DE3911373C2 - Phasengesteuertes Radargerät mit Selbstüberwachung/Selbstabgleich und auswechselbare einstellbare Sende/Empfangs-Baueinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Aufrechterhalten des genauen Phasengangs in Sendekanälen von einem Steuersender zu einem jeweiligen Antennenelement und Empfangskanälen von einem jeweiligen Element zu einem Empfänger in einem phasengesteuerten Radargerät mit m × n Antennenelementen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltungsanordnung für das Abgleichen des Sendekanals von einem Steuersender zu einem jeweiligen Antennenelement und des Empfangskanals von einem jeweiligen Antennenelement zu einem Empfänger in einem phasengesteuerten Radargerät mit m × n Antennenelementen.

In einem herkömmlichen phasengesteuerten Radarsystem wird die Leistung mittels einer Leistungsröhre oder eines Lei­ stungsverstärkers erzeugt und dann über ein Übertragungs­ leitungsnetzwerk auf die einzelnen Strahlerelemente ver­ teilt. Für die Strahlenlenkung und die Steuerung über die erwünschte Frequenzbandbreite muß sorgfältig sicherge­ stellt werden, daß alle einzelnen Übertragungsleitungs­ strecken die gleiche oder eine bekannte Leitungslänge haben. Ein Leitungslängenabgleich im Betrieb ist normaler­ weise nicht erforderlich.

In einem Festkörper-Radargerät erzeugt normalerweise ein Steuersender mit geringer Leistung den Träger für das gesendete Signal. Das Ausgangssignal des Steuersenders wird in der Amplitude oder Phase, einschließlich in Im­ pulsmodulation moduliert, um Radarsignale geringer Leistung zu erzeugen. Diese Signale geringer Leistung werden dann auf eine Anordnung von Leistungsverstärkermo­ dulen verteilt, die jeweils zum Betreiben eines Antennen­ elements der phasengesteuerten Antennenanordnung ausgebil­ det sind.

Während des Sendens ist es wichtig, daß zwischen den Leistungsverstärkern in den Modulen die Phasenkohärenz aufrechterhalten bleibt, damit das bestimmte Antennendia­ gramm erzielt wird. Für manche Anwendungszwecke wird zum Verringern von Nebenkeulen eine "Gewichtung" der Lei­ stungsverstärker angewandt. Die Leistungspegel der Lei­ stungsverstärker sind auch für die Systemarbeitsleistung sowohl bei dem gewichteten als auch bei dem ungewichteten Senden wichtig.

Für den Empfang gelten ähnliche Vorbedingungen hinsicht­ lich der Empfängerfunktion. In einem phasengesteuerten Radarsystem ist jedes Antennenelement mit einem rausch­ armen Verstärker versehen. Für das richtige Formen des Empfangs-"Strahls" sollte insbesondere bei dem Monoimpuls­ betrieb, bei dem Summen- sowie Differenzstrahlen geformt werden, jeder dem jeweiligen Antennenelement zugeordnete rauscharme Verstärker das Signal mit dem gleichen Phasen­ gang verarbeiten und es im gleichen Ausmaß verstärken.

In einem herkömmlichen phasengesteuerten Radarsystem gilt die Erfordernis, eine bestimmte Leistungsverstärkung oder einen bestimmten Phasengang einzuhalten, für jede von einigen tausend Betriebsschaltungen, die jeweils einem Element der Antennenanordnung zugeordnet sind. Infolgedes­ sen muß irgendeine Korrektur für eine große Anzahl mög­ licher Fehler oder Abweichungen wirksam sein. Für aktive Vorrichtungen von Radargeräten, die bei Frequenzen ober­ halb von 3 GHz arbeiten, ist ein "Hochfrequenz"-Grundma­ terial erforderlich, wobei vorzugsweise die "MMIC"-Form benutzt wird. Bei diesen Frequenzen werden aktive Vorrich­ tungen mit Silicium-Grundmaterialien bedeutend weniger leistungsfähig als Vorrichtungen mit Grundmaterialien für höhere Frequenzen wie Galliumarsenid. Zugleich werden die tatsächlichen Aufbaudimensionen sowohl der aktiven als auch der passiven Komponenten kleiner, wodurch es in der Praxis vorteilhaft wird, die aktiven wie auch die passiven Komponenten zu einer einzigen monolithischen Schaltung zu integrieren. Eine Schaltung in dieser Form wird "Mono­ lithische Mikrowellen-Integrationsschaltung" bzw. "MMIC" genannt.

Bei der MMIC-Ausführungsform werden die Halbisolations­ eigenschaften von GaAs-Grundmaterial genutzt, die das zweckdienliche Anordnen von passiven Elementen und Leiter­ zügen mit gesteuerten Dimensionen unter Anwendung eines photolithographischen Verfahrens ermöglichen. Das Ergebnis ist ein sehr kompakter Schaltungsaufbau.

Bei der MMIC-Ausführungsform können die aktiven Elemente durch einen photolithographischen Prozeß vervielfältigt werden, wobei bestimmte neue Techniken dazu genutzt werden können, eine in feinen Stufen einstellbare Verstärkung zu erhalten. Beispielsweise können damit im Falle von rausch­ armen Verstärkern stufenweise einstellbare Verstärkungs­ faktoren und im Falle von Phasenschiebern stufenweise einstellbare Phasenverschiebungen erreicht werden. Bei dem MMIC-Aufbau tritt grundlegend der Umstand auf, daß die Auswirkungen von herstellungsbedingten Abweichungen auf Schaltungswerte häufig größer sind als daß sie für die Schaltungsauslegung toleriert werden könnten. Beispiels­ weise können Abweichungen hinsichtlich des Phasengangs in bestimmten MMIC-Bausteinen im wesentlichen zufallsverteilt auftreten. Die Verstärkung kann zwar besser vorausbestimmt werden, ist aber für manche Anwendungszwecke noch über­ mäßig stark schwankend. Zieht man daher bei der Herstel­ lung - oder durch Alterung - verursachte unannehmbare Fehler hinsichtlich einer kritischen Eigenschaft in Be­ tracht, so bietet die stufenweise Einstellbarkeit von MMIC-Bausteinen einen Weg zum Erreichen genauerer Schal­ tungswerte in den Betriebsschaltungen.

Die GB 2 171 849 zeigt eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art. Zunächst erfolgt der Abgleich des Verstärkungsfaktors durch aufeinanderfolgendes Zwischenschalten eines Meßgeräts zwischen den Eingang einer Sende/Empfangs-Baueinheit und den zu messenden Antennenausgang, um den jeweiligen Verstärkungsfaktor zu messen und mit einem Bezugselement zu vergleichen. Zur Messung des Ausgangssignals kann beispielsweise ein Koppelelement vorgesehen sein. Danach erfolgt der Phasenabgleich anhand eines Meßgeräts, das an die Antennenausgänge zweier zu vergleichender Antennenelemente geschaltet wird, wobei ein Abgleich auf Nullamplitude, d. h. 180° Phasendifferenz, erfolgt.

Die US 3 646 558 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Korrektur von Phasenfehlern bei einer phasengesteuerten Antenne. Dabei werden Informationen eines Trägheits­ navigationssystems zur rechnergesteuerten Phasenkorrektur herangezogen. Ferner erfolgt eine Phasenkorrektur inhärenter Phasenabweichungen durch Addieren einer zusätzlichen Phasenverschiebung, deren Wert vorab experimentell bestimmt und gespeichert wurde.

Hinsichtlich der Korrektur aufbaubedingter Phasenunter­ schiede werden gemäß dem Stand der Technik die Phasen­ unterschiede durch externe Vergleichsmessungen vor der Inbetriebnahme des Radargeräts festgestellt und ent­ sprechende Korrekturwerte für die Phasensteuerung abgespeichert. Derartige Vergleichsmessungen erfordern jedoch identische Amplituden und Laufwege des Meß- und des Bezugssignals. Des weiteren sind zusätzliche Meßeinrichtungen für die Vergleichsmessung erforderlich, was sich im Einsatzbetrieb des Radargeräts störend auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein phasenge­ steuertes Radargerät mit einer verbesserten Einrichtung für das Überwachen bzw. Abgleichen der Betriebskanäle zwischen den einzelnen Antennenelementen und dem Empfänger bzw. dem Steuersender zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schaltungs­ anordnung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 11 beschrieben ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Phasenschieber eines jeden S/E-Moduls ein Zweirichtungs- Phasenschieber mit einer Vielzahl von digitalen Phasenein­ stellzuständen bzw. Phaseneinstellstufen, während gegebe­ nenfalls die Leistungsverstärker und die rauscharmen Ver­ stärker der S/E-Module digitale Leistungs- bzw. Verstär­ kungs-Einstellstufen haben, wobei alle Einstellstufen unter logischer Steuerung einstellbar sind. Wenn die Leistung oder die Verstärkung gesteuert wird, wird der Empfänger mit einer geeigneten Amplitudenfehler-Meßschal­ tung ausgestattet.

Ferner wird die Phasenverschiebung in dem Phasen­ schieber periodisch eingestellt, um den Sendebetriebskanal und den Empfangsbetriebskanal auf einen virtuellen Ziel­ linien-Zustand nachzugleichen. Die Phasenabweichungs- bzw. Phasenfehlerdaten werden dann in einem löschbaren Speicher gespeichert, um damit während des Sendens und während des Empfangs die Phasenbefehle für die Strahlenlenkung zu korrigieren. Die gleichen gespeicherten Fehlerdaten werden bis zum nächsten Abgleich herangezogen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jede S/E-Baueinheit mit einem Festspeicher (ROM) für das be­ ständige Speichern von Verstärkungs- und Leistungskorrek­ turen für einen jeweiligen Modul versehen. Die Verstärkung und die Leistung werden periodisch an dem Meßeingang des Verstärkers überwacht, um zu ermitteln, ob die Arbeitslei­ stung akzeptabel ist. Sollte ein Modul oder sollten Module in einer S/E-Baueinheit aus einem Toleranzbereich heraus abweichen, wird ein Ausfall angezeigt und die S/E-Bauein­ heit ersetzt. Die S/E-Module selbst sind trotz ziemlich beträchtlicher Arbeitsleistungsabweichungen vor dem Einbau in eine S/E-Baueinheit auswechselbar, jedoch können sie ohne Austausch des Festspeichers nicht ausgewechselt wer­ den, sobald sie einmal eingebaut und durch das Programmie­ ren des Festspeichers auf die richtigen Werte eingestellt sind.

Das Ergebnis ist gute Funktionsfähigkeit in jedem Betriebskanal von dem Steuersender oder Empfänger zu einem Antennenelement hinsichtlich des Phasengangs, der Leistung und der Verstärkung. Die Erfindung wird vorzugs­ weise in phasengesteuerten Radarsystemen angewandt, die bei Frequenzen oberhalb von 3 GHz arbeiten und in denen Galliumarsenid-Materialien in MMIC-Aufbau benutzt werden.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert.

Fig. 1A, 1B und 1C zeigen ein phasengesteuertes Radargerät mit Selbstabgleich, das mit einer Vielzahl von auswechsel­ baren Sende/Empfangs-Baueinheiten aufgebaut ist, von denen jede vier S/E-Module mit den aktiven elektronischen Bau­ elementen für vier Antennenelemente sowie die Antennenele­ mente enthält, wobei die vergrößerte Teilansicht in Fig. 1B eine aus dem Gerät entnommene S/E-Baueinheit zeigt und die vergrößerte Teilansicht in Fig. 1C die Anordnung der Antennenelemente auf der Antennenöffnung zeigt.

Fig. 2A und 2B sind zwei vereinfachte Blockschaltbilder, die Abgleichschleifen für das Korrigieren von Phasenfeh­ lern in Sende- und Empfangsbetriebskanälen für jeweils in einer T/R-Baueinheit enthaltene vier Antennenelemente bei einem Ausführungsbeispiel zeigen, bei dem ein Strahlenfor­ mer jeweils einen Vielfachausgang für vier Antennenelemen­ te hat.

Fig. 3A und 3B sind zwei vereinfachte Blockschaltbilder, die die Abgleichschleifen für das Korrigieren von Phasen­ fehlern in den Sende- und Empfangsbetriebskanälen zu vier in einer S/E-Baueinheit enthaltenen Antennenelementen bei weiteren Ausführungsbeispielen zeigen, bei denen der Strahlenformer jeweils einen Vielfachausgang für zwei Antennenelemente bzw. für ein Antennenelement hat.

Fig. 4 ist eine ausführlichere Darstellung der Abgleich­ schleifen für die Korrektur von Phasen- und Amplitudenfeh­ lern in den Sendebetriebskanälen von vier Antennenelemen­ ten einer S/E-Baueinheit in einem Radargerät mit einem Monoimpuls-Strahlenformer.

