DE2145429C3

DE2145429C3 - Phase control circuit for an antenna with electronic beam steering

Info

Publication number: DE2145429C3
Application number: DE2145429A
Authority: DE
Inventors: Jacques Sartrouville Salmon (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1970-09-11
Filing date: 1971-09-10
Publication date: 1980-04-17
Also published as: US3787858A; FR2104973B1; GB1351146A; DE2145429A1; IL37592A0; DE2145429B2; FR2104973A1; SE366157B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Phasensteuerschaltung für eine Antenne mit elektronischer Strahl-Schwenkung, die mehrere Einzelstrahler enthält, von denen jeder aus einem aktiven Modul mit eigenem Oszillator, einem Verstärker und einer Phasenregelschleife besteht, wobei die Phüsensteuerschaltung Signale der gleichen Frequenz F mit steuerbarer gegenseitiger Phasenverschiebung erzeugt, die den Phasenregelschleifen der Module als Phasenbezugssignal so zugeführt werden, daß die Sende- bzw. Empfangssignale der Module eine der gewünschten Strahlrichtung entsprechende gegenseitige Phasenver-Schiebung haben.The invention relates to a phase control circuit for an antenna with electronic beam pivoting, which contains several individual radiators, each of which consists of an active module with its own oscillator, an amplifier and a phase locked loop, the phase control circuit signals of the same frequency F with controllable mutual Phase shift generated, which are fed to the phase-locked loops of the modules as a phase reference signal so that the transmitted or received signals of the modules have a mutual phase shift corresponding to the desired beam direction.

Eine Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung, bei der jeder Einzelstrahler als aktiver Modul ausgebildet ist, der seinen eigenen Hochfrequenzgenerator enthält, ist aus der Zeitschrift »Proceedings of the IEEE«, Vol. 56, Nr. 11, November 1968, Seiten 1763 bis 1770 (insbesondere Abschnitt III D auf Seite 1769), bekannt. Die von einer solchen Antenne abgestrahlte Leistung ist gleich der Summe der Einzelleistungen der aktiven Module, und für die Phasensteuerung brauchen nur Phasenbezugssignale von verhältnismäßig geringem Pegel erzeugt zu werden, die zur Phasenregelung der von den Modulen erzeugten Hochfrequenzschwingungen dienen. Wenn die Antenne zum Empfang verwendet werden soll, dienen die in gleicher Weise phasengesteueflen Höchffeqüenzschwingüngcn als ÜberlägerUngsschwingungen.An antenna with electronic beam swiveling, with each individual radiator as an active module which contains its own high-frequency generator is from the journal Proceedings of the IEEE ", Vol. 56, No. 11, November 1968, pages 1763 bis 1770 (in particular Section III D on page 1769), known. The one emitted by such an antenna Power is equal to the sum of the individual power of the active modules and is needed for phase control only phase reference signals of relatively low level are generated, which are used for phase control of the High-frequency vibrations generated by the modules are used. When the antenna is used for reception is to be, serve the same way phase-controlled maximum vibrations as superposition vibrations.

Bei Antennen, deren Einzelstrahlcr nicht durch aktive Module gebildet sind, sondern von einer allen Einzelstrahlern gemeinsamen Hochfrequenzquelle gespeist werden, ist es bekannt, die gegenseitige Phasenverschiebung für die Ansteuerung der Einzelstrahler dadurch zu erzeugen, daß ein gemeinsames Signal in /.wei einen Phasenunterschied von 90°In the case of antennas whose individual beams are not formed by active modules, but by all of them Individual radiators are fed common high-frequency source, it is known to be mutual To generate phase shift for the control of the individual radiators that a common Signal in /.wei a phase difference of 90 °

