DE2540763A1 - RADIATOR ARRANGEMENT FOR THE COMMON ANTENNA OF A PRIMARY / SECONDARY RADAR WITH ONE CONTROL CHANNEL - Google Patents
RADIATOR ARRANGEMENT FOR THE COMMON ANTENNA OF A PRIMARY / SECONDARY RADAR WITH ONE CONTROL CHANNELInfo
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Description
12.9.1975 8454-IV/He,9/12/1975 8454-IV / He,
' Thomson-CSF/PaiAs, Bid. Haussmann 173 (Frankreicn)'Thomson-CSF / PaiAs, Bid. Haussmann 173 (France)
"Strahleranordnung für die gemeinsame Antenne eines Primär/Sekundär-Radars mit einem Kontrollkanal""Emitter arrangement for the common antenna of a primary / secondary radar with a control channel"
Priorität vom 13. September 1974 aus der französischen Patentanmeldung 74 31 152Priority dated September 13, 1974 from the French Patent application 74 31 152
Unter einer gemeinsamen Antenne für ein Primär- und ein Sekundärradar wird eine solche mit einem einzigen Reflektor verstanden, der derart gespeist wird, daß er die Sendeenergie in den Raum zu Ortungszwecken abstrahlen kann, was als Primärradarbetrieb bezeichnet wird, und daß er außerdem ein Abfragesignal an ein geortetes Ziel abstrahlen kann, das mit einer Antwortbake od. dergl. ausgerüstet ist, die automatisch die Antwort auf die Abfrage abstrahlt, was als Sekundärradarbetrieb bezeichnet wird.Under a common antenna for a primary and a secondary radar is understood to be one with a single reflector which is fed in such a way that it absorbs the transmission energy in can radiate the room for location purposes, what is called primary radar operation is referred to, and that it can also emit an interrogation signal to a located target, which with a response beacon Od. The like. Is equipped, which automatically emits the answer to the query, which is referred to as secondary radar operation will.
Der Abfrage-Antennenstrahl ist ein Richtstrahl, der in die Richtung weist, in der das Plugzeug od. dergl. geortet wurde; ungeachtet dessen geschieht es jedoch auch, daß die Antwortbake an Bord eines Plugzeuges auch durch Nebenkeulen des Abfragediagramms ausgelöst wird, deren Pegel in bezug auf diejenige der Hauptkeule verhältnismäßig hoch sein kann. Um dem abzuhelfen, versieht man die betrachtete gemeinsame Antenne mit sogenannten Kontrolleinrichtungen, zu denen Strahler gehören, die bei der Abfrage und beim Empfang der Antwort der abgefrag-The interrogation antenna beam is a directional beam that points in the direction in which the plug stuff or the like was located; Regardless of this, however, it also happens that the response beacon on board a plug-in item is also caused by side lobes of the query diagram is triggered, the level of which can be relatively high with respect to that of the main lobe. To that to remedy this, the common antenna under consideration is provided with so-called control devices, which include radiators, when the query and when the response is received from the queried
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ten Antwortbake durch den betreffenden Empfänger beteiligt sind und die ein Diagramm haben, das nahezu Rundstrahlercharakter aufweist und dessen Pegel so hoch liegt, daß es die Nebenkeulen des von der Hauptantenne abgestrahlten Diagrammes überdeckt. th response beacons are involved by the recipient in question and which have a diagram that is almost omnidirectional and whose level is so high that it covers the side lobes of the diagram emitted by the main antenna.
Diese Anordnung ermöglicht es, durch in geeigneten Schaltungen durchgeführten Vergleich der Amplitude der von der Bake empfangenen Impulse und der Kontrollimpulse den als Antwort auf eine Abfrage durch die Hauptkeule empfangenen Impuls zu bestimmen. This arrangement makes it possible, by comparing the amplitude of the beacon, carried out in suitable circuits received pulses and the control pulses to determine the pulse received in response to an interrogation by the main lobe.
Die Kontrolleinrichtungen, die zur Realisierung dieses Kontrolldiagrammes dienen und die am Senden eines Abfragesignals und am Empfang eines Antwortsignales von einem abgefragten Ziel mitwirken, sollen so beschaffen sein, daß die Verstärkung der zugehörigen Kontrollkanäle größer als diejenige der Abfrage- und Empfangskanäle in denjenigen Winkelbereichen ist, in denen die Nebenkeulen des Abfrage-Richtdiagramms liegen, jedoch sehr viel kleiner in der HauptStrahlrichtung des letzteren ist.The control devices which are used to implement this control diagram and which are responsible for sending an interrogation signal and participate in the reception of a response signal from an interrogated target should be such that the Gain of the associated control channels greater than that of the query and reception channels in those angular ranges is where the sidelobes of the interrogation directional diagram lie, but much smaller in the main beam direction of the the latter is.
