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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Erzeugung und automatischen Nachführung von Antennen-Diagrammen
in der Elevationsrichtung für Luftfahrzeuge,
wie Flugzeuge oder erdgebundene Flugkörper, bei Flugmanövern zum
Zwecke der Datenübertragung,
insbesondere der Breitband-Datenübertragung.
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Die Breitband-Datenübertragung
zwischen sich relativ zueinander bewegenden Flugzeugen muß im höheren Frequenzbereich,
also im Mikrowellenbereich, erfolgen, da nur dort ausreichend viele Übertragungskanäle mit größerer Bandbreite
zur Verfügung
stehen. Da aber die Freiraumdämpfung mit
wachsender Frequenz immer höher
wird und die Sendeleistung nicht beliebig erhöht werden kann, müssen Antennen
mit höherem
Gewinn, also gerichtete Antennen eingesetzt werden.
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Zur schnellen Nachführung von
Richtantennen sind sogenannte Phased-Array-Antennen im Bereich der
Radar-Technik bekannt. Der Nachteil dieser üblichen Phased-Array-Antennen
ist, daß sie
zur Ausrichtung der Antennen-Diagramme Phasenschieber im Sende-Frequenzbereich
verwenden, die vor allem bei höheren
Frequenzen eine beträchtliche Dämpfung in
den Phasen-Netzwerken
bewirken und aufgrund der Anforderungen an die Phasenstabilität verhältnismäßig aufwendig
sind.
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In der Druckschrift
US 5 493 306 ist eine phasengesteuerte
Antenne für
automatisches Scannen mittels Nachführung eines Antennendiagramms über einen
vorgegebenen Winkelbereich beschrieben. Hierbei werden phasenschiebende
Verzögerungsleitungen
in der Zwischenfrequenzebene angeordnet und die Zwischenfrequenz
wird in den einzelnen Zweigen mit dem Signal eines Lokaloszillators
in je einem Mischer gemischt, bevor das hochfrequente Signal den
einzelnen Antennen des Arrays zugeleitet wird. Die Phasenverschiebung
zur Nachführung
des Antennendiagramms erfolgt nach dem Prinzip der Butler-Matrix,
in deren Netzwerk die Verzögerungsleitungen
eingebunden sind.
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Weiterhin ist aus der Druckschrift
DE 197 37 136 A1 eine
Antenne mit azimuthal steuerbarer Richtwirkung für die Kommunikation zwischen
einer ortsfesten und mehreren mobilen Stationen bekannt geworden,
bei der eine Einstellung der Phase im Zwischenfrequenzbereich erfolgt,
wobei vor und hinter dem Schaltungsteil zur Phaseneinstellung eine
Frequenzumsetzung mittels je eines Oszillators und eines Mischers
erfolgt.
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Für
den Einsatz bei Radargeräten
ist das sogenannte Frequency-Scanning-Verfahren bekannt, das auf
einstellbare Phasenschieber verzichtet und daher billiger ist. Bei
diesem Frequency-Scanning-Verfahren
werden die einzelnen Antennen eines Arrays mit unterschiedlich langen
Zuleitungen gespeist, so daß sich
in Abhängigkeit
der eingespeisten Frequenz unterschiedliche Phasenlagen an den einzelnen
Antennen einstellen, woraus sich unterschiedliche Abstrahlwinkel
ergeben. Dieses Verfahren ist für
die Datenübertragung
leider unbrauchbar, da sich die Sendefrequenz je nach der erforderlichen Abstrahlrichtung
verändert,
so daß der
Empfang mit einer Gegenstelle nur schwer zu realisieren ist und eine
Antennen-Nachführung
nach demselben Prinzip völlig
unmöglich
ist.
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Durch die Relativbewegung zwischen
den Flugzeugen ist auch eine Nachführung im Azimuth-Bereich erforderlich,
wobei die erforderliche Nachführungsrate
relativ gering (einige Sekunden) ist. Demgegenüber muß die erforderliche Nachführungsrate
zur Ausrichtung der Antennen im Elevations-Bereich auf Grund der
möglichen
Flugmanöver vor
allem durch die üblicherweise
sich schnell ändernden
Fluglagen in der Rollachse der Flugzeuge sehr viel höher sein.