aufweisende Signalkomponenten aufgespalten wird, und diese Komponenten dann in einer weiteren Anordnung so zusammengefaßt werden, daß ein Ausgangssignal mit der gewünschten Phase entsteht, Bei einer aus der US-PS 34 45 853 bekannten Phasensteuerschaltung dieser Art ist für jeweils zwei symmetrisch zueinander in der Antenne liegende Einzelstrahler ein Polarisations-Drehglied vorgesehen, das an den Ausgang eines allen Einzelstrahlern gemeinsamen Sendegenerators angeschlossen ist und zwei Ausgänge hat, die Signalkomponenten abgeben, die dem Sinus bzw. dem Cosinus des eingestellten Polarisationsdrehwinkeb proportional sind. Eine der beiden Signalkomponenten wird in einem Phasenschieber um 90° phasenverschoben, und dann werden die beiden Signalkomponenten in einem magischen T additiv und subtraktiv zusammengefaßt Die dadurch erhaltenen Summen- und Differenzsignale dienen zur Speisung der beiden zugeordneten Einzelstrahler. Die für die Einstellung der gewünschten Strahlungsrichtung der Antenne erforderliche gegenseitige Phaserverschiebung der den Einzelstrahlern zugeführten Signale wird durch entsprechende unterschiedliche Einstellung der Polarisations-Drehglieder erhalten. Zur Änderung der Strahlrichtung, insbesondere zur Erzeugung einer periodischen Strahlschwenkung, müssen alle Polarisations-Drehglieder gemeinsam verstellt werden. Diese Lösung erfordert einen sehr großen Aufwand, einerseits wegen der Anzahl der einstellbaren Polarisations-Drehglieder, die bei einer Antenne mit vielen Einzelstrahlern sehr groß werden kann, zum andern deswegen, weil alle Vorgänge bei der sehr hohen Sendefrequenz stattfinden, und schließlich auch deshalb, weil die gesamte abgestrahlte Sendeleistung auf diese Weise behandelt werden muß.having signal components is split, and these components then in a further Arrangement can be summarized in such a way that an output signal with the desired phase is produced, In one known from US-PS 34 45 853 phase control circuit of this type is for two a polarization rotating element provided symmetrically to each other in the antenna, which is connected to the output of a transmitter generator common to all individual radiators and has two outputs that emit signal components that correspond to the sine and cosine of the set Polarization angles of rotation are proportional. One of the two signal components is in a phase shifter 90 ° out of phase, and then the two signal components are in a magic T. summed up additively and subtractively The resulting sum and difference signals are used for Supply of the two assigned individual radiators. The one for setting the desired direction of radiation the antenna required mutual phase shift of the signals fed to the individual radiators is obtained by setting the polarization rotating members differently. To change the direction of the beam, in particular to generate a periodic beam swivel, must all polarization rotating members adjusted together. This solution requires a great deal of effort, on the one hand because of the number of adjustable polarization rotating elements in an antenna with many individual radiators can be very large, on the other hand because all processes take place at the very high transmission frequency, and finally because the entire radiated transmission power is treated in this way must become.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Phasensteuerschaltung der eingangs angegebenen Art, bei welcher die zur Änderung der Strahlrichtung erforderliche Einstellung der gegenseitigen Phasenverschiebung der Phasenbezugssignale auf sehr einfache Weise und mit geringem Schaltungsaufwand möglich ist.The object of the invention is to create a phase control circuit of the type specified above, in which the adjustment of the mutual phase shift required to change the beam direction the phase reference signals is possible in a very simple manner and with little circuit complexity.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine allen Modulen gemeinsame Pilotanordnung zur Erzeugung von zwei um 90° phasenverschobenen Signa!komponenten der gleichen Frequenz F/p (p = ganze Zahl) vorgesehen ist, daß an die Pilotanordnung eine einstellbare Dämpfungsanordnung angeschlossen ist, die ein gegenüber der einen Signalkomponente phasenverschobenes Signal mit einstellbarer Dämpfung liefert, daß für jeden Modul ein festes Dämpfungsglied vorgesehen ist, welches das Ausgangssignal der einstellbaren Dämpfungsanordnung empfängt, daß für jeden Modul eine Addierschaltung vorgesehen ist, die am einen Eingang das Ausgangssignal des zugehörigen festen Dämpfungsglieds und &m anderen Eingang die eine Signalkomponente empfängt, daß jeder Addierschaltung ein Frequenzvervielfacher mit dem Vervielfachungsfaktor ρ nachgeschaltet ist. dessen Ausgangssignal dem zugeordneten Modul als Phasenbezugssignal zugeführt wird, und daß eine bo Anordnung zur Steuerung des Dämpfungsfaktors der einstellbaren Dämpfungsanordnung vorgesehen ist.According to the invention, this object is achieved in that a pilot arrangement common to all modules is provided for generating two signal components phase-shifted by 90 ° and having the same frequency F / p (p = integer) that an adjustable damping arrangement is connected to the pilot arrangement , which supplies a phase-shifted signal with adjustable damping compared to the one signal component, that a fixed attenuator is provided for each module, which receives the output signal of the adjustable damping arrangement, that for each module an adder circuit is provided, which at one input the output signal of the associated fixed Attenuator and & m other input that receives a signal component that each adding circuit is followed by a frequency multiplier with the multiplication factor ρ . the output signal of which is fed to the assigned module as a phase reference signal, and that a bo arrangement for controlling the damping factor of the adjustable damping arrangement is provided.

Bei der Phasensteuerschaltung nach der Erfindung braucht für die Phaseneinstellung der Gesamtheit der aktiven Module, deren Anzahl beliebig groß sein kann, b5 nur die Einstellung einer einzigen, allen aktiven Modulen gemeinsamen einstellbaren Dämpfungsanordnung geändert zu werden, was mit geringem Aufwand und einfachen Steuersignalen möglich ist. Die den einzelnen Modulen zugeordneten fest eingestellten Dämpfungsglieder halten jeweils die· erforderliche gegenseitige Phasenverschiebung aufrecht. Ferner werden nur sehr einfache Bauelemente, wie Dämpfungsglieder und Addierschaltungen, verwendet, die außerdem noch einfach aufgebaut sein können, weil sie nicht bei der hohen Sendefrequenz, sondern bei einer niedrigeren Frequenz arbeiten und nur für eine sehr geringe Leistung ausgelegt zu sein brauchen.In the phase control circuit according to the invention for the phase adjustment of the entirety of the active modules, the number of which can be as large as desired, b5 only the setting of a single adjustable damping arrangement that is common to all active modules to be changed, which is possible with little effort and simple control signals. The the Fixed attenuators assigned to individual modules each maintain the required mutual phase shift upright. Furthermore, only very simple components, such as attenuators and adding circuits, which can also be constructed simply because they do not have the high transmission frequency but work at a lower frequency and only for a very low one Performance need to be designed.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing. In it shows

Fig. 1 ein Übersichtsschema einer Antenne mit aktiven Modulen und einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,1 shows an overview diagram of an antenna with active modules and a circuit arrangement according to FIG the invention,

Fi g. 2 das Schaltbild eines an sich bekannten aktiven Moduls,Fi g. 2 shows the circuit diagram of an active one known per se Module,

Fi g. 3 das Schaltbild eines anderen an sich bekannten Moduls,Fi g. 3 shows the circuit diagram of another known per se Module,

F i g. 4 ein erstes Ausführungsbeis;.-*äl der Phasensteuerschaltung nach der Erfindung,F i g. 4 shows a first embodiment of the phase control circuit according to the invention,

Fig.5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Phasensteuerschaltung nach der Erfindung und5 shows a second embodiment of the phase control circuit according to the invention and

F i g. 6 eine abgeänderte Ausführung der Antenne von Fig. 1F i g. 6 shows a modified embodiment of the antenna from FIG

Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung enthält eine Vielzahl von aktiven Modulen M\, M... M_n-\, M_n, welche die Einzelstrahler der Antenne darstellen and der üblichen Technik entsprechend in einer Zeile oder in einer Zeilen-Spalten-Anordnung angeordnet sind. Jeder Modul enthält seinen eigenen Höchstfrequenzgenerator, so daß die von der Antenne abgestrahlte Gesamtleistung gleich der Summe der von den einzelnen Modulen erzeugten Leistungen ist. Zur Erzielung einer gewünschten Strahlungsrichtung müssen die von den einzelnen Modulen abgestrahlten Weilen genau festgelegte gegenseitige Phasenverschiebungen aufweisen, und zur Erzielung einer Strahlschwankung müssen diese Phasenverschiebungen in genau definierter Weise geändert werden.The in F i g. 1 schematically illustrated antenna with electronic beam swiveling contains a plurality of active modules M \, M ... M _n - \, M _n , which represent the individual radiators of the antenna and according to the usual technology in a row or in a row-column arrangement are arranged. Each module contains its own high frequency generator, so that the total power radiated by the antenna is equal to the sum of the power generated by the individual modules. To achieve a desired direction of radiation, the waves emitted by the individual modules must have precisely defined mutual phase shifts, and to achieve a beam fluctuation, these phase shifts must be changed in a precisely defined manner.

Damit die von den einzelnen Höchstfrequenzgeneratoren der Module M\, M₂... M_n erzeugten Sendeschwingungen die erforderliche Phasenlage haben, wird jedem Modul von einer Sende-Steueranordnung B\ ein Sende-Bezugssigna! SE\, SE₂, ■.., SE_n~\, SE_n zugeführt, dem die Phase der erzeugten Sendeschwingung nachgeregelt wird. Die Sende-Steueranordnung B\ wird ihrerseits von einer Sende-Pilotanordnung E\ angesteuert, die ein gemeinsames Sende-Pilotsignal erzeugt, aus dem die einzelnen Sende-Bezugssignale in einer später erläuterten Weise abgeleitet werden.Thus the _n transmit vibrations generated have the required phase position of the individual microwave generators of the modules M \, M ₂ ... M, each module is a transmission control arrangement B \ a send-Bezugssigna! SE \, SE ₂ , ■ .., SE _n ~ \, SE _n supplied to which the phase of the transmitted oscillation is readjusted. The transmission control arrangement B \ is in turn controlled by a transmission pilot arrangement E \ which generates a common transmission pilot signal from which the individual transmission reference signals are derived in a manner explained later.

Ft/ner ist bei der Antenne von F i g. 1 angenommen,Ft / ner is at the antenna of FIG. 1 assumed

daß jeder aktive Modul M\, M2 Ai_n-I, M_n einenthat every active module M \, M2 Ai _n -I, M _n one

Empfangsteil mit einer Frequenzumsetzerstiife enthält, der ein im Modul erzeugtes Überlagerungssignal zur Umsetzung der Empfangssignale auf eine Zwischenfrequenz zugefühn wird. Die in den einzelnen Modulen erzeugten Überlagerungssignale müssen gleichfalls genau bestimmte gegenseitige Phasenverschiebungen haben. Zu diesem Zweck ist eine Empfangssteutranordnung B2 vorgesehen, die jedem Modul ein Empfangssteuersignal SRi, SR₂, .... SR_n-\, SR_n liefert, das zur Phasenregelung des im Modul erzeugten Überlagerungsoszillators verwendet wird. Die Empfangssteueranordnung Bi wird von einer Empfangs-Pilotanordnung £2 angesteuert, die ein gemeinsames Empfangs-Pilotsignal erzeugt, aus dem die EmpfangssteuersignaleReceiving part contains a frequency converter pin to which a superimposed signal generated in the module is fed to convert the received signals to an intermediate frequency. The superimposition signals generated in the individual modules must also have precisely defined mutual phase shifts. For this purpose, a reception control arrangement B2 is provided which supplies each module with a reception control signal SRi, SR ₂ , .... SR _n - \, SR _n , which is used for phase control of the local oscillator generated in the module. The reception control arrangement Bi is controlled by a reception pilot arrangement £ 2, which generates a common reception pilot signal from which the reception control signals

abgeleitet werden. Die Frequenzen des Sende-Pilotsignals und des Empfangs-Pilotsignals unterscheiden sich voneinander um die Zwischenfrequenz.be derived. The frequencies of the transmit pilot signal and the reception pilot signal differ from each other by the intermediate frequency.

Die Sende- und Empfangs-Bezugssignale SE. SR können eine im Vergleich zur Sendeleistung sehr geringe Leistung haben, die im allgemeinen für alle Bezugssignale gleich ist.The transmit and receive reference signals SE. SR can have a very low power compared to the transmission power, which is generally the same for all reference signals.

Der Aufbau der Steueranordnungen B\. Bi und der Pilotanordnunj;en Ei, E₂ wird später genauer erläutert.The structure of the control orders B \. Bi and the pilot arrangement Ei, E ₂ will be explained in more detail later.

leder der Module Mi. M₂ ... M_n der Antenne von Fig. 1 kann beispielsweise den in F i g. 2 gezeigten bekannten Aulbau haben. Der Modul enthält dann im wesentlichen:leather of the modules Mi. M ₂ ... M _{n of} the antenna of FIG. 2 have known structure shown. The module then essentially contains:

— einen Sendeoszillator OE der Frequenz Fi. dessen Phase dem Sende-Bezugssignal SE der Frequenz Fi mit Hilfe einer Phasenregelschleife PE nachgeregelt st, die im wesentlichen einen- a transmission oscillator OE of frequency Fi. whose phase is readjusted to the transmission reference signal SE of the frequency Fi with the aid of a phase-locked loop PE, which essentially has a

und einen Verstärker AE enthält; die vom Sendeoszillator OE erzeugten Signale können gegebenenfalls durch ein äußeres Signal Σ amplitudenmoduliert sein:and includes an amplifier AE; the signals generated by the transmitter oscillator OE can optionally be amplitude-modulated by an external signal Σ:

