DE1076205B - Radargeraet mit zirkular polarisierter Strahlung zur Unterscheidung von isotropen und anisotropen Zielen und Verfahren zum Betrieb des Geraetes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Radargerät mit zirkulär polarisierter Strahlung zur Unterscheidung von isotropen und anisotropen Zielen und ein Verfahren zum Betrieb des Gerätes.

Beim Auftreffen zirkulär polarisierter Wellen auf ein isotropes Hindernis, beispielsweise eine Wolke aus winzigen Wassertropfen, werden Echowellen zurückgeworfen, die im gleichen Sinne zirkulär polarisiert sind wie die auftreffenden Wellen, d. h. daß — von dem als festen Bezugspunkt gewählten Radargerät aus gesehen — die auf das isotrope Hindernis auftrefifenden Signale und die zurückgeworfenen Echos in gleichem Sinne rotieren.

"Trifft dagegen eine zirkulär polarisierte Welle auf ein anisotropes Hindernis, etwa einen Metallgegenstand, so wird eine elliptisch oder sogar linear polarisierte Welle reflektiert. Eine solche Welle läßt sich jedoch als Überlagerung zweier zirkulär polarisierter Wellenkomponenten mit entgegengesetztem Rotationssinn betrachten.

Durch eine Trennung und gesonderte Anzeige der rechts- und linksdrehenden Zirkularpolarisationskomponenten der reflektierten Strahlung ist es möglich, isotrope von anisotropen Hindernissen zu unterscheiden.

Die Verwendung zirkulär polarisierter Wellen in der Radartechnik ist bereits bekannt, so z. B. bei einem Gerät, das zur Ausstrahlung der zirkulär polarisierten Wellen und als Weiche zur Trennung der reflektierten polarisierten Wellen entgegengesetzter Drehrichtung einen Hornstrahler benutzt, der durch vier als Hybridenverzweigung ausgebildete Rechteckhohlleiter gespeist wird. Es ist dabei die Unterdrückung von Regenechos durch Anzeige nur einer der Zirkularpolarisationskomponenten der reflektierten Strahlung beabsichtigt, und die Einstellung der Schaltung ist sehr frequenzempfindlich.

Der Erfindung haften diese Einschränkungen nicht an. Sie besteht darin, daß an einen Richtungskoppler zur richtungsabhängigen Umwandlung plan polarisierter Wellen in zirkulär polarisierte Wellen und umgekehrt mit einem auf die Mitte der Breitseite eines Rechteckhohlleiters aufgesetzten Rundhohlleiter und zwei getrennten, zueinander senkrechten Kopplungsschlitzen beiderseits der Symmetrieebene des Rechteckhohlleiters eine Radareinrichtung derart angeschlossen ist, daß der primäre Strahler einer Antenne für zirkulär polarisierte Wellen am Rundhohlleiter liegt, während der Sender und ein Empfänger mit dem einen Anschluß des Rechteckhohlleiters, ein zweiter Empfänger aber mit dem anderen Anschluß des Rechteckhohlleiters im Sinne einer getrennten Anzeige der rechts- und linksdrehenden Radargerät

mit zirkulär polarisierter Strahlung

zur Unterscheidung von isotropen

und anisotropen Zielen und Verfahren

zum Betrieb des Gerätes

Anmelder:
Georges Robert Pierre Marie, Paris

Vertreter: Dr. B. Quarder, Patentanwalt,
Stuttgart-O, Richard-Wagner-Str. 16

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 16. März und 12. November 1956

Georges Robert Pierre Marie, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Zirkularpolarisationskomponenten der Empfangsstrahlung verbunden ist.

Dabei wird Gebrauch gemacht von einem Teil eines bereits vorgeschlagenen, aber nicht vorveröfrentlichten Resonanzrichtungskopplers, welch letzterer aus zwei Rechteckhohlleitern und einem dazwischenliegenden Rundhohlleiter besteht. Die Rechteckhohlleiter sind durch je zwei Schlitze in ihren Breitseiten mit dem Rundhohlleiter gekoppelt. Die Schlitze stehen senkrecht zueinander und liegen beiderseits einer die Breitseiten schneidenden Symmetrieebene des Rechteckhohlleiters, wobei der eine Schlitz parallel und in einem bestimmten Abstand X₁ von der Längsachse des Rechteckhohlleiters und der zweite senkrecht dazu mit seinem Mittelpunkt im Abstand X₂ von dieser Achse angeordnet ist. Die Schlitze überkreuzen sich dabei nicht. Beide Abstände X₁ und X₂ sind voneinander abhängig; es gilt die Beziehung X₁ = 1,76 · X₂. Der Rundhohlleiter ist dergestalt zwischen den beiden Rechteckhohlleitern eingesetzt, daß er über den Schlitzen steht, wobei seine Achse diejenigen der Rechteckhohlleiter mindestens annähernd schneidet. Es können dünne metallische Platten in den Rechteckhohlleitern parallel zu deren Breitseiten und gegenüber den Längsschlitzen angebracht sein. Sie dienen zur guten Breitbandanpassung der Kopplungsvorrichtung.

