DE2158416A1

DE2158416A1 - Antennenanordnung

Info

Publication number: DE2158416A1
Application number: DE19712158416
Authority: DE
Inventors: Richard J. Setauket N.Y. Giannini (V.StA.)
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1971-11-25
Publication date: 1972-05-31
Also published as: FR2115420A1; GB1323384A; FR2115420B1; CA931643A; US3816830A

Description

Patentr,v/ülte Dipl.-Ing. W. Sclicrrmann Dr.-lng. R. Rüger

73 Hsslinqcn (Necknr), Ffibrikslrfißu V, l'or.tf.irh 3<f8 24. November 1971 ^r""^lfr>"

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Hazeltine Corporation, Greenlawn, New York 11740» USA An tennenanordnung

Die Erfindung betrifft eine stur Abstrahlung eines in groben und feinen Inkrementell in auewählbare Strahllagen einsteuerbaren Strahles eingerichtete Antennenanördnung, mit einer längs eines vorbestimmten Weges angeordneten Anzahl strahlender Elemente, denen Mittel zur erzeugung einer vorbestimmten Anzahl von zur Abstrahlung von den strahlenden Elementen geeigneten, eine ausgewählte Phasenverteilung aufweisenden Zwischensignalen zugeordnet sind.

Antennen, die einen Strahl, der in groben und feinen Inkrementen in auswählbare Strahllagen einsteuerbar ist, abstrahlen können, sind in vielen Fällen zweckmäßig, insbesondere für überwachungszwecke und Freund-Feind-Kennsysteme, bei denen der Strahl eine Abtastung in Winkelsektoren oder über volle 360° vornimmt. Hierbei ist es notwendig, den von der Antenne ausgesendeten Strahl (normalerweise ein breiter Fächerstrahl im Aufriß) in kontinuierlichen oder zumindesten feinen Inkrementen im Azimut derart eine Abtastbewegung ausführen zu lassen, daß keine Strahlverzerrung eintritt.

KLn naheliegender und häufig benutzter Meg, diesen Anforderungen gerecht zu werden, besteht in einer mechanisch

rotierenden Antenne. Mechanische Systeme leiden jedoch unter dem Nachteil kleiner Winkelgeschwindigkeiten und einer beschränkten Strahlbeweglichkeit (Fähigkeit, den Strahl schnell von einem Räumbereich in einen anderen Raumbereich· zu überführen) .

Antennen mit einer elektronisch gesteuerten Abtastung überwinden zwar die Schwierigkeiten hinsichtlich der kleinen Winkelgeschwindigkeit und der beschränkten Strahlbeweglic/ikeit mechanischer Antennen, doch weisen sie bisher, verglichen mit mechanischen Antennen, in anderer Hinsicht eine Reihe von Nachteilen auf. So ist ss. B. ein System vorgeschlagen worden, bei dem einseine Elemente (im weiteren strahlende iJffnöng ö4er Apertur genannt} .einer kreisförmigen Antehnenanotdnuiig über eine Anzahl von außen gesteuerter Schalter durch «in Errögungssignal (im weiteren Apertuxv erregung genannt^) angeregt werden. p*d«rch wird erreicht, daß ein Strahl $ur von den angeregten JE lementen in einer dem jeweiligen Fiats der Elemente innerhalb der Anordnung entsprechenden Richtung ausgesendet wird. Sine solche Anordnung ist für die meisten modernen Anwendungszwecke lediglich beschränkt brauchbar, weil der von der Antennenanordnung abgestrahlte Strähl nicht wie bei einer mechanischen Antenne eine kontinuierliche oder in feinen Inkrementen geschehende Abtastbewegung ausführt, sondern vielmehr auf eine Abtastung in verhältnismäßig großen Winke linkreinen ten beschränkt ist, deren kleinstes, durch den Winkelabstand zwischen zwei strahlenden Elementen der Anordnung gegeben ist.

