[0001] Primärradar- und IFF-Antennen(IFF = identification friend foe = Freund-Feind-Identifizierung)
lassen sich baulich getrennt ausführen, z.B. als Pillbox-Antenne und IFF-Balkenantenne,
und dann beispielsweise räumlich übereinander kombinieren. Es ist auch eine Balkenantenne
mit einer seriengespeisten Radarantenne und einem integrierten IFF-Balken bekannt.
Der Nachteil einer seriengespeisten Radar-Antenne,z.B. einer Hohlleiterschlitzantenne,
besteht in der Schmalbandigkeit und insbesondere in der Frequenzabhängigkeit der Hauptstrahlrichtung.
[0002] Aufgabe der Erfindung ist es, eine sehr kompakte, niedrige Radarantenne mit einer
integrierten IFF-Antenne zu schaffen, welche für eine Unterbringung auf kleinen Fahrzeugen
geeignet ist und in der horizontalen Ebene innerhalb einer größeren Frequenzbandbreite
optimale_ Eigenschaften aufweist.
[0003] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine sogenannte doppelstöckige
Pillbox-Antenne vorgesehen ist, die aus einem zylindrischen Parabolreflektor und zwei
senkrecht dazu angeordneten, zueinander parallel verlaufenden metallischen Platten
mit einer, parallel zu diesen Platten verlaufenden, jedoch nicht bis zum Parabolreflektor
reichenden Zwischenplatte besteht, so daß sich zu beiden Seiten dieser Zwischenplatte
jeweils ein Plattenzwischenraum ergibt, daß ein Radarsignal-Primärstrahler mit seinem
Strahlungszentrum in der Brennlinie des Parabolreflektors im einen Plattenzwischenraum
angeordnet ist, daß entlang des zylindrischen Parabolreflektors eine Einrichtung zur
Umlenkung der Strahlung vom einen in den anderen Plattenzwischenraum vorgesehen ist
und daß neben dem Radarsignal-Primärstrahler eine Einrichtung zur Strahlungseinkopplung
des IFF-Signals angeordnet ist.
[0004] Eine einfache Pillbox-Antenne wird bekanntlich durch einen zylindrischen Parabolreflektor
und zwei senkrecht dazu und zueinander parallel verlaufende, metallische Platten,
die einen Abstand von weniger als eine Wellenlänge aufweisen, gebildet. Die Einspeisung
erfolgt hierbei an der Brennlinie. Es entsteht eine fächerförmige Strahlungskeule.
Im Gegensatz dazu weist die an sich bekannt Doppelstock-(gefaltete)Pillbox-Antenne
den Vorteil auf, daß die Apertur nicht durch den Primärstrahler teilweise abgeschattet
wird.
[0005] Die Erfindung wird im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Doppelstock-Pillbox-Antenne für Radar- und IFF-Signale nach der Erfindung
in einer geschnittenen Seitendarstellung,
Fig. 2 diese Antenne in einer in Fig. 1 bei I-I geschnittenen Draufsicht, und
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2.