Unter den geschilderten Bedingungen wird eine in einem der Rechteckhohlleiter sich fortpflanzende,

909 757/360

3 4

linear polarisierte Welle in' eine in einer bestimmten möglich ist, die Intensität der Welle R₂, die aus der

Richtung zirkulär polarisierte Welle im Rundhohl- Öffnung 2 austritt, zu vernichten. In diesem Falle

leiter umgewandelt und umgekehrt. Bei diesem Rieh- geht die gesamte Energie, die durch die Öffnung 1

tungskoppler kann eine Übertragung linear polarisier- des Rechteckhohlleiters 3 eintritt, in Form einer

ter Wellen verschiedener Frequenzen auf je einen 5 zirkulär polarisierten, in einem bestimmten Sinne

Kanal als linear polarisierte Wellen bewirkt werden; rotierenden Welle in den Rundhohlleiter 4 über. Es

es handelt sich jedenfalls um eine Umwandlungs- wird keine Energie durch die Öffnung 2 ausgesandt

vorrichtung zwischen zwei Rechteckhohlleitern. und keine Energie nach der Öffnung 1 reflektiert.

Demgegenüber wird bei der Erfindung nur ein Wenn die sich in dem Rundhohlleiter 4 fortpflan-

einziger Rechteckhohlleiter verwendet, der über eine io zende Welle auf ein Hindernis trifft, wird sie durch

oben beschriebene Schlitzkopplung mit einem eventuell dieses Hindernis teilweise reflektiert, und wenn außer-

aus mehreren Kammern bestehenden Rundhohlleiter dem dieses Hindernis vollständig isotrop ist in bezug

verbunden ist. Dadurch wird — im Unterschied zu auf die Achse des Leiters, erzeugt die reflektierte

dem vorstehend beschriebenen Richtungskoppler — Energie eine zirkulär polarisierte Welle, die — vom

die Trennung zirkulär polarisierter Wellen gleicher 15 Radargerät aus gesehen — im gleichen Sinne rotiert

Frequenz, aber verschiedener Drehrichtung erreicht. wie die einfallende Welle. Die reflektierte Welle tritt,

Die magnetische Sperrung einer zirkulär polari- nachdem sie die Doppel-Viertelwellen-T-Verbindung

sierten Welle bestimmter Drehrichtung in einem einen wieder passiert hat, bei der Öffnung 2 des Reckteck-

abgestimmten Resonanzhohlraum bildenden Rund- hohlleiters 3 aus.

hohlleiter durch Verstimmung mit Hilfe eines magne- 20 Wenn das getroffene Hindernis anisotrop ist und tisierbaren Ferritkerns ist an sich bekannt. Bei einer z. B. aus einem quer durch den Rundhohlleiter ge-Ausführungsform der Erfindung wird jedoch durch spannten Draht besteht, wird die reflektierte Welle eine bestimmte Führung des Magnetfeldes eine linear polarisiert. Man weiß, daß eine linear polari-Sperrung der beiden zirkulär polarisierten Wellen sierte Welle in zwei zirkulär polarisierte, im entgegenentgegengesetzten Drehsinnes bewirkt, auf deren 25 gesetzten Sinne rotierende Wellen zerlegt werden Frequenz der Resonanzhohlraum abgestimmt ist. kann. Hieraus ergibt sich, daß diejenige dieser Außerdem werden gemäß einer weiteren Ausführungs- Wellen, deren elektrisches Feld in gleichem Sinne form der Erfindung die zur Verstimmung der Reso- umläuft wie die einfallende Welle, ihre Energie in nanzhohlräume dienenden Magnetfeldspulen bei einer Richtung auf die Öffnung 2 des Rechteckhohlleiters 3 Mehrzahl von Strahlern mit Kondensatoren zu einer 30 richtet, während die Welle, deren elektrisches Feld Verzögerungsleitung zusammengeschaltet, und von entgegengesetzt zum elektrischen Feld der einfalleneinem Impulsgeber werden Stromruheimpulse auf die den Welle umläuft, ihre Energie gegen die Öffnung 1 Verzögerungsleitung gegeben, so daß aufeinander- des Rechteckhohlleiters 3 richtet,
folgend jeweils nur ein Strahler in ungesperrtem Die oben beschriebenen Eigenschaften bleiben Zustand freigegeben ist. Auf diese Weise kann bei 35 unverändert, wenn die Welle durch eine hierzu gedem Radargerät eine automatisch arbeitende stufen- eignete und die Zirkularpolarisation der Welle beweise Abtastung eines vertikalen oder horizontalen wahrende Antenne in den freien Raum ausgesandt Winkelbereichs erreicht werden. wird und wenn das Hindernis anstatt in dem Rund-Näheres über die Erfindung ergibt sich aus der hohlleiter sich im freien Raum befindet.
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in 40 Fig. 2 zeigt ein sehr vereinfachtes Schema eines der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dar- Radargerätes gemäß einer Ausführungsform der gestellt sind. Erfindung.

