DE2702114C1 - Antennensystem zur Peilung einer Mikrowellen-Signalquelle - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Antennensystem zur Peilung einer Mikrowellensignale, insbesondere in Pulsform, abgebenden Signalquelle unter Verwendung zweier mechanisch gemeinsam rotierender, für gleiche Frequenz ausgelegter Antennen, deren an sich gleiche Hauptstrahlungskeulen zueinander winkelmäßig versetzt sind, sich aber überlappen, so daß innerhalb des t>o den Peilsektor bestimmei-dtn Überlappungsbereichs durch Pegelvergleich zweier mittels dieser Antennen empfangener Signale der Lagewinkel der Signalquelle festgestellt wird.

Die Auffindung der Signaleinfallsrichtung wird in b5 bekannter Weise entweder durch scharf bündelnde, große, rotierende Antennen, große Kreisgruppenantennen oder kleine rotierende Antennen mit einer Auswertung von Flankenpunkten erreicht Es gibt auch feststehende oder rotierende Peilaiitennen, die mit einem Pegelvergleich der empfangenen Signale zweier Einzelantennen arbeiten, die jedoch nicht breitbandig genug sind und außerdem keine genügend hohe Genauigkeit gewährleisten. Eine solche Antenne in drehbarer Bauweise ist aus der DE-PS 8 07 101 bekannt Die beiden Einzelantennen rotieren dabei mechanisch synchron, sind aber winkelmäßig zueinander versetzt so daß sich die beiden durch sie erzeugten Hauptstrahlungskeulen überlappen. Innerhalb des den Peilsektor bestimmenden Überlappungsbereiches wird durch den Pegelvergleich der mittels dieser beiden Einzelantennen empfangenen Signale der Lagewinkel der Signalquelle ermittelt

Aufgabe der Erfindung ist es, im Rahmen einer elektronischen Aufklärung ein Antennensystem zu schaffen, welches es ermöglicht innerhalb einer extrem großen Bandbreite (z. B. 0,5 bis 18 GHz) Signale in jeder Polarisation aus beliebigen Azimutrichtungen mit hoher Auffaßwahrscheinlichkeit zu empfangen und einem Empfänger- und Signalauswertesystem zuzuführen, wobei auch die azimutale Einfailsrichtung der Signale zu bestimmen ist Die Anordnung soll sich klein und leicht ausführen lassen, damit sie an einem Kiappmast eines hochmobilen Fahrzeugs untergebracht werden kann.

Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Antennensystem zur Peilung einer Mikrowellen-Signalquelle der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Antenne aus mehreren, in einer baulichen Einheit zusammengefaßten und gemeinsam rotierenden Einzelantennen besteht von denen jede ein Teilfrequenzband eines breiten Frequenzbereiches überdeckt, und daß die Teilfrequenzbänder der Einzelantennen den Bändern eines unter anderem auch zur Pegelauswertung heranziehbaren, den sehr breiten Frequenzbereich mit mehreren Frequenzteilbändern abdeckenden Überwachungsempfängers entsprechen. Das Antennensystem liefert außerdem Signale zur Auswertung, wie z. B. zur Messung der Frequenz, der Pulsdauer, der Pulswiederholfrequenz usw, an diesen Überwachungsempfänger, dessen extrem großes Frequenzband lückenlos in die Teilbänder aufgeteilt ist, wobei diese Aufteilung somit auch im Antennensystem beibehalten wird.

Das Antennensystem nach der Erfindung ermöglicht eine genaue Peilung in extremer Bandbreite aufgrund eines Pegelvergleichs zweier Empfangssignale von zwei Einzelantennen mit sich überlappenden Hauptstrahlungskeulen. Durch einen gleichzeitigen Empfang entsteht kein Peilfehler aufgrund einer etwaigen Signalmodulation.

In vorteilhafter Weise werden für die Einzelantennen Rillenhornstrahler verwendet. Dadurch ergibt sich eine Breitbandigkeit der Einzelantennen, vor allem der Strahlungsdiagramme, welche in die Peilgenauigkeit eingehen. Eine Unabhängigkeit des Empfangs von der Polarisation der Signalquelle wird durch Verwendung von zwei orthogonalen Polarisationen in jedem Einzelstrahler erreicht. Eine Unabhängigkeit der Peilgenauigkeit von der Polarisation ergibt sich durch die Anwendung von kreuzpolarisationsarmen Rillenhörnern und deren Anordnung in der Weise, daß ihre ausgekoppelten Polarisationen parallel und senkrecht zur Abtastebene liegen. Die Messung der Polarisation kann durch einen Pegelvergleich der Empfängersignale an den orthogonalen Ausgängen eines solchen Strahlers erfolgen.

Eine leichte und kleine Anordnung läßt sich dann realisieren, wenn die Einzelstrahler für den unteren Frequenzbereich als logarithmisch-periodische Antennen ausgebildet werden. Für diesen Frequenzbereich sollte dann allerdings eine geringere Peilgenauigkeit zugelassen sein.

