Modenkoppler für Monopulsanwendungen

Abstract

 Modenkoppler für Monopulsanwendungen in einem Antennenspeisesystem, zum Gewinnen von Winkelablagen in Azimut und Elevation, mit einem Haupthohlleiter (HH), in welchem mehrere Moden ausbreitungsfähig sind, und an den modenselektive Ein/Auskoppeltore angesetzt sind. Die Ein/Auskoppeltore sind sämtlich einfache, an den Haupthohlleiter angesetzte Norm-Hohlleiter, in denen nur der H₁₀-Grundwellentyp ausbreitungsfähig ist. Der (H₁₁+E₁₁)-Mode wird durch ein Trennblech (B) im Haupthohlleiter in zwei gegenphasigen Hohlleiterwellen überführt und über einen Koppelbügel (K) in einen seitlich auf gesetzten zweiten Hohlleiter (H₂) eingekoppelt. Die Vorderkante des Trennblocks ist als Reflektor für den H₀₁-Mode ausgebildet, so daß dieser Mode in zwei symmetrisch an den Haupthohlleiter angesetzte erste Hohlleiter (H₁₁, H₁₂) und über eine H-Ebenen-Verzweigung (HV) in einen gemeinsamen Abgangshohlleiter (H₁) ausgekoppelt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Modenkoppler für Monopulsan­wendungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er z.B. aus der DE-36 04 432 A1 bekannt ist. Eine ähnliche Anordnung ist in der DE-36 04 431 A1 beschrieben.

[0002] Der aus der DE-36 04 432 A1 bekannte Modenkoppler besteht aus einem Haupthohlleiter: in welchem mehrere Moden aus­breitungsfähig sind, und an den modenselektive Ein/Aus­koppeltore angesetzt sind. Die Ein/Auskoppeltore sind sämtlich einfache, an den Haupthohlleiter angesetzte Norm-Hohlleiter, in denen nur der H₁₀-Grundwellentyp aus­breitungsfähig ist.

[0003] Die Abmessungen des Haupthohlleiters sind bei dem be­kannten Modenkoppler so groß gewählt, daß alle relevanten Hohlleitermoden ausbreitungsfähig sind. Die Abmessungen sind jedoch nicht so groß, daß sich unerwünschte Hohllei­termoden ausbreiten, die zu fehlerhaften Empfangssignalen führen können. Durch modensensitive Auskopplung der H₁₀- und der H₂₀-Welle erhält man ein Summen-und ein Differenz­diagramm (Peildiagramm) in der Elevation. Der H₁₀-Mode wird am Ende des Hohlleiterzuges in gerader Linie ausge­koppelt, nachdem der Haupthohlleiter stufenweise bis auf Normhohlleiterformat reduziert wurde. Der H₂₀-Mode wird durch einen seitlich angesetzten Hohlleiter ausgekoppelt. Die (H₁₁+E₁₁)-Welle, die das Differenzdiagramm im Azimut liefert, wird beim bekannten Modenkoppler im Haupthohl­leiter mit einem Trennblech in zwei gegenphasige Hohllei­terwellen überführt, wie im Prinzip aus der EP-PS 0061 576 bekannt. Ihre Energie wird dann selektiv mit einem Koppel­bügel in den seitlich aufgesetzten Hohlleiter einge­koppelt.

[0004] Der ähnlich aufgebaute Modenkoppler für Monopulsanwendun­gen in einem Antennenspeisesystem aus der DE-36 04 431 A1 dient ebenfalls zum Gewinnen von Winkelab­lagen in Azimut und Elevation und besteht aus einem Haupt­hohlleiter, in welchem mehrere Moden ausbreitungsfähig sind, und an den modenselektive Ein/Auskoppeltore ange­setzt sind. Ein weiteres Ein/Auskoppeltor zum Ein/Aus­koppeln eines dem Summenmode orthogonalen Modes ist als einfacher, an den Haupthohlleiter angesetzter Hohlleiter realisiert, in dem nur der H₁₀-Grundwellentyp aus­ breitungsfähig ist. Ein metallischer Reflektor ist in den Haupthohlleiter eingesetzt, der den orthogonalen Mode in den angesetzten Hohlleiter reflektiert.

[0005] Weitere Modenkoppler für Monopulsanwendungen sind z.B. im Lehrbuch von Skolnik, "Radar Handbook", Mc Graw Hill 1970, Kap. 21, S. 18 ff, in der EP-PS 0061 576 und der EP-PS 0041 077 beschrieben.