[0006] Die doppelstöckige Pillbox-Antenne nach der Erfindung besteht aus einem zylindrischen
Parabolreflektor 1 und zwei senkrecht dazu angeordneten, zueinander parallel verlaufenden
metallischen Platten 2 und 3'mit einer Zwischenplatte 4, die jedoch nicht bis zum
Parabolreflektor 1 reicht. Die Zwischenplatte 4 verläuft parallel zu den beiden Platten
2und 3. Zu beiden Seiten der Zwischenplatte 4 ergibt sich jeweils ein Plattenzwischenraum
(= Stockwerk) 5 bzw. 6. In der Brennlinie des Parabolreflektors 1 ist mit seinem Strahlungszentrum
ein Radarsignal-Primärstrahler 7 im Plattenzwischenraum 6 angeordnet. Der Radarsignal-Primärstrahler
7 läßt sich beispielsweise als offener Hohlleiter oder als ein kleiner Hornstrahler,
z.B. ein Umlenkhornstrahler, wie in Fig. 1, ausbilden. Das von einer Zuführung 8 kommende
Radarsignal wird somit über den Primärstrahler 7 in den unteren Plattenzwischenraum
6 eingekoppelt. Der Strahlungsübergang vom unteren Plattenzwischenraum 6 in den oberen
Zwischenraum 5 erfolgt in der Anordnung nach Fig. 1 mit Hilfe von zwei 45°-Abschrägungen
9 und 10 in der Querschnittskontur des zylindrischen Parabolreflektors 1. Der Übergang
kann aber auch durch einen einfachen Schlitz zwischen der Zwischenplatte 4 und dem
zylindrischen Parabolreflektor 1 erfolgen. Die Zwischenplatte 4 wird in einer am zylindrischen
Parabolreflektor 1 entlang verlaufenden, aus dieleketrischem Material bestehenden
Halterung 11 befestigt. Eine derartige Halterung der Zwischenplatte 4 ist der Verwendung
von diskreten Abstandsstiften u.U. vorzuziehen, da bei der Verwendung solcher Stifte
störende Inhomogenitätsstellen entstehen können. Vor der Apertur 20 des oberen Zwischenraumes
5 ist eine trichterförmige Öffnung 12 vorgesehen, um die gewünschte vertikale Bündelung
zu ermöglichen. Auch in der Nähe der Apertur kann der Zwischenraum durch eine aus
dielektrischem Material bestehende Abstützung 21 gehalten werden, die gleichzeitig
der klimatischen Abdichtung dienen kann.
[0007] Zu beiden Seiten der Primärradareinkopplung,d.h. zu beiden Seiten des Umleakhorastrahlers
7 und damit auch der Pillbox-Parabol-Brennlinie, erfolgt die IFF-Einkopplung mittels
zweier Strahler 13 und 14. Die vertikale Polarisation dieser beiden IFF-Strahler 13
und 14 ist bei horizontaler oder vertikaler Primärradarpolarisation in jedem Fall
ausbreitungsfähig und kann auch problemlos in das darüber liegende Stockwerk,-d.h.in
den Zwischenraum 5 umgelenkt werden. Die IFF-Einkopplung erfolgt durch die verlängerten
Innenleiter zweier Koaxialleitungen und muß wegen seiner relativ zur Wellenlänge kurzen
Ausdehnung angepaßt werden. Die der IFF-Einkopplung dienenden Strahler 13 und 14 können
in Querrichtung etwas zueinander versetzt sein, so daß die Abstände dieser Einkoppelstrahler
13 und 14 jeweils zum Radarsignal-Primärstrahler 7 unterschiedlich sind und eine für
eine optimierte zielgesteuerte Abfrage notwendige; gegenüber der Radarhauptkeule schiel
ende IFF-Hauptstrahlrichtung entsteht. Eine Summen-Differenzbildung der Signale der
beiden IFF-Strahler 13 und 14 zur Einengung der effektiven Keulenbreite und zur Nebenkeulensignalunterdrückung
erfolgt durch eine außen an der Platte 3 angebrachte Hybridschaltung 15 in zweckmäßiger
Weise unmittelbar unterhalb der IFF-Einkopplung. Mit 16 und 17 sind der Summen- und
Differenzeingang dieser Hybridschaltung 15 bezeichnet.
[0008] Der untere Plattenzwischenraum 6 ist an der zum zylindrischen Parabolreflektor abgewandten
Seite mit einer metallischen Rückwand 18 abgeschlossen. Der Abstand d
2 zwischen der Einrichtung zur Strahlungseinkopplung der IFF-Signale, d.h. den beiden
Strahlern 13 und 14, und der Rückwand 18 ist in vorteilhafter Weise so bemessen, daß
die Rückwand als Subreflektor für die IFF-Signale wirksam ist. Bei vertikaler Strahlungspolarisation
sowohl der auszustrahlenden
'Radarsignale als auch der auszustrahlenden IFF-Signale empfiehlt es sich, den Abstand
d
1 zwischen dem Strahlungszentrum des Radarsignal-Primärstrahler 7 und der Rückwand
18 größer als den Abstand d
2 zwischen den Strahlern 13 und 14 der Einrichtung zur Strahlungseinkopplung der IFF-Signale
auf der einen Seite und der Rückwand 18 auf der anderen Seite zu wählen. Durch diese
Maßnahme werden Störungen des Primärradars durch die IFF-Strahlung vermieden. Die
sich ergebende Abweichung des IFF-Strahlungsschwerpunktes von der Brennlinie des zylindrischen
Parabolreflektors 1 ist bei der üblichen Wellenlänge für IFF-Signale von ca. 30 Zentimeter
unkritisch.
