ANTENNA ARRANGEMENT FOR A RADAR TESTING APPARATUS

Abstract: 1. Antenna arrangement (A) for a radar test apparatus with a radiator (S), which is able to be oriented at least approximately against the antenna (RA) of the radar apparatus (RG) to be examined, the directional axis of which is to be examined and/or adjusted, and for simulating a target signal emanating from a virtual radiation centre, emits a test signal as wave front, characterised by the following features : a) the antenna arrangement has a portable, planar, electrically conductive reflector (M) on which a carrier (T) with the mounted radiator (S) is secured at least approximately on the edge and above the conducting plane (MO) of the same, b) the dimensions of the surface of the reflector (M) are selected in such a way that this covers half of the first Fresnel zone in the radiation field, c) for examining the radar apparatus the distance a between the phase centre of the radiator (S) and the conducting plane (MO) is selected such that the direct wave and the wave reflected by the conducting plane (MO) of the reflector (M) support each other maximally at the location of the antenna (RA) of the radar apparatus (RG) to be examined and thus the base point (Q) of the vertical line from the phase centre of the radiator (S) onto the plane reflector (M) forms the virtual radiation centre of the antenna arrangement (A).

Description: Antennenanordnung für ein Ra darprüf gerät Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für ein Radarprüfgerät gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Aus der schweizerischen Patentschrift Nr. 545 482 ist ein Radarprüfgerät bekannt, dessen Antennenanordnung relativ hoch an einem Mast fixiert werden muss, um beim Prüfen die Ungenauigkeiten zu vermeiden, die sich aus den Bodenreflexionseffekten ergeben. Dadurch erweisen sich die Vorbereitungsarbeiten für die Prüfung als relativ kompliziert und aufwendig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Antennenanordnung für ein Radarprüfgerät zu schaffen, die sich mit einfachen Mitteln realisieren lässt und mit der eine ausreichende Genauigkeit erzielt werden kann. Dies wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Massnahmen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielsweise näher er läutern. Dabei zeigt: Fig.1 eine schematische Darstellung der Bodenreflexionseffekte mit einer Anten nenanordnung nach dem Stand der Technik und nach der vofliegenden Erfindung. Fig. 2 den Grund- und Aufriss einer erfindungsgemässen Antennenanordnung. Fig. 3 eine Skizze zur Berechnung der massgebenden Parameter in einer Anten nenanordnung nach der Erfindung. Fig. 4 eine schematische Darstellung des Strahlungsdiagramms einer solchen An tennenanordnung. In Fig. 1 Ist ein mobiles Radargerät RG mit einer schwenkbaren Radarantenne RA schematisch dargestellt, deren Peilachse zwecks Richtungsjustierung In Richtung auf einen gemäss dem Stand der Technik an einem Mast fixlerten Strahler H oder auf eine erfindungsgemässe einen Strahler aufweisende Antennenanordnung A orientiert werden kann, die auf dem Boden E legt, wobei zur Vereinfachung der Figur der Mast nicht dargestellt tst. Gegebenenfals kann die Antennenanordnung mit einer Visienmarke OM in elnem Absiand h vom vklueüen Strahkungszendrum der Antennenanordnung ung die Radararrierne RA m@ einer Visieropilk VO Im selben Abstand h zur Pellachse der Radarantenne RA versehen sein, um zwecks Paraliaxe-Ausgieichs diese Peliachse möglichst genau parabel In einem Abstand h zur optischen Achse einstellbar zu machen. In Fig.1 sind zudem die gegenüber der Bodenunie gesplegelten virtuellen Strahler H bzw. S' dargestelt. Eine vom Strahler H direkt abgestrahlte oder empfangene Wellenfront interferiert mit der gespiegemen, so dass die Radarantenne RA sich nicht nach einer Wellenfront h Richtung des Strahlers H, sondern nach einer solchen h Richtung der maximal empfangenen Energie orIentIert. Somit wird vom Radargerät eine verfälschte Richtung bestimmt und die Justierung und Kontrolle der Pellachse der Radarantenne erschwert oder venunmöh@cht. Nach dem Stand der Technik wird dem Abhilfe geleistet, indem man den Strahler H, relativ hoch an einem Mast fixiert; dann ist die reflektierte Wellen- front genügend schwade, und zwar infolge der Bündelung beider beteiligten Antennen. Die in Fig.2 dargestellte Antennenanordnung weist einen tragbaren ebenen Reflektor M auf, an dem ein zum Zweck des Transports abnehmbarer Träger T mit ehgebautem Strahler S befestigt ist. Der Träger T ist mit einer optischen Marke OM versehen. Der ebene Reflektor M muss mindestens die halbe erste Fresneizone des reflektierten Strahles B abdecken und muss deshalb in der Längsrichtung grösser als in der Breite sein. Als Reflektor kann beispielsweise ein Blech oder eine Platte aus Aluminium dienen. in Fig. 2 ist vorzugsweise eine Antennenanordnung mit einem dünnen rechteck¯ förmlgen Meta@efiekion dargesie@. Um Gewichi zu sparen, könnie der Reflekior belspielsweise zum Teil elliptisch ausgebildet sein. Ebenfalls könnte ehe Ausführung als Sandwlch-Konstruktion Vorteile bieten, um den Reflektor sowohl robust als auch mög Mchst dünn auszubilden In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Strahlers S und der Oberfläche MO des Reflektors M nach Fig. 2 sowie des gesplegelten Strahlers S angegeben, wobei der Abstand zwischen den Phasenzentren der Strahler S und S' den Wert 2a aufweist. Eine vom Strahler S abgastrahite We@entroni geht h Richtung A, die einen Winkel w mit der Oberflache MO bildet zur nichtdargestellten Radarantenne RA (Flg.1). Eine weitere vom Strahler S abgestrahlte Wellenfront reflektiert Im Punkt P auf der Oberflache des Reflektors und geht In Richtung B, die einen Winkel w mit der Oberflache MO blldet, ebenfah zur Radarantenne RA. Da die Entfernung der Antennenanordnung A zur Radarantenne, z.B. In der Grössen- ordnung von 40 bis 100 m, vlel grösser als der Abstand 2a Ist, sind die Winkel w und w prektisch gleich. Dle reflektIerte Weile erfährt Im Punkt P eine Phasendrehung von etwa 1800. Wenn daher L dle Wellenlänge und u der Wegunterschied zwischen der dlrekten und der reflektierten Wellenfront ist, erglbt slch eine interferenzverstärkung wenn u = n L + L /2 Ist. Dann entsteht ein Abstrahl-Maxlmum in Richtung C zur Radarantenne, wobei die Gerade C in der Mitte zwIschen den Geraden A und B lIegt. Von der Radarantenne aus gesehen scheint die Ueberlagerung der Wellenfront der Strahler S und 5' (Fig.3) dem Punkt Q als neuem Phasenzentrum zu entspringen. Der Punkt Q Ist somit das Phasenzentrum bzw. virtuelle Strahlungszentrum der Antennenanordnung. Dle Kontrolle und Justierung der Radarantenne wird daher In bezug auf dlesen Punkt vorgenommen, der somit eln künstlich erzeugtes Ziel darstellt. Für den Wegunterschied u gilt gemäss Fig. 3 u r 2 a sin w Daraus ergibt sich a S (L/2)( n + 1/2)/sin w worin n die Werte O, 1, 2 annehmen kann, die den verschiedenen Strahiungs- keulen gemäss Fig. 4 entsprechen. Für den Wert n = O gilt ao ml/4 sin w In der Praxis kann a derart gewählt werden, dass für n a L / S sin w < a < 3 L / 8 sin w Ist; vorzugsweise sollen Jedoch die grösseren Werte von a gewählt werden. Dle Richtung w zur Radarantenne fällt dann In den unteren Bereich U.... V der untersten Strahlungskeule der Antennenanordnung gemäss Flg.4 . Damit wird eine besonders gute Unterdrückung der Wirkung von evtl. verblendenden Bodenreflexlonsantellen bewirkt. Vorzugswelse soll der Reflektor so dünn ausgebildet sein, dass bei elner Aufstellung am Boden seine leitende Oberfläche praktisch die Boden-Oberfläche fortsetzt.

