DE2422031B2 - ROTARY FIRE FOR RADIATING A CARDIOID-SHAPED DIAGRAM - Google Patents
ROTARY FIRE FOR RADIATING A CARDIOID-SHAPED DIAGRAMInfo
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- DE2422031B2 DE2422031B2 DE19742422031 DE2422031A DE2422031B2 DE 2422031 B2 DE2422031 B2 DE 2422031B2 DE 19742422031 DE19742422031 DE 19742422031 DE 2422031 A DE2422031 A DE 2422031A DE 2422031 B2 DE2422031 B2 DE 2422031B2
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Description
Ein Drehfunkfeuer zur Abstrahlung eines rotierenden, in der Horizontalebene kardioidenförmigen Richt-A rotary radio beacon for the emission of a rotating, in the horizontal plane cardioid-shaped directional
diagramms mit vier mehrfach gespeisten Strahlerelementea von denen Trägerenergie in Form eines Runddiagramms und Seitenbandenergie in Form von zwei orthogonal zueinander stehenden Doppelkreisdiagrammen abgestrahlt wird, wobei die Seitenbandener-diagram with four multiple fed radiator elements a of which carrier energy in the form of a circular diagram and sideband energy in the form of two orthogonal double circle diagrams is emitted, whereby the sideband energy
gie den Strahlerelementen von einem Sender über ein Goniometer zugeführt wird, ist mit einem mechanisch angetriebenen Goniometer aus der US-PS 27 13 163 und mit einem elektronischen Goniometer aus der DT-PS 15 91 628 bekanntgie the radiator elements is fed from a transmitter via a goniometer, is with a mechanical driven goniometer from US-PS 27 13 163 and with an electronic goniometer from the DT-PS 15 91 628 known
Aufgabetask
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drehfunkfeuer anzugeben, bei dem die Halbwertsbreite des Strahlungsdiagramms auf einfache Weise festgelegt werden kann, und bei dem die Halbwertsbreite innerhalb des gewünschten Frequenzbandes angenähert konstant bleib;.The object of the invention is to specify a rotary radio beacon in which the half-width of the radiation diagram can be determined in a simple manner, and in which the half width is approximately constant within the desired frequency band stay ;.
Lösungsolution
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspmch 1 angegebenen Mitteln. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This problem is solved with the means specified in claim 1. Further education are to be found in the subclaims.
Vorteileadvantages
Das erfindungsgemäße Drehfunkfeuer läßt sich sehr breitbandig auslegen, z. B. für das ganze TACAN-Frequenzband. Durch die neue Form der Antenne des Drehfunkfeuers kann das Richtdiagramm auch in der Vertikalebene in die gewünschte Form gebracht werden.The rotary radio beacon according to the invention can be interpreted very broadband, for. B. for the entire TACAN frequency band. Due to the new shape of the antenna of the radio beacon, the directional diagram can also be used in the Vertical plane can be brought into the desired shape.
Das Drehfunkfeuer ist besonders zur Abstrahlung des mit 15 Hz umlaufenden TACAN-Grobdiagramms geeignet, das insbesondere beim Sektor-TACAN-Landesystem zur Sektorfindung benötig! wird.The rotary radio beacon is particularly suitable for emitting the 15 Hz circular TACAN coarse diagram, which is particularly necessary for the sector TACAN country system to find the sector! will.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der Antenne;The invention is explained in more detail with reference to the drawings, for example. It shows
F i g. 1 is a perspective view of the antenna;
Fig.2 die Horizontaldiagramme der einzelnen Komponenten;2 shows the horizontal diagrams of the individual components;
F i g. 3a den relativen Fehler in der Funkbeschickung, verursacht durch azimutabhängige Phasenfehler in den Richtdiagrammen;F i g. 3a shows the relative error in the radio feed caused by azimuth-dependent phase errors in the Directional diagrams;
F i g. 3b den relativen Fehler in der Funkbeschickung, verursacht durch von den idealen Werten abweichende Halbwertsbreiten;F i g. 3b the relative error in the radio feed caused by values deviating from the ideal Half widths;
F i g. 3c den verbleibenden Fehler bei Überlagerung der Fehler nach F i g. 3a und F i g. 3b;F i g. 3c shows the remaining error when the errors are superimposed according to FIG. 3a and F i g. 3b;
F i g. 4 die Vertikaldiagramme der Antenne im freien Raum.F i g. 4 the vertical diagrams of the antenna in free space.