Bei bisher üblichen Anlagen sind die Kontrolleinrichtungen entweder körperlich getrennt von der Hauptantenne, bestehj-en nämlich in einer neben der Hauptantenne angeordneten Rundstrahlantenne, oder körperlich vereinigt mit der Hauptantenne, wobei die Kontrollfunktion mittels der Sekundärradarantenne erzeugt wird, die während einer bestimmten Zeit so gespeist wird, daß sich ein Differenzdiagramm ergibt, während das Diagramm, mit dem die Abfrage durchgeführt wird, ein Summendiagramm ist.In systems that have been customary up to now, the control devices are either physically separate from the main antenna namely in an omnidirectional antenna arranged next to the main antenna, or physically combined with the main antenna, wherein the control function is generated by means of the secondary radar antenna is fed during a certain time so that a difference diagram results, while the diagram, with which the query is carried out is a summary chart.
Trotz dieser Vorkehrungen kommt es jedoch vor, daß das Strahlungsdiagramm der Kontrolleinrichtungen seine Aufgabe nicht vollständig erfüllt, sei es, weil es keine vollständige Rund-Despite these precautions, however, it happens that the radiation pattern of the control facilities does not fully perform its task, be it because there is no complete round-robin
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strahleharakteristik hat, sei es, weil einzelne Nebenkeulen des Haupt-Richtdiagramms■verhältnismäßig hoch sind und nicht überdeckt werden; in gewissen Fällen geschieht es auch, daß die Hauptkeule selbst durch das Rundstrahldiagramm überdeckt oder ausgelöscht wird, sofern ihr Pegel zu gering ist. Außerdem sind die Kontrolldiagramme durch bestimmte äußere Betriebseinrichtungen, wie beispielsweise Radoms, unter denen die Antennen angeordnet sind, störbar.has beam characteristics, be it because individual side lobes of the main directional diagram ■ are relatively high and not covered will; In certain cases it also happens that the main lobe itself is covered or covered by the omnidirectional beam diagram is extinguished if their level is too low. In addition, the control charts are controlled by certain external operating devices, such as radomes, among which the antennas are arranged, disruptive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahleranordnung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, mit der die vorstehend erwähnten Nachteile vermieden werden und die es gestattet, das Diagramm des Kontrollkanals des Sekundärradars zu optimieren.The invention is based on the object of creating a radiator arrangement of the type specified in the introduction, with which avoids the disadvantages mentioned above and which allows the diagram of the control channel of the secondary radar to optimize.
Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausfuhrungsformen und Weiterbildungen dieser Strahleranordnung aufgeführt.This object is achieved by the invention specified in claim 1. In the subclaims are advantageous Embodiments and developments of this radiator arrangement listed.
In der Zeichnung ist die Strahleranordnung nach der Erfindung anhand beispielsweise gewählter Ausführungsformen, deren Einzelheiten und der erzielbaren Diagramme schematisch vereinfacht wiedergegeben. Es zeigt:In the drawing, the radiator arrangement according to the invention is based on, for example, selected embodiments, their Details and the achievable diagrams are shown schematically simplified. It shows:
Pig. 1 die schematische Darstellung der gemeinsamen Antenne eines Primär/Sekundär-Radars mit einer aus einem strahlenden Dipol und einem passiven oder reflektierenden Dipol bestehenden Strahleranordnung,Pig. 1 shows the schematic representation of the common antenna of a primary / secondary radar with one from a radiating dipole and a passive or reflective dipole existing radiator arrangement,
Pig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung der Strahleranordnung, bestehend aus einem aktiven Teilmantel-Dipol und einem zugeordneten passiven Dipol undPig. 2 shows a partially sectioned representation of the radiator arrangement, consisting of an active one Partial cladding dipole and an associated passive dipole and
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Fig. 3 das Strahlungsdiagramm der Strahleranordnung nach Fig. 2.3 shows the radiation diagram of the radiator arrangement according to Fig. 2.