Die Verbindung zwischen dem Rundhohlleiter und In dieser Figur bezeichnet 9 die Doppel-Vierteldem Rechteckhohlleiter, wie sie in den erwähnten, wellen-T-Verbindung der Fig. 1, deren öffnungen 1 bereits vorgeschlagenen Richtungskopplern verwendet 45 und 2 mit zwei Leitern 10 bzw. 10' verbunden sind, wird, soll im folgenden Doppel-Viertelwellen-T-Ver- 11 ist ein Sendemagnetron, das mit dem Leiter 10 bindung genannt werden. Der Aufbau und die Wir- verbunden ist. 12 und 13 sind zwei Empfänger, kungsweise dieses Typs einer Doppel-Viertelwellen- 14, 15, 16 und 17 sind sogenannte TR- und Anti-TR-T-Verbindung soll an Hand der Fig. 1 erläutert Funkenstrecken, das sind übliche Sende-Empfangswerden. 50 Sperröhren. 18 ist eine Antenne von dielektrischem In dieser Figur sind 1 und 2 die Öffnungen eines Kerzentyp, 19 ein Parabolspiegel und 20 ein reflexions-Rechteckhohlleiters 3. 4 ist ein Rundhohlleiter, dessen freier Widerstandsabschluß. Die an Hand der Fig. 1 Achse senkrecht auf der Mitte der Breitseite des beschriebenen Eigenschaften sind auch bei dem Radar-Leiters 3 steht. 5 und 6 sind Kopplungsschlitze zwi- gerät gemäß der Fig. 2 vorhanden,
sehen dem Rundhohlleiter und dem Rechteckhohlleiter, 55 Die durch die relativ zur Strahlungsachse isotropen und 7 ist eine Impedanzanpassungsplatte. Die Lage Hindernisse hervorgerufenen Echos werden zu dem der Schlitze und der Platte ist im obigen bereits Leiter 10' geleitet, um von dort auf den Empfänger 15 genauer charakterisiert worden. gerichtet zu werden. Die durch anisotrope Hindernisse Wenn die Lage dieser Schlitze dementsprechend verursachten Echos werden teilweise ebenso weitergewählt ist, ergibt sich, daß bei Eintritt einer Welle 60 geführt, teilweise aber gegen den Leiter 10 geleitet von der Intensität T₁ durch die Öffnung 1 des Recht- und von dort auf den Empfänger 12. Man kann also, eckhohlleiters 3 in den Rundhohlleiter 4 eine Welle indem man die von den beiden Empfängern 12 und 13 mit der Intensität T₂ und durch die öffnung 2 des empfangenen Echos miteinander vergleicht, feststellen, Rechteckhohlleiters 3 eine Welle mit der Intensität R₂ ob man es mit einem isotropen oder mit einem austritt. Zwischen den Intensitäten T₁, T₂ und i?₂ 65 anisotropen Ziel zu tun hat. Außerdem hat ein solches, bestehen die gleichen Beziehungen wie zwischen den mit zirkularer Polarisation arbeitendes Radargerät einfallenden, weitergeleiteten oder reflektierten Inten- bekanntlich nicht die Unzulänglichkeiten der Geräte, sitäten eines verlustfreien Halbreflektors, derart, daß bei denen die Polarisation der Wellen linear ist.
es, wenn in dem Rundhohlleiter 4 eine Irisblende 8 Bei den letzteren haben nämlich die zurückgesandmit einem geeigneten Scheinleitwert angebracht wird, 70 ten Echos Intensitäten, die mit der Richtung der

Polarisation der Wellen relativ zu dem Ziel variieren. Es ergibt sich hieraus in solchen Fällen, in denen die Sendeantenne um den Spiegelbrennpunkt rotiert, eine Modulation des empfangenen Signals mit einer Frequenz, die das Doppelte derjenigen beträgt, mit der die Sendeantenne umläuft.

Bei dem Radartyp gemäß der Erfindung verhält sich der zwischen den Kopplungsschlitzen 5 und 6 der Doppel-Viertelwellen-T-Verbindung und dem irisförmigen Hindernis 8 angeordnete Rundhohlleiterabschnitt wie ein Resonanzhohlraum, der zirkulär polarisiert schwingt. Der Rotationssinn der Felder in diesem Resonanzhohlraum ist an den Ausbreitungssinn der sich in dem Rechteckhohlleiter fortpflanzenden Wellen gebunden. Ein bestimmter Ausbreitungssinn entspricht der Aussendung durch den Leiter 10 und dem Empfang durch den Leiter 10'. Der andere Ausbreitungssinn entspricht dem Empfang durch den Leiter 10.