Es wird zunächst der mechanische Aufbau der Antenne beschrieben. Die Antenne besteht hauptsächlieh aus zwei mit den Unterseiten gegenüberliegenden, waagrecht angeordneten, elektrisch leitenden, tellerförmigen Gebilden 1 und 2. Ihre gemeinsame Achse ist mit 3 bezeichnet. Die tellerförmigen Gebilde 1 und 2 haben je einen Rand 4 bzw. 5, ein Mittelteil 6 bzw. 7 und einen Boden 8 bzw. 9. An der Unterseite des oberen tellerförmigen Gebildes 1 ist eine leitende Platte 10 angebracht. Zur mechanischen Verbindung der beiden tellerförmigen Gebilde 1 und 2 dienen vier elektrischThe mechanical structure of the antenna is described first. The antenna consists mainly of made of two horizontally arranged, electrically conductive, plate-shaped Forms 1 and 2. Their common axis is denoted by 3. The plate-shaped structures 1 and 2 have one edge each 4 or 5, a middle part 6 or 7 and a bottom 8 or 9 respectively. On the underside of the upper one plate-shaped structure 1, a conductive plate 10 is attached. For the mechanical connection of the two plate-shaped structures 1 and 2 serve four electrically
eitende Außenstäbe ti und ein Mittelstab 12. Die \ußenstäbe 11 wirken außerdem als Direktoren und werden daher im folgenden so genaniit Die Stäbe sind einerseits mit der Unterseite der Platte 10 und andererseits mit dem Boden 9 leitend verbunden. Die Mittelteile 6 und 7 bzw. die Böden 8 und 9 sind bei dem oberen tellerförmigen Gebilde 1 und bei dem unteren tellerförmigen Gebilde 2 gleich groß. Der Rand 4 ist schmäler als der Rand 5. Der Durchmesser der Platte 10 ist größer als der Durchmesser des Bodens 8. ,outer bars ti and a middle bar 12. The Outer rods 11 also act as directors and are therefore referred to below as The rods are conductively connected on the one hand to the underside of the plate 10 and on the other hand to the bottom 9. the Middle parts 6 and 7 or the bottoms 8 and 9 are in the upper plate-shaped structure 1 and in the lower plate-shaped structure 2 of the same size. The edge 4 is narrower than the edge 5. The diameter of the plate 10 is larger than the diameter of the bottom 8.,
An der Unterseite des unteren tellerförmigen Gebildes 2 sind zwei elektrisch leitende Hohlzylinder 13 und 14 konzentrisch zu der Achse 3 angebracht Der Durchmesser des ersten Hohlzylinders 13 ist kleiner als der Außendurchmesser des Randes 5. Seine Höhe beträgt etwa ein Viertel der Betriebswellenlänge. Er ist an der Unterseite des Randes 5 befestigt Der Durchmesser des zweiten Hohlzylinders 14 ist gleich dem Außendurchmesser des Randes 5. Seine Höhe ist kleiner als ein Viertel der Betriebswellenlänge. Die unteren Enden der beiden Hohlzylinder 13 und 14 sind durch einen elektrisch leitenden Kreisring 15 verbunden. On the underside of the lower plate-shaped structure 2, two electrically conductive hollow cylinders 13 and 14 are attached concentrically to the axis 3. The diameter of the first hollow cylinder 13 is smaller than the outer diameter of the edge 5. Its height is about a quarter of the operating wavelength. It is attached to the underside of the edge 5. The diameter of the second hollow cylinder 14 is equal to the outer diameter of the edge 5. Its height is less than a quarter of the operating wavelength. The lower ends of the two hollow cylinders 13 and 14 are connected by an electrically conductive circular ring 15.
Auf der der Platte 10 gegenüberliegenden Seite des Bodens 9 des unteren tellerförmigen Gebildes 2 sind vier Strahlerelemente 16 auf einem Kreis um die Achse 3 jeweils um 90° versetzt angeordnet. Der Boden 9 dient als Gegengewicht für die Strahlerelemente 16.On the side of the bottom 9 of the lower plate-shaped structure 2 opposite the plate 10 four radiator elements 16 arranged on a circle around the axis 3 offset by 90 °. The bottom 9 is used as a counterweight for the radiator elements 16.
