DE1766174B2 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR IMPROVING THE ACCURACY OF THE DIRECTION OF RADIATION FROM AN ANTENNA - Google Patents

METHOD AND ARRANGEMENT FOR IMPROVING THE ACCURACY OF THE DIRECTION OF RADIATION FROM AN ANTENNA

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DE1766174B2
DE1766174B2 DE19681766174 DE1766174A DE1766174B2 DE 1766174 B2 DE1766174 B2 DE 1766174B2 DE 19681766174 DE19681766174 DE 19681766174 DE 1766174 A DE1766174 A DE 1766174A DE 1766174 B2 DE1766174 B2 DE 1766174B2
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    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements 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
    • H01Q3/30Arrangements 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
    • H01Q3/34Arrangements 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
    • 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

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit der Strahlungsrichtung des Strahlenbündels einer Antenne mit elektronisch gesteuerter Strahlenschwenkung, mit mehreren Strahlungselementen und mehreren einstellbaren Phasenschiebern, welche Phasenverschiebungen in quantisierten Werten erzeugen und den Strahlungselementen zugeordnet sind, wobei das Strahlenbündel eine Schwenkung gemäß einer vorbestimmten periodischen Zeitfunktion ausführt und die theoretischen Werte der von den Phasenschiebern zu erzeugenden Phasenverschiebungen berechnet und danach nach einer Vorschrift für jeden einzelnen Phasenschieber die von diesem tatsächlich zu erzeugenden quantisierten Phasenverschiebungen festgelegt werden.The invention relates to a method for improving the accuracy of the direction of radiation of the beam of an antenna with electronically controlled beam pivoting, with several Radiation elements and several adjustable phase shifters, which phase shifts in quantized Generate values and are assigned to the radiation elements, the beam a Swing according to a predetermined periodic function of time and the theoretical values the phase shifts to be generated by the phase shifters are calculated and then after a Prescription for each individual phase shifter the quantized to be actually generated by this Phase shifts are determined.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention also relates to an arrangement for carrying out such a method.

Antennen der zuvor angegebenen Art, die eine riodische strahlschwenkung nach einer vorbetimnuen Zeitfunktion ausführen, finden sich beispielsweise bei Satelliten, die zur Lagestabilisierung fjm ihre eigene Achse rotieren, wobei das Strahlenbündel der" Satellitenantenne stets auf den gleichen Punkt gerichtet sein soll.Antennas of the type specified above, which allow a periodic beam swivel after a vorbetimnuen Executing a time function can be found, for example, in satellites for attitude stabilization fjm rotate on their own axis, with the bundle of rays the "satellite antenna is always on the same Point should be directed.

Aus "der Zeitschrift »Proceedings IEE«. Bd. 112, Nr H- November 1965, S. 2041 bis 2045, ist es bekannt, die Elementarstrahler solcher Antennen von den Phasenschiebern über eine Butler-Matrix zu speidie den Vorteil ergibt, daß die Strahlungsrichtung allein durch Ve-änderung der Phasenverschiebungen der Phasenschieber ohne zusätzliche Amplitudensteuerung eingestellt werden kann. Die Butler-MatrixFrom "the journal" Proceedings IEE ". Vol. 112, Nr H- November 1965, pp. 2041 to 2045, it is known to feed the elementary radiators of such antennas from the phase shifters via a Butler matrix there is the advantage that the direction of radiation is determined solely by changing the phase shifts the phase shifter can be adjusted without additional amplitude control. The Butler Matrix

knüpft (Jj6 Ausgänge der Phasenschieber in einer /orscebenen Weise mit den Elementarstrahlern. Dabei "v-Trd die Drehung des abgestrahlten Bündels dadurch erzielt, daß die Phasenverschiebungen zwischen den aufeinanderfolgenden Eingängen der Matrix vcrändert werden. Die bei der Speisung jedes Eingangs „. .r^iHH'nde Phasenverschiebung hängt von dem Rane. d. h. der Nummer des Eingangs der Matrix, und "von der gewünschten Lage des Strahlenbündels ab Fs läßt sich eine stetige Drehung erzielen, wenn die on den Phasenschiebern erzeugten Phasenversch.jungen kontinuierlich veränderbar sind.links (Jj 6 outputs of the phase shifter in an orscebenen way with the elementary radiators. Here "v-Trd the rotation of the emitted beam is achieved by changing the phase shifts between the successive inputs of the matrix. The phase shift depends on the range, ie the number of the input of the matrix, and "from the desired position of the beam a steady rotation can be achieved if the phase shifts generated by the phase shifters are continuously variable.

