ANTENNA SYSTEM FOR A SECONDARY RADAR TRANSPONDER

Abstract: 1. A secondary radar transponder with an antenna system having an omni-directional receiving antenna (8) for 45 degrees linear polarisation provided for the reception of an interrogation signal, and an omni-directional narrow-band transmitting antenna (9) designed for the specified polarisation is provided for the emission of response signals having a specified polarisation, in particular vertical linear polarisation, characterised in that the receiving antenna (8) is a wide-band antenna covering a broad frequency band that lies above the narrow frequency band of the transmitting antenna (9), that the transponder is connected by a first, wide-band receiving channel (1) to the wide-band receiving antenna (8), and that the transponder is connected to the narrow-band transmitting antenna (9) by a second, narrow-band receiving channel (2) and by a responder transmitter (7) driven by the two receiving channels via a transmitting/receiving switch (6), e.g. a circulator, as a result of which the narrow-band transmitting antenna (9) of the transponder is used to transmit the response signals and also to receive response signals in this narrow-band frequency, range.

Description: Antennensvs tem für einen Sekundärradar-TransPonder Die Erfindung bezieht sich auf ein Antennensystem für einen Sekundärradar-Transponder, dessen Antwortsignal mit einer festgelegten Polarisation, insbesondere vertikaler Linearpolarisation, abgegeben wird. Es ist üblich, Sekundärradar-Transponder-Antennen- systeme so auszulegen, dass deren Empfangsantenne für das Abfragesignal bei einer festen Frequenz (1030 MHz) mit vertikaler Polarisation und deren Sendeantenne für das Antwortsignal bei einer benachbarten festen Frequenz (109O MHz) mit vertikaler Polarisation schmalbandig geeignet sind. Aus der DE-OS 23 54 550 ist eine Doppelrundstrahlantenne für einen Sekundärradar-Transponder bekannt. Die beiden, auf unterschlediichen Frequenzen arbeitenden Antennen sind auf einer Achse übereinander in zwei Abschnitten in Doppelkoaxialleitungsbauweise aufgebaut, wobei Je nach Wahl sowohl der untere als auch der obere Abschnitt entweder als Unipol für vertikale Polarisation oder als mit einem Schlitz und eventuell mit einem Kurzschlussstift versehener Strahler für horizontale Polarisation schmalbandig ausgebildet sein kann. Bei der aus der DE-OS 26 29 502 bekannten Mehrfach-Rund strahlantenne für Sekundärradar-Transponder verlaufen die Schlitze in einem der Strahler nicht horizontal oder vertikal, sondern unter 45 Grad, so dass schmalbandig elektromagnetische Wellen mit 45 Grad-Linearpolarisation von diesem Rundstrahler abgegeben werden. 7 Ausfertigungen /1. Ausfertigung Bei neuen Freund/Feind-Eennsystemen ist neben der Abfrage bei einer festen Frequenz mit fester z.B. vertikaler Polarisation auch die Abfrage über ein Signal vorgesehen, das innerhalb grosser Grenzen bei beliebigen Frequenzen liegen kann und das beliebig polarisiert sein kann. Dies ermöglicht die Abfrage über das Radarsignal von in Frequenz und Polarisation unterschiedlichen Radargeräten. Die Transponder-Empfangsantenne muss demnach die verschiedenen Polarisationen der Radargeräte breitbandig empfangen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Sekun.- därradar-Transponder ein Antennensystem zu schaffen, das einen Sekundärradarbetrieb bzw. eine Freund/Feind Abfrage (IFF) ermöglicht, wobei mit unterschiedlichen Polarisationen und bei unterschiedlichen Frequenzen abgefragt und bei einer festen Frequenz mit festgelegter, z.B. vertikaler Polarisation geantwortet wird. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Korn- bination einer runds trahlenden Breitband-Empfangsan- tenne für 45-Grad-Linearpolarisation mit einer rundstrahlenden Scbnalband-Sendeantenne für die festgelegte Polarisation, insbesondere für vertikale Linearpolarisation, gelöst. Die bei den Radargeräten üblichen Polarisationen, nämlich linear horizontal, linear vertikal sowie zirkular rechts- und linksdrehend werden mit der Breitband-Empfangsantenne unabhängig vom Einfallswinkel mit einem Polarisationsverlust von nur 3 dB empfangen. Die schmalbandige Antwort wird vom Transponder durch die mit der Empfangsantenne kombinierte Sende-Rundstrahlantenne mit der festgelegten Polarisation, z.B. der vertikalen Polarisation ausgestrahlt und von einer entsprechend polarisierten Schmalband-Ri chtantenne am Ab frage gerät empfangen. Der Schmalband-Frequenzbereich liegt in zweckmässiger Weise ausserhalb, vorteilhaft unterhalb des Breitband Frequenzbereiches, für den die Transponder-Empfangsantenne ausgelegt ist. Die Breitband-Empfangsantenne und die Schmalband-Sendeantenne des Transponders sind in zweckmässiger Weise baulich voll integriert. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalband-Sendeantenne ausser zum Senden auch zum Empfangen von Signalen im Schmalband-Frequenzbereich verwendet wird, dass der Transponder mit einem ersten, breitbandig ausgelegten Emp fangskanal an die Breitband-Empfangsantenne angeschlossen ist und dass der Transponder einerseits mit einem zweiten, schmalbandig auslegbaren Empfangskanal und andererseits mit einem von den beiden Empfangskanälen angesteuerten Antwortsender unter Zwischenschaltung eines Sende/Empfangsschalters, z.B. eines Zirkulators, mit der Schmalband-Sendeantenne verbunden ist. Ist das Antennensystem nach der Erfindung derartig weitergebildet, so kann auch im Schmalbandbereich eine Abfrage durchgeführt werden. Für den Fall, dass die Breitband- und Schmalband Transponderantennen voll ineinander integriert sind, d.h. nur einen einzigen Speiseanschluss aufweisen, werden die Frequenzbänder in zweckmässiger Weise durch eine Frequenzweiche voneinander getrennt. Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch die Polarisationen eines neuen Sekundärradar(IFF)-Antennensystems, Fig. 2 ein Blockschaatungsbeispiel für ein Transponder Antennensystem nach der Erfindung. In Fig. 1 sind unten die Polarisationen für das Abfragegerät eines neuen Freund-Feind-Kennsystems schematisch dargestellt. Neben der Abfrage bei einer festen Frequenz mit fester vertikaler Polarisation (in Fig. 1 gestrichelt dargestellt) ist auch eine Abfrage über ein Signal vorgesehen, welches innerhalb weit auseinanderliegender Grenzen bei beliebigen Frequenzen liegen kann und das beliebig polarisiert sein kann. Als Beispiel sind die Breitband-Abfragesignale in vertikaler und horizontaler Linearpolarisation sowie in linkszirkularer und rechtszirkularer Polarisation dargestellt (durchgezogen dargestellter Pfeil von links unten nach rechts oben). Der Transponder muss ein Antennensystem aufweisen, das in der Lage ist, die verschiedenen Polarisationen zu empfangen. Der in Fig. 1 rechts oben schematisch angedeutete Transponder ist zu diesem Zweck mit einer Empfangsantenne ausgerüstet, die unabhängig vom Einfallswinkel eine 45.Grad-Pola- risation aufweist. Diese Empfangsantenne ist breitbandig ausgebildet. Die vom Abfragegerät mit deren Breitband-Antenne aussendbaren Polarisationen, nämlich die horizontale und die vertikale Linearpolarisation sowie die rechtsdrehende und die linksdrehende Zirkularpolarisation, werden mit dieser 45-Grad-linearpolarisierten Antenne des Transponders mit lediglich 3 dB Polarisationsverlust empfangen. Die schmalbandige Antwort wird vom Transponder durch eine vertikal polarisierte Rundstrahlantenne ausgestrahlt und von einer vertikal polarisierten Schmalband-Richtantenne am Abfragegerät empfangen (durchgezogen dargestellter Pfeil von rechts oben nach links unten). Der Schmalband-Frequenzbereich liegt ausserhalb, in zweckmässiger Weise unterhalb des Breitband-Frequenzbereiches. Wenn im Schmalbandbereich eine Abfrage durchgeführt werden soll, wie dies durch den gestrichelt dargestellten Pfeil symbolisiert ist, so erfolgt diese über die Jeweils vertikal polarisierte Antenne des Abfragegerätes und des Transponders. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Transponder-Antennensystem nach der Erfindung in einem Blockschaltbild. Der Transponder besteht hierbei empfangsseitig aus einem Breitband-Empfänger 1 und einem Schmalband-Empfänger 2. Jeder dieser beiden Empfänger 1 und 2 ist einem Ausgang einer integrierten Transponder-Doppelantenne 3 zugeordnet. Der Ausgang 4 gehört zu einer rundstrah- lenden Breitband-Empfangsantenne 8, die für 45-Grad- Linearpolarisation ausgebildet ist. Der Ausgang 5 ist dagegen mit einer rund strahlenden Schmalband-Sendeantenne 9 für vertikale Linearpolarisation verbunden. Über den Ausgang 5 wird die schmalbandige Antwort des Transponders ausgestrahlt. Im dargestellten Beispiel kann auch im Schmalbandbereich eine Abfrage erfolgen, nämlich mittels des Schmalband-Empfängers 2, welcher über einen Zirkulator 6 an den Ausgang 5 der Transponder-Doppelantenne 3 angeschaltet wird. Ein von den Empfängern 1 und 2 angesteuerter Antwortsender 7 wird ebenfalls über den Zirkulator 6 mit dem Schmalband Eingang 5 der Transponder-Doppelantenne 3 verbunden. Die schmalbandige vertikalpolarisierte Antenne 9 dient somit zugleich sowohl als Sende- als auch als Empfangsantenne. Diese beiden Funktionen werden durch die beiden entgegengesetzt gerichteten Pfeile in der Ausgangs- bzw. Eingangsleitung 5 angedeutet. Sind in der Transponder Doppelantenne 3 die rundstrahlende Breitband-Empfangs antenne 8 und die rund strahlende Schmalband-Sendeantenne 9 voll ineinander integriert, so dass sie nur eine einzige Speiseleitung aufweisen, dann lassen sich das schmale und das breite Frequenzband durch eine Frequenzweiche voneinander trennen. Es entstehen dann wieder die beiden Anschlussleitungen 4 und 5 für die Breitband- bzw. für die Schmalbandsignale. 6 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: ?atentansruche 1. Antennensystem für einen Sekundärradar-Transponder, dessen Antwortsignal mit einer festgelegten Polarisation, insbesondere vertikaler Linearpolarisation, abgegeben wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Kombination einer rundstrahlenden Breitband-Empfangsantenne (8) für 45-Grad-Linearpolarisation mit einer rundstrahlenden Schmalband Sendeantenne (9) für die festgelegte Polarisation, insbesondere für vertikale Linearpolarisation. 2. Antennensystem 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 Breitband Empfangsantenne (8) und die Schmalband-Sendeantenne (9) baulich integriert sind. 3. Antennensysteni 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 die Schmalband-Sendeantenne (9) für einen Frequenzbereich ausgelegt ist, der ausserhalb des Frequenzbereiches der Breitband-Empfangsantenne (8) liegt. 4. Antennensystem nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schmalband Sendeantenne (9) für einen Frequenzbereich ausgelegt ist, der unterhalb des Frequenzbereiches der Breitband Empfangsantenne (8) liegt. 5. Antennensystem 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 die Schmalband-Sendeantenne (9) ausser zum Senden auch zum Empfangen von Signalen im Schmalband-Frequenzbereich verwendet wird, dass der Transponder mit einem ersten, breitbandig ausgelegten Empfangskanal (1) an die Breitband-Empfangsantenne (8) angeschlossen ist und dass der Transponder einerseits mit einem zweiten, schmalbandig auslegbaren Empfangskanal (2) und andererseits mit einem von den beiden Empfangskanälen angesteuerten Antwortsender (7) unter Zwischenschaltung eines Sende/Empfang Schalters (6), z.B. eines Zirkulators, mit der Schmalband-Sendeantenne (9) verbunden ist. 6. Antennensystem 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 bei voller baulicher Ineinanderintegration der Breitband-Empfangsantenne (8) und der Schmalband-Sendeantenne (9) und bei Vorhandensein nur eines einzigen Speiseanschlusses zur Trennung der Frequenzbänder eine Frequenzweiche vorgesehen ist.

Inventors: BRUNNER, ANTON, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1983
Main classification: G01S13
IPC codes: G01S13