Eine hohe Auffaßwahrscheinlichkeit, insbesondere gegenüber Suchradars, wird durch eine der Peilaufgabe angepaßte langsame oder schnelle Drehgeschwindigkeit des Antennensystems erzielt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zur Nebenzipfelunterdrückung sowie für eine eventuelle zusätzliche Weitwinkel-Überwachung eine oder mehrere Rundstrahlantennen mit einer Azimutüberdeckung von 360° für den gesamten Frequenzbereich vorgesehen sind. Es läßt sich dann ein Pegelvergleich des Peilantennendiagramms mit dem Rundstrahldiagramm, das alle Nebenzipfel der Peilantenne überdeckt, in an sich bekannter Weise durchführen.

Die Niederführung der Signale des Antennensystems zum Überwachungsempfänger wird in vorteilhafter Weise dadurch bewerkstelligt, daß die beiden Antennenausgänge der rotierenden Einzelantennen eines jeden Frequenzbereichs jeweils mit einem Eingang einer wechselweise von Impuls zu Impuls von der einen auf die andere Einzelantennen umschaltenden, mitrotierenden Schaltereinrichtung verbunden sind, deren Ausgang an jeweils einen der Eingänge einer ebenfalls mitrotierenden Frequenzweicheneinrichtung angeschlossen ist und daß das Ausgangssignal dieser Frequenzweicheneinrichtung über eine Drehkupplungseinrichtung an die Eingangsseite einer feststehenden Frequenzweicheneinrichtung geführt ist, von welcher aus die Beaufschlagung des Überwachungsempfängers erfolgt Eine besonders einfache Niederführung ergibt sich, wenn die beiden Weicheneinrichtungen in zwei Einzelweicheneinrichtungen aufgeteilt sind, von denen der einen die Signale der Einzelantennen des höchsten, dritthöchsten, fünfthöchsten usw. Frequenzbandes und der anderen die Signale der Einzelantennen des zweithöchsten, vierthöchsten, sechshöchsten usw. Frequenzbandes getrennt eingegeben und zusammengefaßt entnommen werden (rotierende Weicheneinrichtung vor Einspeisung in die Drehkupplung) bzw. zusammengefaßt eingegeben und getrennt entnommen werden (feststehende Weicheneinrichtung nach der Drehkupplung), und wenn die Drehkupplungseinrichtung entweder aus einer einzigen Zweikanaldrehkupplung oder zwei Einkanaldrehkupplungen besteht. Im letzten Fall ist eine Drehkupplung oben arn Anter.nengehäuse und die andere Kupplung unten am Gehäuse angebracht.

Eine besonders wirtschaftliche Lösung für die Empfangskanäle des Pegelvergleichs ergibt sich, wenn die Signale eines Einzelantennenpaares zur Richtungsfindung an zwei mitdrehende Detektorempfänger geführt werden und gleichzeitig ein beispielsweise über einen Richtungskoppler ausgekoppeltes Teilsignal an den Überwachungsempfänger zur Signalauswertung weitergegeben wird. Bei kleinen Signalen kann der Pegelvergleich zeitlich nacheinander unter Anwendung einer schnellen Umschaltung, beispielsweise Impuls-zu-Impuls-Umschaltung, vom empfindlichen Überwachungsempfänger durchgeführt werden, um eine unwirtschaftliche Zweikanalversion dieses Empfängers zu vermeiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von neun Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Richtcharakteristiken einer Radar- unc einer Peilantenne,

F i g. 2 ein Strahlungsdiagramm zur Verdeutlichunj

eines Pei'verfahrens mittels Pegelvergleich mit siel· überlappenden Strahlungskeulen,

F i g. 3 das Beispiel einer Peileichkurve,

F i g. 4 in Vorderansicht die bauliche Anordnung eine Peilantenne nach der Erfindung,

F i g. 5 einen Rillenhornstrahler in einer Schnittdar ίο stellung,

F i g. 6 eine logarithmisch-periodische Antenne fü das unterste Frequenzteilband,

F i g. 7 eine in zirkularer Polarisation strahlend Rundstrahlantenne zur Nebenzipfelunterdrückung unc Überwachung,

Fig.8 eine in 45°-Linearpolarisation strahlend' Rundstrahlantenne zur Nebenzipfelunterdrückung unc Überwachung,

F i g. 9 die Schaltungsanordnung eines Peilantennen systems nach der Erfindung.

