Antennenanlage Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennen anlage.
Die erfindungsgemässe Antennenanlage ist gekenn zeichnet durch einen Primärstrahler, einen bezüglich des Primärstrahlers so angeordneten ersten Reflektor, dass die Strahlung der Hochfrequenz bei gewissen Azimut- winkeln vermindert wird, weiter durch einen oberhalb des Primärstrahlers angeordneten zweiten Reflektor und durch einen unterhalb des Primärstrahlers angeordneten dritten Reflektor, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte Reflektor bezüglich des Pri märstrahlers und des ersten Reflektors derart angeord net sind,
dass die bei Elevationswinkeln oberhalb eines gegebenen Winkels abgestrahlte oder empfangene Hoch frequenzenergie im Vergleich mit der Hochfrequenzener- gie, welche beim Fehlen des zweiten und dritten Re- flektoms oberhalb des gegebenen Winkels abgestrahlt oder empfangen würde, vermindert ist.
Der Primärstrahler kann dabei z. B. aus einer Ein zelantenne, z. B. einem Dipol oder einer Reihe von Ein- zelantennen, z. B. Dipolen b:esbehen.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Er findung , welches eine Radiomavigations-Bakenantennen- ,anulage betriffst, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigt: die Fig. 1 schematisch eine Endansicht .der An tennenanlage, und die Fig. 2 das vertikale Strahlungsdiagramm der An tennenanlage.
Die besondere Radionavigationsbake, in welcher das Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zur Anwendung gelangt, ist eine LandekurssendeT-Bake (Localizer-Bake) einer Instrument Landeanlage (I.L.S.) für Flugzeuge.
Derartige I.L.S.- Navigationshilfen sind edonderlich, um ein Flugzeug, welches sich in der Lande absicht einer Flug- oder Landepiste nähert, hinsicht- lich des Azimutes und der Elevation zu führen,
wobei die Landekurssender-Bake für die Führung in Azimut- richtung erforderlich ist. Eine Art von Localizer-Bake besteht aus einer Hauptbake, der sog. Kurs-Bake, und einer Neben- oder Hilfs-Bake, der sog. Grob-Bake. Die Kurs-Bake strahlt einen einseitig gerichteten Strahl aus, welcher eine Kurs linie definiert, welche gleichwertig ist einer verlängerten Pistenzentrumslinie und Führungssignale über einen en gen Winkelsektor liefert, und zwar dem sog.
Kurssektor, welcher bezüglich der Kurslinie zentriert ist. Die Grob- Bake strahlt allseitig die gleiche Nachricht aus wie die Kurs-Bake, aber sie definiert die Kurslinie mit geringe rer Empfindlichkeit. Der Zweck der Grob-Bake be steht darin, ein weit vom Kurs abgelegenes Flugzeug auf den durch die genaue Kursbake gelieferten Strahl zu führen.
Wegen der verminderten Stärke der allseitig von der Grob-Bake abgestrahlten Signale wirken diese auf die Kurs-Bakensignale, welche innerhalb des Kurssek tors ausgestrahlt werden, nicht störend.
Die Fig. 1 zeigt nun eine schematische Endansicht der Kursbaken-Antennenanordnung. Eine Anzahl breit- bandiger horizontaler Dipole 1 sind in einer horizonta len kolinearen Reihe angeordnet und an einem Rahmen 2 mit Hilfe von Halterungsvorrichtungen 5 befestigt, welche als Symmetrierglied wirken.
Die Dipole 1 sind mit (nicht gezeigten) Signalspeisekabeln über koaxiale Impedanztransformationsleitungen 4 verbunden, welche durch die Vorrichtungen 5 hindurchgeführt sind. Die Dipole 1 sind durch die Halterungsvorrichtungen 5 vom reflektierenden Schirm 3 isoliert, wobei die elektrische Länge der Vorrichtungen 5 gleich A/4 ist, wo A. die Wel lenlänge der Betriebsfrequenz der Antennenanlage ist. Die Speisekabel sind mit den Ausgangsklemmen des (nicht gezeigten) Kursbakensenders verbunden.
Die Dipole 1 liegen in einer Höhe A, über dem Erd boden 11 und weisen einen gegenseitigen Abstand von 3A/4 auf, wo A, die Betriebsfrequenz der Kurs-Bake ist. Der Schirm 3 erstreckt sich bis zu einer Höhe von A/3 über die Dipole 1, und der Abstand zwischen den Dräh ten des Schirmes 3 ist gleich 0,058 A.
Der Zweck des Schirmes 3 besteht darin, die Strah lung der Dipole 1 in der Vorwärtsrichtung zu konzen- trieren, und die Anzahl der Dipole 1 ist bestimmt durch die gewünschte Schärfe des ,abgehenden Strahls.
Um den Betrag der Signalenergie zu vermindern, welche bei Elevationswinkeln abgestrahlt wird, welche grösser sind als die für die Führung eines landenden Flugzeuges benötigten Winkel, sind die reflektierenden Schirme 6 und 7 symmetrisch über und unter der senk recht zur Antennenreihe verlaufenden Horizontalachse 10 der Dipole 1 angeordnet und bezüglich der Achse 10 um einen Winkel von 30 geneigt. Die Schirme 6 und 7 bestehen aus horizontaln Drähten, welche sich quer zu den Rahmen 8 und 9 erstrecken und unter sich einen Abstand von 0,058 A aufweisen.
Die Länge L jedes der reflektierenden Schirme 6 und 7 ist so gewählt, dass die vertikale öffnungsweite der Reflektoranordnung den Wert 22. aufweist.
Die Fig. 2 zeigt das von der Antennenreihe abge strahlte Signal-Strahlungsdiagramm, und zwar in der die Kurslinie enthaltenden Vertikalebene in einem konstan ten radialen Abstand von der Antennenreihe. Es tritt auch ein (nicht gezeigter) Nebenlappen auf, welcher eine maximale Intensität bei einem Elevationswinkel von un gefähr 35 aufweist. Die Intensität dieses Lappens ist ungefähr 20 % derjenigen des Hauptlappens, welche bei einem Elevationswinkel von ungefähr 9 ein Maximum aufweist.
Ohne die beiden reflektierenden Schirme 6 und 7 werden zwei Hauptlappen erzeugt, wobei der obere ganz oberhalb der oberen Grenze der erforder lichen Elevations-überdeckung liegt und eine beträcht liche Strahlung bei Elevationswinkeln bis zu 50 er zeugt.
Die strichpunktierte Linie 13 der Fig. 2 stellt die obere Grenze der für die von der Kurs-Bake abgestrahl ten Signale erforderlichen Elevations-Überdeckung dar. Die bei Elevationswinkeln oberhalb der erforderlichen überdeckung>grenze abgestrahlte Signalenergie ist so mit verschwendet und kann ausserdem zu Interfrenzen mit den Kursbakensignalen führen, welche von einem landenden Flugzeug empfangen werden.
Die Interferen zen werden erzeugt durch Signalenergie, welche von der Kursbake abgestrahlt und auf das landende Flugzeug von einem anderen bei einem grösseren Elevationswin- kel fliegenden Flugzeug reflektiert wird. Indem man den grössten Teil der Signalenergie auf den Lappen be schränkt, welcher durch die Linie 12 abgegrenzt ist, wird nicht nur die Möglichkeit von durch ein anderes Flug zeug erzeugten Interferenzen vermindert, sondern auch die Intensität der Strahlung bei den nützlichen Eleva- tionswinkeln erhöht.
Der Pegel der Signale, die von einem Flugzeug in einer Höhe von ungefähr 305 m in einem Bereich von ungefähr 9,3 Km von der Kurs-Bake empfangen wurden, war um 10 db gegenüber dem Pegel der Signale erhöht, welche von einer gleichartigen An tennenreihe, wie sie die Fig. 1 zeigt, aber ohne die Schirme 6 und 7 und die Rahmen 8 und 9 empfangen wurden, wobei aber die Drähte des vertikalen Schirmes 3 sich bis zum Erdboden 11 erstreckten. Die Vermin derung der Empfindlichkeit ist besonders dann wichtig, wenn die Anlage einen Teil eines vollautomatischen Landesystems bildet, wie z. B. das unter dem Namen bekannte System Autoland .
In einer zweiten Art von I.L.S.-Localizer-Bake muss die Grob-Bake Führungssignale erzeugen, welche azi- mutmässig gerichtet sind. Die Grob-Bakenstrahlung geht von einem Teil der Kursbaken-Antennenreihe aus, in dem man gewisse Dipole 1 sowohl mit Signalen vom Kursbakensender als auch vom Grobbakensender speist.
Die Anzahl Dipole, die zur Aussendung beider Strahlun- gen verwendet werden, ist abhängig von der horizontalen Breite des Strahls, welcher für die Grobsignale benötigt wird.
Die Speisekabel für die Dipole, die für die Aus strahlung beider Strahlungen verwendet werden, sind mit den Ausgangsklemmen einer Brückenschaltung be kannter Bauart verbunden, in welcher die Ausgangs- signale des Kursbiakens.endzrs und desGrobbakensenders praktisch ohne Wechselwirkung kombiniert werden, wo ,bei .ein Verlust auftritt, welcher gleich der Hälfte der angelegten Leistung ist.
Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in einer Localizer-Bake der zweiten vorgenannten Art die Strahlungsdiagramme in der Vertikalebene der Kurslinie der Kursbakensignale und der Grobbakensignale die gleichen, wobei die Empfindlichkeit der Grobbaken signale auf Interferenzen durch bei höheren Elevations- w inkeln fliegende Flugzeuge in gleichem Ausmass redu ziert wird wie bei den Kursbakensignalen und wobei weiter über das Ende der Piste hinaus weniger Raum erforderlich sein kann.
Die Grobbakenstrahlung ist durch die Führungs- signale so moduliert, dass über eine Winkelabweichung von 4 auf beiden Seiten der Kurslinie diese Kurslinie mit der gleichen Empfindlichkeit definiert ist wie durch die Kursbakenstnahlung. Ein auf einem Anflugkurs be findliches Flugzeug würde daher fortfahren, gleich ge naue Führungssignale im Falle eines Ausfalls der Kurs übertragung zu empfangen, wobei die damit verbundene Verminderung des Pegels und der empfangenen Signale innerhalb des Bereiches der automatischen Verstär kungssteuerung des Flugzeugempfängers liegt.
Wenn die Signalenergiestrahlung der Grobe-Bake nicht allseitig gerichtet ist, wird eine zusätzliche Radio navigationshilfe, wie z. B. eine Allrichtungs-Bake (VOR) verwendet, um das Flugzeug auf den Landekurs zu führen.
Beim Ausführungsbeispiel :der Erfindung bilden idie reflektierenden Schirme 6 und 7 und :der verti kale reflektierende Schirm 3 einen abgestumpften Horn reflektor. Die Länge L der reflektierenden Schirme 6 und 7 ist für den gleichen Betrag der Richtwirkung in der Vertikalebene kleiner als die erforderliche Länge in dem Fall, wo der Vertikalschirm 3 fehlen würde und die reflektierenden Schirme 6 und 7 sich in einer Spitze hinter den Dipolen 1 treffen.
Die Anordnung der Dipole 1 und des vertikalen reflektierenden Schirmes 3 war ursprünglich entworfen, um ohne irgenwelche Mass- nahme zur Richtung der Strahlung in der Vertikalebene zu arbeiten. Es war daher nötig, dass im Falle einer solchen Massnahme die auf die Impedanz der Dipole 1 ausgeübte Wirkung genügend klein ist, um eine Um- konstruktion der Signalspeisevorrichtungen zu vermei den.
Diese Forderung wurde durch die Verwendung der zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschriebenen Reflektoranordnung erfüllt.
Die Antennenanlage ist nicht auf die Verwendung oder beschriebenen Anteinnenreihen beschränkt, sondern sie kann auch auf eine Einzel-Antenne, auf vertikale Dipole (oder andere Antennenelemente) wie auch auf horizontale Dipole angewendet werden. Die Erfindung lässt sich auch auf Empfangsantennenanlagen anwen den, wobei es sich dann darum handelt, Signale auszu schalten, welche unter Elevationswinkel einfallen, welche grösser als ein bestimmter Grenzwinkel sind.
Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel sind Reflek toren mit ebenen Reflexionsflächen beschrieben worden, obwohl unter gewissen Umständen gekrümmte Reflek toren von Vorteil sein können.