Es ist bekannt, daß es einerseits möglich ist, eine wirksamere Filtervorrichtung zu schaffen, indem man mehrere Resonanzhohlräume in Serie anordnet, und daß anderseits, wenn man die Kopplungen dieser Hohlräume mittels Rundirisblenden oder durch Blenden mit Schlitzen bewirkt, die in ihrer Gesamtheit ein Wiederholungszentrum von mindestens dritter Ordnung darstellen, die Zirkularpolarisation der Wellen erhalten bleibt.

Es ist auch bekannt, daß, wenn in einen zirkulär polarisiert schwingenden Resonanzhohlraum Ferritzylinder eingeführt werden, die durch ein nicht wechselndes axiales Magnetfeld erregt werden, die Resonanzfrequenz des Hohlraumes entsprechend dem Rotationssinn der Wechselfelder geändert wird.

Es ist ferner bekannt, wie man diese Eigenschaft verwenden kann, um Richtungskoppler herzustellen, die nicht dem Prinzip der Reziprozität gehorchen, und wie man, indem man die Größe des kontinuierlichen axialen Magnetfeldes ändert, einen Hohlraum verstimmen und infolgedessen den Durchgang der Wellen einer bestimmten Frequenz sperren kann.

Hierzu sei bemerkt, daß die Verstimmung eines zylindrischen Hohlraumes nur für diejenigen zirkulär polarisierten Wellen wichtig ist, deren Felder im gleichen Sinne umlaufen wie die Präzessionsbewegung der sich in dem Ferrit befindlichen Elektronen mit nicht kompensiertem Spin. Der erwähnte Drehsinn wird durch die Richtung des kontinuierlichen axialen Magnetfeldes bestimmt.

Die Erfindung sieht in einer ihrer Weiterbildungen die Verwendung dieser nicht reziproken Koppler vor, um die Erregung der dielektrischen Kerzenantennen (wie z.B. 18 der Fig.2) ein- und abzuschalten. Jedoch ist zu bemerken, daß, um eine Sperrung von Wellen in beiden Richtungen zu erreichen, zwei Hohlräume vorgesehen werden müssen, in denen die Magnetfelder entgegengesetzt gerichtet sind. Fig. 3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung.

In dieser Figur bezeichnen 1 und 2 die öffnungen des Rechteckhohlleiters 3, die wie im Fall der Fig. 2 durch den Leiter 10 mit dem Sender 11 und dem Empfänger 12 und durch den Leiter 10' mit dem Empfänger 13 verbunden sind.

Der Rundhohlleiter 4 ist in zwei Resonanzhohlräume 21 und 22 unterteilt. Der Hohlraum 21 ist mit dem Rechteckhohlleiter 3 durch die Kopplungsschlitze 5 und 6 verbunden. Der Resonanzhohlraum 22 ist mit dem Hohlraum 21 durch drei Kopplungsschlitze 23 verbunden. Letztere sind einander gleich und so angeordnet, daß /die Platte 25, in der sie angebracht sind, eine Wiederholungsachse dritter Ordnung darstellt. Es ist hier darauf hinzuweisen, daß, um die Zirkularpolarisation zu erhalten, die Kopplung der Hohlräume -5 eine Wiederholungsachse von mindestens dritter Ordnung darstellen muß.

Der Hohlraum 22 strahlt in die Kerzenantenne 18 mittels der drei Schlitze 27, die in der Platte 26 angebracht sind. Vier Ferritzylinder 29, die an den beiden

ίο Enden der beiden Resonanzhohlräume 21 und 22 angebracht sind, befinden sich in dem Teil des magnetischen Feldes, das am stärksten ist.

Zwei Zylinder 28 aus Weicheisen oder aus einem Metall von hoher magnetischer Permeabilität sind in der Mitte eines jeden Resonanzhohlraumes angebracht, und zwar in derjenigen Zone, in der das elektrische Feld sein Maximum hat. Die Verluste sind damit minimal gehalten, da die durch das variable Magnetfeld bedingten Hystereseverluste sich in dem Ferrit

ao und die durch das variable elektrische Feld entstehenden Leitungsverluste sich im Weicheisen nur wenig auswirken.

Die Platten 24, 25 und 26 begrenzen die Hohlräume 21 und 22. In diesen Platten, die aus einem Metall von hoher magnetischer Permeabilität bestehen, sind die Kopplungsschlitze 5, 6, 23 und 27 angebracht. Diese Platten sind nach der Außenseite der Resonanzhohlräume 21 und 22 dergestalt verlängert, daß sie einen geschlossenen Magnetkreis bilden.

Das kontinuierliche Magnetfeld wird durch eine Spule 30 erzeugt, in deren Mitte die Platte 25 liegt. Wenn ein Gleichstrom in der Spüle 30 fließt, sind die in den Ferritzylindern 29 erzeugten Magnetfelder gleich, jedoch von entgegengesetzter Richtung. Die Richtung der Magnetfelder ist durch die Pfeile 31 und 32 bezeichnet.