Die Vorteile einer aus einem Primärradar und einem Sekundärradar bestehenden Radaranlage für die Luftraumüberwachung insbesondere im Umkreis von Flughafen brauchen nicht im einzelnen erläutert zu werden. Das Primärradar ortet die Flugzeuge nach Richtung und Entfernung und das Sekundärradar fragt sie ab, wobei hierzu an Bord der Flugzeuge vorgesehene Antwortbaken an die Abfragestelle Informationen hinsichtlich der Flughöhe, der Identität, der Geschwindigkeit u.s.w. abgeben. Die Abfrage der Flugzeuge durch das Sekundärradar erfolgt in der durch das Primärradar festgestellten Richtung des georteten Flugzeugs, so-daß es naheliegt, entweder die Antennen der zwei Radargeräte miteinander zu koppeln oder nur eine einzige Antenne zu verwenden, die in der Lage ist, beide vorstehend genannten Aufgaben zu erfüllen. Wie jedoch einleitend ausgeführt wurde, besitzt ein Primär- und -ei» Sekundärradar Nachteile, die seinen ordnungsgemäßen Betrieb und seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Insbesondere weist das Strahlungsdiagramm des Sekundärradars neben der Hauptkeule, die die Abfrage überträgt und die Antwort des abgefragten Flugzeugs empfängt, Nebenkeulen auf, deren Pegel oder Gewinn noch hinreichend hoch sein kann, daß außer der oder statt der Antwortbake des tatsächlich abgefragten Flugzeugs auch noch die Antwortbake eines anderen Flugzeugs ausgelöst werden kann.The advantages of a radar system consisting of a primary radar and a secondary radar for air surveillance in particular in the vicinity of the airport do not need to be explained in detail. The primary radar locates the aircraft for direction and distance and the secondary radar queries them, with answer beacons provided on board the aircraft for this purpose to the answering station information regarding altitude, identity, speed, etc. hand over. the Interrogation of the aircraft by the secondary radar takes place in the direction of the located one as determined by the primary radar Aircraft so-it stands to reason either the antennas of the two To couple radars together or to use only a single antenna capable of both of the above To accomplish tasks. However, as stated in the introduction, a primary and secondary radar has disadvantages impair its proper operation and performance. In particular, the radiation diagram of the Secondary radars in addition to the main lobe that transmits the interrogation and receives the response from the interrogated aircraft, sidelobes on whose level or gain can still be high enough that apart from or instead of the response beacon the actually queried aircraft can also trigger the response beacon of another aircraft.
In diesem Fall kann es zu Fehlern kommen, deren Folgen gefährlich werden können.In this case, errors can occur, the consequences of which can be dangerous.
Es wurde daher schon versucht, diese Nachteile durch Unterdrückung der Nebenkeulen oder Nebenzipfel des Abfragediagramms zu beseitigen. Das hierzu verwendete Verfahren besteht darin,Attempts have therefore already been made to eliminate these disadvantages by suppressing them the sidelobes or sidelobes of the query graph to eliminate. The procedure used for this is to
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diese Nebenkeulen durch ein Diagramm mit Rundstrahlcharakteristik zu überdecken, das ausgehend von Kontrollstrahlerelementen, die eine getrennte, Kontrollantenne genannte Antenne bilden, oder auch die Nebenkeulen durch ein Differenzdiagramm zu überdecken, das ausgehend von dem in geeigneter Weise gespeisten Abfragekanal erzeugt wird.these side lobes by a diagram with omnidirectional characteristics to cover the, starting from control radiator elements, which form a separate antenna called control antenna, or to cover the side lobes by a difference diagram based on the suitably fed Query channel is generated.
Diese Maßnahmen haben sich jedoch nicht als hinreichend erwiesen und beispielsweise im Fall einer überdeckung der Nebenkeulen des Abfragediagrammes durch ein RundStrahldiagramm ist diese überdeckung unvollständig, und zwar häufig aufgrund von äußeren Ursachen wie dem Radom u. dergl.However, these measures have not proven to be sufficient, for example in the case of an overlap of the side lobes of the query diagram is through a circular ray diagram this coverage is incomplete, often due to external causes such as the radoma and the like.
Die Erfindung strebt nun die Bildung eines Rundstrahldiagrammes von beträchtlichem Gewinn an, das das gesamte Abfragediagramm überdecken kann, jedoch wird in Richtung der Abfrage-Hauptkeule und über einen der Breite dieser Keule in der Seitenrichtung entsprechenden Winkel ein Einschnitt derart erzeugt, daß lediglich die Abfrage-Hauptkeule von dem vollständigen Abfragediagramm übrigbleibt.The invention now seeks to provide an omnidirectional diagram of considerable gain that covers the entire interrogation diagram may overlap, but is in the direction of the main interrogation lobe and over one of the width of this lobe in the Side direction corresponding angle an incision in such a way generates only the interrogation main lobe from the complete Query diagram remains.
Ausgehend von einer gemeinsamen Antenne, die die Punktion des Primärradars und des Sekundärradars in sich vereinigt, wird hierzu an oder in unmittelbarer Nähe des Aufbaues des einzigen Reflektors ein Kontrollstrahler oder eine Kontrollstrahleranordnung angebracht.Starting from a common antenna that makes the puncture of the primary radar and the secondary radar combined, this is done on or in the immediate vicinity of the structure of the A control emitter or a control emitter arrangement is attached to a single reflector.
Fig. 1 zeigt eine solche Antenne in schematischer Form, die mit einem einzigen Strahlerelement (in diesem Beispiel), einem Teilmantel-Dipol mit Reflektor, arbeitet. Der Reflektor 1 der Antenne wird durch einen Primärstrahler 2 ausgeleuchtet, der den Sende/Empfangs-Strahler in der Primärradarfunktion und den Sende/Empfangs-Strahler des Richtkanales der Sekundärradarfunktion bildet. Das das Kontrolldiagramm im vorstehend er-Fig. 1 shows such an antenna in schematic form, which with a single radiator element (in this example), a Partial jacket dipole with reflector, works. The reflector 1 of the antenna is illuminated by a primary radiator 2, the the transmit / receive radiator in the primary radar function and the transmit / receive radiator in the directional channel of the secondary radar function forms. The control diagram in the above
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läuternden Sinne schaffende Strahlerelement ist mit 3 bezeichnet und befindet sich auf dem oberen Rand des Reflektors 1.A radiator element that creates purifying senses is denoted by 3 and is located on the upper edge of the reflector 1.
Dieses Strahlerelement 3 ist ein Teilmantet-Dipol in Verbindung mit einem passiven Reflektor-Dipol.This radiator element 3 is a partial jacket dipole in connection with a passive reflector dipole.
Das durch einen Teilmantel-Dipol erzeugte Strahlungsdiagramm hat nämlich keine hinreichende Rundstrahlcharakteristik. Es muß nämlich ein gutes Überdeckungsverhältnis sowohl der Abfragewinkelbereiche als auch der Empfangswinkelbereiche sichergestellt werden, die vereinbar mit der in der Höhenebene geforderten großen winkelmäßigen Öffnung sind. Diese Forderung beeinträchtigt den Rundstrahlcharakter des Diagramms. Darüber hinaus und zufolge von zufälligen Schwankungen des Energiepegels längs eines Schnittes in der Seitenebene ist eine Konstanz des Öffnungswinkelbogens schwer zu erzielen.The radiation diagram generated by a partial cladding dipole does not have sufficient omnidirectional characteristics. This is because there must be a good overlap ratio of both the interrogation angle ranges and the reception angle ranges must be ensured that are compatible with the large angular opening required in the height plane. This requirement affects the omnidirectional character of the diagram. In addition, and as a result of random fluctuations in the Energy level along a section in the side plane, it is difficult to achieve constancy of the opening angle arc.
Nach der Erfindung ist dem Teilmantel-Dipol ein passiver Reflektor-Dipol zugeordnet, der vor ersterem in der Strahlungsrichtung derart liegt, daß er in dem angestrebten Rundstrahldiagramm einen Einschnitt über einen Winkelbereich erzeugt, der auf den Abfragewinkel ausgerichtet ist, welch letzterer die Hauptkeule des Richtstrahles der Abfrage- und Kontrollkanäle der Sekundärradarfunktion enthält.According to the invention, the partial cladding dipole is a passive one Reflector dipole assigned to the former in the direction of radiation lies in such a way that it creates an incision over an angular range in the desired omnidirectional beam diagram, which is aligned to the interrogation angle, which latter is the main lobe of the directional beam of the interrogation and control channels the secondary radar function.
Fig. 2 zeigt die Strahleranordnung aus einem Teilmantel-Dipol mit seinem Reflektor, welche Strahleranordnung in der Fig. 1 mit 3 bezeichnet ist.Fig. 2 shows the radiator arrangement made of a partial clad dipole with its reflector, which radiator arrangement is denoted by 3 in FIG.