Fig. 5 ist eine der Darstellung in Fig. 4 gleichartige Darstellung der Abgleichschleifen für die Korrektur von Phasen- und Amplitudenfehlern in Empfangsbetriebskanälen für vier Antennenelemente in dem Radargerät nach Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Darstellung der Kanäle zwischen einer als Beispiel dargestellten S/E-Baueinheit und einem Steuersen­ der bzw. einem Empfänger in einem Monoimpuls-Strahlenfor­ mer und in einem Abgleichleitungsnetzwerk eines phasenge­ steuerten Radargeräts, das dem in den Fig. 4 und 5 darge­ stellten gleichartig ist.

Fig. 7 ist eine Darstellung der Steuerfunktion für das Einstellen der Zustände und Einstellungen eines einstell­ baren S/E-Bausteins und zeigt einen Steuerbaustein und die Verbindungen zu einem S/E-Modul bei einem Ausführungsbei­ spiel, bei dem die Phase, die Leistung und die Verstärkung gesteuert werden.

Fig. 8 ist ein Schaltbild eines Steuerbausteins einer S/E- Baueinheit mit Steuerverbindungen zu vier einzelnen S/E- Modulen der S/E-Baueinheit bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Phase und die Verstärkung gesteuert werden.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die mechani­ sche Gestaltung einer einzelnen Einsteck-S/E-Baueinheit mit vier einzelnen S/E-Modulen im Einbauzustand zeigt, wobei eine Platine für die logische Steuerung und Steue­ rungsanschlüsse oberhalb der Einbaulage versetzt darge­ stellt sind.

Fig. 10 ist eine auseinandergezogen dargestellte Ansicht eines aus der S/E-Baueinheit heraus versetzten S/E-Moduls und zeigt zwei abtrennbare Mikrostreifenleitungs/Streifen­ leitungs-Übergangsstufen zwischen dem S/E-Modul und dem anschließenden Streifenleitungsschaltungsaufbau.

Fig. 11A und 11B zeigen als Beispiel Streifenleitungsbe­ reiche der S/E-Baueinheit, mit denen vier S/E-Module mit vier einzelnen Antennenelementen verbunden sind, und eines gemeinsamen Vierwege-Verteilers, der einen einzigen Ab­ gleichanschluß für die S/E-Baueinheit bildet.

Die Fig. 1A ist eine perspektivische Draufsicht auf die Antennenöffnung eines phasengesteuerten Radargeräts. In der Fig. 1A sind ein großes rechteckiges Gehäuse 2 des Radargeräts und eine flache rechteckige Radom-Abdeckung 3 gezeigt, die aus ihrer normalen Einbringungslage versetzt dargestellt ist, um einzelne Antennenelemente 21 der An­ tennenanordnung freizulegen. Die Abdeckung schützt die Antennenelemente gegenüber den Witterungseinflüssen und vermindert bei heftigem Regenfall die Beeinträchtigung der Strahlenlenkung durch eine Wasserkeilbildung.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1C sind die Antennenelemente 21 in Zeilen und Spalten angeordnet. Bei dem konkreten Ausführungsbeispiel sind 64 Elemente in einer Zeile und 56 Elemente in einer Spalte angeordnet, jedoch sind die Ecken nicht ausgefüllt, so daß sich insgesamt ungefähr 3.000 Antennenelemente ergeben. Die ungefähr 3.000 Antennenele­ mente sind ihrerseits in Vierergruppen in einer vertikalen Linie zusammengefaßt, wobei jede Gruppe einen Teil einer einzigen S/E-Baueinheit 20 bildet.

Die in Fig. 1B dargestellte S/E-Baueinheit 20 ist eine Einsteckeinheit, die auf einfache Weise entnehmbar ist, was das Ersetzen durch eine gleichartige Austauscheinheit ermöglicht. Die S/E-Baueinheit ist derart gestaltet, daß sie in einen starren Aufbaurahmen des Radargeräts paßt, der ein sich quer über die Antennenöffnung erstreckendes großes rechteckiges Gußteil ist. Wenn die S/E-Baueinheit eingebaut ist, bildet die freiliegende Fläche einen Teil einer durchgehenden flachen Grundebene, durch die hindurch die Antennenelemente vorstehen. Die normalerweise verbor­ gene Rückfläche der S/E-Baueinheit trägt eine Vielzahl von Steckverbindern (34, 24, 39) für die erforderlichen Si­ gnal-, Abgleich- und Steueranschlüsse der Baueinheit. Die Steckverbinder sind derart ausgebildet, daß die Baueinheit durch eine zur Grundebene senkrechte Bewegung mit entspre­ chenden Steckverbindern in dem Gerät in Eingriff gebracht oder von diesen gelöst werden kann.

Eine jede S/E-Baueinheit enthält vier entnehmbare S/E- Module, die die für das Betreiben von vier Antennenelemen­ ten im Sende- und Empfangsbetrieb erforderlichen aktiven elektronischen Sende- bzw. Empfangsbauelemente enthalten, ein erstes gemeinsames Vierwege-Signalverteilungsnetzwerk, das eine jeweils einzelne Verbindung der vier S/E-Module mit einem einzelnen Vielfachanschluß eines Strahlenformers bildet, und ein zweites gemeinsames Vierwege-Abgleichnetz­ werk, das eine Einzelverbindung zu einem Vielfachanschluß eines Abgleichnetzwerks bildet. Ferner sind örtliche Steuereinheiten vorgesehen, durch die im Zusammenwirken mit einer zentralen "Synchronisiereinheit" 37 die ver­ schiedenen Betriebs- und Selbstabgleichzustände einge­ schaltet werden und die Abgleicheinstellungen der vier Module vorgenommen werden.

Die S/E-Module, von denen vier in jeder S/E-Baueinheit enthalten sind, enthalten jeweils alle für die Sende- und Empfangsfunktion eines einzelnen Antennenelements erforder­ lichen aktiven elektronischen Bauelemente. Die Module stellen denjenigen Teil der Baueinheit dar, der hinsicht­ lich Ausfällen oder Änderungen der Betriebseigenschaften am stärksten anfällig ist. Die Module sind für einen einfachen Ausbau ausgelegt und vor dem Einbau in die S/E- Baueinheit oder für das Ersetzen einer fehlerhaften Ein­ heit austauschbar.

Nach dem Einbau der vier einzelnen Module in eine Bauein­ heit kann ein Speicher in der logischen Steuereinheit der Baueinheit derart geändert werden, daß Abweichungen zwi­ schen den einzelnen Modulen korrigiert werden. Daher kön­ nen die Module nicht im Einsatzgebiet ausgewechselt wer­ den, sondern müssen in einer Reparaturwerkstatt ausge­ tauscht werden, in der der Speicher der Einheit umpro­ grammiert werden kann.

Das Radargerät gemäß dem Ausführungsbeispiel enthält unge­ fähr 700 S/E-Einheiten, die in 14 Reihen mit jeweils 64 Einheiten angeordnet sind, und ungefähr 3.000 S/E-Module, die die aktiven elektronischen Bauelemente für die unge­ fähr 3.000 Antennenelemente enthalten. Die Baueinheiten, die austauschbar sind und daher die kleinste im Einsatzge­ biet auswechselbare Einheit darstellen, können als langle­ big angesehen werden, wobei der Hauptgrund für einen Aus­ tausch einer Baueinheit die Module sind, die die haupt­ sächliche Fehlerquelle sind.

Das in Fig. 1A gezeigte phasengesteuerte Radargerät ist für den Betrieb von einer ortsfesten Stelle aus und für das Formen eines elektronisch abgelenkten Strahls ausge­ bildet. Das Ablenken des gesendeten Strahls kann durch das Einstellen der elektrischen Verzögerungen erreicht werden, die ein gemeinsames Erreger- bzw. Steuersendersignal vor dem Einkoppeln in die einzelnen Elemente der Antennenan­ ordnung erfährt. Falls die Elemente der Antennenanordnung alle mit einem Signal gleicher Phase gespeist werden, ist der Strahl längs einer zur Ebene der Antennenanordnung senkrechten Achse gerichtet (die zur Fläche der Antennen­ anordnung senkrechte Strahlrichtung ist auch als "Ziel­ linien"-Richtung bekannt).

Das Ablenken des Sendestrahls wird dadurch erreicht, daß quer über die Antennenöffnung entlang einer vertikalen oder horizontalen Koordinatenlinie fortschreitend die Phase von Antennenelement zu Antennenelement in nahezu gleichen Stufen verschoben wird. Hierdurch wird eine ver­ tikale oder horizontale Ablenkung des Strahls aus der Ziellinie verursacht. Die Ablenkung ist zu der Phasenstu­ fung zwischen den Elementen der Antennenanordnung propor­ tional.

Bei einem phasengesteuerten Radargerät ist die Strahlfor­ mung bzw. Bündelung und die Lenkgenauigkeit durch die Genauigkeit der Phasenverzögerung in dem Kanal von dem Steuersender zu dem jeweiligen Antennenelement bestimmt. Gemäß den vorangehenden Ausführungen wird für die Ansteue­ rung eines jeden Antennenelements das verstärkte Ausgangs­ signal eines einzigen Erregers bzw. Steuersenders benutzt. Das Ausgangssignal des Steuersenders kann einer Anfangsmo­ dulation in irgendeiner Form unterzogen werden und hat einen mittleren Leistungspegel. Das Ausgangssignal des Steuersenders wird in dem Kanal zu den Antennenelementen vor dem Zuführen zu den Spaltenspeiseleitungen und den Zeilenspeiseleitungen des Strahlenformers erneut ver­ stärkt, um den Signalpegel gut über dem Störpegel zu halten, und in einem Leistungsverstärker für das Betreiben eines einzelnen Antennenelements einer End-Leistungsver­ stärkung unterzogen. Vor der Endverstärkung durchläuft das Ausgangssignal des Steuersenders den digital gesteuerten Phasenschieber in dem S/E-Modul, um den für den jeweiligen Strahllenkungswinkel geeigneten erwünschten Phasenwinkel des Signals einzustellen.

In einer üblichen Radaranlage ist für das Senden und den Empfang die Strahlformung die gleiche, wobei dieser Ausdruck die Formung bzw. Bündelung eines Strahls durch Netzwerke bezeichnet, die das Steuersendersignal auf die Leistungsverstärker verteilen. Bei dieser Anwendung werden die Sendeamplituden der Signale an allen Elementen der Anordnung gleichgehalten und für jede Strahllenkungsrich­ tung im wesentlichen gleiche Phasenstufen (+ der Hälfte eines wertniedrigsten Bits) als horizontal oder vertikal über die Antennenöffnung fortschreitende Einzelschritte aufrechterhalten. Wenn sich in einer bestimmten Strahl­ richtung ein Ziel befindet, kehrt das Echo an den einzel­ nen Elementen der Antennenanordnung in entsprechenden Phasenstufen zurück, wonach dann, wenn durch die Umkeh­ rungsverarbeitung über das Strahlformungsnetzwerk das Echo wieder auf geeignete Weise zusammengesetzt wird, ein dem ursprünglich gesendeten Impuls gleichartiger Einzelimpuls erzeugt wird. Die Phaseneinstellungen, die verhältnismäßig grob sein können, können zu dem Einstellen des Strahlrich­ tungswinkels mit einer verhältnismäßig höheren Genauigkeit herangezogen werden, wobei die letztliche Genauigkeit von der Bitanzahl abhängig ist.

Die Strahlformung mit gleichen Amplituden an den Antennen­ elementen und mit fortschreitend über die Antennenöffnung stufenweise geänderten Phasen an den Antennenelementen ist jedoch nur eine von verschiedenen Strahlformungseinstel­ lungen in phasengesteuerten Radarsystemen. Häufig werden die Amplituden der den einzelnen Antennenelementen zuge­ führten Signale mit einer Wertigkeit beaufschlagt, wenn es erwünscht ist, zur Vermeidung von Störungen aus Störsen­ dern außerhalb der Bahn der Hauptkeule des Richtstrahls die Nebenkeulenpegel zu verringern.

Es ist auch der Monoimpuls-Betrieb üblich, bei dem die Strahlformung unter Einstellung sowohl der Amplitude als auch der Phase ausgeführt wird. Der Strahlformer für die Monoimpuls-Sendung ergibt ein herkömmliches Strahlenbündel (nämlich ein Summen-Strahlenbündel bzw. Sigma-Strahlenbün­ del) mit einer Amplitudengewichtung, die eine optimale Richtwirkung gewährleistet. Bei dem Empfang wird der Summenstrahl mit der gleichen oder einer anderen Amplitu­ dengewichtung aufgenommen, wonach paarweise Differenz­ strahlen (Delta-Strahlen) in Azimuthrichtung (ΔAz) und in Höhenrichtung (ΔEl) gebildet werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Anwendungsfällen besteht hinsichtlich der aktiven elektronischen Bauelemente, die das Steuersendersignal für das Senden und die von den Antennenelementen empfangenen Echosignale für den Empfang verarbeiten, zuzüglich zu der Phasensteuerung die Erfor­ dernis einer gewichteten Amplitudensteuerung. Daher müssen die Phase, die Sendeleistung und die Empfangsverstärkung auf vorgeschriebenen Werten gehalten werden, falls das Radargerät die gewünschten Funktionen ausführen soll.

