwei senkrecht dazu angeordnete, zueinander parallel verlaufence metallische Platten (15, 16) mit einer parallel zu diesen Platten verlau- enden, jedoch nicht bis zum Parabolreflektor (14) reichenden, metallischen Zwischenplatte (17) vorgesehen sind, so dass sich zu beiden Seiten dieser Zwi- schenplatte jeweils ein Plattenzwischenraum (13, 19) ergibt, dass die kleinen Erreger (5 bis 10) i Brerm- linienbereicr des einen Plattenzwischenraumes (18) angeordnet sind und dass entlang des schmalen zvlin- drischen Parabolreflektors (14) eine Einrichtung zu Umlenkung der Strahlung vom einen (18) in den anderen Plattenzwischenraum (19) vorgesehen ist. 12. Rundsuch-Radarantenne nach den Ansprüchen 10 und 11, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t dass diejenigen beiden Platten (16, 17), die den nicht die Erreger (5 bis 10) enthaltenden PIattenzwichen- raum (19) einschliessen, zur Apertur der Flachparabol- antenne (2) hin abgeknickt sind. 13. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Strahlngsumlenkung vom einen (18) zum anderen Platenzwischenraum (19) in einem Schlitz (22) besteht, der sich dadurch ergibt, dass die Zwlschenplatte (17) nicht ganz bis zum schma1en zylindri schen Parabolreektor (14) reicht. 14. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Strahlungsumlenkung vom einen (18) zum anderen Plattenzwischenraum (19) durch zwei 45 - Abschrägungen (20, 21) in der Querschnittskontur des zylindrischen ?arabolreflektors (14) gebildet Ist 15. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h v e k e n n z e 1 c n n e t , dass in dem parallel zur Zylinder- achse des Zyllnderparabolreflektors (,) verlaufenden Aperturbereich der Flachparabolantenne (2) zumindest angenähert horizontal verlaufende metallische Zwischenwände (54) eingefügt sind, so dass sich übereinander Liegende, die Einzelstrahler bildende Hohlleiterstücke (57) e-ge3en, in denen die elektronisch steuerbaren Phasenschieber (55) angeordnet sind. 15. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektronisch steuerbaren Phasenschieber Ferritphasen- schieber (55) sind. 17. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strahlungsöffnung der Flachparabolantenne (2) mittels zweier Trichterwände (11, 12) hornstrahlerartig aufgeweitet ist. 18. Rundsuch-Radarantenne nach Aspruch 17, d a durch gek e n n z e i c h n e t , dass die hornstrahlerartige Strahlungsöffnung mit Querrillen (24) versehen ist. 19. Rundsuch-Radarantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h net , dass die im Aperturbereich der Flachparabol- antenne (2) linear angeordneten Einstrahler jeweils aus einem Kollektorstrahlerelement, das ins innere der Flachparabolantenne (2) ausgerichtet ist, und einem Emitterstrahlerelement, das in Richtung zum Zylinderparabolreflektor (1) ausgerichtet ist, besterit und dass zwischen dem Kollektor- und dem zugeordneten Emitterstrahlerelement jeweils ein elektronisch steuerbarer Phasenschieber angeordnet ist. 20. Rundsuch-Radarantenne nach Anspruch 19, d a a u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Kollektorstrahlerelement, ein Emitterstrahlerelement und ein elektronisch steuerbarer Phasenschieber auf einer gemeinsamen Substratplatte angebracht sind und einen Einzelstrahlermodul bilden 21. Rundsuch-Radarentenne nach einem der vorhergehen aen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass an den Einzelstrahlern olarisatoren zur Erzeugung von zirkularer Strahlerpolarisation angebracht sind. 22. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zu beiden Seiten der aus den Einzelstrahlern bestehenden Linienquelle Dipole für eine integrierte IFF (Identificatlon friend foe = Freud-Fein-Kennung)-Antenne angebracht sind. 23. Rundsuch-Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h G e k e n n z e i c h ne t , dass die kleinen Erreger (5 bis 10) der den Primäerstrahler bildenden Flachparabolantenne (2) Hornstrahler sind.

Inventors: BRUNNER, ANTON, DIPL.-ING., THIERE, HELMUTH, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: H01Q19
IPC codes: H01Q25, H01Q19, H01Q3