Wenn die Spule 30 von einem Strom durchflossen wird, ist der Strahler 18 vollständig vom Rechteckhohlleiter 3 abgeschnitten. Wenn kein Strom die Spule 30 durchfließt, ist der Strahler 18 mit dem Rechteckhohlleiter 3 gekoppelt. Wenn der Strom in der Spule fließt, finden die Präzessionsbewegungen der Elektronen in den Ferritzylindern 29 der Resonanzhohlräume 21 und 22 im entgegengesetzten Sinne statt, und der eine der Hohlräume wird verstimmt. Es handelt sich um die Elektronen der Ferrite des Hohlraumes 21, die eine Präzessionsbewegung im gleichen Sinne ausführen wie die Rotation des elektromagnetischen Feldes der zirkulär polarisierten Welle, die sich in diesem Hohlraum fortpflanzt.

Für die ausgesandte Energie, die bei der öffnung 1 des Rechteckhohlleiters 3 eintritt, erscheint der Hohlraum 21 verstimmt, und diese Energie pflanzt sich fort zur öffnung 2. Da die durch isotrope Ziele verursachten Echos in dem Leiter 4 mit einem drehenden Feld ankommen, das — vom Radargerät aus betrachtet — das gleiche ist wie dasjenige der Sendewelle, finden sie den Resonanzhohlraum 22 abgestimmt und den Hohlraum 21 verstimmt, den sie daher nicht passieren können. Die von den anisotropen Zielen ausgehenden Echos enthalten in beiden Drehrichtungen polarisierte Wellen und finden entsprechend dem Sinne ihrer Polarisation den Hohlraum 21 oder den Hohlraum 2.3 verstimmt. Hieraus ergibt sich, daß, wenn die Spule 30 erregt ist, die Energie den Rundhohlleiter 4 nicht passieren kann.

Die Radarantenne der Fig. 4 macht von den oben beschriebenen Eigenschaften in besonderer Weise Gebrauch. Die Antenne kann sich um eine vertikale Achse 31 mittels eines drehbaren Verbindungsstückes

7 8

41 drehen. Mit 40 sind die Wellenfallen bezeichnet, Die Dauer einer vertikalen Abtastung beträgt dann: die verhindern, daß die Energie an den Verbindungs- τ = NT = V200 Sekunde.

stellen der Drehvorrichtung entschlüpft. Wenn sich die Antenne während dieser Zeit um 2°

Der Sender 11 sowie der Empfänger 12 sind durch um ihre vertikale Rotationsachse31 dreht, dauert ihre

den feststehenden Rechteckhohlleiter 32 und das dreh- 5 Umdrehung ⁹Ao Sekunde, und während einer Umdre-

bare Verbindungsstück mit der Antenne verbunden. hung erfaßt man den ganzen Himmel zwischen Hori-

Der andere Empfänger 13 und der reflexionsfreie Ab- zont und einer Höhe von 30° durch feste Winkel,

Schluß 20 sind mit der koaxialen Leitung 33 verbun- deren jeder am Scheitelpunkt 2° umfaßt.

den, die ebenfalls fest ist. Nach einer anderen Betriebsart kann man mit dem

Die Antenne enthält einen zurückgeklappten Haupt- 1° Radargerät gemäß der Erfindung einen Bereich zwi-Ieiter34, mit dem mittels der in Fig. 3 dargestellten sehen einer minimalen Reichweite (100 km z.B.) und Resonanzhohlräume eine Anzahl von kerzenförmigen einer maximalen Reichweite (150km z.B.) überdielektrischen Strahlern 18 gekoppelt ist. In Fig. 4 wachen. In diesem Falle legt man, da der Sender sind sechs dieser Strahler dargestellt. Der Leiter 34 ständig eine Wiederholungsperiode von V3000 Sekunde ist an der einen Seite mit dem Leiter 32 und an der 15 hat, an das Gitter der Röhre 43 (vgl. Fig. 5) einen anderen Seite mit der koaxialen Leitung 33 über das Impuls 45 von einigen MikroSekunden Dauer und drehbare Verbindungsstück verbunden. ¹AeOo Sekunde später einen Impuls 46 von Vsooo Sekunde

Die Strahler sind in der Brennebene eines Parabol- Dauer. Der Impuls 45 von einigen Mikrosekunden

spiegeis 19 angeordnet, und zwar in einer vertikalen Dauer läßt einen Sendeimpuls durchgehen, und nach

Ebene. Wenn jeder Strahler nach der Reflexion am 20 Ablauf der darauf folgenden Zeit von V1500 Sekunde

Spiegel 19 ein Strahlenbündel mit einem Öffnungs- kann das Echo nur von einem Ziel kommen, das min-

winkel von a° bildet, so beträgt der Winkelabstand destens 100 km vom Radargerät entfernt ist.

zwischen zwei benachbarten Strahlern ■— von der Erst dann und während Vsooo Sekunde können die

Mitte des Spiegels aus gesehen — ebenfalls a°. Echos aus der gewünschten Entfernung ankommen.