Gemäß den vorangehenden Ausführungen haben die aktiven elektronischen Bauelemente häufig eine geringere Anfangs­ genauigkeit und eine geringere Stabilität als es für ein mit hohen Frequenzen arbeitendes phasengesteuertes Radar­ system im praktischen Einsatz erforderlich wäre. Eine Korrektur kann grundsätzlich auf zweierlei Weise vorgenom­ men werden. Die herstellungsbedingten Abweichungen können sofort bei der Herstellung des Geräts ausgeschaltet wer­ den. Daher können Abweichungen hinsichtlich der Sendelei­ stung oder der Empfangsverstärkung durch das Bestimmen einer richtigen Einstellung und das Einspeichern der Kor­ rekturen in einen Festspeicher korrigiert werden. Nach der Herstellung wird die Leistungsfähigkeit wiederholt bzw. periodisch überwacht. Falls die Überwachung eine Ab­ weichung von einer akzeptablen Leistungsfähigkeit ergibt, wird die "kleinste austauschbare Einheit" ersetzt, die ein den Erfordernissen nicht genügendes Verstärkerelement enthält. Bei dem Ausführungsbeispiel werden auch Phasen­ fehler bzw. Phasenabgleichungen geändert, wozu ein digital gesteuerter Phasenschieber verwendet wird. Der Phasen­ schieber wird periodisch mit einer Einrichtung überwacht, die die Einstellung ändert, sobald Abweichungen von an­ nehmbaren Werten ermittelt werden.

Erfindungsgemäß enthält ein auswechselbarer S/E-Baustein vier auswechselbare S/E-Module, die ihrerseits die für ein jedes Antennenelement erforderlichen aktiven elektroni­ schen Bausteine enthalten und eine Einrichtung zum logi­ schen Steuern der Phase oder zur Einstellung der Phase und Amplitude bilden. Jeder Modul ergibt diese Einstellungen in den Betriebskanälen von dem Steuersender zu einem An­ tennenelement und von dem Antennenelement zu dem Empfän­ ger. Da voneinander verschiedene elektronische Bauelemente verwendet werden, werden in der Baueinheit bei der Steue­ rung der Einstellungen der Module die Einstellungen für das Sendesignal und für das Empfangssignal gesondert ge­ steuert. Der Eichungs- bzw. Abgleichprozeß, durch den die Genauigkeit der Einstellungen sichergestellt wird, umfaßt eine interne Normierung und erlaubt einen andauernden fortgesetzten Abgleich hinsichtlich des Strahlenformungs­ prozesses.

Die Verwendung der Module, an denen die Phase und/oder die Leistung und/oder die Verstärkung logisch steuerbar ist, ermöglicht es zusammen mit einer geeigneten Auslegung des ganzen Radargeräts und geeigneten Phasen- und Amplituden- Meßschaltungen in dem Radarempfänger, in jedem Betriebska­ nal in der zum Erzielen der Solleistung erforderlichen Genauigkeit den Soll-Phasengang, Soll-Amplitudengang und Soll-Verstärkungsgang zu erreichen.

Die Fig. 2A und 2B sind vereinfachte Blockschaltbilder der Schaltungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und zeigen die Abgleichsignalstromkreise bzw. Schleifen für jeweils das Senden und Empfangen einer S/E-Baueinheit für vier, nämlich einer j-Teilgruppe von Antennenelementen 21 in einem Radargerät. Die Baueinheit enthält vier Anten­ nenelemente und vier Module, die jeweils Bauelemente 27 bis 31 enthalten und die eine Einrichtung für die Phasen­ einstellung einer jeden aktiven Antennenschaltung für das Senden und für das Empfangen bilden. Die in den Fig. 2A und 2B verwendeten Bezugszeichen sowie die Beschreibung sind gleichermaßen für die weiter vervollständigten Schaltbilder in den Fig. 4 und 5 gültig.

Die Steuerung des Radargeräts wird systemgemäß mittels der mit einem Empfänger 11 zusammenwirkenden Synchronisierein­ heit 37, die gespeicherte Fehler- bzw. Abweichungsdaten liefert und mittels einer Steuereinheit 38 ausgeführt, die die Steuerung der die aktiven elektronischen Bauelemente enthaltenden einzelnen Module innerhalb einer jeden Bau­ einheit 20 ausführt. Die in der Fig. 2A dargestellten Steuerungen beschränken sich auf diejenigen an Phasen­ schiebern 31, auf das Einschalten der einzelnen Module und die Betriebszustandswahl. Kompliziertere Steuerfunktionen sind bei zwei Ausführungsbeispielen vorgesehen, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt sind.

In der Fig. 2A ist somit die Korrektur von Phasenfehlern in den Sendebetriebskanälen für die vier Antennenelemente 21 dargestellt, die ein Teil der Baueinheit 20 sind. Die Baueinheit 20 enthält in der in Fig. 2A vereinfacht darge­ stellten Form vier gleiche Kanäle, von denen jeder einen S/E-Modul (26) aus einem logisch gesteuerten Phasenschie­ ber 31 und einem elektronischen Bauelementesatz 27, 28 und 30 besteht. Zusätzlich hat die Baueinheit ein Signalver­ teilungsnetzwerk (33) zum Verbinden des Strahlenformers mit den Modulen, ein Abgleich-Verteilungsnetzwerk (25) zum Verbinden der Antennenelemente mit einem Abgleichnetzwerk (15, 16) und die logische Steuereinheit 38, die an die Steckverbinder 39 für die Synchronisiersteuerung ange­ schlossen ist.

Im einzelnen hat das in Fig. 2A dargestellte Radargerät einen Steuersender 10 für die Abgabe von Signalen für das Senden und für den Abgleich der Sendekanäle, den Empfänger 11 mit einer Abgleichfehler-Meßschaltung, die einen Be­ zugssignaleingang und einen Meßsignaleingang hat, einen Strahlenformer (13, 14) mit Strahlenformungskanälen in Sende-Spaltenleitungen 13 und Sende/Empfangs-Zeilenleitun­ gen 14 während des Sendens und des Abgleichens der Sende­ betriebskanäle, die zu dem Steuersender/Empfänger-Signal- Anschluß bzw. -Steckverbinder 34 dargestellten Baueinheit führen und an den Antennenelementen 21 der Einheit enden, und Abgleichleitungen (15, 16), die Abgleichkanäle bilden, die an den Antennenelementen der Einheit beginnen und während des Sendens und der Eichung der Sendebetriebska­ näle an dem Meßanschluß des Empfängers 11 für die Fehler­ messung enden. Die Abgleichleitungen sind in Spaltenlei­ tungen (15) und Zeilenleitungen (16) unterteilt, die beide jeweils gleichartig sind, nämlich Kanäle von einem Einzel­ anschluß zu jedem von Mehrfachanschlüssen mit idealerweise gleicher elektrischer Länge bilden, so daß alle Zweiglei­ tungen die gleiche Leistungsteilung oder Summierung erge­ ben.

Während des Sendens und des Sendekanalabgleichs werden die Steuersendersignale aus den Vielfachanschlüssen des Strah­ lenformers 13, 14 in den Steckverbinder 34 der jeweiligen Baueinheit 20 eingegeben. Ein gemeinsames Vierwege-Signal­ verteilungsnetzwerk 33 in der Haueinheit, dessen Einzelan­ schluß mit dem Steckverbinder 34 verbunden ist, verteilt das Steuersendersignal auf jedes seiner vier Vielfachan­ schlüsse über eine (in Fig. 10 in auseinandergezogener Darstellung gezeigte) Streifenleitungs/Mikrostreifenlei­ tungs-Übergangsstufe 32 zu jedem der vier gesteuerten Zweirichtungs-Phasenschieber 31, die das erste Bauelement des jeweiligen Moduls bilden.

Nach dem gesonderten Durchlaß durch den jeweiligen Phasen­ schieber werden die gesondert verarbeiteten Steuersender­ signale in den in Reihe geschalteten elektronischen Schal­ tungsblock (als Rest des jeweiligen Moduls) eingekoppelt, der dem jeweiligen Phasenschieber nachgeschaltet ist. Für das Senden oder den Sendekanalabgleich besteht jeder elek­ tronische Schaltungsblock aus den Bauelementen 30, 28 und 27. Gemäß der ausführlicheren Darstellung in Fig. 7 wird von einem S/E-Umschalter 30 das Steuersendersignal zu einem Leistungsverstärker 28 durchgeschaltet, dessen Aus­ gangssignal von einem Zirkulator bzw. einer Richtungsgabel 27 in den Kanal zu dem Empfangselement 21 geleitet wird.

Während des Sendens werden alle Antennenelemente gespeist, wodurch ein Strahl erzeugt wird. Während des Sendekanalab­ gleichs wird jeweils ein Antennenelement gleichzeitig unter Steuerung durch die Steuereinheit gespeist, wobei kein richtiger Strahl erzeugt wird.

Infolgedessen liegt während des Sendekanalabgleichs nur eines der vier verstärkten Ausgangssignale des Steuersen­ ders vor, welches aus einem der vier Zirkulatoren 27 über die Primärstrecke eines von vier Abgleich-Richtungskopp­ lern 22 zu einem der vier Antennenelemente 21 geleitet wird. Die Richtungskoppler haben eine Sekundärstrecke, die mit der Primärstrecke mit einer Dämpfung von 20 db gekop­ pelt ist. Die 20 db-Koppler sind nahe an den zugeordneten Antennenelementen angeordnet, so daß sie so gut wie mög­ lich die Phase und die Amplitude des Antennenspeisesignals wiedergeben. Daher wird an dem Sekundärausgang eines der Richtungskoppler von dem verstärkten Steuersendersignal, das nunmehr das Sendeausgangssignal ist, ein abgeschwäch­ tes Abfragesignal wiedergegeben, sobald es das eingeschal­ tete Antennenelement erreicht.

Im Zuge des Abgleichprozesses werden vier abgeschwächte Abfragesignale des Sendesignals, die virtuelle Nachbildun­ gen des von jedem der vier Antennenelemente abgestrahlten Signals darstellen, gesondert mittels jeweils einem der vier Richtungskoppler abgenommen und einem Einzelanschluß des gemeinsamen Vierwege-Netzwerks 25 zugeführt. Die zu unterschiedlichen Zeiten von den Vielfachanschlüssen des Neztwerks 25 her kommenden Abfragesignale werden über den Einzelanschluß des Netzwerks 25 dem Steckverbinder 24 zugeführt, von dem weg sie aus der S/E-Baueinheit zu dem Abgleich-Sammelleitungsnetzwerk 15, 16 gelangen.

Die vier Abfragesignale werden dann über das Abgleich- Sammelleitungsnetzwerk 15, 16 zu dem Meßanschluß der Pha­ senfehler-Meßschaltung des Empfängers 11 zurückgeführt. Dort werden das Bezugssignal, das durch das direkte An­ schließen des Ausgangs des Steuersenders an den Bezugssi­ gnalanschluß der Meßschaltung erzeugt wird, mit den Abfra­ gesignalen verglichen, die eine den Sendebetriebskanal und den Abgleichkanal enthaltende Strecke durchlaufen haben. Auf dieses Weise sind an der Fehler-Meßschaltung des Emp­ fängers die Betriebskanalabgleich-Schleifen geschlossen, wobei in dem Empfänger die Phasenverzögerungen der Be­ triebskanäle gegenüber dem Bezugssignal gemessen werden. Sollten in der Schaltung Phasenabweichungen gegenüber dem Sollwert gemessen werden, werden die Abweichungen bzw. Fehler in dem Empfänger 11 gespeichert und über die Syn­ chronisiereinheit 37 zu der Steuereinheit 38 geleitet, wo sie zum Nachstellen der vier Phasenschieber 31 für das Korrigieren der Fehler bzw. Abweichungen in einem jeden der vier abzugleichenden Kanäle herangezogen werden.

Der Abgleichprozeß hinsichtlich der Sende- und Empfangsbe­ trisbskanäle läuft unter der Steuerung durch die Synchro­ nisiereinheit 37 ab, die über die Steuereinheit 38 in jeder der 700 S/E-Baueinheiten einwirkt. Für den Abgleich des ganzen Geräts wird eine beträchtliche Zeitdauer (in der Größenordnung einer Minute) benötigt. Der vollständige Abgleich könnte zwar bei dem Einschalten des Radargeräts erforderlich sein, kann jedoch auch abschnittsweise in Leerzeiten während des normalen Radarbetriebs ausgeführt werden.

Die Synchronisiereinheit 37 und die Steuereinheiten bzw. Steuerbausteine 38 in den jeweiligen S/E-Baueinheiten steuern auf die vorstehend beschriebene Weise den Sendeka­ nal-Abgleich sowie ferner auch die anderen drei grundle­ genden Betriebszustände. Die anderen Betriebszustände sind das Senden, der Empfangskanal-Abgleich und der Empfang. Bei der Sendebetriebsart werden beispielsweise alle vier Module aller S/E-Baueinheiten gleichzeitig in den Sendebe­ triebszustand geschaltet, während bei dem Sendekanal- Abgleich gleichzeitig jeweils nur ein Modul in einen sen­ deartigen Betriebszustand in zeitlicher Aufeinanderfolge über alle S/E-Baueinheiten geschaltet wird. Die Synchroni­ siereinheit 37 und die Steuereinheiten 38 führen diese Betriebszustände in den jeweiligen Modulen mittels Ein­ schaltsteuersignalen (ENABLE) gemäß der Darstellung in Fig. 2 herbei.