weiterer Nachteil dieser lediglich schaltergesteuerten Antennen mit elektronischer Abtaststeuerung liegt darin, daß zur AufrechternaItung der Amplitudenverteilung der Aperturerregung bei der Umschaltung von einer Elementengruppe auf eine ander· zwei wenig erwünschte Verfahren verwendet werden

badorig?nal

Das erste beinhaltet die sehr unerwünschte Notwendigkeit, alle angeregten Elemente mit einer gleichmäßigen Erregung zu versorgen, weil bei Verwendung einer nichtgleichmäßigen Erregung die Amplitudenverteilung (und damit auch der sich ergebende Strahl) jedes Mal bei der Abstrahlung von einer anderen Elementengruppe zerstört würde. Um aber eine gleichmäßige Erregung bei allen Strahllagen zu erzielen, ist es notwendig, teuere» regelbare Phasenschieber zu verwenden, um damit die Antennenanordnung nach jeder Veränderung der Strahllage neu zu fokussieren. Dies bedeutet offensichtlich eine wesentliche Beschränkung der Anwendbarkeit derartiger Systeme, weil in einer Reihe von Fällen es notwendig ist, die strahlenden Elemente der Antennenanordnung mit einer nicht gleichförmigen Erregung zu beaufschlagen, beispielsweise wenn gleichzeitig Summen-und Differenzstrahlungsdiagramme abgestrahlt werden sollen. Das zweite in gleicher Weise unerwünschte Verfahren, das bei bekannten Systemen verwendet wird und die Einspeisung von nicht gleichmäßigen Aperturerregungen in solche Antennenanordnungen gestattet, besteht in der Verwendung der Kombination eines Phasenschiebers und eines Dämpfungsgliedes, um damit die Erregung nach jeder Veränderung der Strahllage neu abzugleichen. Dieses Verfahren ist nämlich mit besonders großen Verlusten behaftet, so daß der Betriebswirkungsgrad gering ist.

Ziel der Erfindung ist es, eine Antennenanordnung der eingangsgenannten Art zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Systeme vermeidet und es gestattet, den abge-^ strahlten Strahl elektronisch in groben und feinen Inkrementen in auswählbare Strahllagen einzusteuern, wobei in einfacher Weise die Möglichkeit besteht, den strahlenden Elementen sowohl eine gleichmäßige als auch eine nichtglcichmäßige Erregung zuzuführen oder eine Kompensation der Krümmung des Weges, längs dessen die strahlenden Elemente ange-

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ordnet sind, ohne Verwendung von Phasenschiebern zu erreichen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die /uUcnnenanordnung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,daß die einxo]nen Zwischensignale durch zugeordnete Kopplungsinittel in einer vorbestimmten Anregungsordnung jeweils verschiedenen Elementen einer ausgewählten Gruppe strahlender Elemente, unter Anregung der Abstrahlung eines Strahles von dieser 'Elementengruppe in einer durch die Lage der Elementengruppe längs des vorbestimmten Weges und durch die Phasenverteilung der ZwisclK;nsignale bestimmten Richtung, zugeführt werden, und daß Mittel zur Steuerung der Auswahl der Elementengruppe und der Phasenverteilung unter Aufrechterhaltung der vorbestimmten Anregungsordnung vorgesehen sind, durch die der Strahl in verschiedene Lagen steuerbar ist, derart, daß die Steuerung in groben Inkrementen durch die Wahl verschiedener Elementengruppen längs des vorbestimmten Weges und die Steuerung in kleinen Inkrementen durch die Wahl unterschiedlicher Phasenverteilungen der Zwischensignale geschieht.

. Bei der neuen Antennenanordnung wird die Anregungsordnung der strahlenden Elemente bei der Umschaltung zwischen einzelnen Elementengruppen aufrechterhalten, so daß die Phasenschieber für die Strahlsteuerung in feinen Inkrcnienten zur Verfügung bleiben.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von erfindungsgemäßen Antennenanordnungen.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung einer Anzahl kreisförmig verteilt angeordneter strahlender Elemente einer Antennenanordnung gemäß der Erfindung ,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild und eine schematische Veranschaulichung einer möglichen Verbindung der Zwischensignalerzeugungsmittel, der Schaltmatrix und der strahlenden Elemente für die Ausführungsform nach Fig. 2 und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer möglichen Ausbildung der Steuermittel für die Ausfuhrungsform nach Fig.

In Fig. 1 ist eine Anzahl strahlender Elemente a bis a veranschaulicht, welche längs des Umfanges eines vorbestimmten Weges, welcher durch einen Kreis 10 angedeutet ist, unter Einhaltung eines zweckmäßigen gegenseitigen Abstandes (z. B. eine halbe Wellenlänge) angeordnet sind. Wird eine ausgewählte Gruppe dieser strahlenden Elemente, beispielsweise die Elemente a,, a~, a_ und a. mit einer .'. >.τι υ rerrcgung beaufschlagt, so wird von dieser Gruppe da Strahl abgestrahlt, der, wie noch erläutert werden v/ird, in verschiedene Lagen gesteuert werden kann. Da der Kreis IO die Basis eines Zylinders umschließt, ist es zweckmäßig, die Vielzahl der entsprechend Fig. 1 angeordneten strahlenden Elemente als eine zylindrische Antennenanordnung zu bezeichnen.

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Für die strahlenden Elemente a bis a können alle geeigneten Arten strahlender Elemente, wie Dipole, abhängig von der jeweils gewünschten Form des von der Antennenanordnung abgestrahlten Strahls verwendet werden. Jedes Element kann außerdem durch eine vertikale Säule strahlender Elemente ersetzt werden, so daß sich eine Reihe von Schichten übereinanderliegender Elemente ergibt, womit die Elemente längs eines im wesentlichen zylindrischen Weges angeordnet sind. Der von der Anordnung nach Fig. 1 abgestrahlte Strahl weist eine fächerartige Gestalt auf, wobei der breite Teil des Fächers in der Aufrißebene, d. h. senkrecht zur Ebene der Elemente, liegt. Diese Strahlart ist dann zweckmäßig, wenn im Azimut volle 360 abgetastet werden sollen, weil dann der Ort der einzelnen Zielobjekte in einem großen Raumvolumen überwacht werden kann.

Wenn eine Überstreiciiung von weniger als den vollen 360° im Azimut genügt, kann eine entsprechende Anzahl strahlender Elemente bei der Anordnung nach Fig. 1 längs des entsprechenden Teiles des Kreises v/eggelassen werden. Viele andere Abwandlungen der strahlenden Elemente und deren spezieller Anordnung zur Erzielung abgestrahlter Strahlen mit spezifischen Strahlcharakteristiken lassen sich ohne weiteres angeben. So braucht z. B. der gekrüitu.iLe Weg, längs dessen die strahlenden Elemente liegen, nicht genau kreisförmig (oder zylindrisch in dem Fall, daß Schichten von Elementen vorhanden sind) zu sein; es ist vielmehr denkbar, ihn derart zu gestalten, daß er einem Flugzeugrumpf angepasst ist. Außerdem kann durch Verwendung unterschiedlicher Arten strahlender Elemente oder zusätzlicher Schichten von Elementen, die ähnlich der Anordnung nach Fig. 1 übereinander angeordnet sind, erreicht werden, daß der Fächerteil des Strahles so schmal wird, daß sich ein bleistiftartiger Strahl ergibt.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des

Erfindung veran; 2 09823/ 1036

Gegenstandes.der Erfindung veranschaulicht, welche eine An-

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Ordnung 11 von 128 strahlenden Elementen aufweist, die mit a. bis l,„_o bezeichnet sind und entsprechend Fig. 1

I 1 / O .

in einer zylindrischen Anordnung untergebracht sind. Dem Gerät nach Fig. 2 wird ein elektrisches Eingangssignal (entweder ein Impuls oder eine ungedämpfte Welle) zugeführt, das in einem Übertrager oder in einem anderen geeigneten Signalgenerator erzeugt wird, wie er für diese Zwecke bei üblichen Antennenanordnungen verwendet wird.

Der Block 13 enthält auf das zugeführte Eingangssignal ansprechende Mittel zur Erzeugung einer vorbestimmten Anzahl von Zwischensignalen, die zur Abstrahlung durch die Elemente der Anordnung 11 geeignet sind und eine bestimmte ausgewählte Phasenverteilung aufweisen. Diese Zwischensignale bilden gemeinsam eine vollständige Aperturerregung, welche einer vorbestimmten Gruppe der strahlenden Elemente (der strahlenden Apertur) der Anordnung 11 eingekoppelt werden kann, um damit die Abstrahlung des Strahles zu erzielen. Die Anzahl der erzeugten Zwischensignale (in diesem Falle acht, welche auf Leitungen b. bis b_Q zugeführt werden), bestimmt die Anzahl der strahlenden Elemente in der jeweils ausgewählten Gruppe (8) und deshalb auch die Breite des sich ergebenden abgestrahlten Strahles, weil die im folgenden noch zu beschreibenden Koppelmittel jedes Zwischensignal einem unterschiedlichen Element der ausgewählten Gruppe einkoppeln. Wenn die ausgewählte Gruppe von Elementen beispielsweise die Elemente a bis ag umfasst, kann das auf der Leitung b, kommende Signal dem Element a., eingekoppelt werden, während das auf der Leitung b₂ kommende Signal dem Element a_ eingekoppelt wird usw. Dadurch wird eine bestimmte Ordnung der Erregung der Elemente der Gruppe festgelegt. Die von den Zwischensignalen hervorgerufene Aperturerregung bewirkt, daß von den ausgewählten Elementen ein Strahl abgestrahlt wird, wobei die Richtung dieses Strahles durch Veränderung der Phasenverteilung (d. h. der fortschreitenden Phasenverschiebung zwischen einzelnen Zwischensignalen) der Zwischensignale geändert

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werden kann. Wenn z. B. angenommen wird, daß diese Ar-'-i l.urerregung der vorher erwähnten ausgewählten Gruppe .strahlender Element (a_ bis a_o) in einer bestimmten /vnregungn-Io

Ordnung (von b zu a , von b zu a etc.) eingekoppelt werden, so hat, wie bekannt, eine lineare Variation der Phasenverteilung (in kleinen Inkremonten) die Wirkung, daß auch die Richtung des von der Elementengruppe abgestrahlten Strahles in sehr kleinen Inkromenten verändert wird, wodurch praktisch eine Gleichv/ertigkeit mit dem kontinuierlichen Abtastvermögen einer mechanisch rotierenden Antenne erzielt wird, welche den von der strahlenden Öffnung überdeckten Bereich abtastet. Die Schaltmatrix 14 der Fag. 2 weist Mittel auf, um in einer vorbestimmten Anregungsordnung die einzelnen Zwischensignale jeweils verschiedenen Elementen in einer vorbestimmten Gruppe strahlender Elemente einzukoppeln. Die Matrix 14 ist in der Lage, die von acht Zwischensignalen gebildete Aperturerregung jeder belieoigen ausgewählten Gruppe von Elementen innerhalb der Anordnung 11 einzukoppeln. Die Lage des abgestrahlten Strahles ist teilweise durch die Lage der ausgewählten Gruppe in der Anordnung 11 bestimmt. Durch die Auswahl unterschiedlicher Gruppen von Elementen längs der Anordnung 11 läßt sich deshalb eine grobe Steuerung des Strahles erzielen. Das kleinste Inkrement dieser groben Steuerung ist durch den Abstand zwischen den einzelnen Elementen gegeben, weil,die kleinstmögliche Veränderung bei der Wahl einer neuen Gruppe der Wechsel eines einzigen strahlenden Elementes ist. Wenn z. B. die erste ausgewählte Gruppe die Elemente a^ bis ag umfaßte, so wird, wenn der Strahl um ein Inkrement der groben Steuerung vorbewegt werden soll, die zweite Gruppe Elemente a„ bis a„ umfassen und so weiter. Da jedoch jede beliebige Gruppe gewählt werden kann, (d. h. die zweite oder die nachfolgend gewählte, Gruppe kann Elemente a~_Q bis a.,- umfassen), ist eine diskontinuierliche Grobsteuerung möglich, welche den erfindungsgemäß ausgebildeten Antennenanordnungen eine

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besondere Wendigkeit bei der Strahlsteuerung verleiht.

Der Block 15 veranschaulicht Mittel zur Steuerung der Auswahl der Elementengruppe und der Wahl der Phasenverteilung unter Erhaltung der vorbestimmten Ordnung der Anregung innerhalb jeder ausgewählten Gruppe. Unter der Steuerwirkung der Einheit 15 kann der von der Anordnung 11 gesendete Strahl in verschiedene Strahllagen gesteuert werden, wobei die Steuerung in groben Schritten durch entsprechende Steuerung der Schaltmatrix 14 in der Weise geschieht, daß verschiedene Elementengruppen gewählt worden, während die Steuerung in kleinen Schritten oder tnkrementen in der Weise bewirkt wird, daß die 'Einheit 1.) im Sinne der Auswahl unterschiedlicher Phasenverteilungen für die Zwischcnsignale gesteuert wird. Die durch ck.m iJlock 15 veranschaulichten Mittel können ein geeignet programmier tür Digitalcomputer sein, ein speziell für diesen i.v/ock eingerichteter Computer oder eine andere logische Schaltung, die speziell zur Steuerung der Einheiten 13 und 14 in der Weise ausgebildet ist, daß der Strahl in kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Inkrementen ger;Lauert werden kann. Da Antennenanordnungen der in Fr^age υ teilenden Art für eine praktisch unbeschränkte Anzahl spezieller Anwendungsfälle Verwendung finden können, boi denen die Anforderungen an die Strahlabtastung normalerweise unterschiedlich sind, müssen in jedem Falle geeignete Steuermittel gewählt werden, die den speziellen Steueranforderungen, welche an die Antennenanordnung im Einzelfall gestellt v/erden, genügen. Ein Beispiel für Steuermittel, die für eine Antennenanordnung 'der oben beschriebenen Art geeignet sind und auf ein zugeführtes, für die Strahllage kennzeichnendes Zehn-Bit-S^euersignal ansprechen, v/ie es von vorhandenen Freund-Fein-Kennsystemen abgeleitet wird, ist in Blockform in Fig. 4 veranschaulicht. ' ' ■·■""■ -· ·

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Bei der Auswahl verschiedener Elementengruppen in der' Anordnung 11 wird die Ordnung der Anregung von Steuermitteln 15 'aufrechterhalten. Wenn so in einer ersten ausgewählten Gruppe von Elementen a, bis a_o das auf der Leitung

1 ο

b erscheinende Zwischensignal dem Element a eingekoppelt wird, während das auf der Leitung b„ erscheinende Signal dem Element a_ zugeführt wird usw., so wird in der nächsten ausgewählten Gruppe, etwa der Gruppe der Elemente a_ bis a__ die Leitung b. an das gleiche entsprechende Element in dieser Gruppe, nämlich an das Element a^_T angekoppelt, während die Leitung b„ an das Element a angekoppelt wird usw.. Diese Erhaltung der Ordnung der Anregung gestattet es, zu erreichen, daß der Matrix 14 entweder eine gleichmäßige oder eine nichtgleichmäßige . Aperturerregung zugeführt wird, weil die Amplitudenverteilung der Aperturerregung ebenfalls erhalten bleibt, wenn auf verschiedenen · Elementengruppen umgeschaltet wird, womit eine Hauptschwierigkeit bekannter vergleichbarer Einrichtungen überwunden wird.

Verschiedene weitere Vorteile einer Zylinderantennenanordnung der beschriebenen Art liegen auf der Hand, weil die bei bekannten mechanischen Abtastsystemen sich stellenden Probleme der leichten Strahlbeweglichkeit bei einer Antennenanordnung der erfindungsgemäßen Art dadurch überwunden werden, daß der Strahl mit großer Geschwindigkeit elektronisch in verschiedene Strahllagen gesteuert werden kann. Außerdem wird die bei bekannten Systemen bestehende Schwierigkeit, eine Annäherung an die bei mechanischen Systemen vorhandene Möglichkeit der Steuerung in feinen Inkrementen zu erzielen, dadurch überwunden, daß die Phasenverteilung der Zwischensignale zur Erzielung der gewünschten Feindsteuerung verändert wird.

