DE102010002173B4

DE102010002173B4 - Sendevorrichtung zum Übertragen von RF-Pulssignalen, Sende/Empfängervorrichtung hiermit und Empfängervorrichtung zum Empfang von RF-Pulssignalen

Info

Publication number: DE102010002173B4
Application number: DE102010002173.3A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Ookawa; Yasuyuki Miyake
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: CN101813766B; CN101813766A; DE102010002173A1; JP4752932B2; JP2010197232A; US8134495B2; US20100214159A1

Abstract

Sendevorrichtung, aufweisend:eine erste Reihenantenne (11), aufweisend eine erste Mehrzahl von Antennenelementen (11a), welche mit einem festen Abstand zueinander angeordnet sind;eine RF-Pulssignalzufuhrschaltung (12, 13), welche ein RF-Pulssignal als eine Mehrzahl individueller Sendesignale an entsprechende einzelne aus der ersten Mehrzahl von Antennenelementen zuzuführen vermag, wobei das RF-Pulssignal zwischen einem Puls-ein-Zustand großer Amplitude und einem Puls-aus-Zustand kleiner Amplitude wechselt;eine sendeseitige Phaseneinstellschaltung (14), welche zur Einstellung einer Phasenverteilung der individuellen Sendesignale gesteuert wird; undeine Senderichtungssteuerschaltung (15), welche die sendeseitige Phaseneinstellschaltung (14) während des Puls-ein-Zustands zu steuern vermag, um eine erste Phasenverteilung der individuellen Sendesignale herzustellen und damit das RF-Pulssignal als elektromagnetische Wellen von der Antenne in einer bestimmten Richtung abzugeben, wobeidie Sendevorrichtung eine sendeseitige Phasenänderungsschaltung (15) aufweist, welche die sendeseitige Phaseneinstellschaltung (14) während des Puls-aus-Zustands zu steuern vermag, um eine zweite Phasenverteilung der individuellen Sendesignale herzustellen, wobei die zweite Phasenverteilung unterschiedlich zur ersten Phasenverteilung ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sende- oder Übertragungsvorrichtung zum Senden oder Übertragen eines RF-Pulssignals oder RF-Impulssignals (RF = Funkfrequenz), eine Sende/Empfängervorrichtung oder Sende/Empfangsvorrichtung, welche eine derartige Sendevorrichtung aufweist und eine Empfänger- oder Empfangsvorrichtung zum Empfang von Signalen, welche durch die Sendevorrichtung gesendet oder übertragen wurden.
Es sind Typen von Sendevorrichtungen bekannt (beispielsweise für Radaranwendungsfälle), welche eine Reihen- oder Feldantenne aus einer Mehrzahl von Antennenelementen beinhalten, wobei ein RF-Pulssignal als entsprechende einzelne Sende- oder Übertragungssignale den Antennenelementen zugeführt wird, wobei die Phasenverteilung (Kombination von Phasen) der einzelnen Sendesignalen vorbestimmt ist, um das RF-Pulssignal als einen Strahl modulierter elektromagnetischer Wellen in einer bestimmten Richtung abzugeben. Der hier verwendete Begriff „RF-Pulssignal“ bezeichnet ein Signal (gemäß dem Wellenformdiagramm in beigefügter 12), welches durch eine bekannte Pulsmodulationsschaltung erzeugt wird. Das Signal besteht aus Intervallen (Pon) eines hochamplitudigen RF-Signals (nachfolgend auch als „Puls-Ein-Zustand“ bezeichnet) getrennt durch Intervalle (Poff) eines niedrigamplitudigen RF-Signals (nachfolgend auch als „Puls-aus-Zustand“ bezeichnet).
Bei einem praktikablen Typ eines Pulsmodulatorschaltkreises zur Erzeugung eines solchen Signals bei hohen RF-Frequenzen ist es nicht möglich, während des Puls-aus-Zustands eine RF-Signalkomponente vollständig auszuschließen. Das niedrigamplitudige RF-Signal im Puls-aus-Zustand wird nachfolgend auch als Lecksignalkomponente bezeichnet.
Es ist wünschenswert, dass das Amplitudenverhältnis der Puls-ein- zu Puls-aus-Abschnitten (d.h. das Amplitudenverhältnis im Puls-ein-Zustand zur Lecksignalamplitude) ausreichend hoch ist. Es war jedoch bisher schwierig, dies zu erreichen. Um die relative Amplitude der Lecksignalkomponente zu verringern, wurde es bereits vorgeschlagen (beispielsweise in der internationalen Patentveröffentlichung WO 2006/059367 A1 , einen Schalter vorzusehen, der so gesteuert ist, dass er jeden Puls-ein-Abschnitt des RF-Pulssignals durchlässt und jeden Puls-aus-Abschnitt blockiert. Es wurde weiterhin vorgeschlagen, einen Verstärker vorzusehen, der das RF-Pulssignal nur während eines jeden Puls-ein-Intervalls verstärkt.
Solche Verfahren zur Verbesserung der Sende/Empfangsleistung durch Verringern der relativen Amplitude der Lecksignalkomponente haben jedoch den Nachteil, dass aufwändige zusätzliche Vorrichtungen wie Schalter, Verstärker etc. notwendig sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das genannte Problem zu beseitigen und nachteilige Effekte der Lecksignalkomponente in einem RE-Pulssignal zu verringern, ohne dass zusätzliche Bauteile oder Komponenten wie Schalter oder Verstärker hierzu nötig sind.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 3 oder 5.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Sendevorrichtung zum Übertragen eines RF-Pulssignals (RF-Pulssignal-sendevorrichtung) mit einer Übertragungs- oder Sendeantenne, gebildet aus einer Reihe von Antennenelementen, die in einem festen Abstand zueinander angeordnet sind und einer RF-Pulssignalversorgungsschaltung, welche das RF-Pulssignal (als eine Mehrzahl individueller Sendesignale entsprechend den jeweiligen Antennenelementen) liefert, welche (als elektromagnetische Wellen) von der Antenne zu übertragen oder zu senden sind. Wie oben beschrieben ist das RF-Pulssignal ein Hochfrequenzsignal, welches zwischen Intervallen eines hochamplitudigen Zustands, der als Puls-ein-Zustand bezeichnet wird, und Intervallen eines niedrigamplitudigen Zustands, der als Puls-aus-Zustand bezeichnet wird, wechselt (wobei letztere Intervalle eine Lecksignalkomponente enthalten). „Hochfrequenz“ bezeichnet hier beispielsweise eine Frequenz im Mikrowellenbereich.
Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Phaseneinstellschaltung, welche gesteuert wird, um die Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale einzustellen. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Richtungssteuerschaltung, welche die Phaseneinstellschaltung steuert, um die Phasenverteilung während eines Puls-ein-Intervalls so festzulegen, dass das RF-Pulssignal von der Reihenantenne in einer bestimmten Übertragungs- oder Senderichtung übertragen wird (d.h. in Form modulierter elektromagnetischer Wellen).
Die Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß weiterhin dadurch aus, dass sie eine Phasenänderungs- oder Phasenwechselschaltung aufweist, welche die Phaseneinstellschaltung derart steuert, dass während des Puls-aus-Zustands eine Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale gebildet wird, die sich von der Phasenverteilung während eines jeden Intervalls des Puls-ein-Zustands unterscheidet.
Genauer gesagt, abhängig von der Anwendung der Sendevorrichtung kann die Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale während eines jeden der Mehrzahl aufeinander folgender Puls-ein-Intervalle unverändert bleiben oder kann in aufeinander folgenden Puls-ein-Intervallen sequenziell geändert werden (d.h. um aufeinander folgend unterschiedliche Senderichtungen zu bilden). In jedem Fall jedoch kann die vorliegende Erfindung sicherstellen, dass elektromagnetische Wellen, welche von der Lecksignalkomponente des RF-Pulssignals herrühren, nicht mit maximaler Intensität in eine Richtung abgestrahlt werden, die identisch zu einer Senderichtung (Sendestrahlrichtung) ist, welche während der Puls-ein-Intervalle des RF-Pulssignals gebildet wird.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Pegel von abgestrahlter Leistung von der Antenne in Senderichtung während eines jeden Puls-aus-Intervalls (d.h. gesendetes Rauschen, welches aus der Lecksignalkomponente des RF-Pulssignals herrührt) wesentlich im Vergleich zu dem Fall verringert ist, wo die Phasenverteilung von den Phasenverteilungen oder der Phasenverteilung während der Puls-ein-Intervalle unverändert bleibt.