Der Rundhohlleiter, der zwei Hohlräume enthält 25 Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Signale auf und durch den jeder Strahler mit dem Leiter 34 ge- der Verzögerungsleitung ist dieselbe wie im vorherkoppelt ist, ist durch ein Rechteck 35 angedeutet. Im gehenden Falle. Die Tiefe der überwachten Zone, d. h. Innern dieses Rechtecks ist eine Spule 36 dargestellt, die Differenz zwischen der Mäximalreichweite und die nichts anderes ist wie die Schematisierung der Ma- der Minimalreichweite, darf nicht die Hälfte der Entgnetkernspule 30 der Fig. 3. Diese Spulen bilden die 30 fernung überschreiten, die die Raumwelle zwischen Induktanzen einer Verzögerungsleitung, deren Kon- zwei Sendeimpulsen zurücklegt.

densatoren bei 37 dargestellt sind und die mit ihrem Jedoch kann man diese Zone ·— abgesehen von der

Wellenwiderstand 38 abgeschlossen ist. dann erforderlich werdenden Vergrößerung der

Nach einer ersten Art der Arbeitsweise sind alle Sendestärke — um ganze Vielfache ihrer Maximal-

Spulen mit Ausnahme einer einzigen mit Strom ver- 35 tiefe hinausverlegen.

sorgt, und infolgedessen sind alle Strahler außer Der Rundhohlleiter des Richtungskopplers der einem einzigen gleichzeitig blockiert für die Sende- Fig. 3 enthält zwei Resonanzhohlräume 21 und 22 mit impulse und für die Echos, da mindestens einer seiner axialem Ferritkern. Beide Hohlräume werden durch Kopplungshohlräume für die Radar-Trägerwelle ver- kontinuierliche Magnetfelder, die in ihnen entgegenstimmt ist. Es gibt also zu einem gegebenen Zeitpunkt 40 gesetzt wirken, verstimmt, um den zirkulär polarinur einen einzigen Strahler, der sendet, und einen ein- sierten Wellen, die in den beiden möglichen Richzigen Strahler, der empfängt. tungen rotieren können, den Weg zu sperren.

Die Verzögerungsleitung wird durch eine Strom- Der Richtungskoppler der Fig. 6 enthält nur einen

quelle 39 über die Ringe und Bürsten eines Kollektors einzigen Resonanzhohlraum mit Ferritkern, so daß

42 gespeist. Diese Stromquelle 39 liegt auch an einer ⁴S die Anlegung eines kontinuierlichen Magnetfeldes Elektronenröhre 43, die an ihrem Steuergitter positive an den Ferritkern den Hohlraum gleichzeitig für Impulse 44 (vgl. Fig. 5) empfängt. Wenn dem Gitter beide Rotationsrichtungen der zirkulär polarisierten der Röhre 43 ein positiver Impuls zugeleitet wird, Wellen, die ihn durchlaufen können, verstimmt.
verhält sich diese Röhre wie ein Kurzschluß, und der Der Ferritkern, der hierbei benutzt wird, ist ein Strom wird während eines kurzen Augenblickes am 50 zjdindriseher Ring, der in einef gewissen Zone die Eintritt in die Verzögerungsleitung gehindert. Ein Innenwandung des einzigen Resonanzhohlraumes bedurch das Nichtvorhandensein von Strom bedingter deckt. In dieser Zone verläuft das hochfrequente Malmpuls pflanzt sich also der Verzögerungsleitung ent- gnetfeld parallel zu der Tangentialebene der benachlang fort und entsperrt nacheinander die verschie- barten Wand des Ferritringes. Dieses hochfrequente denen Strahler, da keiner der Kopplungshohlräume 55 Magnetfeld kann als die Summe zweier Komponenten eines bestimmten Strahlers 18 mehr verstimmt ist, angesehen werden, von denen die eine senkrecht zur wenn besagter Impuls die Spule 36, die zu dem be- Achse des Ferritringes und die andere parallel zu treffenden Strahler gehört, durchläuft. dieser Achse verläuft. Man weiß, daß gemäß einer

Wenn das Radargerät entsprechend seiner Reich- klassischen Regel die senkrecht zur Achse des Ferritweite einen Impuls mit einer Wiederholungsperiode T 60 ringes verlaufende Komponente des hochfrequenten (vgl. erste Zeile der Fig. 5) ausstrahlt, haben die der Magnetfeldes als die geometrische Summe von zwei Elektronenröhre 43 zugeleiteten Impulse 44 eine Magnetfeldern mit konstanter und gleicher Amplitude Dauer T und eine der Verzögerungszeit r der Verzö- betrachtet werden kann, die in entgegengesetztem gerungsleitung entsprechende Wiederholungsperiode. Sinne rotieren.