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Ein weiterer Vorteil der neuen Antennenanordnung ist darin begründet, daß, da eine komplette Ap-Tt.urerregimg von den durch'den Block 13 veranschaulichten rütteln erzeugt wird, während die durch den Block 14 veranschaulichten Mittel lediglich diese Erregung verschiedenen Elemcntengruppen oinkoppeln, eine erforderlich werdende Kompensation der Krümmung der Antennenanordnung auf einfache und billige Weise erzielt werden kann, was im Gegensatz zu den Verhältnissen bei einer Reihe von bekannten Systemen^steht. Ein Weg zur Kompensation der Krümmung der Antennenanordnung ist in Fig. 2 veranschaulicht, in der die Leitungen b bis b_Q,die zur Zufuhr der Zwischensignale zu der Schalteinheit 14 benutzt werden, als übertragungsleitungen unterschiedlicher Länge ausgebildet sein können, deren Verzögerungszeiten derart"gewählt sind, daß eine Kompensation der Zylinderkrümmung erzielt wird. Da diese Krümmung konstant ist und die Ordnung der Anregung der strahlenden Elemente aufrechterhalten bleibt, braucht die Länge der Leitungen b.. bis b_fl, nachdem die Wahl der entsprechenden Leitungslängen einmal getroffen ist, später nicht mehr verändert zu werden, um eine Kompensation für alle Strahllagen zu erzielen, weil die für die Elemente einer Gruppe (z. B. a. bis a ') die gleiche für die entsprechenden Elemente jeder anderen ausgewählten Gruppe (z.. B. a₃₁ bis a — ) ist.

Aufbau und Betriebsweise der in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiele.

In Fig. 3 ist in schematischer Blockdarstellung jeweils ein Ausführungsbeispiel für die das Zwischensignal liefernden . Mittel 13 und die Schaltmatrix 14 dargestellt. Die Einheit 13 besteht hierbei aus einer Eingangshybride 16 mit zwei Ausgängen, welche an eine Verteilerschaltung 18 angeschlossen sind. Die Verteilerschaltung 18 ist ihrerseits mit 32 elektronisch gesteuerten Phasenschiebern 19 verbunden, von

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denen in der Zeichnung lediglich acht der besseren Übersicht-· lichkeit wegen dargestellt sind und die 32 einzelne Ausgangsleitungen von der Einheit 13 ergeben. Auf jeder Ausgangsleitung wird ein Zwischensignal abgegeben, was bedeutet, daß im normalen Betrieb die erwähnten ausgewählten Gruppen strahlender Elemente aus jeweils 32 Elementen von 128 Elementen be·* stehen. Im Betrieb wird dem Summeneingang 20 der Hybride 16 ein geeignetes Eirgangssignal zugeführt, um damit durch gleichphasige Anregung einer ganzen von 32 Elementen gebildeten strahlenden öffnung der Antennenanordnung 11 eine schmale Strahlungskeule zu erzielen. Ein unterschiedliches Strahlungsdiagramm kann dadurch erreicht werden, daß das Eingangssignal dem Differenzeingang 21 der Hybride 16 zugeführt wird, so daß eine Hälfte der strahlenden Öffnung, in diesem Falle 16 strahlende Elemente, um 180 gegenüber der anderen Hälfte phasenverschoben angeregt wird.

Die Verteilersehaltung 18 kann einen üblichen Aufbau aufweisen, der eine symmetrische gleichphasige, kontinuierlich abnehmende Amplitudenverteilung für die den Phasenschiebern zugeführten 32 Signale ergibt (wenn Summenstrahlungsdiagramme abgestrahlt werden). In der Verteilersehaltung können feste Übertragungsleitungslängen (ähnlich der der Leitungen b bis bj vorgesehen sein, um damit auf einem alternativen Weg eine Kompensation der Krümmung der Antennenanordnung zu erzielen,, wobei dann die Phasenschieber 19 für die Aufgabe der Strahllagensteuerung bleiben. Die Phasenschieber 19 führen bei jedem Zwischensignal eine Phasenverschiebung ein, so daß sich eine ausgewählte Phasenverteilung über die 32 Zwischensignale ergibt, welche die Richtung des von einer ausgewählten Gruppe von 32 Elementen abgestrahlten Strahles bestimmt, wodurch die erforderliche Feinsteuerung erzielt wird. Die von jedem Phasenschieber 19 erzeugte Phasenverschiebung wird durch Steuermittel 15 derart geregelt, daß sich eine Reihe auswählbarer linearer Phasenverteilungen ergibt, die im vorliegenden Falle beispielsweise acht Aus-

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Wahlmöglichkeiten aufweisen sollen. Jeder einzelne Phasenschieber ist zweckmäßigerweise als ein digitaler Vier-Bit-Diodenphasenschieber (vier Eingangsleitungen steuern die Phasenverschiebung jedes Phasenschiebers) ausgebildet, der eine Gesamt-Phasenverschiebung von 360 in Inkrementen von jeweils 22,5 ergibt.

Die Kopplungsmittel 14 sind in Gestalt einer Schaltmatrix veranschaulicht, welche aus 80 Übertragungsschaltern 21a bis 21e und einer 32 einpolige,/vier Schaltstellungen aufweisende Schalter enthaltenden Schalterbatterie 22 besteht. In Fig. 3a sind alternative Schaltzustände der übertragungsschalter veranschaulicht, welche von den Steuermitteln 15 individuell angesteuert werden können, um ein spezielles Zwischensignal einem speziellen einpoligen, vier Schaltstellungen aufweisenden Schalter der Schalterbatterie 22 zuzuführen. Ein einfacher Anschluß der einpoligen, vier Schaltstellungen aufweisenden Schalter der Schalterbatterie 22 gestattet es dann, die 32 Ausgänge der Übertragungsschalter mit einer von den Steuermitteln 15 ausgeählten Gruppe von 32 strahlenden Elementen zu verbinden. Da die Aperturerregung am Eingang der Matrix vollständig ist und lediglich auf die ausgewählte Gruppe von 32 Elementen zur Anregung der Abstrahlung eines Strahles übertragen zu werden braucht, koppelt die Schaltmatrix die Zwischensignale den Elementen der Antennenanordnung 11 über Wege gleicher Längen ein, wodurch sichergestellt wird, daß die von den Mitteln 13 erzeugte Aperturerregung .in der Matrix nicht verzerrt wird.

Die Schaltmatrix kann gesteuert von den Steuermitteln 15 z. B. die 32 Zwischensignale jeweils 32 aufeinanderfolgenden Elementen der 128 strahlenden Element der Antennanordnung in der erwähnten Anregungsordnung einkoppeln. Es stehen deshalb 128 verschiedene Strahlgrobstellungen zur Verfügung, die

useinanderliegen

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jeweils um 2,8 auseinanderliegen. Für jede der von der

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Matrix 14 eingestellten Stahlgroblagen gibt es acht Strahlfeinlagen, die von der Einheit .13 durch Variation der Phasenverteilung der Zwischensignale zwischen acht verschiedenen linearen Phasenverteilungen in der beschriebenen Weise zustandegebracht werden, so daß im Ganzen 1.024 Strahllagen zur Verfügung stehen, die jeweils 0,35 voneinander getrennt sind.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Steuermittel 15 veranschaulicht, die besonders zum Betrieb mit dem Antennensystem nach Fig. 3 geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein vorbestimmtes Steuersignal zur Steuerung des Zustandes der Schalter der Schaltmatrix 14 und der Phasenschieber der Einheit 13 verwendet. Die drei kleinsten Bits (1 bis 3) geben hierbei die Information, die notwendig ist, um festzulegen, welche der acht möglichen Phasenverteilungen ausgewählt werden, während die Steuerung der einzelnen Phasenschieber durch logische Schaltungen 24, 25, 26 und 31 in an sich bekannter Weise geschieht. Die nächstgrößeren fünf Bits (4 bis 8) enthalten die zur Einstellung der 80 Übertragungsschalter erforderliche Information und in Kombination mit Bits 9 und 10 die Information, die notwendig ist, um über die logischen Schaltungen 24, 27, 28, 29 und 31 die 32 einpoligen, vier Schaltstellungen aufweisenden Schalter einzustellen. Die Bits 4 bis 10 geben deshalb die zur Auswahl zwischen 128 möglichen Strahllagen erforderlichen Informationen. Da lediglich 128 verschiedene Strahllagen benutzt werden, (weil nur 128 strahlende Elemente in der Anordnung vorhanden sind, wobei die Verwendung von 8O Übertragungsschaltern die Möglichkeit zu weit mehr Strahllagen geben würde) ist der Einfachheit halber die dargestellte logische Schaltung zur Steuerung dieser Übertragungsschalter in Schalt-

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folgen und Kombinationen eingerichtet, weil viele dieser schalter bei jeder ausgewählten Strahllage den gleichen Steuerbefehl erhalten»