— einen Übe· lagerungsoszillator OR. der eine von der Frequenz Fi verschiedene Frequenz F₂ liefert, und dessen Phase dem Empfangs-Bezugssignal SR der Frequenz F₂ mit Hilfe einer Phasenregelschleife PR nachgereg« It ist. die im wesentlichen einen Phasendetektor DR und einen Verstärker AR enthält:A local oscillator OR. _{which supplies a frequency F 2} different from the frequency Fi, and the phase of which is adjusted to the reception reference signal SR of the frequency F ₂ with the aid of a phase-locked loop PR . which essentially contains a phase detector DR and an amplifier AR :

— eine Mischstufe MR. von der ein Eingang an den Überlagerungsoszillator OR und ein weiterer Eingang an die Klemm·: »Empfang« des andererseits mit der Antenne und dem Oszillator OE verbundenen Sende-Empfangs-Umschalters TR angeschlossen ist.- a mixer stage MR. One input of which is connected to the local oscillator OR and a further input to the terminal ·: "Reception" of the transmit / receive switch TR connected on the other hand to the antenna and the oscillator OE.

Die Zwischenfrequenzsignale Fl am Ausgang der Mischstufe MR werden in dem Verstärker /4/verstärkt. an den der nicht dargestellte eigentliche Empfänger R angeschlossen ;St.The intermediate frequency signals Fl at the output of the mixer MR are amplified in the amplifier / 4 /. to which the actual receiver R , not shown, is connected; St.

Wenn Sendung und Empfang nicht gleichzeitig stattfinden (wjis der häufigste Fall ist), kann entsprechend dem Schema von F i g. 3 ein einziger Oszillator OE verwendet werden. In Fig. 3 haben die gleichen Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie in F i g. 2. und 5W,. SW₂ sine Umschalter, die durch Steuersignale C synchron mit dem Sende-Empfangs-Umschalter TR betätigt werden. In der dem Empfang entsprechenden Stellung verbindet der Umschalter 5W₂ den Ausgang des Oszillators OEmit einer Abschlußimpedanz ZIf transmission and reception do not take place at the same time (wjis the most common case), according to the scheme of FIG. 3 a single oscillator OE can be used. In FIG. 3, the same reference symbols have the same meaning as in FIG. 2. and 5W ,. SW _{2 are} changeover switches which are operated by control signals C in synchronism with the transmit / receive changeover switch TR . In the position corresponding to the reception, the changeover switch 5W ₂ connects the output of the oscillator OE to a terminating impedance Z.

F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer der Steueranordnunpen Si, S₂ und der zugehörigen Pilotanordnung E\ bzw. E₂ von F i g. 1, die zur Erzeugung von Bezugssignalen Si. Si... S_n-u S_n dient, die entw eder die Sende-Bezugsj.ignale oder die Empfangs-Bezugssignale sein können.F i g. 4 shows an exemplary embodiment of one of the control _{arrangements Si, S 2} and the associated pilot arrangement E 1 or E ₂ from FIG. 1, which are used to generate reference signals Si. Si ... S _n -u S _n , which can be either the transmit reference signals or the receive reference signals.

Unabhängig davon, ob die Signale als Sende-Bezugssignale SE oder als Empfangs-Bezugssignaie SR verwendet werden, werden sie in allen Fällen aus einem Pilotsignal mit einer niedrigeren Frequenz f- F/p erzeugt, wobei Fje nach Lage des Falls entweder gleich Fi oder gleich F₂ ist. Es werden zunächst Zwischenbezugssignale Si' der Frequenz /"durch Addition von zwei gegenseitig phasenverschobenen Komponenten erhalten, wobei einer dieser Komponenten in Abhängigkeit von dem Winkel der gewünschten Strahlungsrichtung eine für die Gesamtheit der Module gleiche einstellbare Dämpfung sowie eine feste, für jeden Modul andere Dämpfung erteilt wird. Die Bezugssignale S, der Frequenz F werden dann aus den Signalen S' durch Frequenzvervielfachung erhalten.Regardless of whether the signals are used as transmission reference signals SE or as reception reference signals SR , they are in all cases generated from a pilot signal with a lower frequency f-F / p , where F depending on the case is either equal to or equal to Fi F ₂ is. First intermediate reference signals Si ' of frequency / "are obtained by adding two mutually phase-shifted components, one of these components providing an adjustable attenuation that is the same for all of the modules and a fixed attenuation that is different for each module, depending on the angle of the desired radiation direction The reference signals S, of the frequency F are then obtained from the signals S ' by frequency multiplication.

Der in F i g. 4 gezeigte Generator G. der heispielsweise eine Frequenz /"=115 MtIz erzeugt, liefert zwei Signalkomponenten Vi und V₂ mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung um 90". Diese Signale werden jeweils einem einstellbaren Dämpfungsglied A Vi bzw. A V₂ zugeführt, deren Dämpfungsfaktoren k\ bzw. Zr₂ in Abhängigkeit von der gewünschten Strahlungsrichtung Θ geändert werden. Zu diesem Zweck liefert ein Rechengerät Ca. das gegebenenfalls durch einen Festspeicher ersetzt sein kann. zu den Dämpfungssteueranordnungen C3y und CG 2 der Dämpfungsglieder die Werte der Dämpfungsfaktoren in Abhängigkeit von θ. Das Dämpfungsglied A V\ liefert somit ein Signal k\ V\, und das Dämpfungsglied A V₁ liefert ein Signal Zr₂V₂, das zu dem Signal k\ V\ um 90' phasenverschoben ist.The in F i g. The generator G. shown in FIG. 4, which generates a frequency / "= 115 MtIz, for example, supplies two signal components Vi and V ₂ with a mutual phase shift of 90". These signals are each fed to an adjustable attenuator A Vi or A V ₂ , the attenuation factors k 1 or Zr ₂ of which are changed as a function of the desired direction of radiation Θ. For this purpose, a computing device Ca provides, which can optionally be replaced by a permanent memory. for the damping control arrangements C3y and CG 2 of the damping elements, the values of the damping factors as a function of θ. The attenuator AV \ thus supplies a signal k \ V \, and the attenuator AV ₁ supplies a signal Zr ₂ V ₂ which is 90 'out of phase with the signal k \ V \.