Jedem Strahlerelement 16 ist einer der vier Direktoren 11 zugeordnet. Sie befinden sich jeweils auf den Schnittpunkten der Radialen durch die Strahlerelemente mit einem Kreis um die Achse 3. Der Mittelstab 12 dient zur Angleichung der Eingangswiderstände des Strahlersystems für die unterschiedlichen Erregungsformen der Strahlerelemente.One of the four directors 11 is assigned to each radiator element 16. They are each on the points of intersection of the radials through the radiator elements with a circle around the axis 3. The central rod 12 is used to adjust the input resistances of the radiator system for the different forms of excitation the radiator elements.
Zur Messung der Phase der HF-Signale sind zu den Strahlerelementen 16 dicht benachbarte Sonden 17 vorhanden.To measure the phase of the RF signals, probes 17 closely adjacent to the radiator elements 16 are provided available.
Nachdem im vorhergehenden Teil der mechanische Aufbau der Antenne beschrieben wurde, wird jetzt die Funktionsweise anhand einer vereinfachten Ausführung der Antenne erläutert. Bei dieser Antenne fehlen die Hohlzylinder 13 und 14 und die Platte 10. Die Ränder 4 und 5 sind gleich breit.After the mechanical structure of the antenna has been described in the previous part, the Functionality explained using a simplified version of the antenna. This antenna is missing the Hollow cylinder 13 and 14 and the plate 10. The edges 4 and 5 are the same width.
In an sich bekannter Weise wird das in der Horizontalebene rotierende, kardioidenförmige Strahlungsdiagramm durch Überlagerung eines Runddiagramms mit einem umlaufenden Doppelkreisdiagramm erzeugt. Bei gleichphasiger Speisung der vier Strahlerelemente 16 ergibt sich ein nahezu ideales rundes Horizontaldiagramm. Die Unrundheit ist für d = \ In a manner known per se, the cardioid-shaped radiation diagram rotating in the horizontal plane is generated by superimposing a circular diagram with a circulating double circle diagram. When the four radiator elements 16 are fed in phase, an almost ideal round horizontal diagram is obtained. The ovality is for d = \
kleiner als 0,1 dB, wobei t/der Abstand der Strahlerelemente und λα die Wellenlänge im freien Raum ist. Zwei Strahlerelemente auf einem gemeinsamen Gegengewicht und einem gegenseitigen Abstand von d < ^less than 0.1 dB, where t / is the distance between the radiator elements and λα is the wavelength in free space. Two radiator elements on a common counterweight and a mutual distance of d < ^
erzeugen bei gegenphasiger Einspeisung ein Diagramm, das in der Horizontalebene näherungsweise eine Doppelkreisrichtcharakteristik aufweist. Werden zwei (,0 solcher orthogonal zueinander angeordnete Strahlersysteme über ein Goniometer mit sin/cos modulierter HF-Energie gespeist, dann ergibt sich ein umlaufendes Doppelkreisdiagramm. Die einzelnen Komponenten des Horizontaldiagramms sind in F i g. 2 gezeigt. (,$ generate a diagram with antiphase feed that has approximately a double-circle directional characteristic in the horizontal plane. If two (, 0 such radiator systems arranged orthogonally to one another are fed via a goniometer with sin / cos modulated HF energy, then a circulating double circle diagram results. The individual components of the horizontal diagram are shown in FIG
Die für die unterschiedlichen Erregungsfonnen benötigten Signale werden den vier Strahlerelementen iihrr ein im Unterteil der Antenne angeordnetes Speisesystem zugeführt Um eine einwandfreie Funktion des Gesamtsystems sicherzustellen, müssen die von der Antenne abgestrahlten HF-Signale im Fernfeld die richtige Phasenbeziehung zueinander aufweisen (korrekte vektorielle Addition der einzelnen Feldkomponenten in der Empfangsantenne). Hierzu müssen die auf den Strahlerelementen fließenden Ströme für das Runddiagramm gegenüber den Strömen für die Doppelkreisdiagramme eine Phasendifferenz von 90° aufweisen.The signals required for the different forms of excitation are transmitted to the four radiator elements iihrr one arranged in the lower part of the antenna Feed system supplied In order to ensure that the entire system functions properly, the from RF signals emitted by the antenna have the correct phase relationship to one another in the far field (correct vectorial addition of the individual field components in the receiving antenna). To do this, the the radiator elements flowing currents for the circular diagram compared to the currents for the Double circle diagrams show a phase difference of 90 °.