Die Korrektur der Phasenfehler in den m × n Sendebetriebs­ kanälen macht einen Phasenschieber je Kanal erforderlich, und zwar einen, der seine Einstellung beibehält und von dieser Einstellung weg während der Strahlenlenkung stufen­ weise verstellt werden kann. Der Phasenschieber muß wäh­ rend des Abgleichs auf einen Wert zurückgestellt werden können, mit dem irgendeine Abweichung von dem angestrebten Bezugswert korrigiert wird, mit der Möglichkeit zum Durchstimmen über 360°. Wenn alle Kanäle abgeglichen sind, ist ein virtueller Ziellinien-Zustand erreicht. Während des Sendens muß die Phasenkorrektur als "echte" Nullpha­ seneinstellung aufrechterhalten werden, der bei der Strah­ lenlenkung zu einer gewünschten Versetzung gegenüber dem Ziellinien-Zustand bzw. der Ziellinienrichtung die Phasen­ stufen hinzugefügt werden. Diese Erfordernis kann mittels eines logisch gesteuerten digitalen Phasenschiebers mit typischerweise 4 bis 6 Bit erfüllt werden. Ein geeigneter Phasenschieber ist der in der am 20. Mai 1985 eingereich­ ten US-PS 4 638 190 von Hwang und anderen der Anmelderin mit dem Titel "Digitally Controlled Wideband Phase Shif­ ter" beschriebene.

Die S/E-Baueinheiten (20) mit den darin enthaltenen vier S/E-Modulen (26) tragen zu einem wesentlichen Teil zu den Phasenfehlern in einem jeden Kanal bei, wobei sie aber die Einrichtung zum Korrigieren der Phasenfehler für einen jeden Sendekanal enthalten. Die Streifenleitungs-Netzwerke 33 und 25 haben bei hoher Zuverlässigkeit geringe Phasen­ fehler, während die aktiven elektronischen Bauelemente einschließlich der Phasenschieber selbst weniger betriebs­ sicher sind und beträchtliche Phasenfehler zeigen. Zu den dem Sendekanalabgleich zu unterziehenden Blöcken in den Modulen 26 zählen der Leistungsverstärker 28 sowie der S/E-Umschalter 30 und der Zirkulator 27, die die erforder­ liche Führung des Steuersendersignals zu dem Eingang des Leistungsverstärkers 28 bzw. von dem Ausgang des Lei­ stungsverstärkers 28 zu dem Kanal des zugehörigen Anten­ nenelements 21 ausführen. (In jedem Modul ist ferner ein während des Sendens unwirksamer rauscharmer Verstärker 29 enthalten, der nicht zu dem Phasenfehler bei dem Senden beiträgt.)

Jeder Phasenschieber 31 korrigiert die Phasenfehler in dem zugeordneten Modul 26, in den Signalverteilungskanälen der Baueinheit 20 und dem restlichen Kanal von dem Steuersen­ der zu dem zugeordneten Antennenelement. Ein Hauptteil dieses restlichen Kanals ist der Strahlenformer 13, 14. Der Strahlenformer ist zwischen den Steuersender 10 und den Anschluß 34 der j-ten Baueinheit 20 geschaltet. Der Strahlenformer 13, 14 enthält das Spalten-Leitungsnetz 13 und das Zeilen-Leitungsnetz 14 sowie Verstärker, die den Pegel des Steuersendersignals bei dessen Verzweigung (ge­ mäß der Darstellung in Fig. 6) aufrechterhalten. Da nur ein einziger Eingangsanschluß von dem Steuersender 10 in den Strahlenformer 13, 14 führt und nur ein einziger Ausgangsanschluß von dem Strahlenformer zu dem Baustein 20 (an dem Steckverbinder 34) durchgeschaltet ist, verläuft für eine gewählte j-te S/E-Baueinheit nur ein einziger Kanal durch den Strahlenformer. (Der gleiche Strahlenfor­ merkanal wird auch für jedes Antennenelement benutzt, das einen Teil der j-ten Baueinheit bildet.) Die Phasenverzö­ gerung in dem einen Kanal durch den Strahlenformer 13, 14 ist infolgedessen eine feste Größe, die zu den anderen Phasenverzögerungen in dem Kanal von dem Steuersender zu einem bestimmten Antennenelement hinzukommt.

Durch das Einschalten von nur einem Modul während des Sendekanalabgleichs, das dadurch bewerkstelligt wird, daß die anderen drei Module abgeschaltet werden und das Steuersendersignal zu diesem Zeitpunkt nur über einen Modul geleitet wird, wird eine Überbestimmung des Kanals über die Baueinheit für das bestimmte Antennenelement während des Sendekanalabgleichs vermieden, wobei vorausge­ setzt ist, daß zwischen den Schaltungen in der Baueinheit keine wechselseitige Kopplung auftritt.

Auf diese Weise ist die Phasenverzögerung in dem ganzen Kanal von dem Steuersender zu dem bestimmten Antennenele­ ment eine feste und zugängige Größe, die leicht durch den Einbau eines logisch gesteuerten einstellbaren Phasen­ schiebers in einen jeden Kanal auf einen gewünschten Wert korrigiert werden kann. Die Phasenschieber 31, von denen in jedem Modul 26 einer enthalten ist und in jeder Bauein­ heit 20 vier bzw. im ganzen Radargerät etwa 3.000 enthal­ ten sind, ergeben daher den erforderlichen Spielraum für die Korrektur der jeweiligen Sendekanäle.

Die Eichungs- bzw. Abgleichmessung für einen jeden Kanal wird erfindungsgemäß dadurch vorgenommen, daß das Steuer­ senderausgangssignal, sobald es das jeweilige Antennenele­ ment erreicht, über einen Kanal bekannter elektrischer Länge zu dem Meßanschluß einer Phasenvergleichsschaltung zurückgeführt wird. Zugleich wird ein Signal direkt aus dem Steuersender dem Bezugssignalanschluß der Vergleichs­ schaltung zugeführt. Der Phasenfehler in dem Betriebskanal wird dann dadurch erhalten, daß die bekannte Phasenverzö­ gerung in dem Abgleichkanal von der gemessenen Phasenver­ zögerung subtrahiert wird, die das Steuersendersignal bei dem Durchlaufen sowohl des Sendebetriebskanals als auch des Abgleichkanals erfährt.

Der Abgleichkanal enthält das Zeilen-Leitungsnetzwerk 16 und das Spalten-Leitungsnetzwerk 15, die beide "inkorpo­ riert" sind. Der Ausdruck "inkorporiert" soll dabei bedeu­ ten, daß jeder Kanal von einem Einzelanschluß zu einem Vielfachanschluß im wesentlichen die gleiche elektrische Länge (nämlich Phasenverzögerung) hat. Sobald jeder Kanal aufgebaut und in eine Testanordnung geschaltet ist, wird die Kanallänge normalerweise mit einem höheren Genauig­ keitsgrad als auf wirtschaftliche Weise durch den Aufbau erzielbar gemessen und der Wert eines restlichen Fehlers bzw. einer restlichen Abweichung in einem Computerspeicher gespeichert und zum Ausschalten irgendwelcher Fehler her­ angezogen, die er bei dem Abgleichprozeß verursachen könn­ te. Die schließlich bei Toleranzen von ungefähr 25,4 µm (0,001 Zoll) erreichte Genauigkeit ist in Abhängigkeit von der Frequenz ein kleiner Bruchteil eines Grads.

Für den Abgleichprozeß muß das Abgleichleitungsnetz je­ weils einen einzigen Abgleichkanal von den Anschlüssen 24 der jeweiligen 700 S/E-Baueinheiten zu dem Meßeingang der Abgleichfehler-Meßschaltung in dem Empfänger 11 bilden. Ferner müssen die Richtungskoppler 22 und die "inkorpo­ rierten" Sammelleitungen 25 in den einzelnen Baueinheiten Kanäle gleicher Länge von dem jeweiligen Antennenelement zu dem Anschluß bzw. Steckverbinder 24 bilden.

Die Abgleich-Leitungsnetzwerke 15, 16 erfüllen die Bedin­ gung dadurch, daß sie zwischen dem Anschluß 24 der jewei­ ligen S/E-Baueinheit und dem Meßeingang der Abgleichfeh­ ler-Meßschaltung in dem Empfänger 11 einen einzigen Kanal mit bekannter Phasenverzögerung für das Sendesignal bil­ den. Das Abgleichsleitungsnetzwerk muß infolgedessen für jede S/E-Baueinheit einen Vielfachanschluß in der Zeilen­ leitung haben. Das Senderausgangssignal an dem Anschluß 24 der j-ten Baueinheit wird zu einem dieser Baueinheit zugeordneten Vielfachanschluß des Zeilen-Leitungsnetzwerks 16 geleitet. Das Senderausgangssignal erscheint wieder an dem Einzelanschluß des Zeilen-Leitungsnetzwerks 16 und wird dann einem Vielfachanschluß des Abgleich-Spalten- Leitungsnetzwerks 15 zugeführt. Schließlich erscheint das Senderausgangssignal wieder an dem Einzelanschluß des Abgleich-Spalten-Leitungsnetzwerks, der mit dem Meßeingang des Empfängers 11 verbunden ist.

Die Phase des für den Abgleich aller Betriebskanäle ver­ wendeten Bezugssignals kann völlig beliebig sein, solange sie in bezug auf den Steuersender stabil ist. Dies gilt deshalb, weil für die Strahlenformung und -lenkung die Phasen der Signale an dem jeweiligen Antennenelement in bezug auf die Phasen der Signale an den anderen Antennen­ elementen relevant sind, während die absoluten Phasen dieser Signale nicht von Bedeutung sind, da sie weder die Strahlenformung noch die Strahlenlenkung beeinflussen.

Der Abgleichprozeß umfaßt infolgedessen das Einstellen eines jeden Phasenschiebers, der auf binäre Bruchteile von 360° einstellbar ist, auf die nächste Phasenüberein­ stimmung mit dem Bezugssignal aus dem Steuersender, wonach die Addition eines aus dem Speicher abgerufenen Korrektur­ werts folgt, der die Normabweichung eines bestimmten Ab­ gleichkanals in den Leitungsnetzwerken 15 und 16 dar­ stellt. Wenn der Sende- oder Empfangszustand eingeschaltet ist, werden infolgedessen die für die Strahlenlenkung auf beliebige Winkel erforderlichen Phasenstufen mit den "ech­ ten" Nullwerten an dem jeweiligen Antennenelement kombi­ niert, um die Phasengänge der unterschiedlichen Kanäle über den Strahlenformer und die aktiven elektronischen Bauelemente in den S/E-Baueinheiten zu korrigieren.

Während bei dem Abgleichprozeß ein hoher Genauigkeitsgrad (mit Fehlern von kleiner als 1°) erreicht wird, ergibt sich zugleich eine wünschenswerte Zufallsverteilung hin­ sichtlich der Einstellungen der einzelnen Phasenschiebern.

Der Phasenschieber hat bei einer Vier-Bit-Ausführung kleinste Stufen von 22,5° zwischen den Einstellungen und bei einer Sechs-Bit-Ausführung kleinste Stufen von 5,625°.

Das Strahlendiagramm ist normalerweise bei einer Antennen­ anordnung mit digitalen Phasenschiebern verbessert, wenn die Abweichungen über die Antennenöffnung zufallsverteilt sind. Hierdurch ist eine halbe Minimalstufe als optimale Zufallsabweichung bestimmt sowie eine Zufallsverteilung der Abweichungen zwischen den Phasenschiebern für eine gemeinsame vertikale oder horizontale Linie.

Die Erfordernis nach Phasengenauigkeit tritt grundlegend für die einzelnen Kanäle der Abgleich-Leitungsnetzwerke 15 und 16, wie schon angemerkt wurde, sowie für die "inkorpo­ rierten" Vierwege-Leitungsnetzwerke 25 der jeweiligen Baueinheiten 20 auf. Die Geometrie der Vierwege-Leitungs­ netzwerke 25 muß sorgfältig derart ausgelegt werden, daß gleiche Phasenverzögerungen auf den Kanälen von dem jewei­ ligen Antennenelement zu dem gemeinsamen Anschluß 24 si­ chergestellt sind. Die Netzwerke werden in Streifenlei­ tungs-Aufbau mit lithographischen Anordnungen hergestellt, die sorgfältig für das Aneinanderangleichen der Phasenver­ zögerungen in den elektrischen Kanälen ausgelegt sind. Eine geeignete Streifenleitungs-Druckschaltungs-Anordnung für das Netzwerk 25 ist in den Fig. 11A und 11B darge­ stellt. Es wird eine Anordnungsgenauigkeit von 25,4 µm (0,001 Zoll) mit einer angestrebten Phasengenauigkeit von einem kleinen Bruchteil eines Grads in Abhängigkeit von der Frequenz eingehalten.