Es kann somit eine verbesserte Leistung erreicht werden, wobei der Rauschpegel verringert wird, der aufgrund der Lecksignalkomponente des RF-Pulssignals von der Antenne während eines jeden Puls-aus-Intervalls abgegeben wird (d.h. Rauschen, welches in Form elektromagnetischer Wellen in die gleiche Richtung wie ein Strahl abgegeben wird, der während eines Puls-ein-Intervalls abgegeben oder gesendet wird).
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Sende/Empfängervorrichtung, welche eine Sendevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, wobei die Reihen- oder Feldantenne gemeinsam als Sendeantenne und als Empfängerantenne arbeitet. Wenn das RF-Pulssignal, das von der Antenne gesendet wurde, von der Antenne wieder empfangen wird (d.h. in Form elektromagnetischer Wellen, die von einem bestimmten Objekt zurückreflektiert wurden), wird es als eine Mehrzahl individueller empfangener Signale von den jeweiligen entsprechenden Antennenelementen während eines jeden Intervalls eines Puls-aus-Zustands des gesendeten RF-Pulssignals empfangen.
Die Sende/Empfängervorrichtung weist eine Mehrzahl von Zirkulatoren (d.h. Mikrowellenzirkulatoren) auf. Jeder Zirkulator überträgt ein entsprechendes individuelles Sendesignal an ein entsprechendes Antennenelement und überträgt auch ein entsprechendes individuelles empfangenes Signal von einem entsprechenden Antennenelement, wobei das individuelle Sendesignal und das individuelle empfangene Signal oder Empfangssignal voneinander isoliert sind. Die individuellen Empfangssignale werden von den Zirkulatoren an die Empfängerschaltung der Sende/Empfängervorrichtung übertragen und zu einem einzelnen Empfangssignal kombiniert.
Bei einer derartigen Sende-/Empfängervorrichtung nach dem Stand der Technik verursacht die Lecksignalkomponente des Übertragenen RF-Pulssignals des übertragenen RF-Pulssignals (welche während eines jeden Puls-aus-Intervalls dieses Signals auftritt) eine Interferenz mit den einzelnen empfangenen Signalen, indem eine Interaktion mit diesen Signalen innerhalb der jeweiligen Zirkulatoren erfolgt. Diese Interferenz ist besonders stark dann, wenn das empfangene Signal und das übertragene Signal von identischer Phase sind. Wenn jedoch eine erfindungsgemäße Sendevorrichtung bei einer solchen Sende/Empfängervorrichtung angewendet wird, wird die Phasenverteilung der individuellen Sendesignale während eines jeden Puls-aus-Intervalls (d.h. die Phasenverteilung der jeweiligen Lecksignalkomponenten dieser individuellen Sendesignale) unterschiedlich von der Phasenverteilung oder den Phasenverteilungen der Puls-ein-Intervalle wie oben beschrieben.
Im Ergebnis kann eine Interferenz, die innerhalb der Zirkulatoren aufgrund der Lecksignalkomponente des übertragenen RF-Pulssignals auftritt, wirksam verringert werden. Dieser Vorteil wird zusätzlich zu dem oben beschriebenen grundsätzlichen Vorteil einer Sendevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten, d.h. dem Senken des Pegels der Rauschleistung, die in einer Sendestrahlrichtung während jedes Puls-aus-Intervalls abgegeben wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Sende/Empfängervorrichtung, welche eine Sendevorrichtung gemäß obiger Beschreibung enthält, weiterhin mit einer zweiten Reihen- oder Feldantenne, welche aus einer zweiten Anordnung von Antennenelementen gebildet ist, welche in einem festen Abstand zueinander liegen. Die Sende/Empfängervorrichtung enthält weiterhin eine Empfängerschaltung, die eine Mehrzahl individueller empfangener Signale empfängt, welche von jeweils entsprechenden Antennenelementen der zweiten Reihenantenne geliefert werden, sowie eine empfangsseitige Phaseneinstellschaltung, welche so gesteuert wird, dass die Phasenverteilung der individuellen empfangenen Signale eingestellt wird. Die Sende/Empfängervorrichtung enthält auch eine Empfangsrichtungssteuerschaltung zur Auswahl eines Gateintervalls. Dies ist ein Intervall, welches annähernd gleiche Dauer wie ein Puls-ein-Intervall des gesendeten RF-Pulssignals hat und beginnt, nachdem eine bestimmte Zeit einem Puls-ein-Intervall folgend verstrichen ist. Die Empfangsrichtungssteuerschaltung steuert auch die empfangsseitige Phaseneinstellschaltung zur Herstellung einer ersten Phasenverteilung der individuellen Empfangssignale während des Gateintervalls, wobei die erste Phasenverteilung vorbestimmt ist, um die Empfangsempfindlichkeit bezüglich eines empfangenen Signals entsprechend der Senderichtung zu maximieren.
Genauer gesagt, während eines Gateintervalls wird die erste Phasenverteilung so bestimmt, dass die Empfangsempfindlichkeit bezüglich eines empfangenen Signals maximiert wird, das von empfangenen elektromagnetischen Wellen herrührt, die entlang einer bestimmten Richtung ankommen, d.h. der Richtung des gesendeten Strahls während des vorherigen Puls-ein-Intervalls.
Die Sende/Empfängervorrichtung enthält weiterhin eine Gateintervallabtastschaltung zum Abtasten des Zeitpunkts des Gateintervalls innerhalb des Intervalls zwischen aufeinander folgenden Puls-ein-Intervallen des übertragenen oder gesendeten RF-Pulssignals.
Eine derartige Sende/Empfängervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine empfangsseitige Phasenwechselschaltung beinhaltet, welche die empfangsseitige Phaseneinstellschaltung steuert, um eine zweite Phasenverteilung der einzelnen Empfangssignale zu bilden, wobei die zweite Phasenverteilung unterschiedlich zur ersten Phasenverteilung ist. Diese zweite Phasenverteilung wird kontinuierlich gebildet, anders als während eines jeden Intervalls (d.h. Gateintervalls), wenn die Empfangsrichtungssteuerschaltung eine Steuerung anwendet, um die erste Phasenverteilung zu bilden.
Auf diese Weise wird die Empfangsempfindlichkeit nur während eines jeden Bereichsgateintervalls optimiert, sodass die Beständigkeit gegenüber Rauschen, das in den empfangenen Signalen mitgeführt wird, wirksam verringert werden kann.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
Es zeigt:

1 ein Blockdiagramm des allgemeinen Aufbaus einer ersten Ausführungsform, welche eine Sendevorrichtung für RF-Pulssignale ist;
2 ein Flussdiagramm einer Strahlübertragungsverarbeitung, die von der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
3A ein Zeitdiagramm zur Beschreibung eines RF-Pulssignals, das von der ersten Ausführungsform erzeugt wird;
3B Bündelungs- oder Richtungsabhängigkeitsmuster aufeinander folgender gesendeter Strahlen, die von der ersten Ausführungsform erzeugt werden;
4 Wellenformdiagramme des RF-Pulssignals, einem Übergang von einem Puls-ein-Intervall zu einem Puls-aus-Intervall des Signals unmittelbar folgend;
5 ein Wellenformdiagramm zur Beschreibung der Effekte des Änderns einer Phasenverteilung individueller Sendesignale, welche entsprechend Antennenelementen der ersten Ausführungsform zugeführt werden;
6 ein Diagramm zur Darstellung eines gesendeten RF-Pulssignals für den Fall, dass die Phasen individueller RF-Pulssignale jeweiliger Antennenelemente unverändert bleiben und für den Fall, dass die jeweiligen Phasen geändert oder gewechselt werden, um eine Lecksignalkomponente (Rauschen) zu verringern;
7 ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus einer zweiten Ausführungsform, welche eine Sende/Empfängervorrichtung für RF-Pulssignale ist, welche die Sendevorrichtung der ersten Ausführungsform enthält;
8A und 8B Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsprinzipien von Zirkulatoren, welche bei der zweiten Ausführungsform zur Anwendung gelangen können;
9 ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus einer dritten Ausführungsform, welche eine Sende/Empfängervorrichtung für RF-Pulssignale ist, welche die Sendevorrichtung der ersten Ausführungsform enthält;
10 ein Flussdiagramm einer bei der dritten Ausführungsform durchgeführten Verarbeitung;
11 Zeitdiagramme zur Beschreibung der Arbeitsweise der dritten Ausführungsform; und
12 ein Wellenformdiagramm eines RF-Pulssignals.

<Erste Ausführungsform>
1 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch den Gesamtaufbau einer ersten Ausführungsform zeigt, welche eine Sendevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die insgesamt mit Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Gemäß 1 weist die Sende- oder Übertragungsvorrichtung 1 eine Reihen- oder Feldantenne 11, einen Sendeabschnitt 12, einen Signalsplitter 13, einen sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 14 und einen Signalverarbeitungsabschnitt 15 auf. Die Reihenantenne 11 hat im dargestellten Beispiel fünf Antennenelemente 11a. Der Sendeabschnitt 12 erzeugt ein Hochfrequenzsignal (RF-Signal) als Sendesignal, welches durch den Signalsplitter 13 auf fünf Pfade aufgeteilt wird und über den sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 14 an die jeweiligen Antennenelemente 11a geführt wird. Der sendeseitige Phaseneinstellabschnitt 14 weist fünf Phasenschieber 14a auf, welche durch Befehlssignale gesteuert werden, die vom Signalverarbeitungsabschnitt 15 kommen, um die jeweiligen Phasen der einzelnen Sendesignale einzustellen, welche vom Signalsplitter 13 ausgegeben werden. Zusätzlich zur Steuerung dieser Phasen erzeugt der Signalverarbeitungsabschnitt 15 Befehlssignale zur Steuerung verschiedener Abschnitte der Sendevorrichtung 1.
Man erkennt, dass die Sendevorrichtung 1 einen Strahl elektromagnetischer Wellen übertragen oder senden kann, der ein Richtcharakteristikmuster hat, welches durch Einstellung der Phasen der jeweiligen Sendesignale gesteuert wird, die an die Antennenelemente 11a geliefert werden. Diese Einstellung erfolgt abhängig von sendeseitigen Strahleinstellbefehlen, die wie nachfolgend beschrieben vom Signalverarbeitungsabschnitt 15 erzeugt werden.
Der Signalverarbeitungsabschnitt 15 ist vom üblichen Typ eines Mikrocomputers, gebildet aus CPU, ROM, RAM, A/D-Wandler etc. und führt die Übertragung oder Sendung der Hochfrequenzsignale durch Durchführung einer Verarbeitung durch, welche die Erzeugung der sendeseitigen Strahleinstellbefehle etc. beinhaltet.
Die Verarbeitung (nachfolgend auch als Strahlsendeverarbeitung bezeichnet), welche vom Signalverarbeitungsabschnitt 15 durchgeführt wird, um von der Reihenantenne 11 Strahlen elektromagnetischer Wellen in einer vorbestimmten Sequenz, ausgerichtet in aufeinander folgend unterschiedlichen Richtungen und während aufeinander folgender Puls-ein-Intervalle eines übertragenen RF-Pulssignals, zu erzeugen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 2 und das Zeitdiagramm von 3A beschrieben. Diese Verarbeitung wird wiederholt vom Signalverarbeitungsabschnitt 15 durchgeführt, während der Signalverarbeitungsabschnitt 15 in Betrieb ist, d.h. während eine Versorgungsleistung dem Signalverarbeitungsabschnitt 15 zugeführt wird.
Wenn die Durchführung der Verarbeitung beginnt, setzt zunächst (Schritt S10) der Signalverarbeitungsabschnitt 15 einen Senderichtungsbefehlswert Kb auf einen Senderichtungsanfangswert θini, der in dieser Ausführungsform -10° (z.B. in Azimut) beträgt. Nachfolgend werden im Schritt S20 Phasendifferenzeinstellbefehle an den sendeseitigen Phaseneinsteitabschnitt 14 geliefert. Dies sind:

(1) ein Sende-ein-Phaseneinstellbefehl, der eine Phasenverteilung einzelner Sendesignale während eines Sende-ein-Intervalls TSon gemäß 3A bezeichnet, d.h. entsprechend einem Puls-ein-Intervall eines RF-Pulssignals, das vom Sendeabschnitt 12 erzeugt wird, sodass die Reihenantenne 11 einen Strahl elektromagnetischer Welle in einer Richtung θk sendet, welche von dem Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert wird; und
(2) ein Sende-aus-Phaseneinstellbefehl, der eine Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale bezeichnet, welche bis zum Start des nachfolgenden Sende-ein-Intervalls TSon zu erhalten ist (d.h. während eines nachfolgenden Puls-aus-Intervalls des RF-Pulssignals zu bilden ist), wobei diese Phasenverteilung unterschiedlich zu derjenigen des Sende-ein-Intervalls TSon ist. Der Pegel elektromagnetischer Wellen (aufgrund der Lecksignalkomponente des RF-Pulssignals), die als Rauschen von der Reihenantenne 11 in einer Richtung abgegeben werden, welche vom Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert ist, wird damit verringert.

„Phasenverteilung“ bezeichnet hierbei eine bestimmte Kombination von Phasen der entsprechenden einzelnen Sendesignale, die den Antennenelementen 11a der Reihenantenne 11 zugeführt werden. Insbesondere bezeichnet im Fall der hier beschriebenen Ausführungsformen „Phasenverteilung“ einen vorbestimmten festen Betrag einer Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Sendesignalen einander benachbarter Antennenelemente 11a.
Die Phasenverteilung, welche von dem Sende-ein-Phaseneinstellbefehl ausgedrückt ist, ist so, dass die Phasendifferenz ϕk zwischen einzelnen Sendesignalen benachbarter Antennenelemente 11a der folgenden Gleichung entspricht: $ϕ k = (π \cdot d \cdot sin θ k) / λ$
Hierbei bezeichnet „d“ den Abstand der einzelnen Antennenelemente 11a, während λ die Wellenlänge der gesendeten elektromagnetischen Wellen bezeichnet.
Die Phasenverteilung, welche durch den Sende-aus-Phaseneinstellbefehl ausgedrückt wird, ist so, dass die Phasendifferenz ϕk zwischen benachbarten Antennenelementen 11a der folgenden Gleichung entspricht: $ϕ k = 2 π /N$
Hierbei bezeichnet N die Anzahl von Elementen, welche die Antennenelemente 11a ausmachen.
Nachfolgend werden S20 und S30 durchgeführt, wo der Signalverarbeitungsabschnitt 15 an den sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 14 einen Befehl übermittelt, der nachfolgend als Puls-ein-Befehl bezeichnet wird. Im Ergebnis setzt der sendeseitige Phaseneinstellabschnitt 14 zunächst während eines Sende-ein-Intervall TSon (welches bei dieser Ausführungsform beispielsweise 10 Nanosekunden beträgt) die individuellen Sendesignale der Antennenelemente 11a auf die Phasenverteilung, welche von dem Sende-ein-Phaseneinstellbefehl spezifiziert wird. Wenn das Sende-ein-Intervall TSon verstrichen ist, setzt der übertragungsseitige Phaseneinstellabschnitt 14 die einzelnen Sendesignale auf die Phasenverteilung, welche durch den Sende-aus-Phaseneinstellbefehl spezifiziert sind.
Nach S30 wird im Schritt S40 eine Implementierung eines Sendedauerintervallbeurteilungstimerwerts TM1 begonnen. Dieser Timer wird unter Verwendung des RAM im Signalverarbeitungsabschnitt 15 implementiert und bei dieser Ausführungsform wird einmal pro 100 Nanosekunden inkrementiert.
Im Schritt S50 wird der Sendedauerintervallbeurteilungstimerwert TM1 inkrementiert und es erfolgt eine Beurteilung, ob der Timer einen Pulsintervallbeurteilungswert JT1 erreicht hat (der bei dieser Ausführungsform beispielsweise 500 Nanosekunden entspricht). Wenn dieser Wert noch nicht erreicht worden ist, wird Schritt S50 wiederholt.
Wenn sich zeigt, dass der Wert JT1 erreicht worden ist (JA in Schritt S50), wird die Inkrementierung des Sendedauerintervallbeurteilungstimerwerts TM1 angehalten und der Timerwert auf Null zurückgesetzt (Schritt S60). Somit beginnt die Inkrementierung des Sendedauerintervallbeurteilungstimerwerts TM1 stets von einem Ausgangstimerwert von Null bei der ersten Durchführung von Schritt S50 nach Durchführung des Schritts S40.
Es erfolgt dann eine Beurteilung (Schritt S70), ob der Senderichtungsbefehlswert Kb einen Senderichtungsobergrenzwert JKm übersteigt (bei dieser Ausführungsform +10°). Wenn beurteilt wird, dass der Senderichtungsobergrenzwert JKm nicht überstiegen ist (NEIN in Schritt S70), wird der Senderichtungsbefehlswert Kb aktualisiert (bei dieser Ausführungsform durch Addition von 10°zum momentanen Wert von Kb) und der Ablauf kehrt zu S20 zurück. Die Verarbeitung der Schritte S20 bis S80 wird dann wiederholt.
Wenn der Grenzwert JKm erreicht worden ist (JA im Schritt S70), endet die Durchführung dieser Strahlsendeverarbeitung.
Bei dieser Ausführungsform wird die Sendestrahlrichtung anfänglich auf -10° gesetzt (Schritt S10), wenn die Verarbeitung von 2 beginnt und wird jedes Mal dann um 10° inkrementiert, wenn S80 durchgeführt wird. Es zeigt sich, dass bei jeder Durchführung der Verarbeitung von 2 drei aufeinander folgende Strahlrichtungen (-10°, 0°, 10°) erhalten werden, und zwar entsprechend den drei aufeinander folgenden Puls-ein-Intervallen PN1, PN2 und PN3 gemäß 3A, wobei die Dauer eines jeden Puls-ein-Intervalls bei dieser Ausführungsform 10 Nanosekunden beträgt. Wie ebenfalls in 3A gezeigt, sind die aufeinander folgenden Puls-ein-Intervalle PN1, PN2 und PN3 durch ein Intervall voneinander getrennt, welches gleich dem Pulsintervallbeurteilungswert JT1 ist.
Als Ergebnis der jeweiligen Phasenverteilungen, welche durch die Sende-ein-Phaseneinstellbefehle ausgedrückt sind, welche bei der Durchführung von Schritt S20 geliefert werden (d.h. drei aufeinander folgenden Durchführungen entsprechend den Puls-ein-Intervallen PN1, PN2 und PN3), wobei die Phasen der einzelnen Sendesignale der Antennenelemente 11a entsprechend obiger Beschreibung eingestellt werden, werden die Richtcharakteristikamuster DP1, DP2 und DP3 gemäß 3B aufeinander folgend von der Reihenantenne 11 erhalten, welche jeweils den Puls-ein-Intervallen PN1, PN2 und PN3 entsprechen. Das heißt, die maximale, von der Reihenantenne 11 abgestrahlte Leistung tritt auf, wenn die Senderichtung θk -10°, 0° und 10° während der Puls-ein-Intervalle PN1, PN2 bzw. PN3 beträgt.
Die Prinzipien der Verringerung der Stärke mit der die Lecksignalkomponente des RF-Pulssignals verringert wird, das während eines jeden der Puls-aus-Intervalle (Intervalle JT1 und JT2 in 3A) in eine bestimmte Richtung gesendet wird, und zwar durch Phaseneinstellung der einzelnen Sendesignale, wird Bezug nehmend auf die 4 und 5 beschrieben. 4 zeigt die Phasen entsprechender individueller Sendesignale, welche unmittelbar einer Änderung von einem Puls-ein-Intervall zu einem Puls-aus-Intervall folgen, wobei ein Übergang eines jeden Signals von dem Phasenzustand, der während des Puls-ein-Intervalls existierte zu dem Phasenzustand gezeigt ist, der für das Puls-aus-Intervall erhalten wird. Die fünf Antennenelemente gemäß obiger Ausführungsform sind jeweils als AN1 bis AN5 bezeichnet und es sei angenommen, dass die einzelnen Sendesignale während des Puls-ein-Intervalls identische Phase hatten, d.h. dass ein Strahl in Vorwärtsrichtung der Reihenantenne 11 (0°-Richtung) während des Puls-ein-Intervalls gesendet wurde. Während des darauf folgenden Puls-aus-Intervalls wären, wenn die Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale unverändert bleiben würde, dann die kombinierten einzelnen Sendesignale (gesendetes RF-Pulssignal) in 5 mit W11 zu bezeichnen. In diesem Fall würde die Lecksignalkomponente des gesendeten RF-Pulssignals eine merkliche Interferenz erzeugen, d.h. würde maximale Stärke in gleicher Richtung wie während des vorhergehenden Puls-ein-Intervalls haben.
Wenn die Phasendifferenz zwischen benachbarten Antennenelementen auf 45° gesetzt ist, wie durch die Wellenformen W2 in 4 gezeigt, würden die kombinierten individuellen Sendesignale während des Puls-aus-Intervalls eine effektive Amplitude haben (d.h. bezüglich des Sendens in einer Richtung, die im Puls-ein-Intervall erhalten wird), welche die Hälfte der Amplitude betragen würde, wenn die Phasenverteilung unverändert bleiben würde. Dies ist durch die Wellenform W1 in 5 gezeigt.
Auf ähnliche Weise, wenn eine Phasendifferenz von 90° zwischen Antennenelementen während des Puls-aus-Intervalls hergestellt werden würde, wie durch die Wellenformen W3 in 4 gezeigt, würde sich die effektive Amplitude der kombinierten individuellen Sendesignale im Puls-aus-Intervall auf 1/5 verringern, wie durch die Wellenform W13 in 5 gezeigt.
Man erkennt somit, dass die Phasenverteilung, welche durch den Sende-aus-Phaseneinstellbefehl im Schritt S20 von 2 spezifiziert wird, dazu dient, sicherzustellen, dass, nachdem ein Strahl von der Reihenantenne 11 in eine Richtung abgegeben wurde, welche während des Puls-Ein-Intervalls durch den Befehlswert Kb festgelegt ist, dann die Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale (Lecksignale) während des darauf folgenden Puls-aus-Intervalls geeignet geändert werden, um ein Richtcharakteristikmuster für die Reihenantenne 11 zu bilden, welches wesentlich unterschiedlich zu dem Richtcharakteristikmuster während des Puls-ein-Intervalls ist.
Somit können Effekte von übertragenem Rauschen aufgrund der Lecksignalkomponente des RF-Pulssignals effektiv verringert werden, d.h. das Verhältnis der in Richtung θk während eines Puls-ein-Intervalls übertragenen Signalleistung zu der (Rauschsignal-)Leistung, welche in Richtung θk während eines Puls-aus-Intervalls übertragen wird, wird effektiv erhöht.
6 zeigt Ergebnisse, die mit obigem Verfahren erhalten werden. In 6 bezeichnet PS11 die relative Amplitude der kombinierten Signale (z.B. als Intensität von übertragenen elektromagnetischen Wellen erkannt) während eines jeden Puls-aus-Intervalls, wenn die Phasenverteilung der individuellen Sendesignale während der Puls-aus-Intervalle gegenüber derjenigen der Puls-ein-Intervalle unverändert gelassen wird. PS12 zeigt die entsprechende Amplitude für den Fall, dass die Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale während jedes Puls-aus-Intervalls geeignet eingestellt wird, wie oben beschrieben. Wie gezeigt, kann eine erhebliche Verringerung des Rauschpegels aufgrund der Lecksignalkomponente während eines jeden Puls-aus-Intervalls erhalten werden.
Es ist ein grundlegender Vorteil der obigen Ausführungsform, dass die gewünschte Aufgabe effektiv gelöst werden kann, ohne dass zusätzliche Vorrichtungen wie Schalter, Verstärker oder dergleichen notwendig sind. Somit kann die bereits vorhandene Systemhardware eines RF-Pulssignalsenders verwendet werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Lecksignalkomponente (einer Signalkomponente, welche eine Phase hat), enthält ein RF-Pulssignal auch eine Zufallsrauschenkomponente Nr während eines jeden Puls-aus-Intervalls. Wenn die Lecksignalkomponente größer als das Rauschen Nr ist, kann eine verbesserte Sendeleistung der Sendevorrichtung 1 erreicht werden, indem Nc wie oben beschrieben verringert wird. Das heißt, es lässt sich keine weitere Verbesserung erreichen, indem Nc kleiner als Nr gemacht wird.
Mit Blick auf die beigefügten Ansprüche entsprechen der Sendeabschnitt 12, der Signalsplitter 13 und die Verarbeitung vom Schritt S30 im Flussdiagramm von 2 in Kombination der Pulssignalzufuhrschaltung. Der sendeseitige Phaseneinstellabschnitt 14 entspricht der sendeseitigen Phaseneinstellschaltung. Die Verarbeitung vom Schritt S20 entspricht einer Senderichtungsteuerschaltung und auch einer übertragungs- oder sendeseitigen Phasenänderungsschaltung.
<Zweite Ausführungsform>
7 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch den Gesamtaufbau einer zweiten Ausführungsform zeigt, welche eine Sende/Empfängervorrichtung 2 für RF-Pulssignale ist. Wie gezeigt, enthält die Sende/Empfängervorrichtung 2 eine Reihen- oder Feldantenne 21 mit einer Anzahl von Antennenelementen 21a, einen Signaltrennerabschnitt 22, einen Übertragungs- oder Sendeabschnitt 23, einen Signalsplitter 24, einen sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 25, einen empfangsseitigen Phaseneinstellabschnitt 26, einen Signalkombinierer 27, einen Empfängerabschnitt 28 und einen Signalverarbeitungsabschnitt 29. Der Signaltrennerabschnitt 22 verteilt (phasenjustierte) einzelne Sendesignale auf entsprechende der Antennenelemente 21a und empfängt einzelne empfangene Signale von entsprechenden Antennenelementen 21a. Der Sendeabschnitt 23 wird vom Signalverarbeitungsabschnitt 29 gesteuert, um ein RF-Pulssignal wie im Fall des Sendeabschnitts 12 der ersten Ausführungsform zu erzeugen, welches dem Signalsplitter oder Signalteiler 24 zugeführt wird. Die Funktionen des Signalsplitters 24 und des sendeseitigen Phaseneinstellabschnitts 25 sind jeweils identisch zu den Funktionen des Signalsplitters 13 und des sendeseitigen Phaseneinstellabschnitts 14 der obigen ersten Ausführungsform (d.h. wobei die Funktionen der Phasenschieber 25a des sendeseitigen Phaseneinstellabschnitts 25 derjenigen der Phasenschieber 14a des sendeseitigen Phaseneinstellabschnitts 14 entsprechen), sodass eine nochmalige detaillierte Beschreibung nicht erfolgt. Phasenjustierte einzelne Sendesignale, die vom sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 25 erzeugt werden, werden über den Signaltrennerabschnitt 22 entsprechenden der Antennenelemente 21a übertragen.
Der empfangsseitige Phaseneinstellabschnitt 26 ist aus einer Mehrzahl von Phasenschiebern 26a gebildet, welche entsprechende Phaseneinstellungen an den jeweiligen empfangenen Signalen durchführen, die vom Signaltrennerabschnitt 22 kommen. Der Signalkombinierer 27 kombiniert die sich ergebenden, phasenjustierten einzelnen empfangenen Signale von dem empfangsseitigen Phaseneinstellabschnitt 26 und liefert das sich ergebende kombinierte Empfangssignal an den Empfängerabschnitt 28. Der Empfängerabschnitt 28 führt eine Frequenzwandlung, Filterung und Verstärkung des kombinierten empfangenen Signals durch und liefert die Ergebnisse an den Signalverarbeitungsabschnitt 29. Der Signalverarbeitungsabschnitt 29 erzeugt verschiedene Befehlsarten zur Steuerung der jeweiligen Abschnitte der Sende/Empfängervorrichtung 2 und führt auch verschiedene Verarbeitungsarten anhand des Ausgangs durch, der vom Empfängerabschnitt 28 empfangen wird.
Mit dieser Ausführungsform wird das Richtungsabhängigkeitsmuster des Sendestrahls, der von der Reihenantenne 21 erzeugt wird, und das Richtungsabhängigkeitsmuster eines Empfangsstrahl für die Reihenantenne 21 unabhängig voneinander gesteuert, indem unabhängig die Phasen der einzelnen Sendesignale und die Phasen der einzelnen empfangenen Signale gesteuert werden.
Die einzelnen oder individuellen Sendesignale und die einzelnen oder individuellen empfangenen Signale haben Frequenzen beispielsweise im Mikrowellenbereich und der Signaltrennerabschnitt 22 ist gebildet aus fünf Mikrowellenzirkulatoren 22a mit einer Verschaltung gemäß 7. Der innere Aufbau und die Arbeitsweise eines Zirkulators bei dieser Ausführungsform sind in den 8A und 8B gezeigt. Der Zirkulator ist unter Verwendung von Mikrostreifenleitungen gebildet. Ein ringförmiger Streifen PT aus einem dünnen metallischen Film ist mit drei I/O-Anschlüssen (Input/Output) TN1, TN2 und TN3 verbunden und ist auf einem Ferritsubstrat angeordnet. Ein zylindrischer Permanentmagnet (aus Permalloy; zeichnerisch nicht dargestellt) liegt oberhalb des Dünnfilms PT zum Aufbringen eines unidirektionalen Magnetfelds auf das Ferritsubstrat.
Wenn das Magnetfeld nicht angelegt wird, werden gemäß 8A, wenn elektromagnetische Wellen (d.h. Mikrowellen) über den I/O-Anschluss TN1 eingegeben werden, entsprechend identische Ausgänge an den I/O-Anschlüssen TN2 und TN3 erzeugt. Wenn jedoch ein Magnetfeld Hdc gemäß 8B angelegt wird, gelangt der Spin der Elektronen im Ferrit in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld Hdc, was eine Verschiebung in dem elektromagnetischen Ausbreitungsmodus verursacht. Durch Anlegen einer geeigneten Stärke des Magnetfelds Hdc (wie im Fall der Zirkulatoren 22a dieser Ausführungsform), wird der Modus um 30° gedreht. Somit werden elektromagnetische Wellen, welche über den I/O-Anschluss TN1 eingegeben werden, am I/O-Anschluss TN2 ausgegeben, jedoch wird kein Ausgang am I/O-Anschluss TN3 erzeugt.
Der Signalverarbeitungsabschnitt 29 ist ein üblicher Mikrocomputertyp, gebildet aus CPU, ROM, RAM, A/D-Wandler etc. und führt eine Verarbeitung durch, um die Erzeugung eines RF-Pulssignals durch den Sendeabschnitt 23 zu steuern und die Richtungen zu steuern, in welchen Hochfrequenzwellen von der Reihenantenne 21 während eines jeden Puls-ein-Intervalls des RF-Pulssignals abgegeben werden, wie unter Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben. Der Signalverarbeitungsabschnitt 29 führt weiterhin eine Verarbeitung durch, um ein Empfangsstrahlrichtungsabhängigkeitsmuster der Reihenantenne 21 während eines jeden Puls-aus-Intervalls zu steuern, wie nachfolgend beschrieben.
Da die Sendevorgänge bei dieser Ausführungsform (durchgeführt vom Signalsplitter 24 und dem sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 25 unter Steuerung durch den Signalverarbeitungsabschnitt 29) ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind, erfolgt keine nochmalige detaillierte Beschreibung.
Während eines jeden Puls-aus-Intervalls wird bei dieser Ausführungsform der Empfängerabschnitt 28 mit einem Empfangssignal vom Signalkombinierer 27 versorgt, welches erzeugt wurde durch Kombination der jeweiligen einzelnen empfangenen Signale von den Antennenelementen 21a, nachdem diese im empfangsseitigen Phaseneinstellabschnitt 26 phasenjustiert wurden. Während jedes Puls-aus-Intervalls besteht die Gefahr, dass die oben beschriebenen Lecksignalkomponenten des übertragenen RF-Pulssignals in die Empfangsseite des Signaltrennerabschnitts 22 eintreten, d.h. durch Wechselwirkung über die Arbeitsweise der Zirkulatoren 22a, und damit die empfangenen Signale stören, welche von den Antennenelementen 21a geliefert werden. Die Empfangsleistung der Sende/Empfängervorrichtung 2 könnte hierdurch sinken.
Insbesondere ist die Auswirkung einer solchen Störung besonders groß, wenn die einzelnen empfangenen Signale von den Antennenelementen 21a identische Phase zu den einzelnen Sendesignalen der entsprechenden Antennenelemente 21a haben.
Da jedoch bei dieser Ausführungsform der Sendevorgang auf identische Weise wie unter Bezug auf die erste Ausführungsform und anhand des Flussdiagramms von 2 beschrieben gesteuert wird, d.h. da ein Sende-aus-Phaseneinstellbefehl vor jedem Puls-ein-Intervall ausgegeben wird, um eine geeignete Phasenverteilung für die einzelnen Sendesignale während des nachfolgenden Puls-aus-Intervalls festzulegen (eine unterschiedliche Phasenverteilung zu derjenigen im Puls-ein-Intervall), ist sichergestellt, dass Störungen aufgrund von Lecksignalkomponenten der übertragenen RF-Pulssignale effektiv verringert werden. Insbesondere wird eine Interferenz innerhalb der Zirkulatoren 22a während eines jeden Puls-aus-Intervalls verringert. Die Empfangsleistung der Sende/Empfängervorrichtung 2 ist somit verbessert.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung entsprechen der Sendeabschnitt 23, der Signalsplitter 24 und die Verarbeitung der Schritte S30 und S60 in Kombination der Pulssignalzufuhrschaltung gemäß den beigefügten Ansprüchen und der sendeseitige Phaseneinstellabschnitt 25 entspricht der sendeseitigen Phaseneinstellschaltung; die Zirkulatoren 22a und der Empfängerabschnitt 28 entsprechen in Kombination der Empfängerschaltung.
<Dritte Ausführungsform>
Eine dritte Ausführungsform, welche eine Radarsende/empfängervorrichtung 3 ist, hat den Aufbau, der schematisch in Gesamtheit im Blockdiagramm von 9 gezeigt ist. Die Sende/Empfängervorrichtung 3 unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass eine Empfangsantenne und eine Sendeantenne jeweils separat zueinander vorgesehen sind, wobei die Signalpfade der Sendesignale separat von denjenigen der empfangenen Signale sind.
Wie gezeigt, enthält die Sende/Empfängervorrichtung 3 eine Reihen- oder Feldantenne 31 mit einer Anzahl von Antennenelementen 31a, einen Übertragungs- oder Sendeabschnitt 32, einen Signalsplitter 33, einen sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 34, eine Reihen- oder Feldantenne 35, einen empfangsseitigen Phaseneinstellabschnitt 36, einen Signalkombinierer 37, einen Empfängerabschnitt 38 und einen Signalverarbeitungsabschnitt 39. Der Sendeabschnitt 32 erzeugt unter Steuerung des Signalverarbeitungsabschnitts 32 ein RF-Pulssignal, wie der Sendeabschnitt 12 bei der ersten Ausführungsform, wobei das RF-Pulssignal dem Signalsplitter 33 zugeführt wird. Die Funktionen des Sendeabschnitts 32, des Signalsplitters 33, des sendeseitigen Phaseneinstellabschnitts 34 und der Reihenantenne 31 sind jeweils identisch zu den Funktionen von Sendeabschnitt 12, Signalsplitter 13, sendeseitigem Phaseneinstellabschnitt 14 und Reihenantenne 11 der ersten Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung und es erfolgt eine Steuerung durch den Signalverarbeitungsabschnitt 39 wie bei der Steuerung für den Signalverarbeitungsabschnitt 15 der ersten Ausführungsform, sodass eine nochmalige detaillierte Beschreibung nicht erfolgt.
Zusätzlich entsprechen die Funktionen des Empfängerabschnitts 38, des Signalkombinierers 37, des empfangsseitigen Phaseneinstellabschnitts 36 und der Reihenantenne 35 jeweils den Funktionen von Empfängerabschnitt 28, Signalkombinierer 27 und empfangsseitigem Phaseneinstellabschnitt 26 der zweiten Ausführungsform gemäß obiger Beschreibung, jedoch werden diese vom Signalverarbeitungsabschnitt 39 auf eine Art und Weise gesteuert, welche für diese Ausführungsform speziell ist, wie nachfolgend beschrieben wird, wobei individuelle empfangene Signale von den Antennenelementen 35a der Reihenantenne 35 direkt jeweils entsprechenden der empfangsseitigen Phasenschieber 36a zugeführt werden.
Der Signalverarbeitungsabschnitt 39 ist ein Mikrocomputer üblicher Bauart mit CPU, ROM, RAM, A/D-Wandler etc. und führt verschiedene Verarbeitungen zur Steuerung verschiedener Abschnitte der Sende/Empfängervorrichtung 3 durch, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die vom Signalverarbeitungsabschnitt 39 durchgeführte Verarbeitung zur Steuerung der Sende- und Empfangsvorgänge wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 10 und das Zeitdiagramm von 11 beschrieben. Diese Verarbeitung wird wiederholt von dem Signalverarbeitungsabschnitt 39 durchgeführt, während dieser in Betrieb ist.
Zunächst (Schritt S310) setzt der Signalverarbeitungsabschnitt 39 einen Senderichtungsbefehlswert Kb auf einen Anfangswert θini, der bei dieser Ausführungsform -10° beträgt.
Nachfolgend wird im Schritt S320 ein Bereichsgatestarttimerwert JT2 als Anfangsbereichsgatestarttimerwert Tini gesetzt. Dies ist ein Zeitpunkt, zu dem das Empfangsbereichsgate RG beginnt, wie in 11 gezeigt.
Im Schritt S330 werden ein Sende-ein-Phaseneinstellbefehl und ein Sende-aus-Phaseneinstellbefehl dem sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 34 zugeführt. Wie anhand der ersten Ausführungsform beschrieben, spezifiziert der Sende-ein-Phasendifferenzeinstellbefehl (für die einzelnen Sendesignale, die den Antennenelementen 31a zugeführt werden) vorbestimmte Phasenverteilungen, sodass die Reihenantenne 31 einen Strahl erzeugt, der maximale Stärke in der Richtung hat, die vom Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert wird, und zwar während des nächsten Puls-ein-Intervalls (mit einer Dauer TSon, die bei dieser Ausführungsform beispielsweise 10 Nanosekunden beträgt) des RF-Pulssignals, das vom Sendeabschnitt 32 erzeugt wird, während der Sende-aus-Phasendifferenzeinstellbefehl eine bestimmte Phasenverteilung spezifiziert, wodurch die Stärke des Strahls (entlang der Richtung, die vom Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert ist) von den Antennenelementen 31a während des darauf folgenden Puls-aus-Intervalls minimiert ist.
Nachfolgend werden im Schritt S340 ein Bereichsgatestarttimerwert JT2, ein Empfangs-ein-Phasendifferenzeinstellbefehl und ein Empfangs-aus-Phasendifferenzeinstellbefehl dem empfangsseitigen Phaseneinstellabschnitt 36 zugeführt. Der Empfangs-ein-Phasendifferenzeinstellbefehl spezifiziert eine bestimmte Phasenverteilung der einzelnen empfangenen Signale von der Reihenantenne 35, wodurch eine maximale Empfangsempfindlichkeit für die Richtung auftritt, die durch den Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert ist (d.h. maximale Empfangsempfindlichkeit für empfangene Wellen, welche entlang dieser Richtung eintreffen). Der Empfangs-aus-Phasendifferenzeinstellbefehl spezifiziert eine bestimmte Phasenverteilung der einzelnen empfangenen Signale, wodurch eine minimale (d.h. Null) Empfangsempfindlichkeit bezüglich der Richtung auftritt, welche von dem Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert wurde.
Im Ergebnis (siehe Timing- oder Zeitdiagramm von 11), wenn ein Puls-ein-Intervall im Schritt S350 begonnen wird, stellt dann, nachdem ein Intervall entsprechend dem Bereichsgatestarttimerwert JT2 verstrichen ist, der empfangsseitige Phaseneinstellabschnitt 36 die Phasenverteilung der jeweiligen individuellen empfangenen Signale ein, um so zu werden, wie durch den Empfangs-ein-Phasendifferenzeinstellbefehl spezifiziert, wobei die individuellen empfangenen Signale, welche phasenjustiert sind, dann in ein einzelnes Empfangssignal durch den Signalkombinierer 37 zusammengefasst werden, und dann an den Empfängerabschnitt 38 weitergegeben werden.
Dieser Zustand wird während des Intervalls eines Bereichsgates RG (das bei dieser Ausführungsform die Dauer TSon hat) fortgeführt und dann stellt der empfangsseitige Phaseneinstellabschnitt 36 die Phasenverteilung der jeweiligen individuellen empfangenen Signale so ein, dass sie wie von dem Empfangs-aus- Phasendifferenzeinstellbefehl spezifiziert werden.
Die obigen Abläufe werden vom Start des nächsten Puls-ein-Intervalls an wiederholt, wobei ein aktualisierter Wert des Bereichsgatestarttimerwerts JT2 angewendet wird, wie nachfolgend beschrieben.
Nach Schritt S340 wird Schritt S350 durchgeführt, wo der Signalverarbeitungsabschnitt 39 einen Puls-ein-Befehl an den Sendeabschnitt 32 und sendeseitigen Phaseneinstellabschnitt 34 überträgt. Im Ergebnis setzt der sendeseitige Phaseneinstellabschnitt 34 zunächst während des oben genannten Sende-ein-Intervalls (der Dauer TSon, welche bei dieser Ausführungsform beispielsweise 10 Nanosekunden beträgt) die einzelnen Sendesignale der Antennenelemente auf die Phasenverteilung, welche von dem Sende-ein-Phaseneinstellbefehl spezifiziert ist. Wenn das Sende-ein-Intervall verstrichen ist, setzt der sendeseitige Phaseneinstellabschnitt 34 die einzelnen Sendesignale auf eine Phasenverteilung, die von dem Sende-aus-Phaseneinstellbefehl spezifiziert ist.
Nach Schritt S350 beginnt im Schritt S360 eine Inkrementierung eines Sendedauerintervallbeurteilungstimers TM1. Dieser Timer wird unter Verwendung des RAM im Signalverarbeitungsabschnitt 39 implementiert und bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Inkrementierung beispielsweise einmal pro 100 Nanosekunden.
Nachfolgend erfolgt im Schritt S370 eine Beurteilung dahingehend, ob der Sendedauerintervallbeurteilungstimerwert TM1 einen Pulsintervallbeurteilungswert JT1 erreicht hat (der die Dauer einer Periode ausdrückt, während der das RF-Pulssignal vom Sendeabschnitt 32 erzeugt wird und welche beispielsweise 500 Nanosekunden beträgt). Wenn dieser Wert noch nicht erreicht wurde, wird der Timer inkrementiert und Schritt S370 wird wiederholt.
Wenn sich zeigt, dass der Wert JT1 erreicht wurde (JA im Schritt S370), wird die Inkrementierung des Sendedauerintervallbeurteilungstimerwerts TM1 angehalten und der Timerwert auf Null zurückgesetzt (Schritt S380).
Nachfolgend erfolgt im Schritt S390 eine Entscheidung, ob der Bereichsgatestarttimerwert JT2 den Pulsintervallbeurteilungswert JT1 übersteigt. Wenn nicht (Entscheidung NEIN im Schritt S390), wird Schritt S400 durchgeführt, wo der Bereichsgatestarttimerwert JT2 aktualisiert wird, indem er um einen bestimmten Gatestartaktualisierungswert inkrementiert wird. Der Ablauf kehrt dann zu S330 zurück und die obige Verarbeitung wird ausgehend vom S330 erneut durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform ist der Gatestartaktualisierungswert identisch zu dem Sende-ein-Intervallwert TSon.
Wenn jedoch im Schritt S390 beurteilt wird, dass der Bereichsgatestarttimerwert JT2 den Pulsintervallbeurteilungswert JT1 übersteigt, wird Schritt S410 durchgeführt. Im Schritt S410 erfolgt eine Beurteilung dahingehend, ob der Senderichtungsbefehlswert Kb einen Senderichtungsobergrenzwert JKm übersteigt (der bei dieser Ausführungsform beispielsweise +10° beträgt). Wenn der Senderichtungsobergrenzwert JKm nicht überschritten wird (NEIN im Schritt S410), wird der Senderichtungsbefehlswert Kb aktualisiert, indem er um beispielsweise 10° im Schritt S420 inkrementiert wird.
Es wird dann S430 durchgeführt, wo der Bereichsgatestarttimerwert JT2 als Anfangsbereichsgatestarttimerwert Tini gesetzt wird. Der Ablauf kehrt dann zu S330 zurück und die obige Verarbeitung wird ausgehend vom Schritt S330 wiederholt.
Wenn der obere Grenzwert JKm der Senderichtung erreicht wurde (JA im Schritt S410), wird die Durchführung dieses Verarbeitungszyklus beendet.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird während eines Puls-ein-Intervalls des RF-Pulssignals, das vom Sendeabschnitt 32 erzeugt wird (und die Dauer TSon hat), ein Strahl elektromagnetischer Wellen in einer Richtung abgegeben, welche vom Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert ist. Diese Steuerung basiert auf dem Sende-ein-Phaseneinstellbefehl vom Schritt S340. Nachdem ein Bereichsgatestartintervall JT2 dem Beginn des Puls-ein-Intervalls folgend verstrichen ist, wird während des Intervalls eines Empfangsbereichsgates (ebenfalls mit der Dauer TSon) der empfangsseitige Phaseneinstellabschnitt 36 gesteuert, um eine maximale Empfangsempfindlichkeit für empfangene Wellen zu liefern, welche aus der Richtung ankommen, welche von dem Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert wurde (d.h. maximale Amplitude des kombinierten empfangenen Signals, das vom Signalkombinierer 37 erhalten wird). Diese Steuerung basiert auf dem Empfangs-ein-Phaseneinstellbefehl von Schritt S340.
Außerhalb des Bereichsgateintervalls wird der empfangsseitige Phaseneinstellabschnitt 36 so gesteuert, dass eine Phasenverteilung der einzelnen empfangenen Signale von den Antennenelementen 35a erhalten wird, die unterschiedlich zur Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale während des vorhergehenden Puls-ein-Intervalls ist. Die Empfangsempfindlichkeit für empfangene Wellen, welche aus der Richtung ankommen, welche vom Senderichtungsbefehlswert Kb spezifiziert wurde, wird damit gesenkt. Diese Steuerung basiert auf dem Sende-aus-Phaseneinstellbefehl von Schritt S340.
Der Ablauf wird für eine feste Mehrzahl aufeinanderfolgender RF-Pulssignalperioden wiederholt (bestimmt durch Schritt S390), wobei die Strahlrichtung θk während des Zyklus unverändert bleibt und wobei zum Startzeitpunkt JT2 das Bereichsgate innerhalb eines jeden Zwischenpulsintervalls zwischen aufeinander folgenden Puls-ein-Intervallen (d.h. innerhalb eines jeden Puls-aus-Intervalls) durch den Aktualisierungsvorgang von Schritt S400 abgetastet wird. Diese Abfolge von Vorgängen wird jedes Mal dann wiederholt, wenn die Senderichtung θk aktualisiert wurde (Schritt S310 oder Schritt S420), wobei der Startzeitpunkt JT2 des Bereichsgates auf einen Anfangswert Tini zurückgesetzt wird (Schritt S320 oder Schritt S430).
Auf diese Weise wird zusätzlich zu den Vorteilen des Sendeabschnitts gemäß obiger erster Ausführungsform eine verbesserte Empfangsleistung (verbesserter Widerstand gegenüber Empfangsrauschen) erreicht, indem die Empfangsempfindlichkeit der Sende/Empfängervorrichtung zu Zeiten anders während eines jeden Bereichsgateintervalls abgesenkt wird, indem die Phasenverteilung der einzelnen empfangenen Signale von der Antenne 35 geeignet eingestellt wird. Es versteht sich, dass diese Ausführungsform bei einer Radarvorrichtung anwendbar ist, welche reflektierte elektromagnetische Wellen empfängt, welche üblicherweise entlang im Wesentlichen der gleichen Richtung zurückkehren, in der sie ausgesendet wurden.
Es sei festzuhalten, dass, obgleich die dritte Ausführungsform für den Fall beschrieben wurde, dass die Sende/Empfängervorrichtung eine Sendevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthält, es gleichermaßen möglich wäre, den Empfängerabschnitt der dritten Ausführungsform zusammen mit einer Sendevorrichtung für RF-Pulssignale nach dem Stand der Technik zu verwenden, welche die Phasenverteilung der einzelnen Sendesignale in den Puls-aus-Intervallen nicht ändert.
Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung erzeugt somit eine Sendevorrichtung ein RF-Pulssignal mit abwechselnd hochamplitudigen Puls-ein-Intervallen und niedrigamplitudigen Puls-aus-Intervallen und liefert das RF-Pulssignal als entsprechende individuelle Sendesignale an Antennenelemente einer Reihenantenne, wobei die individuellen Sendesignale eine Phasenverteilung während eines jeden Puls-ein-Intervalls haben, wodurch ein Strahl von der Antenne in einer bestimmten Senderichtung abgegeben wird. Während eines jeden Puls-aus-Intervalls wird eine unterschiedliche Phasenverteilung für die einzelnen Sendesignale hergestellt, sodass der Rauschpegel verringert wird, der in Senderichtung während jedes Puls-aus-Intervalls abgegeben wird.
Eine Sendevorrichtung erzeugt ein RF-Pulssignal mit abwechselnd hochamplitudigen Puls-ein-Intervallen und niedrigamplitudigen Puls-aus-Intervallen und liefert das RF-Pulssignal als entsprechende individuelle Sendesignale an Antennenelemente einer Reihenantenne, wobei die individuellen Sendesignale eine Phasenverteilung während eines jeden Puls-ein-Intervalls haben, wodurch ein Strahl von der Antenne in einer bestimmten Senderichtung abgegeben wird. Während eines jeden Puls-aus-Intervalls wird eine unterschiedliche Phasenverteilung für die einzelnen Sendesignale hergestellt, sodass der Rauschpegel verringert wird, der in Senderichtung während jedes Puls-aus-Intervalls abgegeben wird.

Claims

Sendevorrichtung, aufweisend: eine erste Reihenantenne (11), aufweisend eine erste Mehrzahl von Antennenelementen (11a), welche mit einem festen Abstand zueinander angeordnet sind; eine RF-Pulssignalzufuhrschaltung (12, 13), welche ein RF-Pulssignal als eine Mehrzahl individueller Sendesignale an entsprechende einzelne aus der ersten Mehrzahl von Antennenelementen zuzuführen vermag, wobei das RF-Pulssignal zwischen einem Puls-ein-Zustand großer Amplitude und einem Puls-aus-Zustand kleiner Amplitude wechselt; eine sendeseitige Phaseneinstellschaltung (14), welche zur Einstellung einer Phasenverteilung der individuellen Sendesignale gesteuert wird; und eine Senderichtungssteuerschaltung (15), welche die sendeseitige Phaseneinstellschaltung (14) während des Puls-ein-Zustands zu steuern vermag, um eine erste Phasenverteilung der individuellen Sendesignale herzustellen und damit das RF-Pulssignal als elektromagnetische Wellen von der Antenne in einer bestimmten Richtung abzugeben, wobei die Sendevorrichtung eine sendeseitige Phasenänderungsschaltung (15) aufweist, welche die sendeseitige Phaseneinstellschaltung (14) während des Puls-aus-Zustands zu steuern vermag, um eine zweite Phasenverteilung der individuellen Sendesignale herzustellen, wobei die zweite Phasenverteilung unterschiedlich zur ersten Phasenverteilung ist.
Sende/Empfängervorrichtung, aufweisend eine Sendevorrichtung nach Anspruch 1, wobei weiterhin die erste Reihenantenne (11) gemeinsam als Sendeantenne und als Empfangsantenne wirkt, wobei eine Mehrzahl individueller empfangener Signale von entsprechenden aus der ersten Mehrzahl von Antennenelementen (11a) während des Puls-aus-Zustands des RF-Pulssignals erzeugt wird und wobei die Sende/Empfänger-vorrichtung aufweist: eine Mehrzahl von Zirkulatoren (22a), welche so angeschlossen sind, dass sie die individuellen Sendesignale an die erste Mehrzahl von Antennenelementen (11a) übertragen und die individuellen empfangenen Signale von der ersten Mehrzahl von Antennenelementen (11a) empfangen, wobei die individuellen empfangenen Signale von den individuellen Sendesignalen isoliert sind; und eine Empfängerschaltung (27, 28), welche angeschlossen ist, um die empfangenen Signale von den Zirkulatoren zu empfangen.
Sende/Empfängervorrichtung, aufweisend: eine Sendevorrichtung nach Anspruch 1; eine zweite Reihenantenne (35), welche eine zweite Mehrzahl von Antennenelementen (35a) aufweist, die mit einem festen Abstand zueinander angeordnet sind; eine Empfängerschaltung (37, 38), welche angeschlossen ist, um eine Mehrzahl individueller empfangener Signale zu empfangen, welche von entsprechenden aus der zweiten Mehrzahl von Antennenelementen (35a) geliefert werden; eine empfangsseitige Phaseneinstellschaltung (36), welche gesteuert wird, um eine Phasenverteilung der individuellen empfangenen Signale einzustellen; eine Empfangsrichtungssteuerschaltung (39), welche ein Gateintervall auszuwählen vermag, welches beginnt, nachdem ein bestimmtes Einstellstartintervall verstrichen ist, folgend dem Auftreten des Puls-ein-Zustands der individuellen Sendesignale innerhalb eines Zwischenpulsintervalls zwischen einer Beendigung des Puls-ein-Zustands und einem nachfolgenden Auftreten des Puls-ein-Zustands und zum Steuern der empfangsseitigen Phaseneinstellschaltung, um eine erste Phasenverteilung der individuellen Empfangssignale während des Gateintervalls zu bilden, um eine Empfangsempfindlichkeit bezüglich der empfangenen Signale entsprechend der bestimmten Richtung zu maximieren, wobei das Gateintervall eine Dauer hat, welche im Wesentlichen identisch zu einer Dauer des Puls-ein-Zustands ist; und eine Gateintervallabtastschaltung (39), welche das Gateintervall innerhalb des Zwischenpulsintervalls abzutasten vermag, weiterhin aufweisend: eine empfangsseitige Phasenänderungsschaltung (39), welche die empfangsseitige Phaseneinstellschaltung zu steuern vermag, um eine zweite Phasenverteilung der individuellen Empfangssignale herzustellen, die unterschiedlich zur ersten Phasenverteilung ist, außer wenn die Empfangsrichtungssteuerschaltung eine Steuerung anwendet, um die erste Phasenverteilung herzustellen.
Sende/Empfängervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phasenverteilung der individuellen Empfangssignale vorbestimmt ist, um die Empfangsempfindlichkeit bezüglich der empfangenen Signale entsprechend der vorbestimmten Richtung zu minimieren.
Empfängervorrichtung zur Verwendung zusammen mit einer Sendevorrichtung zum Empfang eines RF-Pulssignals, welches von der Sendevorrichtung in Form elektromagnetischer Wellen in einer bestimmten Richtung gesendet wird, wobei das empfangene RF-Pulssignal zwischen einem Puls-ein-Zustand großer Amplitude und einem Puls-aus-Zustand kleiner Amplitude wechselt, wobei die Empfängervorrichtung aufweist: eine Reihenantenne (35), welche eine Mehrzahl von Antennenelementen (35a) aufweist, die mit einem festen Abstand zueinander angeordnet sind; eine Empfängerschaltung (37, 38), welche das empfangene RF-Pulssignal als eine Mehrzahl individueller empfangener Signale zu erlangen vermag, welche von entsprechenden aus der Mehrzahl von Antennenelementen (35a) zugeführt werden; eine Phaseneinstellschaltung (36), welche gesteuert wird, um eine Phasenverteilung der individuellen empfangenen Signale einzustellen; eine Empfangsrichtungssteuerschaltung (39), welche ein Gateintervall auszuwählen vermag, das beginnt, nachdem ein bestimmtes Einstellstartintervall verstrichen ist, folgend dem Auftreten des Puls-ein-Zustands des empfangenen RF-Pulssignals, innerhalb eines Zwischenpulsintervalls, das zwischen einer Beendigung des Puls-ein-Zustands und dem Beginn eines nachfolgenden Auftretens des Puls-ein-Zustands verstreicht, und zum Steuern der empfangsseitigen Phaseneinstellschaltung (36) zu Bildung einer ersten Phasenverteilung der individuellen Empfangssignale während des Gateintervalls zur Maximierung einer Empfangsempfindlichkeit bezüglich empfangener Signale entsprechend der vorbestimmten Richtung, wobei das Gateintervall eine Dauer hat, welche im Wesentlichen identisch zu einer Dauer des Puls-ein-Zustands ist; und eine Gateintervallabtastschaltung (39), welche das Gateintervall innerhalb des Zwischenpulsintervalls abzutasten vermag, wobei die Sende/Empfängervorrichtung eine Phasenänderungsschaltung (39) aufweist, welche die Phaseneinstellschaltung zu steuern vermag, um eine zweite Phasenverteilung der individuellen Empfangssignale zu bilden, welche unterschiedlich zu der ersten Phasenverteilung ist, außer wenn die Empfangsrichtungssteuerschaltung eine Steuerung anwendet, um die erste Phasenverteilung zu bilden.
Empfängervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweite Phasenverteilung der individuellen Empfangssignale vorbestimmt ist, um die Empfangsempfindlichkeit bezüglich empfangener Signale entsprechend der vorbestimmten Richtung zu minimieren.