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Claims

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Patentansprüche

Zur Abstrahlung eines in groben und feinen Inkrementen in auswählbare Strahllagen einsteuerbaren Strahles eingerichtete Antennenanordnung, mit einer längs eines vorbe- ■ stimmten Weges angeordneten Anzahl strahlender Elemente, denen Mittel zur Erzeugung einer vorbestimmten Anzahl von zur Abstrahlung von den strahlenden Elementen geeigneten, eine ausgewählte Phasenverteilung aufweisenden Zwischensignalen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zwischensignale durch zugeordnete Kopplungsmittel (14) in einer vorbestimmten Anregungsordnung jeweils verschiedenen Elementen Ca₁ bis a ) einer ausgewählten Gruppe strahlender Elemente unter Anregung der Abstrahlung eines Strahles von dieser Elementengruppe in einer durch die Lage der Elementengruppe längs des vorbestimmten Weges (10) und durch die Phasenverteilung der Zwischensignale bestimmten Richtung zugeführt werden, und daß Mittel (15) zur Steuerung der Auswahl der Elementengruppe und der Phasenverteilung unter Aufrechterhaltung der vorbestimmten Anregungsordnung vorgesehen sind, durch die der Strahl in verschiedene Lagen steuerbar ist, derart, daß die Steuerung in groben Inkrementen durch die Wahl verschiedener Elementengruppen längs des vorbestimmten Weges und die Steuerung in kleinen Inkrementen durch die Wahl unterschiedlicher Phasenverteilungen der Zwischensignale geschieht.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den strahlenden Elementen (a. bis a ) zumindest eine eine zylindrische Anordnung bildende Schicht solcher Elemente vorhanden ist und die strahlenden Elemente eine 360° Azimutüberstreichung ergeben.

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3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß der vorbestimmte Weg (10) zumindest annäherungsweise kreisförmig ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel (14) eine Anzahl elektronisch gesteuerter und in einer Schaltmatrix angeordneter Schalter aufweisen. *""".""
5. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Mittel zur Erzeugung der Zwischensignale eine vorbestimmte Anzahl | elektronisch gesteuerter Phasenschieber aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsmittel (14) eine Anzahl elektronisch gesteuerter Schalter (2la bis 2In) aufweisen und durch die Steuermittel (15) der jeweilige Schaltzustand dieser Schalter (21a*bis 2ln) und der Betrag, der von jedem Phasenschieber (19) hervorgerufenen Phasenverschiebung steuerbar sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (15) auf ein zugeführtes vorbestimmtes Steuersignal für die Strahllage ansprechende logische Schaltungen (24 bis 31) aufweisen, durch die der Schaltzustand der Schalter (21a bis 2ln) und die von jedem Phasenschieber

(19) hervorgerufene Phasenverschiebung unter Auswahl einer bestimmten Elementengruppe und einer bestimmten Phasenverteilung entsprechend der durch das Steuersignal bestimmten Strahllage einstellbar sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (13) zur Erzeugung der Zwischensignale eine Anzahl von übertragungsleitungen unterschiedlicher Länge auf-

"1 ει ei ο η weisen, durch die die Phase eines/der Zwischensignale zur Kompensation der Krümmung des zylindrischen Weges (10) um einen vorbestimmten Betrag veränderbar ist.

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8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die strahlenden Elemente (a. bis a.) eine Anzahl jeweils eine kreisringförmige Anordnung der Elemente aufweisender Schichten solcher Elemente auweisen.
9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenden Elemente (a bis a ) gleichmäßig längs des Umfanges eines zumindest näherungsweise zylindrischen Weges angeordnet sind und zumindest eine Schicht kreisförmig angeordneter Elemente aufweisen und eine 360 Azimutüberdeckung ergeben und daß die Mittel (13) zur Erzeugung der Zwischensignale eine Verteilerschaltung (18) sowie eine vorbestimmte Anzahl von der Verteilerschaltung

(18) gespeisten elektronisch gesteuerten Phasenschiebern

(19) aufweisen und die Mittel (13) zur Erzeugung der Zwischensignale eine Anzahl von übertragungsleitungen unterschiedlicher Länge aufweisen, durch die jeweils die Phasenlage der einzelnen Zwischensignale zur Kompensation der Krümmung des zylindrischen Weges jeweils um einen bestimmten Betrag veränderbar ist.

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