In derPraxis werden aber Phasenschieber verwendet die nur bestimmte Werte der Phasem erschiebun-„en in einer arithmetischen Reihe erzeugen können. Zu diesem Zweck werden die theoretisch erforderlichen Phasenverschiebungswerte quantisiert. Wenn dabei die Richtung der auf dieser Quantisierung beruhenden systematischen Phasenfehler nach einer einfachen Funktion gewählt wird, indem jeder Phasenwert unabhängig von jeder anderen Überlegung auf den am nächsten gelegenen quantisierten Wert auf- bzw abgerundet wird, ergibt sich eine Drehung von ruckweisem Charakter mit vorübergehenden Abweichungen der Strahlungsrichtung von der Sollage. Zur Vermeidung dieser Erscheinung ist es aus der Zeitschrift -IEEE Spectrum«, November 1(>64, S. 126 und 127. bekannt, diese systematischen Fehler durch das Einführen von zusätzlichen pseudozufalligen Ab-In practice, however, phase shifters are used which can only produce certain values of the phase shifted in an arithmetic series. For this purpose, the theoretically required phase shift values are quantized. If the direction of the systematic phase errors based on this quantization is selected according to a simple function, in that each phase value is rounded up or down to the nearest quantized value regardless of any other consideration, the result is a jerky rotation with temporary deviations in the Direction of radiation from the target position. In order to avoid this phenomenon, it is known from the magazine "IEEE Spectrum", November 1 ( > 64, pp. 126 and 127.) that these systematic errors are caused by the introduction of additional pseudo-random errors.

n die Erregung der Strahlergruppe aus-n the excitation of the radiator group

b) es wird jeweils geprüft, od der sich ergebende korrigierte theoretische Wertb) it is checked in each case or the resulting corrected theoretical value

1. mit einem vorbestimmten, innerhalb eines Quamisierungsintervalls üegenden Wert zusammenfällt oder1. coincides with a predetermined value within a quamization interval or

2. niederiger oder2. lower or

3. höher als dieser Wert liegt;3. is higher than this value;

c) im ersten Fall von b) wird die Entscheidung, ob der entsprechende Phasenschieber auf den nachstniederen oder nächsthöheren quantisierten Pnasenschiebungswert abgerundet bzw. aufgerundet wird, durch eine Zufallseinwirkung herbeigeführt; im zweiten Fall von b) wird der entsprechende Phasenschieber auf den nächstniederen, im dritten Fall von b) auf den nächsthöheren Wert eingestellt.c) In the first case of b), the decision is made whether the corresponding phase shifter is on the next lower or the next higher quantized phase shift value rounded down or rounded up is brought about by chance; in the second case of b) the corresponding Phase shifter to the next lower, in the third case of b) to the next higher Value set.

Eine Anordnung zur Durchführung dieses Vertanrens mit einer Richtantenne, bestehend aus einer Gruppe von Strahlungselementen, einer Gruppe von den Strahlungselementen zugeordneten einstellbaren quantisierten "Phasenschiebern, einer Phasenschiebersteueranordnung, einer Phasenrechenanordnung zur Berechnung der für die jeweilige StrahlungMiüiiung theoretisch^ erforderlichen Phasenverschiebungen der einzelnen Phasenschieber und mit Rundungsrechnern, die jeweils einen der berechneten Werte der Phasenverschiebungen auf einen quantisierten Wert aut- bzw. abrunden, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenrechenanordnung so ausgebildet ist. daß sie außer der Berechnung der theoretischen Phasenverschiebungswerte den im Anspruch 1 unter a) genannten Verfahrensschritt ausführt, und daß jeder Rundungsrechner einen ZutalIssignalgenerator und eine Prüfschaltung enthalt, die so" ausgeführt ist. daß sie im Falle b) 1. des Anspruchs" 1 den korrigierten Wert der Phasenverschiebung in Abhängigkeit davon, ob das vom Zufal ssianalcencralor abgegebene Zufallssignal kleiner oocr größer als ein vorbestimmter Wert ist. auf den nächsthöheren Quantisierungswert aulrundet bzw, aut den nächstniedrigeren Quantisierungswert abrundet.An arrangement for performing this confusion with a directional antenna, consisting of a Group of radiation elements, a group of the radiation elements associated with adjustable quantized "phase shifters, a phase shifter control arrangement, a phase arithmetic system for calculating the resolution for the respective radiation theoretically ^ required phase shifts of the individual phase shifters and with rounding calculators, which in each case one of the calculated values of the phase shifts to a quantized value or rounding off, is characterized according to the invention that the phase arithmetic arrangement is designed. that they besides calculating the theoretical phase shift values carry out the process step mentioned in claim 1 under a), and that each rounding computer has an allocation signal generator and contains a test circuit which is "designed. That it is in case b) 1. of the claim" 1 the corrected value of the phase shift depending on whether the random ssianalcencralor output random signal smaller oocr larger than a predetermined value. on the next higher Quantization value rounds up or rounds off to the next lower quantization value.

Die Erfindung ergibt die Wirkung, daß einerseits die du-ch die Quantisierung bedingten systematischen mittleren Richtungstehler zum Verschwinden ge-The invention has the effect that on the one hand the systematic due to the quantization mean directional error to disappear

πι uti ait>..w.i Patentanmeldung, deutsche Offenleeungsschrift 1 541 476, ist schließlich vorgeschlagen, die Beziehung zwischen den berechneten theoretischen Phasenschieberwerten und den einzustellenden quanvisierten Phasenschieberwerten nach einer festgelegten Vorschrift zu wählen.πι uti ait> .. w.i patent application, German Offenleeungsschrift 1 541 476, finally, is proposed the relationship between the computed theoretical Phase shifter values and the quantified phase shifter values to be set according to a specified To choose regulation.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs angegebenen Art. das eine besonders einfache und wirksame Einführung von zufälligen Abweichungen in die Erregung der Strahlungselemente der Antenne ergibt, sowie die Schaffung einer Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The object of the invention is to create a method of the type specified at the beginning particularly simple and effective introduction of random deviations in the excitation of the radiating elements of the antenna, as well as the provision of an arrangement for implementing such Procedure.