[0006] Nachteil dieser letztgenannten bekannten Koppler ist jedoch, daß sie zum Gewinnen eines der beiden Ablagesi­gnale eine kompliziert herzustellende Auskopplung ein­schließlich einer EH-Verzweigung (Magisches T) verwenden. Bei der im Lehrbuch von Skolnik beschriebenen Anordnung tritt z.B. an einem Ausgang der EH-Verzweigung das vom (H₁₁+E₁₁)-Mode gebildete Differenzsignal auf, während am zweiten Ausgang ein Anteil des Summensignals ausgekoppelt werden kann. Dieser Anteil muß durch besondere Maßnahmen mit dem am eigentlichen Summentor auszukoppelnden Summen­signal zusammengeführt werden, was weiteren konstruktiven Aufwand benötigt.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Modenkoppler der eingangs genannten Art anzugeben, der die Auskopplung weiterer Moden gestattet. Die Erfindung ist im Patentan­spruch 1 gekennzeichnet. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele der Erfindung.

[0008] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

FIG. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Modenkopplers.

In den Figuren 2a-d sind die Feldbilder der ausgenutzten Hohlleitermoden und die zugehörigen Strahlungskeulen dargestellt.

Die Figuren 3a-b zeigen die möglichen Betriebsarten in einem Antennen­speisesystem.

[0009] Der Aufbau des Modenkopplers (FIG. 1) ist im Grundaufbau identisch mit der eingangs zitierten bekannten Anordnung. Die Abmessungen eines Haupthohlleiters HH sind so groß zu wählen, daß alle relevanten Hohlleitermoden ausbreitungs­fähig sind. Die Abmessungen dürfen jedoch nicht so groß sein, daß sich unerwünschte Hohlleitermoden ausbreiten, die zu fehlerhaften Empfangssignalen führen können. Durch modensensitive Auskopplung der H₁₀-und H₂₀-Welle, deren Feldbilder der FIG. 2a zu entnehmen sind, erhält man ein Summen- und ein Differenzdiagramm (Peildiagramm) in der Elevation (FIG. 2b). Dieser Teil der Anordnung ist mit der im Lehrbuch von Skolnik beschriebenen Anordnung identisch. Der H₁₀-Mode wird am Ende des Hohlleiterzuges in gerader Linie ausgekoppelt, nachdem der Haupthohlleiter HH stufen­weise bis auf Normhohlleiterformat, H₄, reduziert wurde. Der H₂₀-Mode wird durch einen seitlich angesetzten Hohl­leiter H₃ ausgekoppelt. Die (H₁₁+E₁₁)-Welle, die das Differenzdiagramm im Azimut liefert, wird beim erfindungs­gemäßen Modenkoppler im Haupthohlleiter HH mit einem Trennblech B in zwei gegenphasige Hohlleiterwellen über­führt, wie im Prinzip aus der EP-PS 0061 570 bekannt. Ihre Energie wird dann selektiv mit einem Koppelbügel K in den seitlich aufgesetzten Hohlleiter H₂ eingekoppelt. Die Figuren 2c und 2d zeigen das Feldbild und die Strahlungs­keule der (H₁₁+E₁₁)-Welle.

[0010] Weiterhin enthält der erfindungsgemäße Modenkoppler Koppelöffnungen zum Auskoppeln eines des H₁₀-Mode orthogonalen Modes, der als H₀₁-Mode bezeichnet wird. Sein Feldbild und die Strahlungskeulen sind den Figuren 2c und 2d zu entnehmen. An der Vorderkante des Trennblechs B wird der H₀₁-Mode reflektiert und in die symmetrisch an den Haupt-Hohlleiter HH angeschlossenen Abgangshohlleiter H₁₁ und H₁₀ durch Schlitze ausgekoppelt. Diese beiden Hohl­leiter werden über eine H-Ebenen-Verzweigung HV zusammen­geführt, so daß im hohlleiter H₁ die Leistung des H₀₁-­Modes abgeführt werden kann. Die Hohlleiterwellen des H₁₀-Modes und des H₂₀-Modes werden vom Trennblech B nicht gestört.

[0011] In allen vom Haupthohlleiter abzweigenden Koppelhohl­leitern ist nur der H₁₀-Grundwellentyp ausbreitungsfähig. Sie werden vorzugsweise als Normhohlleiter ausgeführt. Statt des Trennblechs B kann auch ein metallisiertes Dielektrikum verwendet werden, auf dem die Koppel­strukturen ätztechnisch hergestellt sind.

[0012] Der einfache Aufbau des erfindungsgemäßen Modenkopplers erlaubt eine Herstellung nach den Elektroforming-Ver­fahren.Diese Art der Herstellung ist speziell für Anwen­dungen bei mm-Wellenlängen vorteilhaft.

[0013] Bei der Herstellung nach dem Elektroforming-Verfahren kann auf einfache Weise eine Pyramidenhorn oder ein Rillenhorn am Antennenausgang des Modenkopplers integriert werden, so daß Form und Breite der Strahlungskeulen des Antennen­speisesystems beeinflußt werden können. Speziell die Ausführung mit einem Rillenhorn liefert den Vorteil­gleicher Strahlungskeulen für die beiden orthogonalen Summenmoden.

