Als Pillbox-Antenne ausgebildete Radarantenne mit integrierter IFF-Antenne

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Radarantenne mit einer integrierten IFF-Antenne. Vorzügliche Eigenschaften hinsichtlich Kompaktheit, Strahlungseigenschaften und Frequenzunabhängigkeit werden gemäß der Erfindung durch eine doppeistöckige Pillbox-Antenne mit Strahlungsumlenkung am zylindrischen Parabolreflektor (1) von einem ins andere Stockwerk (5, 6) erreicht. Das eine Stockwerk (6) weist nahe beim mit seinem Strahlungszentrum in der Brennlinie des Parabolreflektors (1) angeordneten Radarsignal-Primärstrahler (7) noch eine Einrichtung (13, 14) zur Einkopplung des IFF-Signals auf. Geeignet ist die Antenne nach der Erfindung insbesondere als kombinierte Primärradar-IFF-Antenne für kleinere Fahrzeuge (Fig. 3).

Beschreibung

[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 d₁ zwischen dem Strahlungszentrum des Radarsignal-Primärstrahler 7 und der Rückwand 18 größer als den Abstand d₂ 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 d₁ und d₂ 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.

Ansprüche

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.

Zeichnung