Dir Ausgänge der Dämnhingsglieclcr A Vi und A V> sind mit einer Addierschaltung ΑΠ verbunden. Der Ausgang der Addierschaltung ist parallel mit den Eingängen von η Dämpfungsgliedern AT\ bis AT_n mit festem Dämpfungsfaktor verbunden, deren Ausgänge jeweils mit dem ersten Eingang einer von π Addierschaltungen AD₁ (7=1. 2 ... η) mit zwei Eingängen verbunden sind. Das nicht gedämpfte Signal V₁ wird den zweiten Eingängen der Addierschaltungen AD, zugeführt. *?ei ungeradzahligem η empfängt der erste Eingang der mittleren Addierschaltung mit dem Index /=[(/;+l)/2] kein Signal, und diese Addierschaltung kann fortgelassen werden.The outputs of the damper elements A Vi and A V> are connected to an adder circuit ΑΠ . The output of the adding circuit is connected in parallel to the inputs of η attenuators AT \ to AT _n with a fixed damping factor, the outputs of which are each connected to the first input of one of π adding circuits AD ₁ (7 = 1. 2 ... η) with two inputs are. The non-attenuated signal V ₁ is fed to the second inputs of the adder circuits AD. If η is odd, the first input of the middle adding circuit with the index / = [(/; + l) / 2] receives no signal, and this adding circuit can be omitted.

Dieses Verfahren einer Phasenverschiebung ist besonders im Falle einer Sende-Empfangs-Antenne von Vorteil, da im wesentlichen nur Dämpfungsglieder und Addierschaltungen verwendet werden, d. h. Elemente, die bei zwei verschiedenen Frequenzen verwendbar sind.This method of phase shifting is particularly useful in the case of a transmit-receive antenna from Advantage, since essentially only attenuators and adding circuits are used, i. H. Elements, which can be used at two different frequencies.

Es sei daran erinnert, daß die Phase des durch Addition der beiden Signale k\ V, und Zr₂V₂ erhaltenen Signals sich gegenüber derjenigen des Signals V, von 0 (für Zr₂ = O) bis .τ/₂ (für Zn=O) ändert: seine Amplitude beträgt:It should be remembered that the phase of the signal obtained by adding the two signals k \ V, and Zr ₂ V ₂ with respect to that of the signal V, from 0 (for Zr ₂ = O) to .τ / ₂ (for Zn = O) changes: its amplitude is:

mit:with:

+ k]'V+ k] 'V

Μ = ΙΓ, = i Γ·Μ = ΙΓ, = i Γ

Wenn mit r, der Dämpfungsfaktor des Dämpfungsglieds AT₁ bezeichnet wird, beträgt die Phase <, des Ausgangssignals der Addierschaltung AD, in bezug auf die Phase des Signals Vi:If r, denotes the damping factor of the attenuator AT ₁ , the phase <, of the output signal of the adder circuit AD, with respect to the phase of the signal Vi:

\, = arc tg\, = arc tg

1 + A-, r,1 + A-, r,

Die Dämpfungsglieder können durch Verstärker mit fester Verstärkung (für die Dämpfungsglieder A T) oder mit veränderlicher Verstärkung (für die Dämpfungsglieder A Vi, AV2) ersetzt werden; man kann auch den zweiten Eingängen der Addierschaltung AD, das Signal Zri ν, an Stelle des Signals V, zuführen.The attenuators can be replaced by amplifiers with fixed gain (for the attenuators AT) or with variable gain (for the attenuators A Vi, AV2) ; the signal Zri ν, instead of the signal V, can also be fed to the second inputs of the adder circuit AD.

Die Phase «,beträgt dann:The phase «is then:

•»j = arc tg — .• »j = arc tg -.

Dies ändert nichts an dem Prinzip der Bildung der Bezugssignale, die durch Frequenzvervielfachung derThis does not change the principle of the formation of the reference signals by multiplying the frequency

Ausgangssignale der Addierschaltungen M), um iki l'aktor ρ in den t'requenzvervielfachern V, erhallen werden.Output signals of the adder circuits M), around iki l'aktor ρ in the sequence multipliers V, are echoed.

f i g. j zeigt das Prinzipschema einer vereinfachten Ausführiingsformder Pilot- und Steueranordnung.f i g. j shows the principle diagram of a simplified Embodiment of the pilot and control arrangement.

Die gleichzeitige Dämpfung (oder allgemein Änderung'«· der Amplitude des Signals V und des Signals V, ist nämliel'i nur notwendig, um die Niehilinearität lies Tangens zu kompensieren. Wenn nämlich die Koeffizienten /', so herechnel sind, dall die YVii.lrel \, für eine Stellung ''er Antenne genau den gewünschten Weilen entsprechen, gilt dies für eine andere Stellung nicht mehr, w eil diese Koeffizienten fest sind.The simultaneous damping (or general change '«· the amplitude of the signal V and the signal V i Namliel'i only necessary to read the never linearity Compensate tangent. Namely, if the coefficients / 'are herechnel, then the YVii.lrel \, for a Position '' of the antenna correspond exactly to the desired times, this does not apply to any other position more because these coefficients are fixed.

Diese Abweichungen können ilun.li gleichzeitige Einwirkung auf Ai und A· verringert werden. Wenn m.m sich aber mil einer gröberen Annäherung begnügen kann, kann eines der veränderlichen Dämpl'ungsglicdcr.These deviations can ilun.li simultaneous Effect on Ai and A · can be reduced. If m.m but can be satisfied with a coarser approximation, one of the variable attenuation glicdcr.

h.'icni.-UiLi-i·..- lUit. Ι)ί·ιιιιιΓιιιιιΐ·.ιΐΙιι·>Ι 11 I,,, ι ....| .n„.n - r ■ - ■ - - - r c-c ' ■ ■ ■ r - h.'icni.-UiLi-i · ..- lUit. Ι) ί · ιιιιιΓιιιιιΐ · .ιΐΙιι ·> Ι 11 I ,,, ι .... | .n ".n - r ■ - ■ - - - r cc '■ ■ ■ r -

werden. Dann giltwill. Then applies

Steueranordnungen Ii bzw. Ii: aus Diimpfungsgliedern. •'vdilierschaltungen und (-"reqiien/.verviclfachern. die den gleichen Aufbau wie die Anordnung aus den Schaltungsleilen AT, AD, und V, von K i g. 4 oder 5 haben. Sie enthalten feiner die einstellbaren Dämpfiingsanordnungen AV\. W;, Al) bzw. AV_t und die zugehörigen l)ämpfungssieueranordnungen. Control arrangements Ii or Ii: from attenuators. • 'Vdilierschaltungen and (- "reqiien / .verviclfachern. Which have the same structure as the arrangement from the circuit parts AT, AD, and V, of K i g. 4 or 5. They contain more finely the adjustable damping arrangements AV \. W; , Al) or AV _t and the associated l) attenuation filter arrangements.

Die Ausgänge der Sende-Steueranordnung R\ sind mit den Sendcbezugssignaleingängen der Module Λ/, und die Ausgänge der Rmpfangs-Stcueranordminf; IU mit den Kmpfangshezugssignaleingängen dieser Module verbunden.The outputs of the transmission control arrangement R \ are connected to the transmission reference signal inputs of the modules Λ /, and the outputs of the Rmpfangs-Stcueranordminf; IU connected to the signal inputs of these modules.

Diese l-'ii'giinge können zusammenfallen, wenn die Module Weichenanoidiiungen für die Signale mit den l'requenzen I) und /■'.· haben, oder wenn die Antenne nicht gleichzeitig als Sendeantenne und als [!mpfangs ,!•nenne arbeitet; in diesem lall enthält clic Antenne nurThese things can coincide if the modules have turnout noidiiifications for the signals with the frequencies I) and /■'.·, or if the antenna does not work as a transmitting antenna and as a receiving antenna at the same time ; in this lall contains clic antenna only

<V = arc I<V = arc I.

r,r,

wobei A: für den Maximalwert \on \,definiert ist.where A: is defined for the maximum value \ on \.

I' i g. ) beziehl sich auf den lall eine Antenne, deren Module in zwei symmetrisch zueinander liegende Gruppen aufgeteilt sind.I 'i g. ) refer to the lall an antenna, whose Modules are divided into two symmetrical groups.

Der Generator (I ist in diesem I all durch einen Oszillator O gebildet, an den ein l'hasenspalter Ml) angeschlossen ist. welcher die Sinusschwingung der frequenz / in zwei um 90 phasenverschobene Sch ingungskomponenlen zerlegt.The generator (I is formed in this I all by an oscillator O to which a phase splitter M1) is connected. which divides the sinusoidal oscillation of the frequency / into two 90-phase shifted oscillation components.

Die Komponente V, wird direkt den Addierschallimgen AD aller Module zugeführt.The component V is fed directly to the adding noise AD of all modules.

Die Komponente Ii wird einem Dämpfungsglied \ V, mit zwei gegenphasigen Ausgängen zugeführt, da die Phasen von jeweils zwei symmetrisch zueinander liegenden Modulen M₁ und Λ/,,, , , einander entgegengesetzt sind. Der eine Ausgang des Dämpfungsglieds .-\ Vi. an den¹ das Signal A.i V. abgegeben w ird, ist mit den festen Dämpfungsgliedern verbunden, die den Modulen der einen Gruppe zugeordnet sind: dies sind bei gerader Anzahl η von Modulen die Dämpfungsglieder ATi. AT; ... AT_n: und bei ungerader Anzahl «die Dämpfungsglieder Λ T,. Λ Γ. ... A T₀, _u... Der andere Ausgang des Dämpfungsglieds Λ Vi. an dem das gegenphasige Signal -AjV.. abgegeben wird, ist mit den übrigen festen Dämpfiingsgliedcrn verbunden, die den Modulen der zweiten Gruppe zugeordnet sind, die symmetrisch zu den Modulen der ersten Gruppe liegen.The component Ii is fed to an attenuator \ V, with two antiphase outputs, since the phases of two symmetrical modules M ₁ and Λ / ,,,,, are opposite to one another. The one output of the attenuator .- \ Vi. ^{1 to} which the signal Ai V. is output is connected to the fixed attenuators that are assigned to the modules of one group: if there is an even number η of modules, these are the attenuators ATi. AT; ... AT _n : and with an odd number «the attenuators Λ T ,. Λ Γ. ... AT ₀ , _u ... The other output of the attenuator Λ Vi. at which the anti-phase signal -AjV .. is emitted, is connected to the other fixed attenuators which are assigned to the modules of the second group which are symmetrical to the modules of the first group.

Hei der Antenne von fig. I besteht jede der beiden /f' und lh gleich ist. und eine Umschaltanorilniing zwischen dieser Steueranordnung und den beiden Pilotanordnungen /:Ί und /:'_>.Hei the antenna of fig. I consists of each of the two / f 'and lh is the same. and a switching arrangement between this control arrangement and the two pilot arrangements /: Ί and /: '_>.

Wenn /■'< sich von I) um nicht mehr als etwaIf / ■ '<differs from I) by no more than about

.λ unterscheidet, kann der gleiche l'hasenspalter MI) fm .λ differs, the same l'hasenspalter MI) fm

die l'liaseiispaltung der l'ilotsignale bei den beiden l'reqiienzen I] und Λ verwendet werden. Dies ist in I'ig. 6 dargestellt, wo ein Umschalter SlV die Oszillatoren Oi und ()< wahlweise mit dem Phasenspalter MD verbindet und die Sieueranordnuugen W₁. lh hinter dem Phastnspalter zu der Steueranordnung lh zusammengeial.il sind.the l'liasei splitting of the pilot signals can be used for the two l'requiiences I] and Λ. This is in I'ig. 6, where a changeover switch SlV optionally connects the oscillators Oi and () < to the phase splitter MD and the Sieueranordnuugen W ₁ . lh behind the phase splitter to form the control arrangement lh .

)e nach der für die Phase der Signale .V, erforderlichen Genauigkeit verwendet man entweder ein vereinfachtes System mit einem einzigen veränderlichen Dämpfungs glied gemäß I i g. > oder das vollständige System von I i g. 4. Als Heispiel sind nachstehend die Phasenfehler der /wischenbezugssignalc .S',' für die beiden Rille bei einem besonderen Anwendungsfall angegeben. Ks handelt sich um eine Anleime mit 14 aktiven Modulen, die von I bis 19 numeriert und für einen maximalen Schwenk winkel Wv/vorgesehen sind.Depending on the accuracy required for the phase of the signals .V, either a simplified one is used System with a single variable attenuator according to I i g. > or the full system of I i g. 4. As an example, below are the phase errors the / wipe reference signal c .S ',' for the two grooves specified for a particular application. KS is a glueing system with 14 active modules, which are numbered from I to 19 and provided for a maximum pivot angle Wv /.

Die festen Dämpfungsfaktoren der Dämpfungsglieder A T, sind für (-)\i mit k, = *»= I so berechnet, daß die genauen Phasenverschiebungen \, für O.w erhalten werden.The fixed attenuation factors of the attenuators AT, are calculated for (-) \ i with k, = * »= I in such a way that the exact phase shifts \, for Ow are obtained.

für Θ = Hm/2 hat die Phasenverschiebung λ, = λ,,,den maximalen Wert 22.5 . und die Phasenfehler (Sollwert-Ist wert-Differenz) betragen:for Θ = Hm / 2 the phase shift has λ, = λ ,,, den maximum value 22.5. and the phase errors (target value / actual value difference) are:

Modulmodule

5 67895 6789

Nr.No.

18 17 16 15 14 13 12 II18 17 16 15 14 13 12 II

Mit A-, = IWith A-, = I

A₂ = 0,404A ₂ = 0.404

Mit A-, = 1,35
A, = 0,56With A-, = 1.35
A, = 0.56

25' 50' 1°5' Γ25' 1°35' I°35' l°20' 45' 025 '50' 1 ° 5 'Γ25' 1 ° 35 'I ° 35' l ° 20 '45' 0

10' 20' 20' 12' 10' 0^c 10 '20' 20 '12' 10 '0 ^c

0 00 0

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Phasensteuerschaltung für eine Antenne mit elektronischer Strahlenschwenkung, die mehrere Einzelstrahler enthält, von denen jeder aus einem aktiven Modul mit eigenem Oszillator, einem Verstärker und einer Phasenregelschleife besteht, wobei die Phasensteuerschaltung Signale der gleichen Frequenz F mit steuerbarer gegenseitiger Phasenverschiebung erzeugt, die den Phasenregelschleifen der Module als Phasenbezugssignal so zugeführt werden, daß die Sende- bzw. Empfangssignale der Module eine der gewünschten Strahlrichtung entsprechende gegenseitige Phasenverschie- bung haben, dadurch gekennzeichnet, daß eine allen Modulen (Mi, M₂ ... M_n) gemeinsame Pilotanordnung (G; O, MD) zur Erzeugung von zwei um 90° phasenverschobenen Signalkomponenten (Vi. V₂) der gleichen Frequenz F/p (p = ganze Zahl) vorgesehen ist, daß an die Pilotanordnung eine einstellbare Dämpfungsanordnung (AVu AV₂, AD; 1. Phase control circuit for an antenna with electronic beam swiveling, which contains several individual radiators, each of which consists of an active module with its own oscillator, an amplifier and a phase locked loop, the phase control circuit generating signals of the same frequency F with controllable mutual phase shift, which the phase locked loops the modules can be supplied as a phase reference signal so that the transmit and receive signals of the modules appropriate to the desired beam direction mutual Phasenverschie- have bung, characterized in that all modules (Mi, M ₂ ... M _n) common pilot assembly (G ; O, MD) for generating two signal components (Vi. V ₂ ) phase-shifted by 90 ° and having the same frequency F / p (p = integer) is provided that an adjustable damping arrangement (AVu AV ₂ , AD; A V₃) angeschlossen ist, die ein gegenüber der einen Signalkomponente (Vi) phasenverschobenes Signal (Jt, Vi + Jt₂ Vj; Jt₂ V₂, - Jt₂ V₂) mit einstellbarer Dämpfung liefert, daß für jeden Mouul (Mu M₂... M_n) ein festes Dämpfungsglied (ATu AT₂... AT_n) vorgesehen ist, welches das Ausgangssignaf der einstellbaren Dämpfungsanordnung (AVu AV₂, AD; /4V₃) empfängt, daß für jeden Modul eine Addierschaltung (ADu AD₂... AD_n) vorgesehen ist, die am einen Eingang das Ausgangwignal tus zugehörigen festen Dämpfungsglieds (ATu ATi.. ■ AT_r.)und am anderen Eingang die eine Signalkompo ente (Vi) empfängt, daß jeder Addierschaltung ein Frequenzvervielfa- r, eher (Xu X₂... X_n) mit dem Vervielfachungsfaktor ρ nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal dem zugeordneten Modul (Mu M₂... M_n)als Phasenbezugssignal (SE, SR) zugeführt wird, und daß eine Anordnung (C* CG₁, CG₂; C₁₂, CG₂) zur Steuerung des Dämpfungsfaktors der einstellbaren Dämpfungsanordnung (AVu AVi, AD; AVj) vorgesehen ist. A V ₃ is connected) having a opposite to the one signal component (Vi) phase shifted signal (Jt, Vi + Jt ₂ PY; Jt ₂ V _2, - Jt ₂ V ₂₎ provides with adjustable damping that for each Mouul (Mu M ₂ ... M _n ) a fixed attenuator (ATu AT ₂ ... AT _n ) is provided, which receives the output signal of the adjustable damping arrangement (AVu AV ₂ , AD; / 4V ₃ ) that an adder circuit (ADu AD ₂ ... AD _n ) is provided, which receives the output signal tus associated fixed attenuator (ATu ATi .. ■ AT _r .) At one input and the signal component (Vi) at the other input, so that each adder circuit has a frequency multiplier r, rather (Xu X ₂ ... X _n ) with the multiplication factor ρ , whose output signal is fed to the assigned module (Mu M ₂ ... M _n ) as a phase reference signal (SE, SR) , and that an arrangement ( C * CG ₁ , CG ₂ ; C ₁₂ , CG ₂ ) to control the damping factor of the adjustable damping arrangement (AVu AVi, AD; AVj) is provided.

2. Phasensteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Dämp- 4> fungsan.ordnung zwei einstellbare Dämpfungsglieder (A Vu A V₂), welche die eine bzw. die andere Sigiialkomponcnte (V_x, V₂) empfangen, und eine an die Ausgänge der beiden einstellbaren Dämpfungsglieder angeschlossene Addierschaltung (AD) ent- hält (F ig. 4).2. Phase control circuit according to claim 1, characterized in that the adjustable damping arrangement has two adjustable damping elements (A Vu A V ₂ ) which receive one or the other signal component (V _x , V ₂ ), and one Adding circuit (AD) connected to the outputs of the two adjustable attenuators (Fig. 4).

3. Phasensteuerschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Dämpfungsanordnung durch ein einstellbares Dämpfungsglied (A V₃) gebildet ist, welches die andere y, Signalkomponente (V₂) empfängt (Fig. 5).3. Phase control circuit according to claim 1, characterized in that the adjustable damping arrangement is formed by an adjustable attenuator (A V ₃ ) which receives the other y, signal component (V ₂ ) (Fig. 5).

4. Phasensteuerschaltung nach Anspruch 3, für eine Antenne, deren Module in zwei symmetrisch zueinander liegende Gruppen aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Dämp- m> fungsglied (A Vj) zwei Ausgänge hat, an denen es gegenphasige Ausgangssignale (k₂ V₂, - k₂ V₂) abgibt, und daß die den Modulen der einen Gruppe zugeordneten festen Dämpfungsglieder (AT\, AT₂ 4. Phase control circuit according to claim 3, for an antenna, the modules of which are divided into two symmetrical groups, characterized in that the adjustable damping element (A Vj) has two outputs at which there are anti-phase output signals (k ₂ V ₂ , - k ₂ V ₂ ) , and that the fixed attenuators (AT \, AT ₂ ...) an den einen Ausgang und die den Modulen der e> anderen Gruppe zugeordneten festen Dämpfungsglieder (..., A T_n-1, A T„)an den anderen Ausgang des einstellbaren Dämpfungsglieds (A V₃) angeschlossen...) connected to one output and the fixed attenuators (..., AT _n - 1, AT ") assigned to the modules of the other group to the other output of the adjustable attenuator (A V ₃ )

sind (F ig. 5).are (Fig. 5).

5. Phasensteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Verwendung bei einer Antenne mit solchen aktiven Modulen, von denen jeder zwei Phasenbezugssignale (SE, SR) unterschiedlicher Frequenz benötigt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Anordnungen (Bi, B₂) von einstellbaren Dämpfungsgliedern (AVu AV₂; AV₃), feste,; Dämpfungsgliedern (ATi... AT_n), Addierschaltungen (AD\ ... AD_n) und Frequen2vervielfachern (X_x ... X_n) vorgesehen sind, denen jeweils eine Pilotanordnung (Eu E₂) zugeordnet ist, und daß die beiden Pilotanordnungen Signale unterschiedlicher Frequenz erzeugen (F i g. 1).5. Phase control circuit according to one of claims 1 to 4, for use in an antenna with such active modules, each of which requires two phase reference signals (SE, SR) of different frequencies, characterized in that two identical arrangements (Bi, B ₂ ) of adjustable Attenuators (AVu AV ₂ ; AV ₃ ), fixed ,; Attenuators (ATi ... AT _n ), adding circuits (AD \ ... AD _n ) and Frequen2verfachern (X _x ... X _n ) are provided, each of which is assigned a pilot arrangement (Eu E ₂ ) , and that the two Pilot arrangements generate signals of different frequencies (Fig. 1).

6. Phasensteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pilotanordnung (G; E\, E₂) aus einem Oszillator (O) mit nachgeschaltetem 90°-Phasenspalter (MD) besteht6. Phase control circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that each pilot arrangement (G; E \, E ₂ ) consists of an oscillator (O) with a downstream 90 ° phase splitter (MD)

7. Phasensteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Verwendung bei einer Antenne mit solchen aktiven Modulen, von denen jeder zwei Phasenbezugssignale (SE, SR) unterschiedlicher Frequenz benötigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotanordnung zwei Oszillatoren (Ou O₂) unterschiedlicher Frequenz enthält, die über einen Umschalter (SW) abwechselnd mit dem gleichen 90° -Phasenspalter (MD) verbunden werden (Fig. 6).7. Phase control circuit according to one of claims 1 to 4, for use in an antenna with such active modules, each of which requires two phase reference signals (SE, SR) of different frequencies, characterized in that the pilot arrangement has two oscillators (Ou O ₂ ) of different frequencies which are alternately connected to the same 90 ° phase splitter (MD) via a switch (SW) (Fig. 6).