Die Phasendifferenz wird vorteilhaft mit zu den Strahlerelementen 16 jeweils benachbarten Sonden 17 gemessen. Diese Sonden sind abgeschirmte Miniaturrahmenantennen, die nur auf das Magnetfeld der auf den Strahlerelementen fließenden Ströme ansprechen.The phase difference is advantageously achieved with probes 17 adjacent to each of the radiator elements 16 measured. These probes are shielded miniature frame antennas that only respond to the magnetic field of the Address the radiator elements flowing currents.
Wie bereits oben erwähnt, befinden sich vor den Strahlerelementen 16 die Direktoren 11. Durch diese Direktoren 11 wird das Runddiagramm etwas verformt. Die Unrundheit ist ±0,5 dB. Hierdurch entsteht aber kein Systemfehler, sondern nur eine geringe Schwankung des Modulationsgrades des abgestrahlten Signals.As already mentioned above, the directors 11 are located in front of the radiator elements 16 Directors 11, the circular diagram is somewhat deformed. The ovality is ± 0.5 dB. But this creates no system error, just a slight fluctuation in the degree of modulation of the emitted signal.
In den nächsten Abschnitten wird die Aufgabe der Direktoren genauer beschrieben. Die ideale 3dB-Breite von 90° bzw. die 6dB-Breite von 120° ist ohne Direktoren nur fürThe next few sections describe the director's role in more detail. The ideal 3dB width of 90 ° or the 6dB width of 120 ° is only for without directors
zu erreichen. Sind Direktoren vorhanden, kann durch den gewählten Grad der Strahlungskopplung zwischen Strahlerelementen und Direktoren die Halbwertsbreite festgelegt werden. Die Strahlungskopplung ist proportional zum gegenseitigen Abstand Strahlerelement-Direktor. to reach. If directors are present, the chosen degree of radiation coupling can make between Radiator elements and directors the half-width can be determined. The radiation coupling is proportional to the mutual distance between the radiator element and director.
In der Funkbeschickung sind, wie in Fig.3a gezeigt. Fehler vorhanden, die von Phasenfehlern im Richtdiagramm herrühren. Um diese zu kompensieren, wird die 3-dB-Breite auf einen Wert ungleich 90° festgelegt. Diese gewählte 3-dB-Breite verursacht einen Fehler gleicher Art aber entgegengesetzter Polarität (F i g. 3b). Der Restfehler, der nach Überlagerung dieser beiden Fehler verbleibt, ist für die Praxis vernachlässigbar (Fig. 3c).In the radio feed, as shown in Fig.3a. There are errors that originate from phase errors in the directional diagram. To compensate for this, the 3 dB width set to a value other than 90 °. This selected 3 dB width causes an error same type but opposite polarity (Fig. 3b). The residual error after superimposing these two The error remains is negligible in practice (Fig. 3c).
Die Bemessung der Länge der Direktoren U und ihrer Abstände von den Strahlerelementen 16 ist so vorzunehmen, daß die Halbwertsbreiten innerhalb des gewünschten Frequenzbandes angenähert konstant bleiben. Wie bereits erwähnt, ist die Halbwertsbreite in erster Linie abhängig vom Grad der Ankopplung der Direktoren an die Strahlerelemente. In Verbindung damit hat auch die Stromstärke auf den Direktoren eiren Einfluß auf die Halbwertsbreite. Bei konstanter Kopplung ist die Stromstärke proportional zumThe dimensioning of the length of the directors U and their distances from the radiator elements 16 is as follows make that the half-widths approximately constant within the desired frequency band stay. As already mentioned, the full width at half maximum depends primarily on the degree of coupling of the Directors to the radiator elements. In connection with this also has the amperage on the directors have an influence on the full width at half maximum. With constant coupling, the current strength is proportional to
Verhältnis der Direktorlänge / zur Resonanzlänge yRatio of the director length / to the resonance length y
die Direktorlänge /wenig kurzer als die Resonanzlänge λο/2, dann nimmt bei zunehmendem Ao das Verhältni: d/λο ab, d. h., die Strahlungskopplung nimmt zu Gleichzeitig wird die Differenz von Betriebswellenlängi zu Direktorlänge größer, d. h., das Verhältnis UX entfernt sich vom Idealwert 0,5. Somit wird di< Stromstärke auf den Direktoren kleiner. Diese beidei Effekte, die die Halbwertsbreite beeinflussen, sim entgegengesetzt und kompensieren sich. Dadurch bleib die Halbwertsbreile innerhalb der interessierende Bandbreite von 23% näherungsweise konstant.the director length / a little shorter than the resonance length λο / 2, then the ratio: d / λο decreases with increasing Ao, i.e. the radiation coupling increases At the same time, the difference between the operating wavelength and the director length increases, i.e. the ratio UX deviates from the ideal value 0.5. Thus, the current strength on the directors becomes smaller. These two effects, which influence the half width, are opposite and compensate for each other. As a result, the half-value range remains approximately constant within the bandwidth of interest of 23%.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, da Strahlungsdiagramm in der Vertikalebene anzuhebeiAccording to a further development, it is possible to raise the radiation diagram in the vertical plane
Hierzu ist die Antenne im Querschnitt unsymmetrisch ausgeführt und zwar so, daß die Breite des oberen Randes 4 kleiner ist als die Breite des unteren Randes 5.For this purpose, the antenna is designed asymmetrically in cross section in such a way that the width of the upper Edge 4 is smaller than the width of the lower edge 5.