Der Dipol 4 ist ein aktives Strahlerelement, das einen Strahlerstab 5 umfaßt, dessen Länge im gewählten Beispiel gleich einem Viertel der Betriebswellenlänge ist, und der außerdem eine &/ii-Koaxialfalle 6 umfaßt, die ihn umgibt. Dieser DipolThe dipole 4 is an active radiating element comprising a radiator rod 5 whose length is equal to one quarter of the operating wavelength in the chosen example, and further comprises a & / i i-Koaxialfalle 6 that surrounds it. This dipole
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wird durch eine Koaxialleitung gespeist, die einen Impedanztrans format or 7 zur Anpassung der Impedanz des Dipols an diejenige der Speiseleitung enthält. Mit 8 ist ein Schutzradom aus einem dielektrischen Werkstoff bezeichnet. Der Dipol wird an seinem Fuß durch eine radiale λ/4-Falle 9 vervollständigt, die eine Verminderung der Kreisströme auf der Dipolbasis bewirkt .is fed by a coaxial line that has an impedance trans format or 7 for matching the impedance of the dipole to that of the feed line. At 8 there is a protective radome denoted from a dielectric material. The dipole will completed at its foot by a radial λ / 4 trap 9, which causes a reduction in the circulating currents on the dipole base .
Diesen^ktiven Dipol 4 ist ein passives Element 10 zugeordnet, bestehend aus einem Reflektorstab, der im Abstand von etwa Λ/4 von der Achse 11 des aktiven Elementes angeordnet ist. Diese zwei aktiven und passiven Elemente sind durch eine Reflektorplatte 12 verbunden und vervollständigt.A passive element 10 is assigned to this active dipole 4, consisting of a reflector rod, which is arranged at a distance of about Λ / 4 from the axis 11 of the active element. These two active and passive elements are connected and completed by a reflector plate 12.
Fig. 2 zeigt in schematischer Form das mit der Strahleranordnung nach 2 erzielte Strahlungsdiagramm.Fig. 2 shows in schematic form that with the radiator arrangement radiation diagram obtained according to FIG.
In der Vertikalebene, beispielsweise definiert durch die Achse 11 des aktiven Elementes der betrachteten Strahleranordnung und durch eine Winkelrichtung 13 in der zu der Achse 11 normalen, beispielsweise horizontalen Ebene H, wobei die Winkelrichtung 13 durch diese Achse 11 und durch die AchseIn the vertical plane, for example defined by the axis 11 of the active element of the radiator arrangement under consideration and by an angular direction 13 in the normal, for example horizontal, plane H to the axis 11, the Angular direction 13 through this axis 11 and through the axis
14 des zugeordneten passiven Elementes verläuft, ist der Gewinn des Strahlungsdiagramms in dieser Richtung kleiner als derjenige in jeder anderen Winkelrichtung im nutzbaren Volumen 15 der Antenne.14 of the assigned passive element is the profit of the radiation diagram in this direction is smaller than that in any other angular direction in the usable volume 15 of the antenna.
Das Strahlungsdiagramm in der Ebene V erhält seinen Verlauf aufgrund der Reflektorplatte 12 und der Fehlanpassung durch die den Dipolkörper umgebende λ/4-Falle 9· Eine Drehung der zuvor definierten Ebene V um eine zur Achse 11 des aktiven Dipols parallele Achse 16, die elektrisch gesehen der Ort des Phasenzentrums der vollständigen Antenne ist, legt ein VolumenThe radiation diagram in plane V is given its course due to the reflector plate 12 and the mismatch by the λ / 4 trap surrounding the dipole body 9 · One rotation the previously defined plane V about an axis 16 parallel to the axis 11 of the active dipole, which, from an electrical point of view, is the location of the Phase center of the complete antenna defines a volume
15 fest, dessen Ringform einen Einschnitt 17 in dem Winkelbe-15 fixed, the ring shape of which has an incision 17 in the angled
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reich aufweist, der die Richtung 13 enthält, längs welcher die durch den einzigen Reflektor 2 der Pig. I festgelegte Hauptkeule des Abfragediagramms erstreckt.rich, which contains the direction 13, along which the through the single reflector 2 of the Pig. I committed main lobe of the query graph.
Vorstehend wurde somit ein strahlender Dipol mit Reflektor beschrieben, der insbesondere für eine gemeinsame Antenne eines Primär/Sekundär-Radars verwendbar ist, welches Kontrolleinrichtungen für die Abfrage, bestehend aus einer im Aufbau des gemeinsamen Reflektors befindlichen Strahleranordnung, umfaßt .A radiating dipole with reflector was thus described above, which in particular for a common antenna a primary / secondary radar can be used, which control devices for the query, consisting of one under construction of the common reflector located radiator arrangement comprises .
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