Im Fall eines Radargerätes mit einer Reichweite 65 Mindestens eines dieser rotierenden Magnetfelder von 50km kann man z.B. setzen: ist mit der Präzessionsbewegung der durch sie er

zeugten magnetischen Momente gekoppelt, wenn der

Anzahl der Strahler , JV = 15 Ferritring sich in einem kontinuierlichen axialen Ma-

α 2° gnetfeld befindet, dessen Intensität so einreguliert ist,

T V3000 Sekunde 70 daß sie sich in der Nähe der Eisenresonanz befindet.

Hierdurch entsteht eine zusätzliche magnetische Energie, und die Resonanz des einzigen verwendeten Hohlraumes kann nur auftreten bei einer Frequenz, die unterhalb der Größe der Resonanzfrequenz liegt, die beim Fehlen des kontinuierlichen Magnetfeldes zu beobachten ist. Wenn man also den Ferritring des einzigen vorhandenen Hohlraumes der Einwirkung eines kontinuierlichen Magnetfeldes aussetzt, kann der Hohlraum von keiner zirkulär polarisierten Welle mit der Sendefrequenz des Radargerätes durchlaufen werden, ganz gleich, wie diese rotiert.

In Fig. 6 sind 1 und 2, wie in der Fig. 3, die Öffnungen des Rechteckhohlleiters 3, der durch die Öffnung 1 mit dem Sender und dem ersten Empfänger des Radargerätes und durch die Öffnung 2 mit dem zweiten Empfänger verbunden ist. Der Rechteckhohlleiter 3 ist durch ein System von Schlitzen 5 und 6 mit dem Rundhohlleiterabschnitt 4 verbunden. Dieser Rundhohlleiterabschnitt bildet einen zylindrischen Hohlraum, der durch die obere Seite des Rechteckhohlleiters 3 und durch ein Metallblech 48 begrenzt wird, das in seiner Mitte ein rundes Loch 49 aufweist. Der Hohlraum 4 besitzt eine Umbördelung 59, in die die dielektrische Kerze 18 eingesetzt ist. 7 ist eine metallische Impedanzanpassungsplatte, die in dem Rechteckhohlleiter 3 unterhalb des Längsschlitzes 6 angeordnet ist. Das Kopplungssystem 5, 6, 7 ist das gleiche wie in der Fig. 1.

Die Länge des Hohlraumes 4 — gemessen in der Achsrichtung — ist so, daß er mit der Frequenz der ganzen Welle schwingt. Der Resonanzhohlraum 4 ist innen etwa in seinem mittleren Teil durch einen Ferritring 47 ausgefüttert. Außerdem liegt um diesen gleichen mittleren Teil außen herum ein mit dem Hohlraum koaxialer Ferritbehälter 50, in dessen Innenaussparung sich eine Spule 51 befindet. An die beiden Zuleitungen 52 der Spule 51 kann ein Gleichstrom angelegt werden. Die Schnittflächen und die sichtbaren Teile der Ferritorgane sind der Deutlichkeit halber gepunktet dargestellt. Die hochfrequenten Ströme auf den Wandungen des mittleren Teiles des Hohlraumes 4 verlaufen im wesentlichen parallel zur Achse des Hohlraumes. Der Ring 47 ist durch Schlitze 53 unterbrochen, die die Hochfrequenzströme nicht stören, jedoch die Foucaultschen Ströme, die während des Einschaltens des Gleichstromes in der Spule 51 entstehen würden, verhindern.

Die Abstimmung des Hohlraumes 4 auf die Sendefrequenz des Radargerätes erfolgt bei stromloser Spule 51 durch Anbringen der Polythenstäbchen 54. Wenn diese Abstimmung erreicht ist, werden die Wellen, die durch die Öffnung 1 des Rechteckhohlleiters 3 eintreten, in Form einer zirkulär polarisierten Welle durch die dielektrische Kerze 18 in den Raum gestrahlt, und die Echowellen passieren ebenfalls den Hohlraum 4 und treten durch die Öffnung 1 oder die Öffnung 2 — je nach dem Richtungsinn ihrer Zirkularpolarisation — aus.

Wenn die Spule 51 unter Strom gesetzt wird, wird der Ferritring 47 durch ein kontinuierliches axiales Magnetfeld erregt. In der Nähe des Ringes verlaufen die durch den Pfeil 55 dargestellten Hochfrequenzströme axial. Das hochfrequente, durch den Pfeil 56 dargestellte Magnetfeld verläuft senkrecht zur Achse des Hohlraumes 4 und parallel zu seiner Wandung. Dieses hochfrequente Magnetfeld 56 kann in zwei entgegengesetzt rotierende Felder mit konstanter Amplitude zerlegt werden, wie sie durch die Pfeile 57 und 58 dargestellt sind. Beide Magnetfelder verlaufen senkrecht zur Achse. Mindestens eines der rotierenden Felder 57 oder 58 ist mit der natürlichen Präzession der durch das kontinuierliche Magnetfeld erzeugten magnetischen Momente gekoppelt. Dadurch erhöht sich die magnetische Energie in dem Hohlraum 4, und es entsteht eine Verstimmung dieses Hohlraumes. Er läßt nunmehr keine elektromagnetische Energie mehr passieren, weder in Senderichtung noch in Empfangsrichtung, ganz gleich, welchen Drehsinn die Polarisation hat.