In F i g. 1 sind die Richtcharakteristiken einer zi erfassenden Radar- und einer Peilantenne dargestellt Die rotierende Radarantenne, welche eine Mikrowel len-Signalquelle darstellt, befindet sich am Ort 1 während die ebenfalls rotierende Peilantenne mit ihrer der Nebenzipfelunterdrückung dienenden Rundstrahl antennen an einem Ort 2 angeordnet ist. Der Pfeil ; stellt die Nordrichtung dar. Die Radarantenne gibt ein« rotierende Richtcharakteristik 4 und die Peilantenne mi jo ihren Rundstrahlantennen die Richtcharakteristik ί bzw. das Rundstrahldiagramm 5a ab. Es bedeuten:

Φ₅ Diagrammwinkel der Radarantenne bezogen au deren Hauptstrahlrichtung.

4>e Diagrammwinkel der Peilantenne, bezogen au deren Hauptstrahlrichtung.

Φ ζ Zielwinkel, bezogen auf die Nordrichtung.

Φο Winkel zwischen der Hauptstrahlrichtung dei Peilantenne und der Nordrichtung.

Die Winkelanzeige kann beispielsweise über Dreh meider erfolgen.

Die Empfangsleistung P_ei der Peilantenne ist abhän gig von der Sendeleistung P₅ der Radarantenne, dei Entfernung d zwischen dein Peiler und der Radaranten ne, der Gewinnfunktion G_s (Φ₅) der Radarantenne ir Abhängigkeit vom Winkel Φ₅ und der Gewinnfunktior Get {Φ_ε) der Peilantenne in Abhängigkeit vom Winke Φ_ί ■ λ ist die jeweilige Wellenlänge.

Die Empfangsleistu.¹?^ P_c; ist starken zeitlicher Schwankungen unterworfen, selbst wenn die Sendelei stung Ps, λ und d konstant sind.

Die Gewinnfunktion G_sfä_s) und die variierban Radar-Sendeleistung P_s sind am Empfangsort de Peilers unbekannte Größen und erschweren die genaue Bestimmung des Zielwinkels Φ_ζ mit einer Peilantenne ohne Zusatzmaßnahmen.

Durch eine zusätzliche Vergleichsantenne (z. B. ein< to Rundstrahlantenne) können die unbekannten Größer durch eine Quotientenbildirng eliminiert werden.

Die Empfangsleistung P₁-. n der Rundstrahlantenne ist

Dabei wurde angenommen, daß im Idealfall di« Gewinnfunktion G_c\\ der Rundstrahlantenne unabhän gig vom Diagrammwinkel ist

Werden die Peiler-Empfangsleistungen P_c\ und P_e n gleichzeitig gemessen, so ergibt der Quotient von Gl. (1) und (2)

Pel

Pen

Gl. (3) enthält nur noch Größen, die von der Peilantennenanordnung abhängen.

Wird der Empfangspegel P_c\ in Abhängigkeit vom Drehmeldewinkel Φ ο gemessen und auf den Empfangspegel Peil der Rundstrahlantenne bezogen, so durchläuft der Quotient P_e\/P_eu innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes ein Maximum. Zwischen den Winkeln $e,^Dund$zbestehi nach Fig. 1 folgender Zusammenhang:

Φ_{ζ =} Φ_Β-Φ_€.

Schaut die Peilantenne mit ihrer Hauptstrahlrichtung in die Richtung der Radarantenne, dann ist <&_e=0. Zur gleichen Zeit ist P_e\/P_eu maximal. Der für diesen Zeitpunkt vorhandene Drehmelderwinkel Φο ist dann gleich dem gesuchten Zielwinkel Φ₇.

Die bei der Maximumspeilung auftretenden Schwierigkeiten werden durch eine Monopulspeilung umgangen. Grundsätzlich gibt es zwei Verfahren, nämlich die Peilung mit Hilfe der Summen-Differenz-Charakteristiken und die Peilung mit Hilfe zweier sich überlappender Richtcharakteristiken.

Beim Summen-Differenz-Verfahren ist ein zusätzlicher Phasen-'ergleich notwendig, damit zwischen Signalquellen die rechts oder links von der Hauptstrahlrichtung liegen, unterschieden werden kann. Das erfordert komplizierte und aufwendige Empfängersysteme. Außerdem ist im Bereich des Differenzminimums das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich schlechter als im Summenmaximum, so daß ein Amplitudenvergleich nur sehr schwierig durchzuführen ist.

Die Diagramm-Überlappung zweier von Richtantennen ausgehender Hauptkeulen 6 und 7 ist in F i g. 2 dargestellt. Die Hauptstrahlrichtungen 8 und 9 beider Richtantennen bilden einen Winkel von etwa 20° zueinander. Die lOdB-Breite beider Richtcharakteristiken beträgt etwa 40°, d.h. ein Signal, das in der Hauptstrahlrichtung der einen Antenne einfällt, wird von der anderen Antenne um ca. 1OdB schwächer empfangen. Der Winkel λ für einen beliebigen Diagrammpunkt beider Richtcharakteristiken 6 und 7 wird hier nicht auf die Hauptstrahlrichtung 8 bzw. 9, sondern zweckmäßigerweise auf die Schnittpunktrichtung 10 der beiden Hauptkeulen 6 und 7 bezogen.

Der Peilwinkel für die Ortung eines Zieles wird mit Hilfe des Quotienten von E] (α) und £i (cc) bestimmt (E= Empfangsspannung). Eine Peileichkurve läßt sich mit einem Quotientenmeßgerät in Abhängigkeit vom Winkel λ aufzeichnen.

Eine solche gemessene Peileichkurve ist in Fig.3 wiedergegeben. Werden für eine Signaleinfallsrichtung die zwei Empfangspegel beider Antennen gemessen und der Quotient (Pegeldifferenz) gebildet, so läßt sich über die Eichkurve der Zielwinkel Φ_ζ bestimmen.

Φ. = Φ_Β + λ .

Φο ist als Winkel zwischen der Nordrichtung und der umlaufenden Schnittpunktrichtung definiert und wird durch Drehmelder übertragen. In Fig.3 ist A die Einheit für die Pegeldifferenz und a die Winkeleinheit.

Der Winkel λ ist positiv bzw. negativ, wenn sich das Ziel rechts bzw. links von der Schnittpunktrichtung befindet.

Die Frequenzteilbänder des Überwachungsempfängers weisen etwa die Breite eines Hohlleiterbandes auf, so daß es zweckmäßig ist, jedes dieseV" Bänder von einem Einzelantennenpaar zu überdecken. Es ist deswegen ein breitbandiges Antennenprinzip für die

ίο Einzelstrahler ausgewählt. F i g. 4 zeigt in einer Vorderansicht die Anordnung der Einzelstrahler 11 bis 24 in einem bzw. auf einem gemeinsamen Antennengehäuse. Für die höheren Frequenzbereiche mit der höheren Peilgenauigkeit sind Rillenhornstrahler 11 bis 22 ausgewählt, deren Strahiungsdiagramme nahezu frequenz- und polarisationsunabhängig sind. F i g. 5 zeigt in einer Schnittdarstellung einen derartigen Rillenhornstrahler 11 im einzelnen. Die umlaufenden Rillen sind mit 11a bezeichnet. Um eine Polarisationsmessung zu ermöglichen, sind die Rillenhornstrahler (im Beispiel der Strahler 11) mit getrennten Ausgängen 25 und 26 für horizontale und vertikale Polarisation versehen, deren Empfangspegel an zwei Detektorempfängern gleichzeitig bzw. am Überwachungsempfänger zeitlich nacheinander verglichen werden können. Dadurch kann eine Linearpolarisation fast genau festgestellt werden. Bei zirkularer Polarisation und 45°-Linearpolarisation sind die Empfangspegel der beiden Ausgänge 25 und 26 gleich. Im untersten Frequenzbereich mit der niedrige-

JO ren Peilgenauigkeit werden zwei logarithmisch-periodische Antennenanordnungen 23 bzw. 24 (vgl. Fig.4) verwendet. Zur Angleichung der Strahlungsdiagramme in der E- und der Η-Ebene wird eine V-förmige Doppelanordnung als Einzelantenne 23 bzw. 24 vorgesehen, deren lineare Polarisation durch mechanische Drehung um die Längsachse oder durch Umschalten bei einer gekreuzten V-Anordnung geändert werden kann. Eine solche Anordnung einer logarithmisch-periodischen Einzelantenne ist in F i g. 6 dargestellt, wobei die beiden logarithmisch-periodischen Antennen einer solchen V-förmigen Doppelanordnung 23 mit 27 und 28 bezeichnet sind.

Wie Fig.4 zeigt, sind die Rillenhörner 11 bis 22 paarweise symmetrisch in zwei Hälften 29 bzw. 30 eines Antennengehäuses untergebracht. Rillenhornpaare bilden in der Reihenfolge der Frequenz von unten nach oben jeweils die Rillenhörner 11 und 12, die Rillenhörner 13 und 14, die Rillenhörner 15 und 16, die Rillenhörner 17 und 18, die Rillenhörner 19 und 20 sowie die Rillenhörner 21 und 22. Die Aperturflächen der

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bzw. die Rillenhörner 12, 14, 16, 18, 20 und 22 der anderen Hälfte 30 liegen jeweils in einer Ebene und werden von einem ebenen Radom abgedeckt. Die Aperturflächen der zweiten Hälfte 30 sind um einen Winkel von 20° gegenüber denen der ersten Hälfte 29 geneigt. Die logarithmisch-periodischen Antennen 23 und 24 sind mit einem gegenseitigen Neigungswinkel von etwa 40° über der Rillenhornanordnung auf jeweils einer Antennengehäusehälfte 29 bzw. 30 angebracht. Der mitdrehende Mikrowellenteil befindet sich hinter den Rillenhörnern 11 bis 22 innerhalb des aus den beiden Gehäusehälften 29 bzw. 30 zusammengesetzten Antennengehäuses. Dort werden auch die Signale in den verschiedenen Frequenzbändern an zwei Weicheneinrichtungen so zusammengefaßt, daß sie über eine Zweifach-Breitband-Drehkupplung zum Überwachungsempfänger weitergeleitet werden können. Die

Detektorempfänger sind ebenfalls im um eine Achse 31 drehenden Antennengehäuse untergebracht. Ihre Ausgangssignale werden über Schleifringe einer Empfängerlogik zugeleitet.

Zum Zwecke der Nebenzipfelunterdrückung sowie einer evtl. zusätzlichen Weitwinkel-Überwachung sind Rundstrahlantennen mit einer Azimutüberdeckung von 360° für den gesamten Frequenzbereich vorgesehen. Für einen zu überwachenden Frequenzbereich von 0,5 bis 18 GHz sind dazu zweckmäßig zwei Antennen vorgesehen, von denen die eine den Frequenzbereich von 0,5 bis 5,7 GHz und die andere den Frequenzbereich von etwa 5,7 bis 18 GHz überdeckt. Für die Antenne des unteren Frequenzbandes wird eine zirkulär polarisierte Wendelantenne 82, wie sie mit einer Wendel 82a in Draufsicht in F i g. 7 dargestellt ist, verwendet. Sie ist für die Nebenzipfelsignalunterdrückung vorgesehen, was wegen der hohen Nebenzipfel der logarithmisch-periodischen Antennen insbesondere für den unteren Frequenzbereich wichtig ist. Sie wird in vorteilhafter Weise über den logarithmisch-periodischen Antennen angebracht. Die Rundstrahlantenne 88 des oberen Frequenzbereiches ist einfacher (Fig.8) in 45°-Linearpolarisation als in Zirkularpolarisation auszuführen. Sie wird in zweckmäßiger Weise ebenfalls über der logarithmisch-periodischen Antenne angebracht. Im Primärstrahler 88a sind z. B. Schlitze unter 45°-Neigung rundum angebracht.

F i g. 9 zeigt die Schaltungsanordnung des Peilantennensystems im einzelnen. Die Vertikalausgänge 40 und 41 eines jeden Peilantennenpaares (Rillenhörner) 42 und

43 sind mit dem einen Eingang jeweils einer elektronischen Umtasteinrichtung 44 bzw. 45 verbunden, während die Ausgänge für horizontale Polarisation 46 und 47 dieser beiden Peilantennen 42 und 43 an jeweils dem zweiten Eingang der Umtasteinrichtungen

44 bzw. 45 liegen. Zur Pegelvergleichs-Auswertung sind zwei logarithmische Detektorempfänger 48 und 49 für jedes Peilantennenpaar mit je einem Hochfrequenzverstärker 50 bzw. 51 vorgesehen, um mit jeweils einem Impuls allein einen Pegelvergleich (simultanes Monopuls) für die Richtungsfindung durchführen zu können. In einer Pegelvergleichseinrichtung 52 werden die in den beiden Detektorempfängern 48 und 49 empfangenen Pegel verglichen (Qi). Über zwei Teiler 53 und 54 und einen Schalter 56 pro Peilantennenpaar bleibt der Überwachungsempfänger 55 dabei ständig am Peilantennenpaar 42, 43 angeschlossen. Wenn Kostengründe gegen einen über alle Frequenzbereiche vollständigen Einsatz der beiden Hochfrequenz-Verstärker 50 und 51 und die beiden Detektorempfänger 48 und 49 sprechen, so sollten sie wenigstens in wichtigen Bändern wie dem X- und dem K₁₁-Band vorgesehen werden.

Wenn die Detektorempfänger 48 und 49 unempfindlicher sind als der Überwachungsempfänger 55, kann man die Peilantennen 42 und 43 zeitlich nacheinander an den Überwachungsempfänger 44 anschließen (sequentielles Monopuls). Hierfür ist für das Peilantennenpaar 42, 43 der Mikrowellenschalter 56 vorgesehen. Die Peilgüte ist am günstigsten, wenn der vor dem Umschaltzeitpunkt mit der Peilantenne 42 empfangene Impuls und der erste nach dem Umschaltzeitpunkt mit der Peilantenne 43 aufgenommene Impuls zur Quotientenbildung herangezogen werden. Alle Impulse müssen allerdings von ein und demselben Radargerät stammen. Jedes Peilantennenpaar 42, 43 hat einen Ausgang 40, 41 für Vertikalpolarisation und einen Ausgang 46, 47 für Horizontalpolarisation.

Die Mikrowellenschalter 44 und 45 verbinden für die Richtungsfindung entweder die beiden horizontalen oder die beiden vertikalen Ausgänge der Antennen 42 und 43 mit den Teilern 53 und 54. Für die Polarisationsmessung werden die beiden Ausgänge einer der beiden Antennen 42 oder 43, z. B. 40 und 46, mit den Teilern 53 und 54 verbunden.