[0014] In FIG.3 sind die möglichen Betriebsarten des Antennen­speisesystems bei Verwendung einer Reflektorantenne darge­stellt (Hauptreflektor HR, Subreflektor SR). Wird das Sendesignal S mit Hilfe eines PIN-Dioden-Schalters PS auf das H₁₀-Tor geschaltet (die Zirkulatoren Z dienen zur Ent­kopplung von Sende-und Empfangszweig), so können mit dem erfindungsgemäßen Modenkoppler MK folgende vom Ziel re­flektierten Signale empfangen werden (FIG. 3a):
H₁₀-Tor: Summensignal, in der Polarisationsrichtung nicht gedrehter Anteil (Σ_∥)
H₂₀-Tor, (H₁₁+ E₁₁)-Tor: Differenzsignale, in der Polari­sationsrichtung nicht gedrehte Anteile (Δe_∥ ,Δa_∥ )
H₀₁-Tor: Summensignal, in der Polarisa­tionsrichtung um 90° gedrehter Anteil (Σ⊥).

[0015] Wird hingegen über das H₀₁-Tor gesendet, so werden fol­gende vom Ziel reflektierten Signale empfangen (FIG.3b):
H₁₀-Tor: Summensignal, in der Polarisa­tionsrichtung um 90° gedrehter Anteil (Σ⊥).
H₂₀-Tor, (H₁₁+ E₁₁)-Tor: Differenzsignale, in der Polari­sationsrichtung um 90° gedrehte Anteile (Δe⊥,Δa⊥ )
H₀₁-Tor: Summensignal, in der Polarisa­tionsrichtung nicht gedrehter Anteil (Σ_∥).

[0016] Durch Umschalten des Sendesignals vom H₁₀-Tor auf das H₀₁-Tor oder umgekehrt kann man sowohl nicht polarisati­onsdrehende als auch polarisationsdrehende Ziele mit maximaler Empfindlichkeit detektieren und anpeilen, bzw. aus dem Verhältnis der Leistungen in beiden Polarisationen auf Eigenschaften des Ziels schließen.

[0017] Außerdem können auf diese Weise die Reflexionen nicht erwünschter Ziele zum Teil unterdrückt werden.

[0018] Zum Senden und Empfangen zirkularer Polarisation kann am Antennenausgang A des Modenkopplers ein Polarisations­wandler vorgesehen werden. Dieser Polarisationswandler muß auf alle beteiligten Wellentypen wirken und ist deshalb als flächenhafte Anordnung vor dem Modenkoppler anzuordnen (z.B. Scheibe aus doppelbrechendem Material). Die oben beschriebenen Vorteile der Anordnung bleiben erhalten, da je nach dem Drehsinn des reflek­tierten, i.A. elliptisch polarisierten Signals weiterhin zwischen Zielen, die den Drehsinn der Welle bei der Re­flexion beibehalten und solchen, die den Drehsinn umkeh­ren unterschieden werden kann.

Ansprüche

1. Modenkoppler für Monopulsanwendungen in einem Anten­nenspeisesystem, zum Gewinnen von Winkelablagen in Azimut und Elevation mit einem Haupthohlleiter in welchem mehrere Moden ausbreitungsfähig sind, und an den moden­selektive Ein/Auskoppeltore angesetzt sind, wobei die Ein/Auskoppeltore sämtlich einfache, an den Haupthohllei­ter angesetzte Norm-Hohlleiter sind, in denen nur der H₁₀-Grundwellentyp ausbreitungsfähig ist, wobei ein Trenn­blech im Haupthohlleiter den (H₁₁+ E₁₁)-Mode in zwei gegenphasige Hohlleiterwellen überführt und über einen Koppelbügel in einen seitlich aufgesetzten zweiten Hohl­leiter einkoppelt, wobei die Vorderkante des Trennblechs als Reflektor für den H₀₁ Mode ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der H₀₁-Mode in zwei symmetrisch an den Haupthohlleiter (HH) angesetzte erste Hohlleiter (H₁₁, H₁₂) und über eine H-Ebenen-Verzweigung (HV) in einem gemeinsamen Abgangshohlleiter (H₁) ausgekoppelt ist.

2. Modenkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennblech (B) ein metallisiertes Dielektrikum ist, auf welchem die Koppelstrukturen ätztechnisch herge­stellt sind.

3. Modenkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er an ein Pyramidenhorn als Antenne angeschlossen ist.

4. Modenkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß er an ein Rillenhorn als Antenne angeschlossen ist.

5. Modenkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Herstellung im Elektroforming-­Verfahren.

6. Modenkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im antennenseitigen Ausgang ein Polarisationswandler eingefügt ist.

7. Modenkoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationswandler aus einer Scheibe eines doppelbrechenden Materials besteht.

8. Modenkoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationswandler aus einer metallischen Gitter­struktur besteht.

Zeichnung