Nach der Erfindung wird dies, ausgehend \on einem Verfahren der eingangs genannten Art. dadurch erreicht, daß folgendermaßen verfahren wird: a) Die berechneten theoretischen Werte werden in derart korrigierte theoretische Werte übergeführt, daß bei Zugrundelegung dieser korrigierten fij Werte der durch Quantisierung bedingte systematische Fehler der Richtung des Strahlenbündel kompensiert ist;According to the invention, based on a method of the type mentioned at the beginning, this is thereby achieved achieved that the procedure is as follows: a) The calculated theoretical values are in theoretical values corrected in such a way that when these corrected fij Values of the systematic error in the direction of the beam caused by quantization is compensated;

bleiben, und daß andererseits diese dadurch klein gehalten werden, du 1.1 Umschaltung von mehreren Phasi gehend \ erhindert wird.stay, and that on the other hand these are kept small by 1.1 Switching from several phases going \ is prevented.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Fs zeigtThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the figures. Fs shows

F i g. 1 ein Prinzipsehaltschema einer bekannten Anordnung, bei welcher die Erfindung anwendbar ist, F i g. 2 ein Prin/ipschaltschema einer Anordnung nach der Erfindung,F i g. 1 shows a basic diagram of a known arrangement in which the invention can be used, F i g. 2 is a circuit diagram of an arrangement according to the invention,

F i g. 3 bis 5 graphische Darstellungen /ur Erläuterung der Erfindung undF i g. 3 to 5 graphic representations / for explanation of the invention and

Fig. (1 und 7 Schaltbilder von Teilen der Anordnung von Fig. 2.Fig. (1 and 7 circuit diagrams of parts of the arrangement of Fig. 2.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den besonderen Fall einer Antenne, welche auf einem rotationsstabilisicrten Satelliten angeordnet ist. Die Strahlrichtung sol! mit der geozentrischen RichtungThe following description relates to the particular case of an antenna which is mounted on a Rotationsstabilisicrten satellite is arranged. The direction of the beam is sol! with the geocentric direction

Itrahlenbunaei mun uum-i ">-*—£ lieh "des Satelliten die gleiche gleichförmige Drehbewegung erhalten wie dieser, jedoch in umgekehrterItrahlenbunaei mun uum-i "> - * - £ gave the satellite the same uniform rotation preserved like this one, but in reverse

5 65 6

Richtung. Die von den Phasenschiebern erzeugten Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist in derDirection. For the sake of clarity, the ones generated by the phase shifters are in the

Phasenverschiebungen müssen sich in diesem Fall Zeichnung die Gruppe von «Verbindungen zwischenPhase shifts in this case must be drawing the group of «connections between

nach einer linearen Funktion ändern. den Anordnungen 3, 4 und 5 jeweils durch eine Dop-change according to a linear function. the arrangements 3, 4 and 5 each by a double

Der allgemeine Fall einer Antenne mit beliebiger pellinie wiedergegeben, doch ist zu beachten, daß fürThe general case of an antenna with an arbitrary line of sight is given, but note that for

periodischer Strahlschwenkung leitet sich aus diesem 5 jeden Phasenschieber ein eigener Phasenrechner inperiodic beam swivel, each phase shifter derives its own phase calculator from this 5

Sonderfall dadurch ab, daß die linearen Änderungen der Phasenrechenanordnung 3, ein eigener Rundungs-Special case in that the linear changes in the phase arithmetic system 3, a separate rounding

der Phasenverschiebungen durch Änderungen gemäß rechner in der Rundungsrechenanordnung 4 und einthe phase shifts due to changes according to the computer in the rounding arithmetic unit 4 and a

einer beliebigen Funktion ersetzt werden. eigenes Phasensteuerglied in der Phasenschieber-any function. own phase control element in the phase shifter