Die übrigen Signalkanäle in dem Gerät sind hinsichtlich des Optimierens der Phasengänge im allgemeinen weniger kritisch. Beispielsweise wird eine ähnliche Symmetrie, jedoch mit geringer Auswirkung auf die Abgleichgenauigkeit bei dem "inkorporierten" Leistungsnetzwerk 33 angewandt, das den Strahlenformer mit den einzelnen Modulen verbin­ det. Bei dem Leitungsnetzwerk 33 ist die Genauigkeit (ide­ ell) unkritisch, da es in dem Sendebetriebskanal angeord­ net ist und über die Rückführungsschleife korrigiert wird. Ferner sind (ideell) die Kanäle von dem Steuersender zu dem Abgleicheingang des Empfängers, von dem Steuersender zu dem Eingang des Strahlenformers und von dem Einzelan­ schluß des Abgleich-Spalten-Leitungsnetzwerks zu dem Ab­ gleicheingang des Empfängers unkritisch. Dies ist deshalb der Fall, weil sie für alle Betriebskanäle zu allen Anten­ nenelementen gemeinsam sind und nur die absolute Phase beeinflussen.

Die Phasengenauigkeit der einzelnen Antennenelemente ist daher durch die Genauigkeit des Vierwege-Leitungsnetzwerks 25, die Sorgfalt, mit der die 700 Kanäle in den Abgleich- Leitungsnetzwerken 15 und 16 einander angeglichen sind, und die Genauigkeit bestimmt, mit der die restlichen Pha­ senfehler in den Abgleich-Leitungsnetzwerken 15 und 16 gespeichert und zum Korrigieren der einzelnen Strahlenlen­ kungsbefehle herangezogen sind.

Die Fig. 2B veranschaulicht die Korrektur von Phasenfeh­ lern in den Empfangsbetriebskanälen für die gleichen vier Antennenelemente der j-ten S/E-Baueinheit 20.

Gemäß Fig. 2B besteht das Radargerät in dem in Fig. 2A dargestellten Ausmaß im wesentlichen aus den gleichen Hauptkomponenten: dem Steuersender 10, dem Empfänger 11, einem Strahlenformer, in welchem nun aber ein Summen- und Differenz-Spalten-Leitungsnetzwerk 12 und das Sende/Emp­ fangs-Zeilen-Leitungsnetzwerk 14 eingesetzt ist, und den Abgleich-Leitungsnetzwerken 15 und 16. Die Strahlenformer­ kanäle für den Empfangskanalabgleich sind daher von denje­ nigen für den Sendekanalabgleich verschieden und für ein Monoimpuls-Radargerät ausführlich in Fig. 6 dargestellt. Bei einem einfachen, nicht im Monoimpulsbetrieb arbeiten­ den Radargerät besteht dieser Unterschied nicht. Ähnlich wie bei dem Sendekanalabgleich wird jedoch ein einziger Kanal über den Strahlenformer zwischen dem Anschluß bzw. Steckverbinder 34 einer jeweiligen S/E-Baueinheit und dem Meßeingang des Empfängers 11 gebildet.

Der Empfangskanalabgleich unterscheidet sich von dem Sen­ dekanalabgleich prinzipiell darin, daß die Richtung des Signalflusses über den Abgleichkanal und den Betriebskanal umgekehrt ist. Bei dem Empfangskanalabgleich führt der Steuersender 10 ein Signal direkt dem Bezugssignaleingang der Abgleichfehler-Meßschaltung sowie direkt dem Einzelan­ schluß der Abgleich-Leitungsnetzwerke 15 und 16 zu. Das Meßsignal durchläuft dann das Spalten-Leitungsnetzwerk 15 und das Zeilen-Leitungsnetzwerk 16 und wird über den An­ schluß 24 in die Antennenschaltung der j-ten Baueinheit eingekoppelt. Im weiteren wird das Meßsignal mittels der Richtungskoppler 22 über das "inkorporierte" Vierwege- Verteiler-Leitungsnetzwerk 25 in die Antennenschaltung eingekoppelt. Die Richtungskoppler leiten das Meßsignal in der Richtung ein, in der ein von den Antennenelementen aufgenommenes und den Empfangskanälen zugeleitetes Signal geleitet wird. Der Abgleichkanal endet dann an den Rich­ tungskopplern nahe den Antennenelementen.

Bei dem Empfangskanalabgleich sind die Abgleich-Leitungs­ netzwerke 15 und 16 die gleichen wie bei dem Sendekanalab­ gleich, während die der jeweiligen S/E-Baueinheit zugeord­ neten Kanäle für beide Abgleichvorgänge benutzt werden, obwohl die Richtungen des Meßsignals über das Leitungs­ netzwerk einander entgegengesetzt sind.

In dem Empfangsbetriebskanal gelangt das Meßsignal von dem gewählten Antennenelement 21 zu dem zugeordneten S/E-Modul 26, der den Phasenschieber 31 und die elektronischen Bau­ elemente 27, 29 und 30 für das Senden und Empfangen ent­ hält. In dem Empfangskanal tritt das Meßsignal in den Zirkulator 27 ein, von dem es in den Verstärker 29 mit veränderbarer Verstärkung geleitet wird, aus dem es nach der Verstärkung zu dem Sende/Empfangs-Umschalter 30 ge­ langt, der das Meßsignal dem Phasenschieber 31 zuleitet. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers wird über das Lei­ tungsnetzwerk 33 dem Anschluß bzw. Steckverbinder 34 der S/E-Baueinheit zugeführt. Der Meßimpuls tritt dann in einen Vielfachanschluß des Strahlenformers 12, 14 ein und tritt an dem Einzelanschluß des Strahlenformers aus, der mit einem Eingang der Abgleich-Meßschaltung in den Empfän­ ger 11 verbunden ist.

Wie bei dem Sendekanalabgleich werden bei dem Empfangska­ nalabgleich die Module in der S/E-Baueinheit einzeln ein­ geschaltet, während die Module außer dem gerade abzuglei­ chenden Modul ausgeschaltet werden. Es wird ein Steuersi­ gnal für das Einstellen des einstellbaren Phasenschiebers 31 in dem gerade abzugleichenden Kanal auf dem geeigneten echten Nullwert erzeugt.

Der Empfangskanalabgleich wird im wesentlichen wie der Sendekanalabgleich ausgeführt. Unter der Steuerung durch die Synchronisiereinheit 37 und die Steuereinheit 38 kann entweder die Empfangsbetriebsart oder die Empfangskanalab­ gleich-Betriebsart eingeschaltet werden. Bei der Empfangs­ betriebsart werden gleichzeitig alle vier Module aller Baueinheiten im Empfangszustand in Betrieb gesetzt, wäh­ rend bei dem Empfangskanalabgleich gleichzeitig nur je­ weils ein Modul in einer Baueinheit in einem dem Empfangs­ zustand ähnlichen Zustand in Betrieb gesetzt wird. Daher wird für den Abgleich der Phasengang eines jeden der vier Empfangskanäle in der gleichen Baueinheit für eine geson­ derte Einstellung herausgegriffen und die Einstellungen werden aufeinanderfolgend ausgeführt.

Die Steuereinheit 38 liefert ein Steuersignal für das Umstellen des jeweiligen Phasenschiebers 31 in der gewähl­ ten S/E-Baueinheit auf einen korrigierten Wert, wobei ein gespeicherter Wert für den Fehler in dem Abgleichkanal in den Leitungsnetzwerken 15 und 16 mit berücksichtigt ist. Wenn während des Empfangs alle S/E-Module in Betrieb sind, werden die bei dem Abgleich ermittelten und gespeicherten echten Nullwerte aus dem Speicher abgerufen und zum Korri­ gieren der den Phasenschiebern zugeführten Strahlenlen­ kungsbefehle herangezogen. Die Auswirkungen der digitalen Ausführung der Phasenschieber auf das Antennendiagramm und die Erfordernis nach einer ausgeprägten Zufallsabweichung in den einzelnen Phasenschiebern sowie nach der Zufalls­ verteilung hinsichtlich der Anordnung der Phasenschieber über die Antennenanordnung treten auch bei dem Empfang auf.

Die Fig. 2A und 2B wurden vereinfacht, um deutlicher die Abgleichschleifen und den Umstand zu veranschaulichen, daß für den Empfang das Meßsignal zuerst den Abgleichkanal und dann den Betriebskanal durchläuft, während für das Senden das Meßsignal zuerst den Betriebskanal und dann den Ab­ gleichkanal durchläuft.

In den Fig. 2A und 2B sind Einzelheiten der Schaltungen weggelassen, die diese Umkehrung herbeiführen. Diese Ein­ zelheiten sind in den Fig. 4 und 5 gezeigt. An dem Empfän­ ger 11 wird der gleiche Anschluß sowohl für den Meßimpuls als auch für den Bezugsimpuls verwendet, jedoch entstehen die Impulse als getrennte Signale. Zu den Schaltmechanis­ men für das Umkehren der Abgleichschleifen zählen Schalt­ glieder 17 und 18 und ein Schalter 19 mit drei Richtungs­ kopplern. Die Phasenfehlermessung umfaßt zwei Messungen in Aufeinanderfolge, wobei vorausgesetzt ist, daß der Steuer­ sender die Phasenkohärenz aufrechterhält und daß der Emp­ fänger einen Empfangsoszillator enthält, der von dem Steuersender derart geführt ist, daß die Phasensynchroni­ sierung mit dem Steuersender aufrechterhalten ist.

Bei dem Sendekanalabgleich ist das Schaltglied 18 durchge­ schaltet und ein Bezugssignal wird über einen ersten Rich­ tungskoppler (als Teil des Schalters 19) in einem Kanal 42 über den Schalter 19 und einen zweiten Richtungskoppler (als Teil des Schalters 19) in den Kanal zwischen dem Spalten-Leitungsnetzwerk 12 und dem Empfänger 11 geleitet, wodurch das Signal an einen Eingang des Empfängers 11 angelegt wird. Für die Sendekanalmessung wird ferner das Schaltglied 17 durchgeschaltet und das Signal dem Sende- Spalten-Leitungsnetzwerk 13 zugeführt. Das Steuersendersi­ gnal gelangt über einen Sendebetriebskanal 40 zu den Di­ pol-Antennenelementen 21 und kehrt entlang einem Abgleich­ kanal 41 über die Richtungskoppler 22, das Leitungsnetz­ werk 25 und die Abgleich-Leitungsnetzwerke 16 und 15 zu einem dritten Richtungskoppler des Schalters 19 zurück. An dieser Stelle nimmt der dritte Richtungskoppler des Schal­ ters 19 das Abgleichmeßsignal auf und leitet es über den zweiten Richtungskoppler in den Kanal zwischen dem Emp­ fangs-Spalten-Leitungsnetzwerk 12 und dem Empfänger 11 ein. Auf diese Weise werden der Bezugsimpuls und der Meßimpuls zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten der Ab­ gleich-Meßschaltung in dem Empfänger 11 zugeführt, die die Phasendifferenz zwischen den aufeinanderfolgenden Signalen mißt.

Bei dem Empfangskanalabgleich bleibt das Sende-Schaltglied 17 geschlossen und das Bezugssignal sowie das Meßsignal gelangen beide über Kanäle 43 bzw. 45 zu dem Schaltglied 18. Das Bezugssignal wird über den Schalter 19 und dessen Richtungskoppler zu dem Eingang des Empfängers 11 gelei­ tet. Das Meßsignal gelangt über den Abgleichkanal 43 zu den Abgleich-Leitungsnetzwerken 15 und 16, von wo es über den Anschluß 24, das Verteiler-Leitungsnetzwerk 25 und die Richtungskoppler 22 in die Antennenschaltung der S/E- Baueinheit und danach über einen Empfangsbetriebskanal 44 zu dem Empfänger gelangt. Das Meßsignal tritt aus dem Empfangs-Spalten-Leitungsnetzwerk 12 aus und in den Emp­ fänger ein, wo es einem Phasenvergleich mit dem vorange­ henden Bezugssignal unterzogen wird.

Die vorstehend beschriebene Schalteranordnung ist in Anbe­ tracht der Beschaffenheit eines herkömmlichen Radarempfän­ gers zweckdienlich. In der Praxis sind auch andere Ausfüh­ rungsformen anwendbar, die bei den in den Fig. 3A und 3B gezeigten Ausführungsbeispielen symbolisch durch ein Paar einpoliger Umschalter dargestellt sind.

Bei dem in den Fig. 2A, 2B, 4 und 5 gezeigten Ausführungs­ beispiel ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, bei der vier Antennenelemente 21 an einen einzigen Vielfachan­ schluß des Strahlenformers angeschlossen sind. Diese Schaltungsanordnung ist bei phasengesteuerten Radargeräten praktisch, bei denen Antennengitter-Nebenkeulen toleriert werden können, die ungefähr 25° oberhalb und unterhalb der Ziellinienrichtung beginnen.

Bei einer Anordnung, bei der die Antennengitter-Nebenkeu­ len auf 40° über und unter der Ziellinienrichtung versetzt sind, können gemäß der Darstellung in Fig. 3A zwei An­ schlüsse 34' des Strahlenformers anstelle des einen benutzt werden. Hierbei unterscheidet sich die S/E-Bauein­ heit von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels nur hinsichtlich des Streifenleitungs-Netzwerks 33. Statt des "inkorporierten" Vierwege-Leitungsnetzwerks 33 sind zwei Zweiwege-Leitungsnetzwerke 33' erforderlich. Gemäß den vorangehenden Ausführungen ist in den Leitungsnetzwerken 33' keine Genauigkeit erforderlich, da sie innerhalb des Betriebskanalteils der Abgleichschleife liegen, der der Korrektur unterzogen wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3A ist hinsichtlich der Abgleichkanäle keine Änderung erforderlich und es wird nur ein einziger An­ schluß für vier Antennenelemente benötigt. Die Steuerfunk­ tion der Steuereinheit 38 wird nicht zusätzlich kompli­ zierter.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem überall schwache Nebenkeulen erwünscht sind, ist für jeweils einen der vier Phasenschieber 31 ein Anschluß 34" des Strahlenformers vorgesehen. Gemäß den vorangehenden Ausführungen kann die S/E-Baueinheit im wesentlichen die gleiche wie bei den vorangehend beschriebenen beiden Aus­ führungsbeispielen bleiben und sich nur hinsichtlich der Streifenleitungs-Netzwerke 33 unterscheiden, durch die die Signale nunmehr von vier einzelnen Anschlüssen an dem Strahlenformer den vier einzelnen S/E-Modulen zugeführt werden.

Die Phaseneinstellungen an den beiden Betriebskanälen bei den drei Ausführungsbeispielen stellen nur zwei von vier gemeinsamen Einstellungen dar, die an den Betriebskanälen erwünscht sind. Beispielsweise zeigt Fig. 7 eine Steue­ rungsanordnung, bei der in jedem Modul in der Baueinheit nicht nur die Phasensteuerung für das Senden und für den Empfang vorgenommen wird, sondern auch eine Leistungs­ steuerung für das Senden und eine Verstärkungssteuerung für den Empfang. (Die Anzahl der Steuerungszustände ist durch die Zahl paralleler Bits in den Steuerkanälen ange­ geben, jedoch nur als Beispiel, und hängt von den besonde­ ren Anforderungen ab.)

Gemäß der Darstellung in Fig. 7 hat der S/E-Modul einen Phasenschieber 31 zur Phaseneinstellung für das Senden und Empfangen, einen Leistungsverstärker 28 und einen rausch­ armen Verstärker 29. Der Leistungsverstärker 28 enthält einen Treiberverstärker und eine doppelte Ausgangsstufe. An dem Leistungsverstärker wird die Leistung gesteuert und eingeschaltet. Der rauscharme Verstärker 29 besteht aus drei Stufen, von denen an der zweiten Stufe die Verstär­ kung auf digitale Weise verändert wird. Die Steueran­ schlüsse von der Steuereinheit 38 zu dem einen Modul sind in Fig. 7 ausführlich gezeigt.

Die in Fig. 7 gezeigten Schaltungselemente für ein Radar­ gerät gemäß einem Ausführungsbeispiel, das bei Frequenzen oberhalb von 1 GHz arbeitet, sollten für die aktiven Bauelemente ein Hochfrequenz-Grundmaterial wie Gallium­ arsenid enthalten. Da Galliumarsenid halbisolierend ist, wird vorzugsweise eine monolithische Mikrowellen-Integra­ tionsschaltung (MMIC) gebildet, in der nach einem photo­ lithographischen Verfahren in dem Grundmaterial sowohl aktive als auch passive Schaltungselemente geformt werden. Die gesonderten Erfordernisse hinsichtlich der Phasenver­ schiebung, der rauscharmen Verstärkung und der Leistungs­ verstärkung und insbesondere die Wärmeverteilung schreiben vor, daß die ganze S/E-Modulschaltung auf hybride Weise aufgebaut wird, bei der auf einem gemeinsamen größeren Substrat mehr als eine MMIC-Vorrichtung ausgebildet ist.

Der digital gesteuerte Phasenschieber und die digital gesteuerten Verstärkerelemente können die Ausführungsform haben, die in den am 20. Mai 1985 eingereichten US-PS 4 638 190 mit dem Titel "Digitally Controlled Wideband Phase Shifter" und US-PS 4 734 751 mit dem Titel "Signal Scaling MESFET of a Segmented Dual Gate Design" der Gene­ ral Electric Company beschrieben sind. Der rauscharme Verstärker kann die Ausführungsform haben, die in der am 24. September 1987 eingereichten US-Patentanmeldung Se­ riennummer 100 416 mit dem Titel "A MMIC Low Noise Ampli­ fier" von Anthony W. Jacomb-Hood der General Electric Company beschrieben ist.

Die Fig. 8 ist eine andere Darstellung der Baueinheit- Steuereinheit 38 und zeigt die Steuerverbindungen zu jedem der vier Module sowie als Beispiel angeführte Zahlen pa­ ralleler Bits, die für die angestrebte Steuergenauigkeit erforderlich sind.

Ferner zeigt die Fig. 8 zwei Zusatzelemente der Steuerein­ heit 38 sowie die Verbindungen zwischen der Steuereinheit 38 und der Synchronisiereinheit 37. Die Synchronisierein­ heit bildet die zentrale Steuereinheit für die Betriebszu­ stände des Radargeräts und die Strahleneinstellungen aller S/E-Baueinheiten und wirkt über die durch den Steckverbin­ der 39 gebildeten Anschlüsse. Zu den Zusatzelementen der Steuereinheit 38 zählen ein Digital-Analog-Wandler und ein Festspeicher (ROM).

Die Vorrichtungen für die Aufnahme der logischen Steuer­ einheit und der Leistungsschaltung sind in Fig. 9 gezeigt. Es ist ein flaches Aluminiumsubstrat 50 vorgesehen, das innerhalb der Seitenwände der Baueinheit einzusetzen ist und das zusammen mit dem Boden der Baueinheit einen Raum für die Aufnahme der logischen Steuereinheit und der Lei­ stungsbearbeitungsschaltungen bildet. Die diese Funktionen erfüllende Schaltungsplatine ist an der Unterfläche des Substrats angebracht. Randkontakte der Schaltungsplatine passen mit vier Verbindungssteckern zusammen, die zu je­ weils einem der vier Module 26 führen und die erforderli­ chen Steuerungs- und Stromversorgungs-Verbindungen zu den Modulen bilden. Der Hauptstromversorgungs- und Steuerungs- Steckverbinder 39, über den die zentralen logischen Steuersignale und der Strom der S/E-Baueinheit zugeführt wird, ist an dem rückwärtigen Rand des Aluminium-Substrats 50 gezeigt. Der Steckverbinder 39 ist in die Rückwand der S/E-Baueinheit eingesetzt und verbindet die Baueinheit mit Steckverbindern in dem Gehäuse 2 des Radargeräts.

Die Korrekturen und Einstellungen der Leistung und Ver­ stärkung für die verschiedenen Zustände der einzelnen S/E- Module können auf die gleiche Weise wie die Korrekturen und Einstellungen für die Phase vorgenommen werden, jedoch sind im Normalfall keine wiederholten Nacheichungen erfor­ derlich. Die Eigenschaften der Verstärker hinsichtlich der Leistung und der Verstärkung haben ausreichende Stabilität für das Erfüllen der Erfordernisse eines herkömmlichen Systems und werden periodisch überwacht, um eine Ab­ weichung von einem akzeptablen Wert zu erfassen, nach welcher der Austausch oder eine Reparatur vorgenommen würde.

Die Leistung und die Verstärkung werden vor dem Einbau der S/E-Baueinheit in das Radargerät geeicht und die erforder­ lichen Einstellungen werden in den örtlichen Speicher eingespeichert. Gemäß der Darstellung in Fig. 7 kann der Sendeleistungspegel in dem Leistungsverstärker 28 mittels eines Regelverstärkers in einer beliebigen Anzahl von digitalen Stufen eingestellt werden. Gleichermaßen enthält der rauscharme Verstärker 29 als zweite Stufe einen Regel­ verstärker, dessen Verstärkung in 2⁶ bzw. 64 digitalen Stufen eingestellt werden kann. Das sich ergebende Auflö­ sungsvermögen kann entsprechend den Systemleistungsanfor­ derungen gewählt werden. Bevor die S/E-Baueinheit endgül­ tig in das Radargerät eingebaut wird, wird die Verstärkung der Leistungsverstärker-Treiberstufe und des rauscharmen Verstärkers geeicht bzw. abgeglichen. Wenn die angestreb­ ten Werte erreicht werden, werden die für das Erreichen der Normalverstärkung und der Normalleistung erforder­ lichen Steuereinstellungen in dem Speicher der Steuerein­ heit 38 der Baueinheit gespeichert. Diese Werte werden dann zu Bezugswerten, von denen weg Befehle für das Ein­ stellen der Gewichtungs- bzw. Wertigkeitsabweichung gültig sind.

Für das Überwachen der Genauigkeit der Leistungs- und Verstärkungseinstellungen wird die Abgleichschleife benutzt, wobei die Überwachung normalerweise zusammen mit dem Phasenabgleich erfolgt. Die Leistungs- und Verstär­ kungsüberwachung wird in der Abgleichfehler-Meßschaltung des Empfängers 11 vorgenommen. Der Empfänger ist vorzugs­ weise mit einem internen Amplitudennormal versehen, das mit einem Meßsignal einer geeigneten bekannten Amplitude aus dem Steuersender verglichen und über die aktiven Schaltungen in den Betriebskanälen geleitet wird. Nach dem Durchlaufen des Sende- oder Empfangs-Betriebskanals stellt die Amplitude des Meßsignals an dem Empfängereingang die von dem verstellbaren Leistungsverstärker 28 aufgebrachte Leistung oder die von dem regelbaren Verstärker 29 aufge­ brachte Verstärkung dar, so daß auf diese Weise die Lei­ stungsfähigkeit dieser Elemente des S/E-Moduls überwacht wird.

Die S/E-Baueinheit hat einen Speicher, in dem die Nullein­ stellungen für die Phase, die Verstärkung und die Leistung der enthaltenen S/E-Module gespeichert sind, so daß die Baueinheit trotz anfänglich voneinander verschiedener Module mit anderen Baueinheiten ausgetauscht werden kann, ohne daß die Leistungsfähigkeit der gesamten Antennenan­ ordnung beeinträchtigt wird.

Die in einer jeden S/E-Baueinheit angebrachten S/E-Module sind auf eine kleine Anzahl beschränkt. Das End-Leitungs­ netzwerk 25, das zum Abgleichen der Kanäle zu den einzel­ nen Antennenelementen benutzt wird, muß hinsichtlich der Gleichheit der Kanallängen sorgfältig genau hergestellt werden und ist vorzugsweise ein "inkorporiertes" Netzwerk, das ohne beträchtlichen Verlust an Genauigkeit einfach, zweifach oder möglicherweise dreifach verzweigt werden kann, um zwei, vier oder acht Module zu ermöglichen. Die Herstellungskosten und andere Bedingungen führen zu dem Vorzug von zwei Modulen gegenüber einem und von vier Modulen gegenüber zweien, wobei bei Frequenzen oberhalb von ungefähr 3 GHz vier Modulen gegenüber acht Modulen der Vorzug gegeben wird.

Andere Faktoren haben gleichfalls die Tendenz, gegenüber anderen Anzahlen von Modulen den Einbau von vier Modulen in einer S/E-Baueinheit zu bevorzugen. Jede S/E-Baueinheit muß innerhalb der durch die Strahlerelemente bestimmten Frontplattengrenzen und ihren Raumerfordernissen bleiben. In einem auf einer Frequenz von 5 bis 6 GHz arbeitenden Radarsystem beträgt in der Praxis der Abstand zwischen den jeweiligen Strahlerelementen ungefähr 3,18 cm (1,25 Zoll) in horizontaler und 4,2 cm (1,625 Zoll) in vertikaler Richtung. Durch die Strahlendiagramm-Anforderungen ist normalerweise festgelegt, daß die Antennenelemente in einer einzelnen Baueinheit in einer einzigen Zeile oder Spalte liegen. In Anwendungsfällen, bei denen der Strahl in dem Höhenwinkel um kleinere Winkel als im Azimuth (oder umgekehrt) abgelenkt wird, ist normalerweise auch eine Vorzugsausrichtung bestimmt. Im ersteren Fall sollen die Strahlerelemente auf einer vertikalen Linie liegen, wobei auch die einzelnen Dipole vertikal ausgerichtet sind. Das Ergebnis ist eine flache und langgestreckte Baugruppe.

Da jedoch die Wärmeabstrahlung sehr hoch ist, müssen für eine ausreichende Lüftung Durchlässe an beiden Seiten der S/E-Baueinheiten vorgesehen werden. Dieser Faktor führt zu einer Verschmälerung der Baueinheit bis zu der Hälfte. Wenn ein derart enger bzw. schmaler Aufbau erforderlich ist, ist das Unterbringen der geeigneten Stromversorgungs- Einrichtungen und der geeigneten örtlichen logischen Steuereinheit in dem verfügbaren Raum schwierig. Die hauptsächlich durch Speicherkondensatoren bestimmte ört­ liche Stromversorgung ist im Idealfall eine relativ dicke Vorrichtung. Durch eine sorgfältige Auslegung der Strom­ versorgung, wie sie beispielsweise in der US-Patentanmel­ dung Seriennummer 140 292 von William Peil mit dem Titel "A Regulating Switch for Transmitting Modules in a Phased Array Radar" beschrieben ist, kann eine S/E-Baueinheit geeignet kompakte und geeignet schmale Stromversorgung entworfen werden, die für die Stromversorgung und Steue­ rung von vier Modulen geeignet ist und die genügend klein für das Einsetzen in den verfügbaren Raum ist.

Ein die Anzahl der Module je S/E-Baueinheit schließlich beeinflussender Faktor ist die Erfordernis nach geeignetem Raum für die Steckverbinder mit ausreichend kurzen Strom­ verbindungen für das zweckdienliche Zuführen von Hochlei­ stungs-Impulsenergie. Die S/E-Baueinheit ist zum Heraus­ ziehen aus einer Frontplatte ausgelegt. Hierdurch sind die Steckverbinder auf eine langgestreckte schmale Fläche an der Rückseite der Baueinheit beschränkt. Die Leistung wird vorzugsweise auf eine kleinste Anzahl von Stiften in einem einzigen mehrstiftigen Steckverbinder (39) konzentriert. Das Hinzufügen von mehr als vier Modulen würde dazu füh­ ren, die vertikalen Strecken für die Stromanschlüsse zu verlängern, die Serieninduktivität zu erhöhen und den Wirkungsgrad der Stromversorgung zu verringern. Diese Einschränkung führt auch dazu, vorzugsweise nicht mehr als vier S/E-Module je S/E-Baueinheit vorzusehen.

Claims (24)

1. Schaltungsanordnung zum Aufrechterhalten des genauen Phasengangs in Sendekanälen von einem Steuersender zu einem jeweiligen Antennenelement und Empfangskanälen von einem jeweiligen Element zu einem Empfänger in einem pha­ sengesteuerten Radargerät mit m × n Antennenelementen, gekennzeichnet durch

• A) einen Steuersender (10), der Signale für den Ab­ gleich und das Senden erzeugt,
• B) einen Empfänger (11) mit einer Abgleich-Phasenfeh­ ler-Meßschaltung, die einen mit dem Steuersender verbunde­ nen Bezugssignaleingang und einen Meßeingang hat,
• C) eine Strahlenformereinrichtung (12 bis 14) mit m × n/j Vielfachanschlüssen, die in den Sende- bzw. Emp­ fangsbetriebskanälen (40, 44) von dem Steuersender bzw. Empfänger zu den Antennenelementen (21) angeordnet sind, wobei j eine kleine ganze Zahl einschließlich "1" ist, mit einem zu dem Steuersender bzw. Empfänger führenden Einzel­ anschluß, der intern mit den Vielfachanschlüssen verbunden ist, von denen jeder zu einer Gruppe aus j Antennenelemen­ ten führt, und mit einer Trenneinrichtung (35) zum Trennen der von dem Steuersender zu den Antennenelementen verlau­ fenden Signale von den von den Antennenelementen zu dem Empfänger verlaufenden Signalen, wobei die jeweiligen Sende- und Empfangsbetriebskanäle an den Vielfachanschlüs­ sen miteinander übereinstimmen,
• D) ein gemeinsames Abgleichleitungsnetzwerk (15, 16) mit einem Einzelanschluß, der intern mit m × n/i Vielfach­ anschlüssen verbunden ist, wobei i eine kleine ganze Zahl ausschließlich "1" ist, eine Potenz von "2" ist und größer oder gleich j ist und jeder Verbindungskanal bekannte elektrische Länge hat und einen Abgleichkanal von einem jeweiligen Antennenelement zu dem Steuersender oder Emp­ fänger bildet,
• E) m × n/i Sende/Empfangs-Baueinheiten (20) mit Pha­ seneinstellung, die jeweils in den Sende/Empfangs-Be­ triebskanälen für eine jeweilige Untergruppe aus i Anten­ nenelementen angeordnet sind, mit
  • 1. einem Streifenleitung/Mikrostreifenleitung-Über­ gang-Verteilernetzwerk (33; 33'), das j Streifenleitungsan­ schlüsse, die jeweils mit einem Vielfachanschluß der Strahlenformereinrichtung verbunden sind, und i Mikro­ streifenleitungsanschlüsse hat,
  • 2. i Sende/Empfangs-Modulen (26) mit Mikrostreifen­ leitungs-Übertragungskanälen, von denen jeder Modul die aktiven elektronischen Bauelemente für die Verarbeitung der Signale eines zugeordneten Antennenelements enthält und jeder Modul
  • 3. einen in einem Sende/Empfangs-Betriebskanal angeordneten, an einen Mikrostreifenleitungsanschluß des Verteilernetzwerks angeschlossenen steuerbaren Zweirich­ tungs-Phasenschieber (31) mit einem Steueranschluß für die Phaseneinstellung,
  • 4. einen in dem Sendebetriebskanal angeordneten Leistungsverstärker (28) zum Verstärken des Steuersender­ signals,
  • 5. einen in dem Empfangsbetriebskanal angeordneten rauscharmen Verstärker (29) zum Verstärken von Signalen aus dem zugeordneten Antennenelement und
  • 6. ein Paar von Sende/Empfangs-Abzweigeinrichtungen (30, 27) mit jeweils drei Anschlüssen für das Durchleiten von Signalen aus dem Steuersender über den Phasenschieber und den Leistungsverstärker zu dem zugeordneten Antennen­ element während des Sendens bzw. von Signalen aus dem Antennenelement über den rauscharmen Verstärker und den Phasenschieber zu dem Empfänger während des Empfangs auf­ weist, wobei der Sende/Empfangs-Anschluß der ersten Ab­ zweigeinrichtung (30) mit dem Phasenschieber verbunden ist,
  • 7. i Mikrostreifenleitung/Streifenleitung-Übergangs­ stufen (23), die jeweils mit den Sende/Empfangs-Anschlüs­ sen der zweiten Abzweigeinrichtungen (27) verbunden sind, und
  • 8. einer an die i Übergangsstufen angeschlossenen Streifenleitungs-Antennenschaltung (21, 22) mit
  • 9. i linear ausgerichteten benachbarten Antennen­ elementen (21),
  • 10. i Abgleich-Richtungskopplern (22), die jeweils zwischen der Übergangsstufe und dem Antennenelement ange­ ordnet sind und einen mit dem Antennenelement verbundenen Antennenanschluß, einen mit dem Streifenleitungsanschluß der Übergangsstufe verbundenen Sende/Empfangs-Anschluß und einen Abgleichanschluß haben, wobei der Richtungskoppler intern die an dem Antennenanschluß aufgenommenen Signale zu dem Sende/Empfangs-Anschluß, die an dem Sende/Empfangs- Anschluß aufgenommenen Signale zu dem Antennenanschluß und dem Abgleichanschluß und die an dem Abgleichanschluß auf­ genommenen Signale zu dem Sende/Empfangs-Anschluß leitet, und
  • 11. einem gemeinsamen Speiseleitungsnetzwerk (25) mit einem Einzelanschluß für die Verbindung mit dem Ab­ gleichleitungsnetzwerk (15, 16), der intern über Kanäle mit im wesentlichen gleicher elektrischer Länge mit i Vielfachanschlüssen verbunden ist, von denen jeder mit dem Abgleichanschluß eines jeweiligen Richtungskopplers ver­ bunden ist, um für den Abgleich eines jeweiligen Sen­ de/Empfangs-Betriebskanals diesen mit einem Abgleichkanal in dem Abgleichleitungsnetzwerk in Reihe zu schalten, und
• F) eine Schalteinrichtung (17 bis 19), die das Ausgangs­ signal des Steuersenders für die Sendebetriebskanal- Messung in eine Schleife leitet, die anfänglich aus dem Sendebetriebskanal und danach aus dem Abgleichkanal be­ steht und die schließlich zu dem Meßanschluß des Emp­ fängers zurückführt, bzw. für die Empfangsbetriebskanal- Messung in eine Schleife leitet, die anfänglich aus dem Abgleichkanal und danach aus dem Empfangsbetriebskanal besteht und die schließlich zu dem Meßanschluß des Emp­ fängers zurückführt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zweirichtungs-Phasenschieber (31) in jedem Sende/Empfangs-Modul (26) logisch steuerbare digita­ le Phaseneinstellstufen hat.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Leistungsverstärker (28) in jedem Sen­ de/Empfangs-Modul (26) logisch steuerbare digitale Lei­ stungseinstellstufen hat.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rauscharme Verstärker (29) in jedem Sende/Empfangs-Modul (26) logisch steuerbare digitale Verstärkungseinstellstufen hat.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
eine logische Steuerschaltung (37 bis 39) zum Erzeu­ gen von Gerätezustands- und Strahlenlenkungsbefehlen für das Einstellen der Phaseneinstellstufen der Phasenschieber (31) während der Sende- und Empfangsbetriebszustände, mit
einem Speicher (38) zum Speichern von während des Abgleichs erhaltenen Phasenfehlerdaten, die Phasenfeh­ lern in einem jeweiligen Sendebetriebskanal und einem jeweiligen Empfangsbetriebskanal entsprechen, und
einer Einstelleinrichtung (38) zum Einstellen der Phasenschieber gemäß den gespeicherten Phasenfehlerdaten in der Weise, daß die Phasenfehler aufgehoben werden, wodurch unerwünschte Abweichungen hinsichtlich der Phasen der Betriebskanäle verringert werden.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Leistungsverstärker (28) in den jeweiligen Sende/Empfangs-Modulen (26) logisch steuerbare digitale Leistungseinstellstufen haben,
daß die rauscharmen Verstärker (29) in den jeweiligen Sende/Empfangs-Modulen logisch steuerbare digitale Ver­ stärkungsstufen haben und
daß die logische Steuerschaltung (37 bis 39) Geräte­ zustands- und Strahlenlenkungsbefehle für das Einstellen der Leistungseinstellstufen der Leistungsverstärker wäh­ rend des Sendebetriebszustands bzw. der Verstärkungsein­ stellstufen der rauscharmen Verstärker während des Emp­ fangsbetriebszustands erzeugt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die logische Steuerschaltung (37 bis 39) einen Speicher zum Speichern von durch Abgleich erhaltenen Leistungs- und Verstärkungsfehlerdaten und eine Einstelleinrichtung für das Einstellen der Leistungs­ verstärker (28) und der rauscharmen Verstärker (29) gemäß den gespeicherten Fehlerdaten in der Weise aufweist, daß die Leistungs- und Verstärkungsfehler aufgehoben werden, wodurch unerwünschte Abweichungen hinsichtlich der Leistung in den Sendebetriebskanälen und hinsichtlich der Verstärkung in den Empfangsbetriebskanälen verringert werden.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß der Speicher für das Speichern der durch den Abgleich erhaltenen Leistungs- und Verstärkungsfehlerdaten ein während des Abgleichs beschrifteter Festspeicher ist und
daß die logische Steuerschaltung (37 bis 39) eine Überwachungseinrichtung für das Überwachen der Einstellun­ gen der Leistungsverstärker (28) und der rauscharmen Ver­ stärker (29) für die Ermittlung aufweist, ob die Leistungs- und Verstärkungswerte von den Sollwerten so wesentlich abweichen, daß ein Ausbau und Austausch erfor­ derlich ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenleitung/Mikro­ streifenleitung-Übergang-Verteilernetzwerk (33; 33') und die i Mikrostreifenleitung/Streifenleitung-Übergangsstufen (23) für den Ausbau des betreffenden Sende/Empfangs-Moduls (26) aus der Sende/Empfangs-Baueinheit (20) lösbar sind, um einen Austausch ohne Veränderung der elektrischen Eigenschaften zu erleichtern.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß i gleich "4" ist und daß j gleich "1", "2" oder "4" ist.

11. Schaltungsanordnung für das Abgleichen des Sendekanals von einem Steuersender zu einem jeweiligen Antennenelement und des Empfangskanals von einem jeweiligen Antennenele­ ment zu einem Empfänger in einem phasengesteuerten Radar­ gerät mit m × n Antennenelementen, gekennzeichnet durch

• A) einen Steuersender (10), der Signale für den Ab­ gleich und das Senden erzeugt,
• B) einen Empfänger (11) mit einer Abgleichfehler- Meßschaltung, die einen mit dem Steuersender verbundenen Bezugssignaleingang und einen Meßeingang hat,
• C) eine Strahlenformereinrichtung (12 bis 14) mit m × n/j Vielfachanschlüssen, die in den Sende- bzw. Emp­ fangsbetriebskanälen (40, 44) von dem Steuersender bzw. Empfänger zu den Antennenelementen (21) angeordnet sind, wobei j eine kleine ganze Zahl einschließlich "1" ist, mit einem zu dem Steuersender bzw. Empfänger führenden Einzel­ anschluß, der intern mit den Vielfachanschlüssen verbunden ist, von denen jeder zu einer Teilgruppe j Antennenelemen­ ten führt, und mit einer Trenneinrichtung (35) zum Trennen der von dem Steuersender zu den Antennenelementen verlau­ fenden Signale von den von den Antennenelementen zu dem Empfänger verlaufenden Signalen, wobei die jeweiligen Sende- und Empfangsbetriebskanäle an den Vielfachanschlüs­ sen miteinander übereinstimmen,
• D) ein gemeinsames Abgleichleitungsnetzwerk (15, 16) mit einem Einzelanschluß, der intern mit m × n/i Vielfach­ anschlüssen verbunden ist, wobei i eine kleine ganze Zahl ausschließlich "1" ist, und wobei jeder Verbindungskanal bekannte elektrische Länge hat und einen Abgleichkanal von einem jeweiligen Antennenelement zu dem Steuersender oder Empfänger bildet,
• E) m × n/i Sende/Empfangs-Baueinheiten (20) mit Pha­ seneinstellung, die jeweils in den Sende/Empfangs-Be­ triebskanälen für eine jeweilige Untergruppe aus i Anten­ nenelementen angeordnet sind, mit
  • 1. i Sende/Empfangs-Modulen (26), von denen jeder die aktiven elektronischen Bauelemente für das Verarbeiten der Signale eines zugeordneten Antennenelements enthält und jeder
  • 2. einen in dem Sende/Empfangs-Betriebskanal ange­ ordneten Zweirichtungs-Phasenschieber (31),
  • 3. einen in dem Sendebetriebskanal angeordneten Leistungsverstärker (28) für das Verstärken des Steuersen­ dersignals,
  • 4. einen in dem Empfangsbetriebskanal angeordneten rauscharmen Verstärker (29) zum Verstärken von Signalen aus dem zugeordneten Antennenelement, und
  • 5. ein Paar von Sende/Empfangs-Abzweigeinrichtungen (30, 27) mit jeweils drei Anschlüssen für das Durchschal­ ten der Signale aus dem Steuersender über den Phasenschie­ ber und den Leistungsverstärker zu dem zugeordneten Anten­ nenelement während des Sendens und der Signalen aus dem Antennenelement über den rauscharmen Verstärker und den Phasenschieber zu dem Empfänger während des Empfangs auf­ weist, wobei der Sende/Empfangs-Anschluß der ersten Ab­ zweigeinrichtung (30) mit dem Phasenschieber verbunden ist,
  • 6. einer an die Sende/Empfangs-Anschlüsse der zweiten Abzweigeinrichtungen (27) angeschlossenen Antennenschal­ tung mit
  • 7. i linear ausgerichteten benachbarten Antennen­ elementen (21),
  • 8. i zwischen den Übergangsstufen und den Antennen­ elementen angeordneten Abgleich-Richtungskoppler (22), die jeweils einen mit dem Antennenelement verbundenen Anten­ nenanschluß, einen mit einem Streifenleitungsanschluß der Übergangsstufe verbundenen Sende/Empfangs-Anschluß und einen Abgleichanschluß haben und die intern die von dem Antennenelement aufgenommenen Signale zu dem Sende/Emp­ fangs-Anschluß, die von dem Sende/Empfangs-Anschluß aufge­ nommenen Signale zu dem Antennenanschluß und dem Abgleich­ anschluß und die von dem Abgleichanschluß aufgenommenen Signale zu dem Sende/Empfangs-Anschluß leiten, und
  • 9. einem Netzwerk (25) mit einem Einzelanschluß (24) für die Verbindung mit dem Abgleichleitungsnetzwerk, der intern über Kanäle mit im wesentlichen gleicher elek­ trischer Länge mit einem Satz aus i Anschlüssen verbunden ist, von denen jeder jeweils mit dem Abgleichanschluß eines betreffenden Richtungskopplers verbunden ist, um für das Abgleichen eines jeweiligen Sende/Empfangs-Betriebska­ nals diesen mit einem Abgleichkanal in dem Abgleichlei­ tungsnetzwerk in Reihe zu schalten, und
• F) eine Schalteinrichtung (17 bis 19), die das Aus­ gangssignal des Steuersenders für die Sendebetriebskanal- Messung in eine Schleife leitet, die anfänglich aus dem Sendebetriebskanal und danach aus dem Abgleichkanal be­ steht und die schließlich zu dem Meßanschluß des Emp­ fängers zurückführt, bzw. für die Empfangsbetriebskanal- Messung in eine Schleife leitet, die anfänglich aus dem Abgleichkanal und danach aus dem Empfangsbetriebskanal besteht und die schließlich zu dem Meßanschluß des Emp­ fängers zurückführt.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß i gleich "4" ist und daß j gleich "1", "2" oder "4" ist.

13. Sende/Empfangs-Baueinheit zur Verwendung in einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 11, gekennzeichnet durch

• 1. j Streifenleitungs-Signaleingänge (34), wobei j ei­ ne kleine ganze Zahl einschließlich "1" ist, die kleiner als oder gleich i ist,
• 2. ein Streifenleitung/Mikrostreifenleitung-Übergang- Verteilernetzwerk (33; 33') mit j Streifenleitungsanschlüs­ sen, die jeweils mit einem Signaleingang verbunden sind, und i Mikrostreifenleitungsanschlüssen,
• 3. i Sende/Empfangsmodule mit Mikrostreifenleitungs- Übertragungskanälen, von denen jedes Modul die aktiven elek­ tronischen Bauelemente für die Verarbeitung der Signale eines zugeordneten Antennenelements (21) enthält und
  • 1. einen in dem Sende/Empfangs-Betriebskanal an­ geordneten, an einem Mikrostreifenleitungsanschluß des Ver­ teilernetzwerks angeschlossenen steuerbaren Zweirichtungs- Phasenschieber (31) mit einem Steueranschluß für das Einstel­ len der Phase,
  • 2. einen in dem Sendebetriebskanal angeordneten Leistungsverstärker (28) für das Verstärken des Steuersender­ signals,
  • 3. einen in dem Empfangsbetriebskanal angeordne­ ten rauscharmen Verstärker (29) zum Verstärken von Signalen aus dem zugeordneten Antennenelement, und
  • 4. ein Paar von Sende/Empfangs-Abzweigeeinrich­ tungen (30, 27) mit jeweils drei Anschlüssen, von denen die erste Abzweigeeinrichtung einen mit dem Phasenschieber ver­ bundenen Sende/Empfangs-Anschluß für das Durchschalten von Signalen aus dem Phasenschieber über den Leistungsverstärker zu dem zugeordneten Antennenelement während des Sendens auf­ weist und die zweite Abzweigeeinrichtung einen Sende/Empfangs-Anschluß für das Durchschalten von Signalen aus dem Antennenelement über den rauscharmen Verstärker zu dem Phasenschieber während des Empfangs aufweist,
• 4. i Mikrostreifenleitung/Streifenleitung-Übergangs­ stufen, die an die Sende/Empfangs-Anschlüsse der zweiten Ab­ zweigeeinrichtung angeschlossen sind, und
• 5. eine Streifenleitungs-Antennenschaltung mit
  • 1. i linear ausgerichteten benachbarten Antennen­ elementen (21),
  • 2. i zwischen die Übergangsstufen und die Anten­ nenelemente geschalteten Abgleich-Richtungskopplern (22), die jeweils einen mit dem Antennenelement verbundenen Antennenan­ schluß, einen mit dem Streifenleitungsanschluß der Übergangs­ stufe verbundenen Sende/Empfangs-Anschluß und einen Ab­ gleichanschluß aufweisen, wobei der Richtungskoppler intern die an dem Antennenanschluß aufgenommenen Signale zu dem Sende/Empfangs-Anschluß, die an dem Sende/Empfangs-Anschluß aufgenommenen Signale zu dem Antennenanschluß und dem Ab­ gleichanschluß, und die an dem Abgleichanschluß empfangenen Signale zu dem Sende/Empfangs-Anschluß leitet, und
  • 3. einem gemeinsamen Speiseleitungsnetzwerk (25) mit einem Einzelanschluß (24) für die Verbindung mit einem Abgleichleitungsnetzwerk, der über Kanäle mit gleicher elek­ trischer Länge intern mit i Vielfachanschlüssen verbunden ist, die jeweils an den Abgleichanschluß des jeweiligen Rich­ tungskopplers angeschlossen sind, um für den Abgleich der Sende/Empfangs-Betriebskanäle einen jeweiligen Sende/Empfangs-Betriebskanal mit einem Abgleichkanal in dem Abgleichleitungsnetzwerk in Reihe zu schalten.

14. Baueinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweirichtungs-Phasenschieber (31) in jedem Sen­ de/Empfangs-Modul (26) logisch steuerbare digitale Phasen­ einstellstufen hat.

15. Baueinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsverstärker (28) in jedem Sende/Empfangs- Modul (26) logisch steuerbare digitale Leistungseinstell­ stufen hat.

16. Baueinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der rauscharme Verstärker (29) in jedem Sende/Emp­ fangs-Modul (26) logisch steuerbare digitale Verstärkungs­ einstellstufen hat.

17. Baueinheit nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Verbindungsanschluß (39) für die Eingabe von Geräte­ zustands- und Strahlenlenkungsbefehlen in die Baueinheit (20) und eine auf die Gerätezustands- und Strahlenlen­ kungsbefehle ansprechende logische Steuerschaltung (38) für das Einstellen der Phaseneinstellstufen der i Phasen­ schieber (31) während des Sende- und Empfangsbetriebszu­ stands.

18. Baueinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die i Leistungsverstärker (28) in den jeweiligen Sen­ de/Empfangs-Modul (26) logisch steuerbare digitale Lei­ stungseinstellstufen haben, daß die i rauscharmen Verstär­ ker (29) in den jeweiligen Sende/Empfangs-Modulen (26) logisch steuerbare digitale Verstärkungseinstellstufen haben und daß die logische Steuerschaltung (38) auf die Gerätezustands- und Strahlenlenkungsbefehle durch das Ein­ stellen der Leistungseinstellstufen der i Leistungsver­ stärker während des Sendebetriebszustands bzw. der Ver­ stärkungseinstellstufen der i rauscharmen Verstärker wäh­ rend des Empfangsbetriebszustands anspricht.

19. Baueinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Steuerschaltung (38) einen Speicher von durch Abgleich erhaltenen Fehlerdaten und eine Einstell­ einrichtung aufweist, die auf die Befehle hin gemäß den gespeicherten Fehlerdaten derart einstellt, daß die Fehler aufgehoben werden, wodurch unerwünschte Abweichungen zwi­ schen den Modulen (26) verringert werden.

20. Baueinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenleitung/Mikrostreifenlei­ tung-Übergangs-Verteilernetzwerk (33; 33') und die i Mikrostreifenleitung/Streifenleitung-Übergangsstufen (23) jeweils abtrennbar sind, um den Ausbau eines Sende/Emp­ fangs-Moduls (26) aus der Baueinheit (20) und dessen Er­ satz ohne Änderung der elektrischen Eigenschaften zu er­ möglichen.

21. Baueinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß i gleich "4" und j gleich "1", "2" oder "4" ist.

22. Baueinheit nach einem der Ansprüche 13 bis 21 für den Einsatz in einem Radargerät für Frequenzen oberhalb von ungefähr 3 GHz, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (20) für den Einbau in Zeilen und Spalten zusammen mit gleichartigen Baueinheiten in einen Rahmen für die Anten­ nenöffnung des Radargeräts dimensioniert ist, wobei die Vorderseite der Baueinheit zum Herausstehen aus dem Rahmen und die Rückseite zur Anordnung innerhalb des Rahmens gestaltet sind,
daß die Vorderseite der Baueinheit langgestreckt ist, um eine Reihe von i freiliegenden Antennenelementen (21)
aufzunehmen, und der Querschnitt hinter der Vorderseite verengt ist, um eine Luftzirkulation zwischen benachbarten Baueinheiten zuzulassen, während die erforderlichen Ab­ stände zwischen den Antennenelementen aufrechterhalten werden, und
daß die Verbindungsanschlüsse der Baueinheit an der Rückseite derart angebracht sind, daß die Baueinheit durch Einführen in den Rahmen anschließbar ist.

23. Baueinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in der Baueinheit (20) das Streifenleitung/Mikrostrei­ fenleitung-Übergang/-Verteilernetzwerk (33; 33'), die i Sende/Empfangs-Module (26) und die Streifenleitungs-Anten­ nenschaltung (25) in dieser Aufeinanderfolge von hinten nach vorne angeordnet sind.

24. Baueinheit nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Phasenschiebern (31) den Leistungs­ verstärkern (28) und den rauscharmen Verstärkern jeweils aktive und passive Schaltungselemente mit Galliumarsenid- Aufbau verwendet sind.