Trotz Aufteilung des Gesamtfrequenzbandes auf mehrere Peilantennenpaare und zahlenmäßig entsprechend viele Empfängereingänge 57 bis 63 im Überwachungsempfänger 55 ist nur eine Zweikanaldrehkupplung 64 aufgrund einer Zusammenfassung der Teilfrequenzbänder durch zwei Weichen 65 und 66 über der Drehkupplung sowie zwei Weichen 67 und 68 unter der

ΐϊ Drehkupplung erforderlich. Anstelle der Zweikanal-Drehkupplung 64 lassen sich auch zwei Einkanaldrehkupplungen oben und unten auf dem Antennengehäuse verwenden.
Im einzelnen erfolgt die Frequenzaufteilung folgendermaßen. Der Frequenzweiche 66 werden die Signale des logarithmisch-periodischen Peilantennenpaares und die Signale des frequenzmäßig zweitniedrigsten, viertniedrigsten und höchsten Rillenhorn-Peilantennenpaars zugeführt Dagegen werden der Weiche 65 die Signale des frequenzmäßig niedrigsten, drittniedrigsten und zweithöchsten Rillenhorn-Peilantennenpaares eingegeben. Der Vorteil dieser Zusammenfassung ist, daß benachbarte Frequenzkanäle nicht an derselben Weiche liegen und dadurch Signalaufspaltungen in den Flankenbereichen der Filter in den Weichen vermieden werden. Die entsprechenden Eingänge der Weiche 66 sind mit 69,70, 71 und 72 und die Eingänge der Weiche 65 mit 73, 74 und 75 bezeichnet. Die Ausgänge der beiden Weichen 65 und 66 sind über die Zweikanal-Drehkupplung 64 mit den Eingängen der beiden feststehenden Weichen 67 bzw. 68 verbunden. Die Weiche 67 hat zwei Ausgänge 76 und 77 für einen niedrigen und einen hohen Frequenzbereich. In gleicher Weise ist die Weiche 68 mit ihren beiden Ausgängen 78

to und 79 aufgebaut. An die Ausgänge 76 und 78 sind Koaxialleitungen und an die Ausgänge 77 und 79 Hohlleiter angeschlossen. Die Koaxialleitungen von den Ausgängen 76 bzw. 78 sind jeweils an eine weitere Weiche 80 bzw. 81 geführt. Die Weiche 80 weist zwei Ausgänge und die Weiche 81 drei Ausgänge auf. Die beiden Ausgänge der Weiche 80 sind mit den Eingängen 58 und 60 des Überwachungsempfängers 55 verbunden, während der Ausgang 77 der Weiche 67 über den Hohlleiter unmittelbar am Eingang 62 des Überwachungsempfängers 55 liegt. Die drei Ausgänge der Weiche 81 sind mit den Eingängen 57. 59 und 61 des Überwachungsempfängers 55 und der Ausgang 79 der Weiche 68 ist über den Hohlleiter direkt mit dem Eingang 73 des Überwachungsempfängers 55 verbunden. Die Signale des Frequenzbandes des logarithmischperiodischen Peilantennenpaares gelangen somit vom Eingang 69 der Weiche 66 zum Eingang 57 des Überwachungsempfängers 55, die Signale des frequenzmäßig niedrigsten Rillenhornpaares vom Eingang 73

der Weiche 65 zum Eingang 58 des Überwachungsempfängers 55, die Signale des frequenzmäßig zweitniedrigsten Rillenhornpaares vom Eingang 70 der Weiche 66 zum Eingang 59 des Überwachungsempfängers 55, die Signale des frequenzmäßig drittniedrigsten Rillenhornpaares vom Eingang 74 der Weiche 65 zum Eingang 60 des Überwachungsempfängers 55, die Signale des frequenzmäßig viertniedrigsten Rillenhornpaares vom Eingang 71 der Weiche 66 zum Eingang 61 des

Überwachungsempfängers 55, die Signale des frequenzmäßig fünftniedrigsten Rillenhornpaares vom Eingang 75 der Weiche 65 zum Eingang 62 des Überwachungsempfängers 55 und die Signale des frequenzmäßig höchsten Rillenhornpaares vom Eingang 72 der Weiche 66 zum Eingang 63 des Überwachungsempfängers 55.

Die Signale des wendelförmig ausgebildeten Rundstrahlers 82 zur Nebenzipfelsignal-Unterdrückung gelangen über eine Weiche 83 zu einem Teiler 84, der die Empfangsleistung aufteilt und einen Teil über einen HF-Vorverstärker 85 einem weiteren Detektorempfänger 86 zuführt, und über den Schalter 56 die Möglichkeit bietet, den anderen Teil der Empfangsleistung zum Überwachungsempfänger 55 weiterzuleiten. Der Pegelvergleich zur NebenzipfehiP.terdrückup.g erfolgt in der Vergleichseinrichtung 87, welcher ein Empfangssignal einer der beiden Peilantennen 42 oder 43 zugeführt wird

Die Signale der Rundstrahlantenne für den oberen Frequenzbereich 88 werden über eine Weiche 89 in

derselben Weise den ihnen zugeordneten Detektorempfängern und dem Überwachungsempfänger 55 zugeführt wie Signale der Antenne 82. Für die insgesamt sieben Weichenausgänge der beiden Rundstrahler, die entsprechend den Teilbändern der Peilantennenpaare aufgeteilt sind, ist also siebenmal derselbe Signalweg wie der für den Ausgang 90 geschilderte notwendig. Ebenso ist der für das in einem Frequenzband arbeitende Peilantennenpaar 42,43 geschilderte Signal-

H) weg auch für die sechs in den anderen Frequenzbändern arbeitenden Antennenpaare aufzubauen. Im ausgeführten Beispiel rotieren sämtliche Teile, welche über der Zweikanal-Drehkupplung 64 dargestellt sind mit dem Antennengehäuse mit. Sind jedoch die Rundstrahler 82 und 88 mit ihren zugehörigen Weichen 83 bzw. 89 so angeordnet, daß sie nicht mit dem Antennengehäuse mitdrehen, so müssen die Mikrowellen-Schalter 56 direkt den entsprechenden Eingängen 58 bis 63 des Überwachungsempfängers 55 vorgeschaltet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

Patentansprüche:

1. Antennensystem zur Peilung einer Mikrowellensignale, insbesondere in Pulsform, abgebenden Signalquelle unter Verwendung zweier mechanisch gemeinsam rotierender, für gleiche Frequenz ausgelegter Antennen, deren an sich gleiche Hauptstrahlungskeulen zueinander winkelmäßig versetzt sind, sich aber überlappen, so daß innerhalb des den Peilsektor bestimmenden Überlappungsbereichs durch Pegelvergleich zweier mittels dieser Antennen empfangener Signale der Lagewinkel der Signalquelle festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne aus mehreren, in einer baulichen Einheit zusammengefaßten und gemeinsam rotierenden Einzelantennen (il, 12) besteht, von denen jede ein Teilfrequenzband eines breiten Frequenzbereiches überdeckt, und daß die Teilfrequenzbänder der Einzelantennen (11, 12) den Bändern eines unter anderem auch zur Pegelauswertung heranziehbaren, den sehr breiten Frequenzbereich mit mehreren Frequenzteilbändern abdeckenden Überwachungsempfängers (55) entsprechen.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einzelantennen Rillenhornstrahler (11) verwendet werden.

3. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler (11) jeweils einen getrennten Ausgang (25, 26) für horizontale Polarisation und vertikale Polarisation aufweisen.

4. Antennensystem nach Anspruch 3 und Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignale der getrennten, horizontal und vertikal polarisierten Ausgänge (25, 26 oder 40, 46) gleichzeitig durch zwei Empfänger oder zeitlich nacheinander durch den Überwachungsempfänger (55) verglichen werden und dadurch die Polarisation der Signalquelle bestimmt wird, wobei die Empfänger für den gleichzeitigen Vergleich als Detektorempfänger (48,49) ausgeführt sein können.

5. Antennensystem nach Anspruch 4 und einem anderen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenhornstrahler (11, 13, 15, 17, 19, 21 bzw. 12, 14, 16, 18, 20, 22) jeder der beiden Antennen in einer gemeinsamen Antennengehäusehälfte (29 bzw. 30) untergebracht sind.

6. Antennensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturflächen der jeweils in einer Antennengehäusehälfte (29, 30) untergebrachten Rillenhornstrahler (11, 13, 15, 17, 19, 2Ϊ bzw. 12, 14, 16, 18, 20, 22) in einer gemeinsamen Ebene liegen und daß diese Ebenen der beiden Antennengehäusehälften (29, 30) einen Winkel von etwa 20 Grad einschließen.

7. Antennensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturflächen aller Rillenhornstrahler (U, 13,15,17,19, 21 bzw. 12,14,16,18, 20,22) von jeweils einer Antennengehäusehälfte (29, 30) von einem ebenen Radom abgedeckt sind.

8. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden dem niedrigsten Frequenzteilband zugeordneten Einzelantennen logarithmisch-periodische Antennen (23,24) sind. h"

9. Antennensystem nach Anspruch 8 und einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden logarithmisch-periodischen Antennen (23, 24) auf jeweils einer der beiden Antennengehäusehälften (29,30) angebracht sind.

10. Antennensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden logarithmisch-periudischen Antennen (23, 24) derart auf den Antennengehäusehälften (29, 30) angeordnet sind, daß sie einen Winkel von etwa 40 Grad in der Azimutebene einschließen.

11. Antennensystem nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden logarithmisch-periodischen Antennen (23, 24) gemeinsam jeweils um ihre Längsachse als Drehachse drehbar ausgebildet sind.

12. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehgeschwindigkeit von 40 — 60 U/min möglich ist

13. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine variierbare Drehgeschwindigkeit.

14. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nebenzipfelunterdrückung sowie für eine eventuelle zusätzliche Weitwinkel-Überwachung eine oder mehrere Rundstrahlantennen (82, 88) mit einer Azimutüberdeckung von 360 Grad für den gesamten Frequenzbereich vorgesehen sind, so daß sich ein Pegelvsrgleich des Peilantennendiagramms mit dem Rundstrahldiagramm, das alle Nebenzipfel der Peilantenne überdeckt, in an sich bekannter Weise durchführen läßt.

15. Antennensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt zwei Rundstrahlantennen (82, 88) vorgesehen sind, von denen die eine (82) den unteren Frequenzbereich (z. B. 0,5 bis 5,7 GHz) abdeckt und als zirkulär polarisierte Wendelantenne (82) ausgebildet ist und von denen die andere (88) den oberen Frequenzbereich (z. B. 5,7 bis 18GHz) abdeckt und als Strahler (88) mit 45°-Linearpolarisation ausgebildet ist '

16. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anbringung auf einem Fahrzeug.

17. Antennensystem nach Anspruch 16 und einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Befestigung auf einem während der Fahrt einklappbaren Peilantennenmast.

18. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennenausgänge der rotierenden Einzelantennen (42, 43) eines jeden Frequenzbereichs und gegebenenfalls der entsprechende Ausgang der Rundstrahlantenne (82 oder 88) jeweils mit einem Eingang einer wechselweise schnell, z. B. von Impuls zu Impuls, umschaltenden, mitrotierenden Schaltereinrichtung (56) verbunden sind, deren Ausgang an jeweils einen der Eingänge (69 bis 75) einer ebenfalls mitrotierenden Frequenzweicheneinrichtung (65,66) angeschlossen ist, und daß das Ausgangssignal dieser Frequenzweicheneinrichtung (65, 66) über eine Drehkupplungseinrichtung (64) an die Eingangsseite einer feststehenden Frequenzweicheneinrichtung (67, 68, 80, 81) geführt ist, von welcher aus die Beaufschlagung des Überwachungsempfängers (55) erfolgt.

19. Antennensystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Weicheneinrichtungen in jeweils zwei Einzelweicheneinrichtungen (65, 66 bzw. 67, 80 und 68, 81) aufgeteilt sind, von denen

der einen (66 bzw. 68, 81) die Signale der Einzelantennen des niedrigsten, drittniedrigsten, fünftniedrigsten usw. Frequenzbandes und der anderen (65 bzw. 67,80) die Signale der Einzelantennen des zweitniedrigsten, viertniedrigsten, sechstniedrigsten usw. Frequenzbandes getrennt eingegeben und zusammengefaßt entnommen werden (oberhalb der Drehkupplung) bzw. zusammengefaßt eingegeben und getrennt entnommen werden (unterhalb der Drehkupplung) und daß die Drehkupplungseinrichtung (64) entweder aus einer einzigen Zweikanaldrehkupplung oder zwei Einkanaldrehkupplungsn besteht

20. Antennensystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antennenausgänge der rotierenden Einzelantennen (42, 43) eines jeden Frequenzbereiches außerdem unter Zwischenschaltung jeweils eines Teilers (53,54), z. B. eines Richtkopplers, gegebenenfalls unier Zwischenschaltung von HF-Vorverstärkern (50, 51), mit zwei 2a Detektorempfängern (48, 49) verbunden sind, mit deren Ausgangssignalen ausschließlich der Pegelvergleich der Signale eines Einzelantennenpaares bei jedem einzelnen Impuls (simultanes Monopuls) in einer Pegelvergleichsschaltung (52) durchgeführt wird.

21. Antennensystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, unter Verwendung mitdrehender Rundstrahlantennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstrahlantennen (82, 88) jeweils über eine Frequenz- jo weiche (83 bzw. 89), deren Ausgangsfrequenzbänder den Frequenzbändern der verschiedenen Einzelantennenpaare entsprechen, und über einen Teiler (84) mit einem Detektorempfänger (86) verbunden sind, wonach ein Pegelvergleich mit dem Empfangssignal einer der beiden zugeordneten Peilantennen (43) in einer Pegelvergleichseinrichtung (87) durchgeführt wird.

22. Antennensystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, unter Verwendung nicht mitdrehender Rundstrahlantennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstrahlantennen (82, 88) jeweils über eine Frequenzweiche (83, 89), deren Ausgangsfrequenzbänder den Frequenzbändern der verschiedenen Einzelantennenpaare entsprechen, und jeweils eine Umtasteinrichtung pro Frequenzband direkt an die zugeordneten Frequenzbandeingänge des Überwachungsempfängers (55) angeschlossen sind.