Claims: PATENTANSPRUECHE 1. Antennenanordnung für ein Radarprüfgen@t mit einem Strahler, der zumindest ange nähert gegen die Antenne des zu prüfenden Radargerätes orientlerbar Ist und zur Simulation eines Zielsignais ein Prüfsignal als Wellenfront abstrahlt, d a d u r c h g e k e n n z elc h n e t, dass der Strahler (S)h einem Abstand oberhalb eher leiten- den Ebene tMO) und zumindest angenähert am Rande derselben derart angeordnet ist, dass sich die direkte Wellenfroni und die von der leitenden Ebene (MO) reflektierte Wellenfront am Ort der Antenne des zu prüfenden Radargerätes gegenseitig unter stützen. 2. Anternenanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, dass für den Abstand a zwischen dem Phasenzentrum des Strahlers (S) und der leitenden Fläche (MO) die Beziehung EMI4.1 gilt, worin L die Wellenlänge der Wellenfrond und w der Winkel ist, der die Richtung zum Radargeräl gegenüber dem gedachten Boden darstellt. 3. Anternenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , dass die Dicke (D) des Reflektor (M) kleiner als die Wellenlänge L ist. 4. Anternenanordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e I c h n e t, dass die übrigen Abmessungen des Reflektors so gewählt sind, dass dieser mindestens die halbe erste Fresnelzone des auf ihm reflektierten Strahles Über- deckt.

Inventors: KUPFER, HANSPETER, Küpfer, Hanspeter
Applicants: SIEMENS-ALBIS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: G01S7
IPC codes: G01S7, G01R29