[0009] In den weiter außen liegenden Bereichen der Rückwand 18 können störende Reflexionen
beispielsweise durch einen Absorberbelag 19 reduziert werden. Eine andere Möglichkeit
der Verringerung störender Reflexionen bestünde in einer bestimmten Formgebung der
Rückwand 18. Die beiden Abstände d
1 und d
2 wären dann allerdings nicht mehr konstant. Es läßt sich jedoch durch eine solche
Formgebung eine gewünschte Belegung des zylindrischen Parabolreflektors erzielen.
[0010] Im Frequenzbereich über ca. 8 - 10 GHz kann durch die Verwendung von zirkularer anstelle
von linearer Polarisation eine bessere Regenechounterdrückung erzielt werden. Die
aus der Pillbox-Apertur austretende, beispielsweise vertikale Polarisation kann im
Bereich des Trichters, in dem die horizontale Polarisation ausbreitungsfähig ist,
durch ein Polarisationsgitter 22 in eine zirkulare Polarisation umgewandelt werden.
Ein derartiges Polarisationsgitter 22 besteht in bekannter Weise z.B. aus unter 45°
gegen die Aperturkanten geneigten Drähten oder Mäanderlinien, welche neben dem vorhandenen
z.B. vertikalen E-Vektor einen gleich großen, 90°-phasenverschdbenen horizontalen
E-Vektor erzeugen, so daß die gewünschte zirkulare Polarisation entsteht.
[0011] Für das IFF-Signal ist diese Polarisationsumwandlung unerwünscht, da auch die Signale
der abzufragenden Transponder vertikal polarisiert sind. Eine Anordnung des Polarisationsgitters
innerhalb des Trichters 12 an einer Stelle, an der die Querabmessung unter einer halben
IFF-Wellenlänge liegt, verhindert die Anregung einer horizontalen IFF-Komponente,
da diese dort nicht ausbreitungsfähig ist.
[0012] Damit besteht die Möglichkeit, die Radarpolarisation in eine zirkulare Polarisation
umzuwandeln und die in derselben Antenne erregte IFF-Polarisation vertikal zu belassen.
[0013] Die Abstützung 21 und das Polarisationsgitter 22 lassen sich auch baulich zusammenfassen.
1. Radarantenne mit integrierter IFF-Antenne (IFF = identification friend foe= Freund-Feind-Identifizierung),
dadurch gekennzeichnet , daß eine sogenannte doppelstöckige Pillbox-Antenne vorgesehen
ist, die aus einem zylindrischen Parabolreflektor (1) und zwei senkrecht dazu angeordneten,
zueinander parallel verlaufenden metallischen Platten (2, 3) mit einer parallel zu
diesen Platten (2, 3) verlaufenden, jedoch nicht bis zum Parabolreflektor (1) reichenden
Zwischenplatte (4) besteht, so daß sich zu beiden Seiten dieser Zwischenplatte (4)
jeweils ein Plattenzwischenraum (5, 6) ergibt, daß ein Radarsignal-Primärstrahler
(7)mit seinem Strahlungszentrum in der Brennlinie des Parabolreflektors (1) im einen
Plattenzwischenraum (6) angeordnet ist, daß entlang des zylindrischen Parabolreflektors
(1) eine Einrichtung zur Umlenkung der Strahlung vom einen (6) in den anderen Plattenzwischenraum
(5) vorgesehen ist und daß neben dem Radarsignal-Primärstrahler (7) eine Einrichtung
(13, 14) zur Strahlungseinkopplung des IFF-Signals angeordnet ist.
2. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Radarsignal-Primärstrahler
ein Hornstrahler (7), z.B. ein Umlenkhornstrahler, ist.
3. Radarantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Radarsignal-Primärstiahler
ein offener Hohlleiter ist.
4. Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zur Strahlungsumlenkung vom einen zum anderen Plattenzwischenraum
(5, 6) in einem Schlitz besteht, welcher sich dadurch ergibt, daß die Zwischenplatte
(4) nicht ganz bis zum zylnidrischen Parabolreflektor (1) reicht.
5. Radarantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a - durch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zur Strahlungsumlenkung von einem zum anderen Plattenzwischenraum
(5, 6) durch zwei 45°-Abschrägungen (9, 10) in der Querschnittskontur des zplindrischen
Parabolreflektors(1) gebildet ist.
6. Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zwischenplatte (4) in einer amzylindrischen Parabolreflektor (1) entlang verlaufenden,
aus dielektrischem Material bestehenden Halterung (11) befestigt ist
7. Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß derjenige Plattenzwischenraum (6), in dem sich der Radarsignal-Primärstrahler
(7) befindet, an der zum Parabolreflektor (1) entgegengesetzt liegenden Seite mit
einer metallischen Rückwand (18) abgeschlossen ist..
8. Radarantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand (d2) zwischen der Einrichtung (13, 14) der Strahlungseinkopplung der IFF-Signale und
der Rückwand (18) so bemessen ist, daß diese als Subreflektor für IFF-Signale wirksam
ist.
9. Radarantenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß bei vertikaler Strahlungspolarisation
sowohl der auszustrahlenden Radarsignale als auch der auszustrahlenden IFF-Signale
der Abstand (d1) zwischen dem Strahlungszentrum des Radarsignal-Primärstrahlers (7) und der Rückwand
(18) größer ist als der Abstand (d2) zwischen der Einrichtung (13, 14) zur Strahlungseinkopplung des IFF-Signals und
dieser Rückwand (18).
10. Radarantenne nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in
den weiter außen liegenden Bereichen der Rückwand (18) Absorberbeläge (19) auf dieser
angebracht sind.
11. Radarantenne nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rückwand (18) so geformt ist, daß sich eine gewünschte Belegung des zylindrischen
Parabolreflektors (1) ergibt.
12. Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Einrichtung zur Strahlungseinkopplung der IFF-Signale durch zwei zu beiden
Seiten des Radarsignals-Primärstrahlers (7) angeordnete Strahler (13, 14)gebildet
ist.
13. Radarantenne nach Anspruch'12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden IFF-Strahler
(13, 14) jeweils durch den verlängerten, elektrisch angepaßten Innenleiter zweier
koaxialer Zuführungsleitungen gebildet sind, welche durch die eine metallische Platte
(3) durchgeführt sind.
14. Radarantenne nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden IFF-Strahler
(13, 14) in Querrichtung versetzt sind, so daß die Abstände dieser beiden Strahler
(13, 14) zum Radarsignal-Primärstrahler (7) unterschiedlich sind.
15. Radarantenne nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Hybridschaltung (15) zur Summe-Differenzbildung unmittelbar unter den beiden IFF-Strahlern
(13, 14) an der Außenseite der unteren Platte (3) angebracht ist.
16. Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sich derjenige Plattenzwischenraum (5), in welchem sich der Radar-Primärstrahler
(7) nicht befindet, nach außen hin trichterförmig (12) öffnet.
17. Radarantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß im Plattenzwischenraum (5) in der Nähe des Trichters (12) eine dielektrische Abstützung/angebracht
ist.
18. Radarantenne nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet , daß im Trichter
(12) ein zirkular polarisierendes Gitter (22) angebracht ist.
19. Radarantenne nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß das Gitter (22) im
Trichter (12) derart angebracht ist, daß es aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungsbedingungen
für den horizontalen Vektor der elektrischen Feldstärke des höherfrequenten Primärradarsignals
nur für Primärradar, aber nicht für IFF wirkt.
20. Radarantenne nach Anspruch 17 und einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die dielektrische Abstützung (21) und das polarisierende Gitter (22) baulich zusammengefaßt
sind.