Die Hauptstrahlrichtung ist näherungsweise senkrecht zur Verbindungslinie zwischen oberem Rand und unterem Rand. Bei dieser Weiterbildung sind die elektrischen Weglängen auf den oberen und unteren Innenseiten der Antenne verschieden lang. Um diesen Fehler auszugleichen ist auf dem Boden 8 des oberen tellerförmigen Gebildes die bereits im ersten Teil der Beschreibung beschriebene leitende Platte 10 angebracht, die für die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen entlang der Innenseite des oberen tellerförmigen Gebildes als Serieninduktivität wirkt.The main beam direction is approximately perpendicular to the connecting line between the upper edge and lower margin. In this development, the electrical path lengths are on the upper and lower Inside of the antenna of different lengths. To compensate for this error is on the bottom 8 of the top plate-shaped structure attached to the conductive plate 10 already described in the first part of the description, those responsible for the propagation of electromagnetic waves along the inside of the upper plate-shaped The structure acts as a series inductance.
Gemäß einer anderen Weiterbildung wird dasAccording to another development, this is
IOIO
"5 Vertikaldiagramm unsymmetrisch gemacht, so daß die Strahlung nach negativen Elevationswihkeln Vermindert wird, wodurch die Reflexionen am Boden reduziert werden. Hierzu dienen die bereits beschriebenen Hohlzylinder 13 und 14. Diese beiden Hohlzylinder 13 und 14 stellen elektrisch eine am Ende kurzgeschlossene Leitung der Länge λο/4 dar; sie wirken somit für das Hochfrequenzfeld wie ein (hochohmiger) Parallelresonanzkreis. Durch diese Maßnahme erscheint der äußere Rand des unteren tellerförmigen Gebildes gleichsam »isoliert« (Reduktion der Masseströme auf der Unterseite der Antenne). Die Folge ist ein bezüglich der Hauptslrahlrichtung unsymmetrisches Vertikaldiagramm. Das Vertikaldiagramm der Antenne mit dieser Weiterbildung ist in F i g. 4 gezeigt. "5 Vertical diagram made asymmetrical, so that the radiation is reduced after negative elevation turns, whereby the reflections on the ground are reduced . The hollow cylinders 13 and 14 already described are used for this purpose. These two hollow cylinders 13 and 14 provide an electrically short-circuited line of length λ at the end ο / 4; thus they act on the high-frequency field, such as a (high-impedance) parallel resonant circuit of this measure, the outer edge of the lower plate-like structure appears as it were "isolated" (reduction of the mass flows on the bottom of the antenna) the result is with respect to the.. The vertical diagram of the antenna with this development is shown in FIG.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
1/6701/670
Claims (9)
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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| FR7514273A FR2270691B3 (en) | 1974-05-07 | 1975-05-07 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742422031 DE2422031C3 (en) | 1974-05-07 | Rotary beacon for emitting a cardioid directional diagram |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2422031A1 DE2422031A1 (en) | 1975-11-13 |
| DE2422031B2 true DE2422031B2 (en) | 1977-01-13 |
| DE2422031C3 DE2422031C3 (en) | 1977-09-15 |
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ID=
Also Published As
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|---|---|
| GB1505375A (en) | 1978-03-30 |
| DE2422031A1 (en) | 1975-11-13 |
| FR2270691B3 (en) | 1979-04-20 |
| IT1037867B (en) | 1979-11-20 |
| FR2270691A1 (en) | 1975-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |