DE1766174A1 - Method and device for improving the accuracy of the radiation direction of an antenna - Google Patents

Method and device for improving the accuracy of the radiation direction of an antenna

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DE1766174A1 DE19681766174 DE1766174A DE1766174A1 DE 1766174 A1 DE1766174 A1 DE 1766174A1 DE 19681766174 DE19681766174 DE 19681766174 DE 1766174 A DE1766174 A DE 1766174A DE 1766174 A1 DE1766174 A1 DE 1766174A1
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    • H01Q3/40Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

Dipl.-lng. Egon PrinzDipl.-Ing. Egon Prince

.Dr. Gertrud Hauser.Dr. Gertrud Hauser

Dipl.-lng. Gottfried LeiterDipl.-Ing. Gottfried Head PatentanwältePatent attorneys

Telegramme: Labyrinth MOnchaa Telegrams: Labyrinth MOnchaa

Telefons 83 15 19 Postscheckkonto, MOnchen 117371Telephone 83 15 19 postal checking account, Munich 117371

•ooo Miich.. to, 11· April 1968• ooo Miich .. to, April 11, 1968

Ernsbergerstrass· 19Ernsbergerstrasse 19

unser Zeichen; C 2520 our mark; C 2520

CSP-COMPAGNIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SANS PIL Ί7, Rue Dumont d'Urville, Paris 16 /PrankreichCSP-COMPAGNIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SANS PIL Ί7, Rue Dumont d'Urville, Paris 16 / France

Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Genauigkeit der Strahlungsrichtung einer Antenne.Method and device for improving the accuracy of the radiation direction of an antenna.

Die vorliegende Erfindung betrifft Antennen mit elektronischer Ablenkung, welche ein Netz von Strahlungsquellen aufweisen, die derart gespeist werden, daß sie ein Strahlenbündel abstrahlen, welches sich in Abhängigkeit von der Zeit gemäß einer periodischen Punktion verschiebt, wie es insbesondere bei den sogenannten "Gegendrehungs"-Antennen der Fall ist, welche anThe present invention relates to antennas with electronic deflection comprising a network of radiation sources, which are fed in such a way that they emit a beam which, depending on the time, according to a periodic puncture shifts, as is the case in particular with the so-called "counter-rotation" antennas, which at

BordBoard

109825/1649109825/1649

Bord von Satelliten verwendet und über eine TransformatIonsschaltung in Form einer Butler-Matrix gespeist werden.Used on board satellites and via a transformer circuit fed in the form of a Butler matrix.

In jedem Fall wird die Verschiebung des abgestrahlten Bündels erzielt, indem man die Phasenverschiebungen zwischen den aufeinanderfolgenden Eingängen der Matrix verändert. Die bei der Speisung jedes Eingangs zu erzeugende Phasenverschiebung 1st eine Funktion des Rangs oder der Nummer des Eingangs der Matrix und der gewünschten Lage des Strahlenbündels.In any case, the shift in the emitted beam is obtained by taking the phase shifts between the successive ones Inputs of the matrix changed. The phase shift to be generated when feeding each input is a function of the rank or number of the entry of the matrix and the desired location of the beam.

Für praktische Zwecke der Technik werden solche Phasenschieber verwendet, daß die von ihnen erzeugten Phasenverschiebungen nur bestimmten Werten in arithmetischer Progression gleich sein können. Diese Phasenschieber werden "quantisiert" genannt. Es ergeben sich daraus eine Drehung von ruckweisem Charakter und nachteilige Fehler der Strahlungsrichtung, welche insbesondere deshalb schwerwiegend sind, weil bisher die Richtung der auf dieser Quantisierung beruhenden systematischen Phasenfehler nach einer einfachen Funktion gewählt worden ist, indem jeder Phasenwert unabhängig von jeder anderen Überlegung auf den am nächsten gelegenen quantisierten Wert abgerundet wurde. Daraus ergaben sich für bestimmte gewünschte Lagen des Strahlenbündels gleichzeitig an mehreren Phasenschiebern auftretende Phasen-"Sprünge", welche noch den ruckweieen Charakter der Verschiebung des Strahlenbündels anzeigten und den Richtungsfehler noch erhöhten.For practical purposes of technology, such phase shifters are used that the phase shifts generated by them can only be equal to certain values in arithmetic progression. These phase shifters are called "quantized". This results in a jerky rotation and disadvantageous errors in the direction of radiation, which are particularly serious because so far the direction of the systematic based on this quantization Phase error has been chosen according to a simple function, making each phase value independent of any other consideration has been rounded down to the nearest quantized value. This resulted in certain desired locations of the beam of rays occurring at the same time on several phase shifters phase "jumps", which still the jerk white Indicated the character of the shift in the beam and increased the directional error.

Zweck 109825/1649 Purpose 109825/1649

Zweck der Erfindung ist die Verminderung dieser auf der Quantisierung der Phasenverschiebungen beruhenden Nachteile. Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß gleichzeitige Veränderungen mehrerer Phasenverschiebungen verboten und die theoretische Phasen-Zeitfunktion der Phasenschieber derart verändert, daß die auf der Quantisierung beruhenden Fehler kompensiert werden. Der Abrundungsrechner, welcher aufgrund der theoretischen Phase die tatsächliche Phase jedes Eingangs bestimmt, weist eine logische Schaltung auf, welche die gleichzeitigen Veränderungen der von mehreren Phasenschiebern gelieferten Phasenverschiebungen verbietet oder verhindert, und eine mit der Schaltung zur Berechnung der theoretischen, d.h. noch nicht quantisierten Phase verbundene Hilfsschaltung verändert die theoretische Phasen-Zeitbeziehung derart, daß unter Berücksichtigung der Quantisierung die Zustandsänderungen der Phasenschieber in für die Verringerung der Richtungsabweisung günstigen Zeitpunkten auftreten.The purpose of the invention is to reduce these disadvantages based on the quantization of the phase shifts. For this purpose, according to the invention, simultaneous Changes to several phase shifts are prohibited and the theoretical phase-time function of the phase shifter changed in such a way that the errors due to the quantization are compensated for. The rounding calculator, which determines the actual phase of each input based on the theoretical phase, has a logic circuit, which prohibits the simultaneous changes in the phase shifts supplied by several phase shifters or prevented, and one connected to the circuit for calculating the theoretical, i.e. not yet quantized, phase Auxiliary circuit changes the theoretical phase-time relationship in such a way that taking into account the quantization the changes in state of the phase shifters at times that are favorable for reducing the directional rejection appear.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the figures. Show it

Figur 1 ein Prinzipsehaltschema einer bekannten Antenne, auf welche die Erfindung anwendbar ist,Figure 1 is a basic scheme of a known antenna, to which the invention is applicable,

Figur 2 ein Prinzipsehaltschema einer erfindungsgemäßenFIG. 2 shows a basic maintenance scheme of an inventive

Antenneantenna

109825/1649109825/1649

Antenne,Antenna,

Figuren 3 bis 5 der Erläuterung dienende graphische Darstellungen undFIGS. 3 to 5 are graphic representations and are used for explanatory purposes

Figuren 6 und 7 Einzelheiten des Schaltschemas der Figur 2.FIGS. 6 and 7 show details of the circuit diagram of FIG.

Um den Grundgedanken zu erläutern, wird die Erfindung nachfolgend für den besonderen Fall einer Antenne beschrieben, welche auf einem feststehenden, rotationsstabilisierten Satelliten angeordnet ist. Die Strahlrichtung soll mit der geozentrischen Achse zusammenfallen oder mit dieser einen festen Winkel einschließen. Das Strahlenbündel 1 soll daher bezüglich des Satelliten die gleiche gleichförmige Drehbewegung erhalten wie dieser, jedoch in umgekehrter Richtung.In order to explain the basic idea, the invention is described below for the special case of an antenna, which is arranged on a stationary, rotation-stabilized satellite. The direction of the beam should match the coincide with the geocentric axis or form a fixed angle with it. The beam 1 should therefore receive the same uniform rotational movement with respect to the satellite as this, but in the opposite direction.

Der allgemeine Fall einer Antenne mit periodischer Abtastung leitet sich aus diesem besonderen Fall ab, indem die linearen Veränderungen der Phasenverschiebung durch Veränderungen gemäß einer beliebigen Funktion ersetzt werden.The general case of an antenna with periodic scanning is derived from this particular case by adding the linear Changes in the phase shift can be replaced by changes according to any function.

Die Antenne besteht aus η Strahlungsquellen A1, A^...A , welche um den Satelliten in einem Kreis angeordnet sind. Die Achsenrichtung der Maximalstrahlung dreht sich um die Achse des Kreises in der Ebene desselben oder indem sie einen konstanten Winkel mit derselben einschließt. DieThe antenna consists of η radiation sources A 1 , A ^ ... A, which are arranged around the satellite in a circle. The axial direction of the maximum radiation rotates around the axis of the circle in the plane of the same or by enclosing a constant angle with it. the

Drehung 1 0982S/ 1649 Turn 1 0982S / 1649

·. Drehung des Strahlenbündels wird erhalten, indem man ·. Rotation of the beam is obtained by

i zwischen die Eingangsklemme T der Anordnung und die i , Strahlungselemente eine an sich bekannte Schaltung ein- [ schaltet, welche einen Leistungsteiler D, der bei einer Sendeantenne beispielsweise von einem Leistungsgenerator G C gespeist wird, veränderliche Phasenschieber Ph1, ... Ph i between the input terminal of the arrangement and the i, radiating elements T a known circuit switched [on which a power divider D, which is fed at a transmitting antenna, for example, a power generator GC, variable phase shifter Ph 1, ... Ph

und eine Butler-Matrix B mit η Eingängen und η Ausgängen I aufweist. Einer linearen und kontinuierlichen Phasenänderungand a Butler matrix B with η inputs and η outputs I. A linear and continuous phase change

an den Phasenschiebern entspricht eine fortschreitende Ver- i Schiebung der Erregung der strahlenden Elemente A. ... An t und eine gleichförmige Drehung des abgestrahlten Bündels.to the phase shifters a progressive encryption i shift of excitation corresponds to the radiating elements A. ... A n t and a uniform rotation of the radiated beam.

j Die an jedem Eingang der Matrix nötigen Phasenverschiebungen i sind lineare Punktionen des Rangs oder der Nummer des Ein-[■ ■ gangs und des gewünschten Drehwinkels. Zweckmäßigerweise ί sind die Phasenschieber Ph1 ... Phn quantisiert. Die Steuerung des Werts der durch die Phasenschieber Ph1 (i = 1,2 ... n) erzeugten quantisierten Phasenverschiebung wird durch einen Phasenrechner 3, einen Abrundungsrechner h und eine Steuervorrichtung 5 für die Phasenschieber bewirkt.j The phase shifts i required at each input of the matrix are linear punctures of the rank or number of the input and the desired angle of rotation. The phase shifters Ph 1 ... Ph n are expediently quantized. The control of the value of the quantized phase shift generated by the phase shifters Ph 1 (i = 1,2 ... n) is effected by a phase calculator 3, a rounding calculator h and a control device 5 for the phase shifters.

Die Vorrichtung 3 empfängt die Winkelangabe QQ der theoretischen Ausrichtung, wobei θ der Winkel zwischen dem Bündel und einer Bezugsrichtung in der Ebene der Quellen 1st, wenn die Achse des Bündels in dieser Ebene liegt, oder der Winkel anriechen der Projektion des Bündels und der Bezugsrichtung, The device 3 receives the angle Q Q of the theoretical orientation, where θ is the angle between the beam and a reference direction in the plane of the sources, if the axis of the beam lies in this plane, or the angle of the projection of the beam and the reference direction ,

wennif

109825/1649109825/1649

wenn sich das Bündel in einem konstanten Winkel mit der Achse des Kreises der Quellen dreht.when the bundle is at a constant angle with the Axis of the circle of sources rotates.

Der Eingang QQ ist beispielsweise mit einem Abtaster 6 für die Lage des Satelliten gekoppelt. Der Rechner 3 gibt auf η Ausgänge die theoretischen Werte der Phasen der η Phasenschieber. Diese Werte werden auf verschiedenen quantisierten Höhen im Abrundungsrechner 4 verglichen, welcher die Befehle zum Aufgeben auf verschiedene Phasenschieber bestimmt. Diese Befehle werden beispielsweise in dem am häufigsten vorkommenden Fall von spannungsgesteuerten Phasenschiebern in der Vorrichtung 5 zur Erzeugung von Steuersignalen für die Phasenschieber in Steuerspannungen übersetzt.The input Q Q is coupled, for example, to a scanner 6 for the position of the satellite. The computer 3 gives η outputs the theoretical values of the phases of the η phase shifters. These values are compared at different quantized levels in the rounding-off computer 4, which determines the commands for giving up on different phase shifters. In the most frequently occurring case of voltage-controlled phase shifters, for example, these commands are translated into control voltages in the device 5 for generating control signals for the phase shifters.

Der Abrundungsrechner ist in diesem Pail ein einfacher Komparator, beispielsweise mit Kippschaltungen, und die Abrundungen werden dabei "auf kürzestem Wege" mit den angegebenen Nachteilen bewirkt.The rounding off calculator in this Pail is a simple comparator, for example with flip-flops, and the rounding off is effected "in the shortest possible way" with the stated disadvantages.

Um die Figur klarzuhalten, ist die Anordnung von η Anschlüssen zwischen den Vorrichtungen 3, * und 5 durch ein· Doppellinie wiedergegeben, wobei für da* folgende festgehalten wird, daß eine Berechnung der Phase, eine Berechnung der Abrundung und eine Erzeugung von Steuer- In order to keep the figure clear, the arrangement of η connections between the devices 3, * and 5 is shown by a double line, whereby it is stated for the following that a calculation of the phase, a calculation of the rounding and a generation of control

spannungentensions

109825/1649109825/1649

spannungen für die Phasenschieber stattfindet.voltages for the phase shifter takes place.

Die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Antenne weist eine abgeänderte Schaltung zur Bestimmung der theoretischen Phase und der quantisierten Phase auf, welche einerseits gleichzeitige "Phasensprünge" an mehreren Phasenschiebern, d.h. einen größeren Ruck vermeidet und andererseits das Strahlenbündel derart "beschleunigt" oder verzögert, daß es auf kürzestem Wege in die gewünschte Lage zurückgebracht wird.The antenna according to the invention shown in FIG. 2 has a modified circuit for determining the theoretical phase and the quantized phase, which on the one hand are simultaneous "phase jumps" several phase shifters, i.e. avoids a major jolt and on the other hand "accelerates" the beam in this way or delayed that it is brought back to the desired position in the shortest possible way.

Erfindungsgemäß weist diese Schaltung auf: einerseits eine Vorrichtung 7 zur Korrektur der Punktion V* (Θ), welche die Phase als Funktion der gewünschten Strahlrichtung (Θ ) bestimmt, wobei diese Vorrichtung zwischen dem Eingang θ und dem Phasenrechner 3 angeordnet ist; andererseits eine Vorrichtung zur Bestimmung der Abrundung, welche den Rechner 4 ersetzt und eine Prüfschaltung 8 aufweist, mit der eine Quelle 9 von aleatorischen Signalen verbunden ist.According to the invention, this circuit has: on the one hand a device 7 for correcting the puncture V * (Θ), which determines the phase as a function of the desired beam direction (Θ), this device between the input θ and the phase calculator 3 is arranged; on the other hand, a device for determining the rounding, which replaces the computer 4 and has a test circuit 8 with which a source 9 of aleatoric Connected to signals.

Die Vorrichtung 7 ist beispielsweise ein Speicher, in welchem eine Anzahl von Werten von θ registriert wird, die jeweils einer Anzahl von solchen Werten von θ entsprechen, daß gilt γ* (θο) = ^1(Q), wobei γ>(θ) die FunktionThe device 7 is, for example, a memory in which a number of values of θ are registered, each corresponding to a number of such values of θ that γ * (θ ο ) = ^ 1 (Q), where γ> (θ) ) the function

1 09825/ 16491 09825/1649

der Phase des Rechners 3 in Figur 1 und U^(G) die korrigierte Funktion ist, welche Strahlung in der Richtung
θ + d θ hervorruft, die gleich der gewünschten Richtung ist.
the phase of the computer 3 in Figure 1 and U ^ (G) is the corrected function, which radiation in the direction
θ + d θ which is equal to the desired direction.

Ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung 7 ist weiter unten beschrieben.An exemplary embodiment for the device 7 is described further below.

Die Schaltung zur Bestimmung der Abrundung ist derart ausgebildet, daß die gleichzeitige Veränderung von mehreren Phasenschiebern vermieden wird.The circuit for determining the rounding is designed in such a way that that the simultaneous change of several phase shifters is avoided.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Schaltung zur Korrektur der Phasenfunktion eine Kompensierung des mittleren Fehlers der Richtungsabweichung mit periodischer Veränderung gestattet, indem die Bewegung des Strahlenbündels beschleunigt oder verzögert wird, und daß die Schaltung zur Bestimmung der Richtung der Abrundung die Kompensation der plötzlichen Änderungen dieses Fehlers gestattet.In summary, it should be noted that the circuit for correcting the phase function compensates for the mean Error in direction deviation with periodic change is allowed by accelerating the movement of the beam or is delayed, and that the circuit for determining the direction of the rounding off the compensation of the sudden changes to this error are permitted.

Die graphischen Darstellungen der Figuren 3, % und 5 ermöglichen ein besseres Verständnis der Vorteile der erfindungs· gemäßen Anordnung.The graphs of Figures 3, 5% and enable a better understanding of the benefits of · contemporary fiction, arrangement.

Figur 3 zeigt in ausgezogener Linie die Veränderung der Phase ψ (auf der Ordinate) als Funktion des Rangs ρ der Phasen-Figure 3 shows in a solid line the change in phase ψ (on the ordinate) as a function of the rank ρ of the phase

scnleberglue 10982S/ 164910982S / 1649

-9- Ί/66174-9- Ί / 66174

schieber (auf der Abszisse). Wenn θ gegeben ist, ist die theoretische Veränderung linear (ausgezogene Gerade).slide (on the abscissa). When θ is given, is the theoretical change linearly (solid straight line).

Infolge der Quantisierung ist die tatsächlich durchlaufene Phasenfunktion die in schraffierten Linien stufenförmig wiedergegebene Kurve, wobei ψ die Stufe der Quantisierung darstellt.As a result of the quantization, the phase function actually traversed is the one in hatched lines reproduced curve, where ψ is the level of quantization represents.

; Die erfindungsgemäße Schaltung zur Bestimmung der Richtung; The circuit according to the invention for determining the direction

der Abrundung ermöglicht gleichzeitig eine Verminderung des auf der Abrundung beruhenden Fehlers der Richtungsabweichung und die Vermeidung der plötzlichen Veränderungen der Richtung }. der Strahlungsachse, indem gleichzeitige Sprünge mehrerer * Phasenschieber verhindert werden.The rounding enables at the same time a reduction in the error of the deviation in direction due to the rounding and the avoidance of the sudden changes in the direction }. the radiation axis by preventing simultaneous jumps of several * phase shifters.

Zu diesem Zweck wird die theoretische Phase mit den ungeraden Vielfachen von ώ/2 verglichen. Wenn sie gleich einem dieser Vielfachen ist, wird die Wahl der Richtung der Abrundung aufgrund einer zufällig veränderlichen Spannung £ bestimmt, welche von einem mit jedem Phasenschieber des Rangs ρ (p = 1 bis n) verbundenen Rauschgenerator geliefert wird. Je nachdem, ob diese Spannung kleiner oder größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert, rundet man zum tieferen oder höheren quantisierten Wert ab bzw. auf.For this purpose, the theoretical phase is compared with the odd multiples of ώ / 2. If they are like one of these multiples, the choice of the direction of the rounding is based on a randomly varying stress £ determines which is supplied by a noise generator connected to each phase shifter of rank ρ (p = 1 to n) will. Depending on whether this voltage is smaller or larger than a predetermined threshold value, it is rounded to the lower one or higher quantized value down or up.

Andererseits erhält man bei Beibehaltung aller übrigen Bedingungen 109825/1649 On the other hand, if all other conditions are retained, 109825/1649 is obtained

dingungen infolge der Quantisierung für eine lineare Veränderung der Phase als Punktion von θ einen derartigen Abweichungsfehler dQ als Punktion von θ , wie er beispielsweise bei 41 in Figur 4 dargestellt ist. conditions as a result of the quantization for a linear change in the phase as a puncture of θ such a deviation error dQ as a puncture of θ, as shown for example at 41 in FIG .

Indem man für die lineare Funktion ψQ) eine andere Punktion ψ 1 (9Q) ersetzt, kann man Beschleunigungen oder Verzögerungen hervorrufen, je nachdem, ob d QQ negativ oder positiv ist, und man erhält beispielsweise die bei 42 in Figur 4 dargestellte korrigierte Funktion d Q0 (G0). By replacing another puncture ψ 1 (9 Q ) for the linear function ψQ ), one can induce accelerations or decelerations, depending on whether d Q Q is negative or positive, and one obtains, for example, the one at 42 in FIG 4 corrected function d Q 0 (G 0 ) shown.

In den Figuren 6 und 7 sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtungen 7 und 8 dargestellt.In FIGS. 6 and 7, exemplary embodiments of the devices 7 and 8 are shown.

Um den Grundgedanken darzustellen, sei angenommen, daß bei Abwesenheit des erfindungsgemäßen "Zurückführen" der Strahlenbündel der Abweichungsfehler d θ eine sinusförmige Funktion mit der Perlode 2 JTVn des Winkels θ 1st. To illustrate the basic idea, it is assumed that in the absence of the "return" of the beam according to the invention, the deviation error d θ is a sinusoidal function with the perlode 2 JTVn of the angle θ .

Wenn man von schnellen Änderungen von dO absieht, welche auf "Sprüngen" von ©der Phasenschieber beruhen und durch die Schaltung zur Bestimmung der Abrundung minimal gemacht werden, besitzt der mittlere Fehler dQ die Form d© - K sin η θ. If one disregards rapid changes in dO, which are based on "jumps" in © of the phase shifters and are minimized by the circuit for determining the rounding , the mean error dQ has the form d © - K sin η θ.

Daher stellt sich das Problem, welcher Wert von θ zur Durchführung 109825/1649 Therefore, the problem which value of θ is to perform 109825/1649

Γ/66174Γ / 66174

führung der Phasenberechnung zu wählen ist, damit das Strahlenbündel in einer gewünschten Richtung GQ weist.leadership of the phase calculation is to be selected so that the beam points in a desired direction G Q.

Der Wert von θ ist die Lösung der Gleichung QQ- θ + k sin ηθ (:The value of θ is the solution of the equation Q Q - θ + k sin ηθ (:

welche man graphisch lösen kann, wie es in Figur 5 angedeutetwhich can be solved graphically, as indicated in FIG

Die Vorrichtung 7 kann einen Rechner aufweisen, welcher die Gleichung 1 löst und für «Jedes Eingangssignal θ den Wert θ auf den Phasenrechner 3 gibt.The device 7 can have a calculator which solves equation 1 and for each input signal θ the value θ on the phase calculator 3 there.

Noch einfacher kann die Vorrichtung 7 in der in Figur 6 angegebenen Weise aus einem Speicher 71» in welchem eine bestimmte Anzahl von Werten θ registriert werden, die vorbestimmten Werten von θ entsprechen, und einem arithmetischen Interpolationsrechner 72 bestehen, welcher die Glei-The device 7 shown in FIG. 6 can be even more simple Way from a memory 71 »in which a certain number of values θ are registered, the predetermined ones Correspond to values of θ, and an arithmetic interpolation calculator 72 exist, which the equations

9 - Θ»
chung θ = θ1 - (θ1 - θ") löst, wobei θ der genaue,
9 - Θ »
chung θ = θ 1 - (θ 1 - θ ") solves, where θ is the exact

ο ~ ο
vom Lageabtaster 6 angegebene Wert, θ· und Θ" die beiden θ umgebenden vorbestimmten Werte sowie Θ' und Θ" die Θ' und Q^ entsprechenden Werte von θ sind.
ο ~ ο
value given by the position sensor 6, θ · and Θ "are the two predetermined values surrounding θ and Θ 'and Θ" are the values of θ corresponding to Θ' and Q ^.

Die Schaltung 8 zur Bestimmung der Abrund/_ung kann in digitaler oder analoger Form verwirklicht werden.The circuit 8 for determining the rounding / _ung can in in digital or analog form.

Beispielsweise ist in Figur 7 ein Ausführungsbeispiel der ersten Form dargestellt. Die vom Rechner 3 gelieferteFor example, an embodiment of the first form is shown in FIG. The one supplied by the computer 3

theoretischetheoretical

109825/1649109825/1649

theoretische Phase ψ.. wird in einem mehrere Stufen oder Niveaus aufweisenden Komparator 81 mit ungeraden Vielfachen der Quantisierungsstufe, d.h. (2k + 1) verglichen.theoretical phase ψ. . is compared in a comparator 81 having a plurality of stages or levels with odd multiples of the quantization stage, ie (2k + 1).

Am Ausgang des Komparators 81 tritt ein normalisiertes Signal "1" auf, wenn y>th gleich einer dieser Stufen ist, und es tritt kein Signal auf, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist. Dieser Ausgang ist mit Steuereingängen von zwei Torschaltungen oder Unterbrechern 821 und 822 gekoppelt, von welchen der erste"normalerweise geöffnet" ist, d.h. in Abwesenheit eines Steuersignals geöffnet bleibt und der zweite im Gegensatz dazu "normalerweise geschlossen" ist. Der Ausgang des Rechners ist ebenfalls mit den Signaleingängen dieser zwei Torschaltungen gekoppelt. Der Ausgang der Torschaltung 821 ist mit einem Abrundungsrechner 81I gekoppelt, welcher gleich der Vorrichtung *i in Figur 1 ist und den am nächsten an ψ .. liegenden quantisierten Phasenwert liefert.A normalized signal "1" occurs at the output of the comparator 81 if y> th is equal to one of these levels, and no signal occurs if this condition is not met. This output is coupled to control inputs of two gate circuits or interrupters 821 and 822, the first of which is "normally open", ie remains open in the absence of a control signal and the second, in contrast, is "normally closed". The output of the computer is also coupled to the signal inputs of these two gate circuits. The output of the gate circuit 821 is coupled to a rounding-off computer 8 1 I, which is the same as the device * i in FIG. 1 and supplies the quantized phase value closest to ψ ...

Der Ausgang der Torschaltung 822 ist parallel mit den Eingängen von zwei Torschaltungen oder Unterbrechern 831 und 832 gekoppelt, welche gegensinnig arbeiten.The output of the gate circuit 822 is in parallel with the inputs of two gate circuits or interrupters 831 and 832 coupled, which work in opposite directions.

Die zufällig veränderliche Spannung £, , welche beispielsThe randomly varying voltage £, which, for example

1 0 9 8 2 S / 1 6 k 91 0 9 8 2 S / 1 6 k 9

"1/66174"1/66174

weise vom Rauschgenerator 9 geliefert wird, wird bei 8lO mit einer Schwellenspannung V verglichen und je nach dem Ergebnis des Vergleiches tritt am Ausgang des Gliedes 810 ein normalisiertes Signal "1" oder "0" auf.wise is supplied by the noise generator 9, is compared at 810 with a threshold voltage V and each According to the result of the comparison, a normalized signal "1" or "0" occurs at the output of element 810.

Dieser Ausgang ist mit den Steuereingängen der Torschaltungen 831 und 832 gekoppelt. Wenn £ ^. V ist,This output is coupled to the control inputs of gate circuits 831 and 832. If £ ^. V is

P °P °

so ist das Ausgangesignal des Gliedes 8IO gleich "0", die Torschaltung 83I ist geöffnet und ψ ., gelangt zur Vorrichtung 84l, welche ein Rechner zur Abrundung auf den unteren Wert ist. Wenn im Gegensatz dazu?so the output signal of the element 8IO is equal to "0", the gate circuit 83I is open and ψ., arrives at the device 84l, which is a computer for rounding off to the lower value. When, on the contrary?

P ist, so gelangt ψ.. zum Rechner 842 zur Abrundung auf den oberen Wert.-Die Vorrichtungen 84, 841, 842, von welchen nur eine zu einem bestimmten Zeitpunkt in Betrieb ist, speisen die Steuervorrichtung 5.P is, then ψ .. arrives at the computer 842 for rounding off to the upper value. The devices 84, 841, 842, of which only one is in operation at a certain point in time, feed the control device 5.

Es ist ersichtlich, daß so viel Spannungen ξ und zugehörige Schaltungen vorhanden sind, wie Phasenschieber in Betrieb sind.It can be seen that there are as many voltages ξ and associated circuitry as there are phase shifters in operation.

Es können natürlich verschiedene Abänderungen an dieser Schaltung wie auch an der Vorrichtung 8 in an sich bekannter Weise vorgenommen werden, beispielsweise können die Torschaltungen 822, 831 und 832 zu einer einzigen Vorrichtung mit mehreren Steuereingängen zusammengefaßt werden, wobeiOf course, various modifications can be made to this circuit as well as to the device 8 in a manner known per se Wise can be made, for example, the gates 822, 831 and 832 are combined into a single device with several control inputs, with

dasthe

1 0 9 8 2 5 / 1 6 A 1)1 0 9 8 2 5/1 6 A 1)

- l4 -- l4 -

i/66174i / 66174

das Wesentliche darin besteht, daß einerseits die Punktion zur Berechnung von γ.. die Tatsache berücksichtigt, daß quantisierte Phasenschieber verwendet werden, und daß man andererseits ein logisches Verbot der gleichzeitigen Änderung der Phasenverschiebungen ψ anwendet.the essential thing is that, on the one hand, the puncture for calculating γ .. takes into account the fact that quantized phase shifters are used and, on the other hand, a logical prohibition of the simultaneous change of the phase shifts ψ is applied.

Die Erfindung ist zwar beispielsweise für den Fall einer Satellitenantenne beschrieben worden, wobei der Winkel Q durch einen Lageabtaster bestimmt wird. Sie 1st jedoch stets anwendbar, wenn der Winkel der Strahlungsrichtung eine periodische Punktion ist.The invention has been described, for example, for the case of a satellite antenna, the angle Q is determined by a position sensor. However, it is always applicable if the angle of the direction of radiation is a periodic puncture.

PatentansprücheClaims

109825/ 1 649109825/1 649

Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit der Strahlungsrichtung einer Antenne mit periodischer elektronischer Ablenkung und quantisierten Phasenschiebern, dadurch gekennzeichnet, daß die theoretische Phasen-Zeitfunktion der verschiedenen Phasenschieber derart verändert wird, daß der auf der Quantisierung beruhende periodische Fehler ausgeglichen wird und gleichzeitige Zustandsänderungen mehrerer Phasenschieber verhindert werden.1. Method for improving the accuracy of the radiation direction of an antenna with periodic electronic Deflection and quantized phase shifters, characterized in that the theoretical phase-time function of the various phase shifters is changed in such a way that the periodic one based on the quantization Error is compensated and simultaneous changes of state of several phase shifters are prevented. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Anordnung von Strahlungselementen und zugehörigen quantisierten Phasenschiebern sowie einer Phasenberechnungsschaltung und einem Abrundungsrechner für Jeden Phasenschieber, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Rechner oder einen Speicher aufweist, welcher aufgrund des gewünschten Richtungswinkels θ einen Winkel θ bestimmt, welcher anstelle von θο für die Berechnung der gesteuerten Phasenverschiebungen verwendet wird, was eine Abweichung des Strahlenbündels in der Richtung θ mit sich bringt, da der Richtungsfehler, welcher auf den an den Phasenverschiebungen ψ (θ) bewirkten Abrundungen beruht,2. Device for performing the method according to claim 1, with an arrangement of radiation elements and associated quantized phase shifters and a phase calculation circuit and a rounding calculator for each phase shifter, characterized in that the device has a computer or a memory, which due to the desired direction angle θ a Determines the angle θ, which is used instead of θ ο for the calculation of the controlled phase shifts, which results in a deviation of the beam in the direction θ, since the direction error, which is based on the rounding off caused by the phase shifts ψ (θ), geradejust 10982B/16A910982B / 16A9 gerade gleich θ - θ ist, und daß der Abrundungsrechner eine Vorrichtung zum Vergleich der Phase mit ungeraden Vielfachen einer Halbstufe der Quantisierung, einen Generator von zufällig veränderlichen Signalen für jeden Phasenschieber und eine logische Schaltung aufweist, welche je nach dem Ergebnis des Vergleichs entscheidet, ob die Abrundung auf dem kürzesten Wege bewirkt wird oder nicht, wobei in diesem letzteren Fall die Abrundung auf den unteren oder oberen Wert bewirkt wird, je nachdem, ob die zufällig veränderliche Spannung kleiner oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.even equals θ - θ, and that the rounding calculator has a device for comparing the phase with odd Multiples of a half level of quantization, a generator of randomly varying signals for each Has phase shifter and a logic circuit which, depending on the result of the comparison, decides whether the Rounding is effected on the shortest path or not, in this latter case the rounding on the lower one or upper value is effected, depending on whether the randomly variable voltage is smaller or larger than a predetermined one Threshold is. 109825/1649109825/1649
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