Bei der bekannten, in Fig. 1 gezeigten Anord- steueranordnung5 vorgesehen sind,
nung besteht die Antenne aus η Strahlungselementen io Die Rundungsrechenanordnung enthält bei den A1, A.,.. .An. welche im folgenden auch als Elemen- bekannten Anordnungen einfache Komparatoren, tarsträhler bezeichnet werden und um den Satelliten beispielsweise Kippschaltungen, die die theoretischen in einem Kreis angeordnet sind. Die Richtung des Werte jeweils zu der am nächsten liegenden Quanti-Strahlungsmaximums dreht sich um die Achse des sierungsstufe hin auf- bzw. abrunden. Die von der Kreises in dessen Ebene oder indem sie einen kon- 15 Rundungsrechenanordnung abgegebenen quantisierstanten Winkel mit derselben einschließt. Die Dre- ten Phasenverschiebungswerte weisen daher unverhung des Strahlenbündels wird durch eine zwischen meidlich Abweichungen von den für die genaue Eindie Eingangsklemme T der Anordnung und die Strah- haltung der Strahlungsrichtung theoretisch erforderlungselemente eingefügte Schaltung erhalten. Diese liehen Werte auf, und demzufolge weicht auch die Schaltung enthält einen Leistungsteiler D, der bei 20 wirkliche Strahlungsrichtung von der theoretischen einer Sendeantenne von einem Leistungsgenerator G Strahlungsrichtung ab. Ferner ändert sich die Strahgespeist wird, einstellbare Phasenschieber Ph1.. .Phn lungsrichtung nicht stetig, sondern ruckweise ent- und eine Butler-Matrix B mit /1 Eingängen und η Aus- sprechend der Umschaltung der einzelnen Phasengängen. Eine lineare und kontinuierliche Änderung schieber, die jeweils dann erfolgt, wenn die theoder von den Phasenschiebern erzeugten Phasenver- as retische Phasenverschiebung eines Phasenschiebers Schiebung ergibt eine fortschreitende Verschiebung durch die Mitte zwischen zwei Quantisicrungsstufen der Strahlung der Elementarstrahler A1 ... An und geht. Dieser ruckartige Charakter wird besonders beeine gleichförmige Drehung des abgestrahlten Bün- tont, wenn mehrere Phasenschieber gleichzeitig umdels. Die an jedem Eingang der Matrix B nötigen geschaltet werden.
In the known arrangement control arrangement 5 shown in FIG. 1,
voltage, the antenna consists η radiating elements io The rounding processing arrangement contains in the A 1, A., .. .A n. which in the following are also known as element arrangements, simple comparators, tar counters and around the satellite, for example, flip-flops, which the theoretical ones are arranged in a circle. The direction of the value in each case to the nearest quantum radiation maximum rotates around the axis of the sizing stage up or down. The quantizing angle emitted by the circle in its plane or by enclosing a con-15 rounding arithmetic arrangement with the same. The three phase shift values therefore have no increase in the radiation beam is obtained by a circuit inserted between the avoidance of deviations from the elements theoretically required for the exact input terminal T of the arrangement and the radiation direction of the radiation direction. These borrowed values, and consequently the circuit also contains a power divider D, the radiation direction at 20 real radiation direction from the theoretical radiation direction of a transmitting antenna of a power generator G. Furthermore, the beam fed changes, adjustable phase shifter Ph 1 ... Ph n development direction not steady, but jerky and a Butler matrix B with / 1 inputs and η expressing the switching of the individual phase responses. A linear and continuous change shifter that occurs whenever the phase shifting phase shift of a phase shifter generated by the phase shifters results in a progressive shift through the middle between two levels of quantization of the radiation from the elementary radiators A 1 ... A n and goes . This jerky character becomes especially with a uniform rotation of the emitted Bünton when several phase shifters change at the same time. The necessary at each input of the matrix B are switched.

Phasenverschiebungen hängen in linearer Weise mit 30 Die in F i g. 2 dargestellte erfindungsgemäße Andern Rang, d. h. der Nummer des Eingangs und dem Ordnung weist eine abgeänderte Schaltung zur Begewünschten Drehwinkel zusammen. Stimmung der theoretischen Phasenverschiebung undPhase shifts are linearly related to 30 die in FIG. 2 illustrated changes according to the invention Rank, d. H. the number of the input and the order indicates a modified circuit to the desired Angle of rotation together. Theoretical phase shift and tuning

In der Praxis arbeiten die Phasenschieber Ph1... der quantisierten Phasenverschiebung auf, welcheIn practice, the phase shifters Ph 1 ... work on the quantized phase shift, which

Phn jedoch nicht kontinuierlich, sondern sie sind in einerseits die Wahrscheinlichkeit von gleichzeitigen Ph n, however, is not continuous, but rather they are on the one hand the probability of simultaneous

quantisierten Stufen umschaltbar. Die Drehung des 35 Phasensprüngen an mehrerer. Phasenschiebern, d. h.quantized levels switchable. The rotation of the 35 phase jumps on several. Phase shifters, d. H.

Bündels erfolgt daher nicht stetig, sondern absatz- eines größeren Rucks, sehr gering macht und ande-Bundle is therefore not continuous, but rather a larger jerk, very little makes and other

wcise in kleinen Schritten, wobei die Unstetigkeit der rerseits die theoretische Bewegung des Strahlenbün-wcise in small steps, with the discontinuity on the other hand, the theoretical movement of the beam

Drehung von der gewählten Unterteilung der Quan- dels derart festlegt, daß es ungeachtet der Quar.ii-Rotation of the chosen subdivision of the quan-

tisierungssrufen abhängt. Die Steuerung der Werte sierung stets möglichst nahe bei der gewünschtentization calls depends. The control of the valuation always as close as possible to the desired one

der von den Phasenschiebern P/i; (f = 1. 2 ... n) er- 40 Lage bleibt.that of the phase shifters P / i; (f = 1. 2 ... n) remains in the 40 position.

zeugten quantisierten Phasenverschiebungen erfolgt Zu diesem Zweck enthält die Schaltung eine zwi-generated quantized phase shifts takes place. For this purpose, the circuit contains an intermediate

durch eine Phasenrechenanordnung 3. eine Run- sehen dem Eingang Bn und der Phasenrechenanord-through a phase arithmetic arrangement 3. a run- see the input B n and the phase arithmetic arrangement

dungsrechenanordnung 4 und eine Phasenschieber- nung 3 angeordnete Korrekturanordnung 7 zur Kor-dung arithmetic arrangement 4 and a phase shifter 3 arranged correction arrangement 7 for correcting

steueranordnung 5 rektur der Funktion <j (Θ). welche die theoretischecontrol arrangement 5 correction of the function <j (Θ). which the theoretical

In die Phasenrechenanordnung 3 wird der Win- 45 Phasenverschiebung als Funktion der gewünschten kel S0 der theoretischen Strahlungsrichtung cingege- Strahlrichtung (Mn) bestimmt, und eine andere Runben. Der Winkel (->„ ist der Winkel zwischen dem dunesrcchenanordnung. die an die Stelle der Run-Bündel und einer Bezugsrichtung in der Ebene der dungsrechcnanordnung 4 von Fiel tritt und eine Ekmentarstrahler, wenn die Achse des Bündels in Prüfschaltung 8 aufweist, mit der eine Zufallssignal· dieser Ebene liegt, oder der Winkel zwischen der 50 quelle 9 verbunden ist. Diese Rundungsrechenanord-Projektion des Bündels auf diese Ebene und der Be- nunc ist so ausgebildet, daß die Wahrscheinlichkeil zugsrichrung, wenn sich das Bündel in einem von 90" einer gleichzeitigen Veränderung von mehreren Phaverschiedenen konstanten Winkel zu der Achse des senschiehern sehr gering ist.
Kreises der Elementarstrahler dreht. Ausführungsbeispiele für die Korrekturanordnung "1
In the phase arithmetic arrangement 3, the phase shift is determined as a function of the desired angle S 0 of the theoretical radiation direction cingege- beam direction (M n ), and another rune. The angle (->" is the angle between the dunesrcchenanordnung. Which takes the place of the run bundle and a reference direction in the plane of the computation 4 von Fiel and an Ekmentarstrahler, if the axis of the bundle in test circuit 8 has, with the one Random signal · this plane lies, or the angle is connected between the source 9. This rounding arithmetic projection of the bundle onto this plane and the beacon is designed in such a way that the probable wedge direction when the bundle is in one of 90 " simultaneous change of several Pha different constant angles to the axis of the slide is very small.
Circle of elementary radiators rotates. Exemplary embodiments for the correction arrangement "1

Der den Winkel O0 empfangende Eingang der Pha- 55 und die Rundungsrechenanordnung 8, 9 werden spä-The input of the phase 55 receiving the angle O 0 and the rounding arithmetic arrangement 8, 9 are later

senrechenanordnung 3 ist beispielsweise mit einem ter beschrieben.sensor arrangement 3 is described, for example, with a ter.

Lagefühler 6 für die Lage des Satelliten gekoppelt. Die Korrekturanordnung für die Phasenfunktior Die Phasenrechenanordnung 3 liefert an π Ausgängen ergibt aKo eine Kompensation des sich periodiscl die theoretischen Werte der Phasenverschiebungen ändernden mittleren Fehlers der Strahlungsrichtung der π Phasenschieber. Diese Werte werden mit den 60 indem sie die theoretische Bewegung des Strahlenverschiedenen Quantisienmgsstufen m der Rundungs- bündeis gegenüber der gleichmäßigen Drehbeweguni rechenanordniing 4 verglichen, welcher die den ver- abwechselnd voreilen und nacheilen läßt und die schiedenen Phasenschiebern zu erteilenden Befehle Rundungsrechenanordnung verhindert [plötzliche grä bestimmt. Diese Befehle werden beispielsweise in ßere sprunghafte Änderungen dieses Fehlers,
dem am häufigsten vorkommenden Fall von span- 65 Die graphischen Darstellungen von F i g. 3,4 und i nungsgestenerten Phasenschiebern in der Phasen- machen die Wirkungsweise dieser Anordnung bessei schiebersteoeranordnung 5 in Steuerspannungen um- verständlich,
gesetzt. F i g. 3 zeigt in ausgezogener Linie die an den ein
Position sensor 6 coupled for the position of the satellite. The Correction Arrangement for the Phase Function The phase arithmetic unit 3 supplies π outputs aKo a compensation of the periodically changing the theoretical values of the phase shifts mean error of the radiation direction of the π phase shifters. These values are compared with the 60 by comparing the theoretical movement of the rays of different quantization levels m of the rounding bundle with the uniform rotary movement of the computing arrangement 4, which prevents the commands to be issued alternately leading and lagging and the different phase shifters . These commands are, for example, in ßere abrupt changes to this error,
the most common case of span- 65 The graphs of Fig. 3.4 and i drying gesture Erten phase shifters in the phase to make the operation of this arrangement Bessei schiebersteoeranordnung 5 in control voltages environmentally understandable
set. F i g. 3 shows in a solid line the one

«,nen Phasenschiebern dl Ranges P M der Ab szisse) einzustellende phasenverschiebung Φ (aut der Ordinaw). Für einen gegebenen Winkelβ., sraj d« dmch ^ Mvor Ecsch,iderte besondere *gsbi|d dRundu„gs,echenanordnung rmmmal"Nen phase shifters dl rank P M of Ab szisse) phase shift Φ (to be set aut of Ordinaw). For a given angle β., Sraj d " dmch ^ Mvor Ecsch , idert special * gsbi | dd " Rundu "gs, real arrangement rmmmal

^r der minieren WinKelabweichung^ r the minimum angle deviation

S5ÄS5Ä

uf die nächste Quanüsierungsstufe Φto the next level of entertainment Φ

der theoretisthe theory

=feÄX»SS2S= feÄX »SS2S

ber mit dem Rang ρ = 2 auf die p.^°ve^p = f «p = φ und der Phasenschieber mit dem Rang ρ kelabweichung kompensierenUsing the rank ρ = 2 on the p . ^ ° ve ^ p = f «p = φ and the phase shifter with the rank ρ compensate for the kel deviation

^ Edäuterung des Grundgedankens^ dieser Kor_^ Refinement of the basic idea ^ this Kor_

Schiebung etwa in der Mitte
f lit
Shift roughly in the middle
f lit

g
sierungsstufen liegt
G
level is located

, enthaltene Run-, included run

fl0 = « * sin η Θ. U)fl 0 = «* sin η Θ . U)

»«.ehe ,an graphisch „sen ka„„. wie in Fi, 5 an-»« .Ehe, at graphic "sen k a"". as in Fi, 5 an-

nung f „ bestimmt, weiche von schieber des Ranges ρ tP - 1 Rauschgenerator geliefert wirfl.tion f “determines which slider of the rank ρ tP - 1 noise generator is supplied.

dneten ob diese dneten whether this

. je η vorbestimm.. each η predetermined .

d"2U d " 2U

Se Korrekturanordnung 7 von F^B-Zweck, diesen durch die Quantisierung systematischen Fehler zu beseit|en^» Jf telwert des Richtungsfehlers d O0 zu Null 2Γ2ώ&Αΐη* die Umschaltunge^,de schieber bedingten schnellen Vielfachen des Quantisierangsschntts, d.h. den Wer-Se correction arrangement 7 of F ^ B purpose to eliminate this systematic error through the quantization | en ^ »Jf the value of the direction error d O 0 to zero 2Γ2ώ & Αΐη * the switchover ^, the slide-related fast multiples of the quantization range, ie the value

^ n φ 2 verglichen
Am Ausgang des !Comparators 8 tntt em norma-
^ n φ 2 compared
At the output of the! Comparator 8 tntt em normal

lisiertes signal »1« auf. wenn ?,„ gleich einer dieser ^ ^ ^ das sjgnal O ^ wejm ^ lized signal »1«. if ?, " like one of these ^ ^ ^ the sjgnal O ^ wejm ^

309530/372309530/372

Bedingung nicht erfüllt ist. Dieser Ausgang ist mit den Steuereingängen von zwei Torschaltungen 821 und 822 verbunden, von welchen die Torschaltung 821 durch das Signal »0« geöönet wird, während die Torschaltung 822 durch das Signal »1« geöffnet wird. Den Signaleingängen dieser Torschaltungen wird vom Ausgang der Phasenrechenanordnung 3 ebenfalls das Signal <p(h zugeführt. Der Ausgang der Torschaltung 821 ist mit einem Ruiidungsrechner 84 verbunden, welcher in gleicher Weise wie einer der Rundungsrechner in der Rundungsrechenanordnung 4 von F i g. 1 ausgeführt ist, also die am nächsten bei <ρ liegende Quantisierungsstufe liefert.Condition is not met. This output is connected to the control inputs of two gate circuits 821 and 822, of which the gate circuit 821 is opened by the signal "0", while the gate circuit 822 is opened by the signal "1". The signal inputs of these gate circuits are also supplied with the signal <p (h) from the output of the phase arithmetic system 3. The output of the gate circuit 821 is connected to a rounding computer 84, which is implemented in the same way as one of the rounding computers in the rounding arithmetic system 4 of FIG is, so it delivers the quantization level closest to <ρ / Λ.

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

Eine Zufallsspannung ερ, welche vom Rauschgenerator!? geliefert wird, wird in einer Schwellenschaltung (HO mit einer Schwellenspannung Vs verglichen, und je nach dem Ergebnis des Vergleichs tritt amA random voltage ε ρ , which from the noise generator !? is supplied, is compared in a threshold circuit (HO with a threshold voltage V s , and depending on the result of the comparison occurs on

1010

Ausgang der Schwellenschaltung 810 ein normalisiertes Signal »1« oder »0« auf.The output of the threshold circuit 810 has a normalized signal “1” or “0”.

Dieser Ausgang ist mit den Steuereingängen der Torschaltungen 831 und 832 gekoppelt. Für ερ < Vs This output is coupled to the control inputs of gate circuits 831 and 832. For ε ρ < V s

ist das Ausgangssignal der Schwellenschaltung 810 gleich »0«, die Torschaltung 831 ist geöffnet, und das Signal φίΗ gelangt zu einem Abrundungsrechner 841, welcher eine Abrundung auf die darunterliegende Quantisierungsstufe bewirkt. Für ερ > Vs ist dagegen If the output signal of the threshold circuit 810 is "0", the gate circuit 831 is open, and the signal φ ίΗ reaches a rounding calculator 841, which rounds off to the quantization level below. On the other hand, for ε ρ > V s

ίο das Ausgangssignal der Schwellenschaltung 810 gleich »1«, die Torschaltung 832 ist geöffnet, und das Signal <plh gelangt zu einem Aufrundungsrechner 842, der eine Aufrundung auf die nächsthöhere Quantisierungsstufe bewirkt. Die Anordnungen 84,841,842, von denen in jedem bestimmten Zeitpunkt stets nur eine in Betrieb ist, speisen die Phasenschiebersteueranordnung S.ίο the output signal of the threshold circuit 810 equals "1", the gate circuit 832 is open, and the signal <p lh reaches a rounding up computer 842, which rounds up to the next higher quantization level. The arrangements 84,841,842, of which only one is in operation at any given point in time, feed the phase shifter control arrangement S.

Es können auch die Torschaltungen 822, 831 und 832 zu einer einzigen Vorrichtung mit mehrerenIt can also the gate circuits 822, 831 and 832 to a single device with several

ac Steuereingängen zusammengefaßt werden.ac control inputs are combined.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit der Strahlungsrichtung des Strahlenbündels einer Antenne mit elektronisch gesteuerter Strahlschwenkung, mit mehreren Strahlungselementen und mehreren einstellbaren Phasenschiebern, welche Phasenverschiebungen in quantisierten Werten erzeugen und den Strahlungselementen zugeordnet sind, wobei das Strahlenbündel eine Schwenkung gemäß einer vorbestimmten periodischen Zeitfunktion ausfuhrt und die theoretischen Werte der von den Phasenschiebern zu erzeugenden Phasenverschiebungen berechnet und danach nach einer Vorschrift für jeden einzelnen Phasenschieber die von diesem tatsächlich zu erzeugenden quantisierten Phasenverschiebungen festgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß dieser Vorschrift folgendermaßen \ erfahren wird:1. Procedure for improving accuracy the direction of radiation of the beam from an antenna with electronically controlled beam swiveling, with several radiation elements and several adjustable phase shifters, which quantized phase shifts Generate values and are assigned to the radiation elements, the beam a Pivoting according to a predetermined periodic time function executes and the theoretical Values of the phase shifts to be generated by the phase shifters are calculated and then according to a rule for each individual Phase shifter the quantized phase shifts actually to be generated by this are defined, characterized in that that according to this rule the following is experienced: a) Die berechneten thcotclischcii Werte werden in derart korrigierte theoretische Werte übergeführt, daß bei Zugrundelegung dieser korrigierten Werte der durch Quantisierung bedingte systematische Fehler der Richtung des Strahlenbündels kompensiert ist;a) The calculated thcotclischcii values are converted into theoretical values corrected in such a way that they are corrected on the basis of these Values of the systematic error of the direction of the beam caused by quantization is compensated; b) es wird jeweils geprüft, ob der sich ergebende korrigierte theoretische Wertb) it is checked in each case whether the resulting corrected theoretical value 1. mit einem vorbestimmten innerhalb eines Quantisierungsintervalls liegenden Wert zusammenfällt oder1. with a predetermined lying within a quantization interval Value coincides or 2. niedriger oder2. lower or 3. höher als dieser Wert liegt;3. is higher than this value; c) im ersten Fall von b) wird die Entscheidung, ob der entsprechende Phasenschieber auf den nächstniederen oder nächsthöheren quantisierten Phasenschiebungüwert abgerundet bzw. aufgerundet wird, durch eine Zufallsein wirkung herbeigeführt,c) in the first case of b) the decision is whether the corresponding phase shifter is on the next lower or next higher quantized phase shift value rounded down or is rounded up, brought about by a random effect, im zweiten Fall von b) wird der entsprechende Phasenschieber auf den nachstniederen, in the second case of b) the corresponding phase shifter is set to the next lower, im dritten Fall von b) auf den nächsthöheren Wert eingestellt.in the third case of b) set to the next higher value. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Richtantenne, bestehend aus einer Gruppe von Strahlungselementen, einer Gruppe von den Strahlungselementen zugeordneten einstellbaren quantisierten Phasenschiebern, einer Phascnschiebersteueranordnurg, einer Phascnrechenanordnung zur Berechnung der für die jeweilige Strahlungsrichtung theoretisch erforderlichen Phasenverschiebungen der einzelnen Phasenschieber, und mit Rundungsrechnern, die jeweils einen der berechneten Werte der Phasenverschiebungen auf einen quantisierten Wert auf- bzw. abrunden, dadurch gekennzeichnet, daß die Phascnrechenanordnung (7. 3 in Fiß. 2) so ausgebildet ist. daß sie außer der Berechnung der theoretischen Phasenverschiebungswerte den im Anspruch 1 unter a) genannten Verfahrensschritt ausführt, und daß jeder Rundungsredincr einen Zufallssignalgcnerator (9 in Fig. 2) und eine Prüfschaltung (8) enthält, die so ausgeführt ist. daß sie im Falle b) 1. des Anspruchs 1 den korrigierten Wert der Phasenverschiebung in Abhängigkeit davon, ob das vom Zufallssignalgenerator2. Arrangement for performing the method according to claim 1 with a directional antenna, consisting from a group of radiating elements, a group of the radiating elements associated adjustable quantized phase shifters, a phase shift control arrangement, a phase calculation arrangement for calculating the theoretical for the respective radiation direction necessary phase shifts of the individual phase shifters, and with rounding calculators, each of the calculated values of the phase shifts to a quantized value round up or down, characterized in that the phase computing arrangement (7. 3 in Fiß. 2) so is trained. that in addition to the calculation of the theoretical phase shift values, the im Claim 1 under a) carries out the process step mentioned, and that each rounding reducer one Random signal generator (9 in Fig. 2) and a Test circuit (8) contains, which is designed. that in case b) 1. of claim 1 they corrected Value of the phase shift depending on whether it is from the random signal generator abgegebene Zufallssignal kleiner oder großer als ein vorbestimmter Wert ist, auf den nächsthöheren Quantisierungswert aufrundet bzw. auf den nächstniedrigeren Quantisierungswert abrundet,output random signal is smaller or larger than a predetermined value, to the next higher The quantization value is rounded up or down to the next lower quantization value, 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch jekennzeichnet, daß die Phasenrechenanomnung einen die Berechnung nach der theoretischen Berechnunsstunktion durchführenden Phasenrechner (3) und eine mit dem Phasenrechner verbundene Korrekturschaltung (7) enthält3. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the phase arithmetic anomaly the calculation according to the theoretical calculation function performing phase computer (3) and a correction circuit (7) connected to the phase computer 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gegekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung einen Speicher (71 in Fig. 6) enthält, in dem für eine Anzahl von theoretischen Phasenverschiebungswerten die zugehörigen korrigierten Werte gespeichert sind und dem ein arithmetischer Interpolationsrechner (72) nachgeschaltet ist.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the correction circuit has a Contains memory (71 in Fig. 6) in which the associated corrected values are stored for a number of theoretical phase shift values and an arithmetic interpolation calculator (72) is connected downstream. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Prüfschaltung (8) einen Komparator (81 in Fig. 7) mit mehreren Vergleichsstufen enthält, dessen Eingang mit dem Ausgang der Phasenrechenanordnung verbunden ist, sowie eine erste und eine zweite Torschaltung (821,822), die von dem Ausgangssignal des Komparator gegensinnig gesteuert werden, und deren Signaleingänge parallel zu dem Eingang des Komparator geschaltet sind, einen auf den jeweils nächsten Quantisierungswert auf- bzw. abrundenden Rundungsrechner (84), der zwischen den Ausgang der ersten Torschaltung (821) und die Phasenschiebersteueranordnung (S) eingefügt ist, einen Schwellenwertkomparator (810), der an den Ausgang des Zufallssignalgenerators (9) angeschlossen ist. eine dritte und eine vierte Torschaltung (831,832), die von dem Ausgangssignal des Schwellenwertkomparators(810) gegensinnig gesteuert werden und deren Signaleingänge an den Ausgang der zweiten Torschaltung (822) angeschlossen sind, einen Abrundungsrechner(841), der zwischen den Ausgang der dritten Torschaltung (831) und dem Eingang der Phasenschiebersteueranordnung (5) eingefügt ist, und einen Aufrundungsrechner (842). der zwischen den Ausgang der vierten Torschaltung (832) und den Eingang der Phasenschieberstcueranordnung (5) eingefügt ist.5. Arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that each test circuit (8) contains a comparator (81 in FIG. 7) with several comparison stages, its Input is connected to the output of the phase arithmetic unit, and a first and a second gate circuit (821,822) controlled in opposite directions by the output signal of the comparator and whose signal inputs are connected in parallel to the input of the comparator, a rounding calculator that rounds up or down to the next quantization value (84) between the output of the first gate circuit (821) and the phase shifter control arrangement (S) is inserted, a threshold value comparator (810) which is connected to the output of the random signal generator (9) is connected. a third and a fourth gate circuit (831,832), the are controlled in opposite directions by the output signal of the threshold value comparator (810) and whose signal inputs are connected to the output of the second gate circuit (822), one Rounding off computer (841) between the output of the third gate circuit (831) and the input the phase shifter control arrangement (5) and a rounding up calculator (842). between the output of the fourth gate circuit (832) and the input of the phase shifter control arrangement (5) is inserted.
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