Die Festlegung des jeweiligen Elevationswinkels erfolgt in Abhängigkeit
der Lagewinkel, d.h. dem Roll- und dem Nickwinkel des Flugzeuges,
und des Azimuthwinkels zur Gegenstelle.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung zu schaffen, mit der eine Nutzdaten-Übertragung
zwischen Flugzeugen während Flugmanövern und
eine schnelle Nachführung
von Antennen-Diagrammen in der Elevationsrichtung bei geringem funktionalem
und gerätetechnischem
Aufwand möglich
ist.
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Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Datenübertragung
unabhängig
vom Winkel, unter dem sich die miteinander kommunizierenden Flugzeuge
zueinander befinden, bei konstanter Träger-Frequenz erfolgen kann. Ein weiterer
Vorteil ist, daß die
Phasenverschiebung, die zur Ausrichtung der Antennen-Diagramme der
beteiligten Teil-Antennen erforderlich ist, auf niedrigen Frequenzen
erzeugt wird, so daß mit dem
Einsatz verhältnismäßig preisgünstiger
Bauteile für
die Sende- und Empfangseinrichtungen ohne Aufwand eine hohe Stabilität der Nachführung erreicht werden
kann.
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Der verbleibende kritische Teil der
Schaltung im hohem Frequenzbereich ist weitgehend unproblematisch
hinsichtlich der Übertragungs-Qualität, da sich
die Antennen-Baugruppe mit den Funktionen zur Erzeugung und Nachführung der
Antennen-Diagramme in unmittelbarer Nähe des Antennen-Einspeise-punkts
befindet und sich auf kleinsten Raum erstreckt. Somit sind die Zuleitungen äußerst kurz,
daher für
Phasenänderungen
unempfindlich und praktisch dämpfungsfrei.
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Ein weiterer Vorteil besteht in der
Tatsache, daß für den Sendeteil
keine teuere Endstufe mit hoher Leistung benötigt wird, sondern eine Anzahl
kleiner preisgünstiger
parallel geschalteter Sende-Verstärker geringer Leistung verwendet
werden. Durch diese Parallelschaltung von mehreren Sende-Endstufen
oder Antennen-Baugruppen erhöht
sich zudem die Zuverlässigkeit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen
des Hauptanspruches gelöst.
Alternative Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
der beigefügten 1, 2 und 3 beschrieben,
die zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild, das schematisch den funktionalen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung
zur Erzeugung und Nachführung
eines Antennen-Diagramms darstellt,
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2 ein
Beispiel für
die Gestalt eines von der Anordnung erzeugten Antennen-Diagramms
in verschiedenen Diagramm-Schwenkpositionen und
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3 die
Anordnung eines möglichen
Antennenarrays in einer gemeinsamen Einheit.
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Das in 1 gezeigte
Blockschaltbild zeigt die erfindungsgemäße Anordnung 1 zur
Erzeugung und Nachführung
von Antennen-Diagrammen mit einer Systemsteuerung 3, einem
Modulator 5, einem Demodulator 6 und einer Oszillatoreinheit 7,
umfassend einen ersten 8 und einen zweiten 9 Oszillator, die
zweckmäßigerweise
zusammen in einem Modul ausgebildet sind. Diese speisen Netzwerke
oder -Baugruppen 11, 12, 13, 14, 15,
die einen Sendezweig 21 und einen Empfangszweig 22 umfassen.
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Jeder Sendezweig 21 steht über eine
Leitung 23 mit dem Modulator 5 und jeder Empfangszweig 22 mit
einer Leitung 24 mit dem Demodulator 6 in Verbindung.
Sowohl der erste Oszillator 8 als auch der zweite Oszillator 9 sind
mit der Systemsteuerung 3 verbunden, über die die Anordnung der 1 mit anderen Flugzeugsystemen,
insbesondere dem Lagereferenzsystem 25 des Flugzeugs verbunden
ist. Der Modulator 5 dient dazu, hochfrequente Signale
mit Nutzdaten zu beaufschlagen. Dementsprechend setzt der Demodulator 6 empfangene
modulierte hochfrequente Signale in digitale Signale (Nutzdaten)
um, die dann weiterverarbeitet werden können.
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Jeder Sendezweig 21 weist
auf der Seite des Modulators 5 einen ersten Mischer 31 auf,
der von dem ersten Oszillator 8 empfangene hochfrequente Signale
mit den vom Modulator 5 kommenden Signalen mischt. Dadurch
wird das vom Modulator 5 kommende Signal, das eine Zwischenfrequenz
darstellt, in ein Signal mit einer um die Ausrichtungsfrequenz unterschiedlichen
Frequenz umgesetzt. Von dem Modulator 5 aus gesehen ist
dem ersten Mischer 31 eine Verzögerungsleitung 33a nachgeschaltet,
die das Signal durch die Sende-Ausrichtungsfrequenz mit
einer Phasenverschiebung beaufschlagt und das zu einem zweiten Mischer 35 geführt wird.
Der zweite Mischer 35 mischt das von der Verzögerungsleitung 33a kommende
Signal mit dem von dem zweiten Oszillator 9 erzeugten Signal.
Dadurch wird das von der Verzögerungsleitung 33a kommende
Signal in ein Signal mit der Sende-Übertragungsfrequenz umgesetzt.
Dieses Signal wird zu einem Sende-Endverstärker oder einer Sende-Endstufe 37 geführt, das mit
einer Sendeantenne 39 in Verbindung steht. Vorzugsweise
sind die Sendezweige 21 hardwaremäßig auf einer Antennen-Baugruppe,
also z.B. auf einer Platine integriert.
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In ähnlicher Weise umfaßt der Empfangszweig 22 eine
Empfangsantenne 49 und weiterhin von dieser aus gesehen
einen Empfangsverstärker 47,
einen ersten Mischer 45, eine Verzögerungsleitung 43a, 43b, 43c, 43d, 43e und
einen zweiten Mischer 41 auf. Dabei ist der erste Mischer 45 mit dem
zweiten Oszillator 9 und der zweite Mischer 41 mit
dem ersten Oszillator 8 verbunden. Auf diese Weise wird
das von der Empfangsantenne 49 kommende Signal mit der
Empfangs-Übertragungsfrequenz
mit dem vom zweiten Oszillator 9 erzeugten Signal gemischt
und zu einem Signal mit einer Empfangs-Ausrichtungs-Frequenz verändert. Dieses
Signal wird durch die Verzögerungsleitung 43a, 43b, 43c, 43d, 43e mit
einer Phasenverschiebung beaufschlagt, dem zweiten Mischer 41 zugeführt und
durch diesen mit einem von dem ersten Oszillator 8 kommenden
Signal gemischt, so daß das
Signal eine konstante Emfangs-Zwischenfrequenz erhält. Der Schalter 8b und
der Schalter 9b , die durch die Systemsteuerung geschaltet
werden, sorgen dafür,
daß für die Sendephase
die Mischer 31 bzw. 35 des Sendezweigs und für die Empfangsphase
die Mischer 41 bzw. 45 des Empfangszweigs mit Oszillatorsignalen versorgt
werden.
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Die Empfangs-Übertragungsfrequenz ist dabei
vorzugsweise gleich der Sende-Übertragungsfrequenz
und liegt beispielsweise im Bereich von 10 GHz. Die Sende-Ausrichtungsfrequenz
bzw. die Empfangs-Ausrichtungsfrequenz ist jedoch geringer als die
Sende-Übertragungsfrequenz
bzw. die Empfangs-Übertragungsfrequenz,
die beide vorzugsweise im Bereich von 1 GHz liegen.
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In der Ausrichtungsanordnung 1 sind
parallel zum beschriebenen Antennen-Netzwerk 11 weitere Antennen-Netzwerke 12, 13, 14, 15 angeordnet.
Diese weisen im wesentlichen dieselben Komponenten wie das beschriebene
Antennen-Netzwerk 11 auf. In entsprechender Weise wurden
Bauteile mit derselben Funktion in den verschiedenen parallel zueinander
arbeitenden Antennen-Netzwerken mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Antennen-Netzwerke 12, 13, 14, 15 weisen
also in ihrem Sendezweig 21 jeweils einen ersten Mischer 31,
einen zweiten Mischer 35, einen Sende-Endverstärker oder Sende-Endstufe 37 und
eine Sendeantenne 39 und in ihrem Empfangszweig 22 jeweils
einen ersten Mischer 45, einen zweiten Mischer 41,
einen Empfangsverstärker 47 und
eine Empfangsantenne 49 auf.
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Die Verzögerungsleitungen 33a, 33b, 33c, 33d, 33e bzw. 43a, 43b, 43c, 43d, 43e im
jeweiligen Antennen-Netzwerk 11, 12, 13, 14, 15 weisen
jedoch verschiedene Längen
auf. Die Längen
der Verzögerungsleitungen
sind so vorgesehen, daß in
der Mittenstellung oder einer anderen definierten Stellung des Antennen-Diagramms
einer Antenne bzw. eines Antennen-Netzwerks 11, 12, 13, 14, 15 die
in den Verzögerungsleitungen
bewirkten Phasenlagen sich relativ zueinander um ein Vielfaches
der Wellenlänge unterscheiden.
So weist das Antennen-Netzwerk 12 in seinem Sendezweig 21 eine
Verzögerungsleitung 33b und
in seinem Empfangszweig 22 eine Verzögerungsleitung 43b auf.
Analog sind im Antennen-Netzwerk 13 die Verzögerungsleitungen 33c bzw. 43c,
im Antennen-Netzwerk 14 die Verzögerungsleitungen 33d bzw. 43d und
im Antennen-Netzwerk 15 die Verzögerungsleitungen 33e bzw. 43e vorgesehen.
Dabei sind die Verzögerungsleitungen 33b und 43b so
beschaffen, daß in
ihnen eine Phasenverschiebung auftritt, die sich um mindestens eine
Wellenlänge
von der in den Verzögerungsleitungen 33a bzw. 43a auftretenden
Phasenverschiebungen unterscheidet. Im Vergleich zu den in der Verzögerungsleitung 33a oder 43a auftretenden
Phasenverschiebungen tritt in den Verzögerungsleitungen 33c bzw. 43c eine
um die mindestens zweifache Wellenlänge größere Phasenverschiebung, in
den Verzögerungsleitungen 33d bzw. 43d eine
um die mindestens dreifache Wellenlänge größere Phasenverschiebung und
in den Verzögerungsleitungen 33e bzw. 43e eine
um die mindestens vierfache Wellenlänge größere Phasenverschiebung auf.
Durch die in den Verzögerungsleitungen
der verschiedenen Antennen-Netzwerke 11, 12, 13, 14, 15 auftretenden,
voneinander unterschiedlichen Phasenverzögerungen wird erreicht, daß das jeweilige
Antennen-Diagramm der Sende-Antennen 39 bzw. der Empfangs-Antennen 49 in
einem bestimmten Winkel zu einer Referenz- oder Nullstellung ausgerichtet
ist, so daß die
Abstrahlung immer in horizontaler Richtung erfolgt. Wegen der relativ
großen Entfernung
der Gegenstelle im Vergleich zu den Höhenunterschieden der jeweils
kommunizierenden Flugzeuge ist eine Korrektur aufgrund unterschiedlicher
Höhen der
Flugzeuge nicht erforderlich. Dabei wird unter der horizontalen
Richtung eine Richtung verstanden, die parallel zur Erdoberfläche verläuft. Die
Ausrichtung bzw. Veränderung
der Antennen-Diagramme erfolgt durch die vektorielle Addition der einzelnen
Signale jeder Sende-Antenne 39 bzw.
jeder Empfangs-Antenne 49, so daß sich in entsprechender Weise
die Signal-Pegel
der verschiedenen Antennen-Netzwerke 11, 12, 13, 14, 15 beim
Empfang bzw. Senden in einer bestimmten Sende- bzw. Empfangs-Richtung
vektoriell auf-addieren. Da die Phasenverschiebung in den verschiedenen
Antennen-Netzwerken 11, 12, 13, 14, 15 durch
die unterschiedlich langen Verzögerungsleitungen 33a, 33b, 33c, 33d, 33e bzw. 43a, 43b, 43c, 43d, 43e im
Zusammenwirken mit der vom ersten Oszillator 8 erzeugten
Speisefrequenzen bewirkt wird, kann durch die Veränderung
dieser Speisefrequenzen des ersten Oszillators 8, die über den
jeweils ersten Mischer 31 mit dem vom Modulator 5 kommenden
Signal überlagert
werden, die Ausbildung der Hauptstrahlrichtung der Antenne in einer
definierten Richtung bewirkt werden. Diese Richtung ist die Richtung
zum Flugzeug, das die zu sendenden Nutzdaten bzw. Signale empfangen
soll.
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Bei der Veränderung der relativen Lage
der beiden miteinander kommunizierenden Flugzeuge aufgrund von Flugmanövern wird
der sich jeweils ergebende Sollwinkel der Antennen-Hauptstrahlrichtung
durch die Systemsteuerung 3 oder durch ein diesem zugeordneten
System ermittelt und daraus die Frequenz des ersten Oszillators 8 so
verändert, daß eine Ausrichtung
der Antennen-Hauptstrahlrichtung in der durch den Sollwinkel gegebenen
Sollrichtung bewirkt wird. Der Sollwinkel wird dabei vorzugsweise
durch das Flugzeug-Referenzsystem, z.B. das Inertialsystem, ermittelt
und mit dem Azimuthwinkel zur Gegenstelle in den Elevationswinkel
umgerechnet.
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Der zweite Oszillator 9 im
Sendeteil 21 bewirkt, daß das aus der jeweiligen Verzögerungsleitung 33a, 33b, 33c, 33d, 33e kommende
Signal letztendlich auf die konstante Sende-Übertragungsfrequenz
umgesetzt wird. Die vom ersten Oszillator 8 über den
jeweils ersten Mischer 31 zur Ausrichtung der jeweiligen
Antennen-Diagramme eingebrachte Frequenz-Abweichung wird also durch die Subtraktion
einer gleichen Frequenz-Abweichung durch den zweiten Oszillator 9 und
den jeweils zweiten Mischer 35 eliminiert. Auf diese Weise
senden die jeweiligen Sende-Antennen 39 die betreffenden
Daten mit derselben Übertragungsfrequenz,
unabhängig
von der Ausrichtung der zu den jeweiligen Sende-Antennen 39 gehörenden Antennen-Diagramme.
Dabei bestimmt die vom zweiten Oszillator 9 eingebrachte Grundfrequenz
im wesentlichen die Sende-Übertragungsfrequenz
der Sende-Antennen 39, da die Frequenz des zweiten Oszillators 9 groß gegenüber der Frequenz
des ersten Oszillators 8 und der Frequenz des vom Modulator 5 kommenden
Signals 23 ist. Bei der Mischung der entsprechenden Signale
durch die Mischer 31, 35 im Sendeteil 21 sind die Schalter 8b, 9b so
einzustellen, daß die
Signale des ersten Oszillators 8 zu dem zugeordneten ersten
Mischer 31 bzw. die Signale des zweiten Oszillators 9 zu
dem jeweils zugeschalteten zweiten Mischer 35 gelangen.
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Im Empfangsbetrieb findet eine Überlagerung
der im jeweiligen Empfangsteil 22 auftretenden Empfangssignale
zum einen über
den zweiten Oszillator 9 und des diesem jeweils zugeordneten
ersten Mischer 45 sowie über den ersten Oszillator 8 in
Verbindung mit dem diesen zugeordneten zweiten Mischer 41 statt.
Hierzu sind die Schalter 8b, 9b so einzustellen,
daß die
Signale des ersten Oszillators 8 zu den zugeordneten zweiten
Mischern 41 bzw. die Signale des zweiten Oszillators 9 zu
den jeweils zugeschalteten ersten Mischern 45 gelangen.
Die Wirkung der in die jeweiligen Empfangszweige 22 über den
ersten 8 und zweiten Oszillator 9 eingebrachten Phasenverschiebungen
ist umgekehrt zu der in den jeweiligen Sendezweigen 21 vorgesehenen
Wirkungsweise. Das von der Empfangs-Antenne 49 kommende
und vom Empfangsverstärker 47 verstärkte Signal
wird mittels des zweiten Oszillators 9 bei einer entsprechenden
Stellung des Schalters 9b und mittels des jeweiligen ersten
Mischers 45 mit einem Signal überlagert, das sich aus einer
Grundfrequenz und einer für
die Diagramm-Schwenkung
erforderlichen variablen Frequenz bildet. Dadurch entsteht ein Signal
mit einer Empfangs-Ausrichtungsfrequenz, das durch den zweiten Mischer 41 auf
eine Zwischen-Frequenz gebracht wird. Das Signal mit der Zwischen-Frequenz
wird über
die Leitung 24 dem Demodulator
6 zugeführt. Durch die vektorielle
Addition der nach der zweimaligen Mischung erhaltenen Empfangssignale 24 entsteht
wie beim Sendefall durch unterschiedliche Phasenverschiebung die
Diagrammschwenkung. Von den Empfangs-Antennen 49 aus gesehen
werden die Signale hinter den jeweiligen ersten Mischern 45 über die
Verzögerungsleitungen 43a, 43b, 43c, 43d, 43e geführt, um
die durch diese Verzögerungsleitungen
entstehende Phasenverzögerung
in eine Diagramm-Änderung
umzuwandeln, die den Empfang von Signalen der Gegenstelle aus der
horizontalen Richtung bewerkstelligen, d.h. aus einer im wesentlichen
parallel zur Erdoberfläche verlaufenden
Richtung. Wie für
den Sendefall wird durch die zweimalige Mischung im ersten Mischer 45 und
im zweiten Mischer 41 die Empfangsfrequenz auf die in der
Leitung 24 vorliegende konstante Zwischen-Frequenz umgesetzt
und dem Demodulator 6 zugeführt.
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Die Systemsteuerung 3 berechnet
den Elevationswinkel aus den Lagewinkeln, d.h. den Roll-, Nick-
und Azimuth-Winkeln, und setzt diese in die erforderliche Frequenzablage
zur Erzeugung der zusammen mit den Verzögerungsleitungen 33a, 33b, 33c, 33d, 33e bzw. 43a, 43b, 43c, 43d, 43e bewirkten
Phasenverschiebungen bei der ebenfalls bewirkten Sende- bzw. Empfangs-Ausrichtungs-frequenz um,
indem sie die Ansteuersignale für
den ersten Oszillator 8 bzw. den zweiten Oszillator 9 erzeugt.
Die Phasenverschiebungen, die zwischen den Antennen-Netzwerken auftreten,
sind so vorgesehen, daß sich
für das
Senden bzw. das Empfangen eine Antennen-Hauptstrahlrichtung der
Ausrichtungs-Anordnung 1 ergibt, die einen Sollwinkel relativ
zu einer flugzeugfesten Bezugsachse hat, d.h. bei jeder Fluglage
zur Gegenstelle ausgerichtet ist. Die dazu in jedem Antennen-Netzwerk
vorzusehende Phasenverschiebung hängt dabei von den Abständen zwischen den
jeweiligen Sende 39 – bzw.
den jeweiligen Empfangs 49 – Antennen der Antennen-Netzwerke 11, 12, 13, 14, 15 ab.
Diese sind vorzugsweise gleich groß. Sind diese unterschiedlich,
ermitteln sich die erforderlichen Phasenlagen zur Erzeugung oder
Bildung und Ausrichtung der Antennen-Hauptstrahlrichtung nach bekannten
Algorithmen.
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Durch die zweiten Mischer 35 im jeweiligen Sendezweig 21 und
die ersten Mischer 45 im jeweiligen Empfangszweig 22 wird
erreicht, daß die End-Frequenz
oder Übertragungs-Frequenz
konstant bleibt, auch wenn sich die Ausrichtung der Antennen-Hauptstrahlrichtung ändert. In
der 2 ist beispielhaft
eine Antennen-Hauptstrahlrichtung 70 dargestellt. Mit Hilfe
der beschriebenen Vorrichtung kann diese in andere Schwenkpositionen 71, 72, 73, 74, 75, 76 bewegt
werden.
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Weiterhin ist die Systemsteuerung 3 dazu vorgesehen,
die Steuersignale zur Umschaltung von Senden auf Empfangen und umgekehrt
sowie Ein- und Ausschaltsignale für Verstärkerbausteine (nicht gezeigt)
zu erzeugen. Außerdem
kann vorgesehen sein, daß die
Systemsteuerung 3 die Sende- bzw. Empfangs-Frequenzwahl
durch Festlegung bzw. Veränderung
der vom zweiten Oszillator 9 erzeugten Grundfrequenz steuert.
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Mit Hilfe der Schalter 8b bzw. 9b wird
zwischen den Betriebsarten Senden und Empfangen umgeschaltet. Alternativ
dazu kann jedoch, wenn für Senden
und Empfangen unterschiedliche Frequenen benutzt werden (frequency
diversity) auch ein paralleles Senden und Empfangen vorgesehen sein.
Dabei können
dann zwei erste 8 bzw. zweite 9 Oszillatoren vorgesehen
sein.
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Der Modulator 5 und der
Demodulator 6 kann die zu sendenden bzw. empfangenen Daten
für alle gebräuchlichen
Modulationsarten, wie beispielsweise AM (Amplituden-Modulation),
FM (Frequenz-Modulation), PM (Phasen-Modulation) oder Spread Spectrum,
umsetzen.
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Die gesamte Schaltung der Antennen-Netzwerke 11, 12, 13, 14, 15,
möglicherweise
auch einschließlich
der Antennen 39, 49 ist zweckmäßigerweise auf einer gemeinsamen
oder wenigstens pro Sende- oder Empfangszweig gemeinsamen Leiterplatte 80 (3) untergebracht, die als
Multilayer ausgeführt
sein kann. Weiterhin können
auch die Sende-Antennen 39 und
Empfangs-Antennen 49 auf dieser gemeinsamen Platte untergebracht
sein, wobei die Antennen dann z.B. Patch- oder Schlitzantennen sein
können
und die aktiven Bauteile in SMD- oder Chip-Technik ausgeführt sind.
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Dadurch, daß für jede Antenne ein Sende- bzw.
Empfangs- Netzwerk und/oder Vorverstärkereingangsstufe vorhanden
ist, ist die Ausfallsicherheit der Ausrichtungsanordnung 1 hoch.
Vor allem wird diese mit geringem funktionalem Geräte-Aufwand
erreicht.
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Durch das zweimalige Mischen der
Abstrahlungs- bzw. Empfangsfrequenz mit den durch den ersten 8 und
zweiten Oszillator 9 erzeugten Signale wird erreicht, daß die Phasenverschiebung
in einem leicht beherrschbaren tieferen Frequenzbereich und somit
bei geringerer Leistung erfolgt. Da sich die Antennen-Netzwerke 11, 12, 13, 14, 15 direkt
am Einspeisepunkt der jeweiligen Sende- 39 bzw. Empfangs- 49 Antenne
befinden, sind die Zuleitungen äußerst kurz
und somit für
Phasenänderungen
unempfindlich und praktisch dämpfungsfrei.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für die Sendezweige 21 keine
teueren Endstufen mit hoher Leistung benötigt werden, sondern nur eine
Anzahl kleiner, parallel geschalteter und preiswerter Verstärkerbausteine
verwendet werden. Durch diese Parallelschaltung von mehreren Antennen-Netzwerken
wird die Ausfallsicherheit erhöht.
Dadurch können
mit geringem Aufwand die herrschenden Anforderungen leicht erreicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform
können die
Sende- 39 und Empfangs-Antennen 49 Teile der Flugzeugstruktur
sein. Bei Flugzeugen ergibt sich durch diese Anordnung insbesondere
der Vorteil, daß sich
der Radar-Rückstreu-querschnitt
und die aerodynamischen Verhältnisse
nicht oder nur verhältnismäßig gering
verändern.
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In einer weiteren Ausführungsform
kann jedes Antennenfeld der Antennen-Netzwerke 11, 12, 13, 14, 15 für den Sende-
(21) und den Empfangszweig (22) auch mit nur einem
Antennenfeld realisiert sein. Einem solchen Antennenfeld müßte dann
je Antenne ein entsprechender Umschalter oder ein Zirkulator zugeordnet
sein, um diese Antennen für
den Fall des Sendens die entsprechenden Funktionen des Sendezweigs 21 und
für den
Fall des Empfangs die entsprechenden Funktionen des Empfangszweigs 22 zuzuordnen.
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Die Antennen-Netzwerke oder -Baugruppen 11, 12, 13, 14, 15 können in
Flugzeug-Strukturteilen integriert sein.