So kann ein einziger zylindrischer Resonanzhohlraum die Echos sowohl von isotropen als auch von anisotropen Hindernissen blockieren.

Es ist selbstverständlich möglich, in der Antenne der Fig. 4 die Koppler 35 gemäß der Fig. 3 durch Koppler mit einem einzigen Resonanzhohlraum gemäß Fig. 6 zu ersetzen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Radargerät mit zirkulär polarisierter Strahlung zur Unterscheidung von isotropen und anisotropen Zielen, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Richtungskoppler zur richtungsabhängigen Umwandlung plan polarisierter Wellen in zirkulär polarisierte Wellen und umgekehrt mit einem auf die Mitte der Breitseite eines Rechteckhohlleiters (3) aufgesetzten Rundhohlleiter (4) und zwei getrennten, zueinander senkrechten Kopplungsschlitzen (5, 6) beiderseits der Symmetrieebene des Rechteckhohlleiters eine Radareinrichtung derart angeschlossen ist, daß der primäre Strahler (18) einer Antenne für zirkulär polarisierte Wellen am Rundhohlleiter (4) liegt, während der Sender (11) und ein Empfänger (12) mit dem einen Anschluß (1) des Rechteckhohlleiters (3), ein zweiter Empfänger (13) aber mit dem anderen Anschluß (2) des Rechteckhohlleiters (3) im Sinne einer getrennten Anzeige der rechts- und linksdrehenden Zirkularpolarisationskomponenten der Empfangsstrahlung verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Strahler (18) aus einem dielektrischen Stielstrahler besteht, der über Schlitze (27) mit dem zylindrischen, auf die Senderträgerfrequenz abgestimmten Resonanzhohlraum des Rundhohlleiters (4) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Resonanzhohlraum (4) aus zwei miteinander gekoppelten, auf die S ender träger frequenz abgestimmten Resonanzhohlräumen (21, 22) besteht, die durch Schlitze (23) miteinander verbunden sind, daß ferner in der Achse der Resonanzhohlräume (21, 22) Ferritkerne (29) angeordnet sind, die durch parallel zur Achse wahlweise anlegbare Magnetfelder gegebenenfalls eine Verstimmung der Resonanzfrequenz der Resonanzhohlräume (21, 22) gegenüber der Senderträgerfrequenz bewirken, und daß das Magnetfeld (31) in dem einen Resonanzhohlraum (22) entgegengesetzt zu dem (32) in dem anderen Resonanzhohlraum (21) verlaufenden gerichtet ist. ■

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der inneren Wandung des zylindrischen Resonanzhohlraumes (4) ein Ferritring (47) angeordnet ist, der unter die Einwirkung eines kontinuierlichen, parallel zur Achse des Resonanzhohlraumes verlaufenden Magnetfeldes (55) gestellt werden kann, so daß der Resonanzhohlraum für beide Rotationsrichtungen der zirkulär polarisierten Wellen verstimmt wird.

909 757,360

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Sender (11) und den Empfängern (12, 13) verbundene Rechteckhohlleiter (34) mit mehreren magnetisch einzeln sperrbaren Rundhohlleitern (4) mit aufgesetzten primären Strahlern (18) versehen ist, die fächerförmig so gegen den Mittelpunkt eines Reflektors (19) konvergieren, daß sich für die Strahlung im freien Raum ein in seinen Teilen wechselweise einschaltbares, divergierendes Fächerbündel ergibt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Sperrvorrichtungen an einzelne Punkte einer VerzÖgerungskette angeschlossen sind, derart, daß die einzelnen Strahler nacheinander freigegeben werden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung magnetisch beeinflußter Ferritkerne (29, 47) deren Spulenwick-

lungen (30, 36, 51) die Induktivitäten der Verzögerungsleitung bilden.

8. Verfahren zum Betrieb der Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dauernd an die Verzögerungsleitung angelegte Gleichspannung so kurzzeitig unterbrochen wird, daß der über die Verzögerungsleitung laufende Austastimpuls jeweils einen Strahler für die Dauer der zu messenden Laufzeit freigibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 079 880;
Electronics, 27 (März 1954), S. 158 bis 160;
Transactions of the Institute of Radio Engineers, Professional Group on Microwave Theory and Techniques, MTT 3 (Januar 1955), S. 10 bis 15.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 016 783.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen