DE2157486A1

DE2157486A1 - Vorrichtung zur Überwachung der Leistungsübertragung

Info

Publication number: DE2157486A1
Application number: DE19712157486
Authority: DE
Inventors: Thomas R. Malibu Calif. OMeara (V.StA.). P
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1971-02-24
Filing date: 1971-11-19
Publication date: 1972-09-21
Also published as: FR2126172A1; FR2126172B1; SE379905B; US3727223A; JPS5439569B2; IL38104A0; DE2157486B2; IL38104A; GB1367922A; DE2157486C3; JPS4721637A

Description

Anmelderin; Stuttgart, 16· November 1971

Hughes Aircraft Company P 2425 S/kg Centinela Avenue and

Teale Street '

Culver City, Calif., V.St.A.

Vorrichtung zur Überwachung der Leistungsübertragung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung der Leistungsübertragung in einem mehrere Übertragungswege aufweisenden System·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Zweck, eine optimale Leistungsübertragung in einem mehrere Übertragungswege aufweisenden System zu gewährleisten· Sie ist besonders für Anwendungen bestimmt, bei denen elektromagnetische Energie im Bereich der Mikrowellen und optischen Frequenzen

209839/0628

zu übertragen ist und die Übertragungswege von einer Gruppe strahlender öffnungen gebildet werden, wie beispielsweise bei Antennen mit phasengesteuerten Strahlern.

Bei vielen Systemen zur Leistungsübertragung, die eine Vielzahl von Übertragungswegen umfassen, wie beispielsweise bei solchen Systemen, bei denen eine Abstrahlung elektromagnetischer Energie von einer Vielzahl getrennter öffnungen stattfindet, die eine phasengesteuerte Antennenanordnung bilden, ist es wichtig, daß die Leistungsübertragung mit dem größtmöglichen Wirkungsgrad erfolgt. Der Wirkungsgrad dieser Art von Leistungsübertragung ist beispielsweise bei Hochleistungsgeräten in Luftfahrzeugen besonders wichtig. Ein Ausfall oder eine Verschlechterung eines oder mehrerer Übertragungswege kann viele Gründe haben, wie beispielsweise ein Versagen der Ausrüstung, eine Dämpfung auf dem Übertragungsweg oder Richtungsfehler, die insbesondere '2 st einer Nachführung von Antennen oder dergl. vorkommen können« Solche Mangel können ebenso wie durch atmosphärische Störungen bedingte Einflüsse auf die Leistungsübertragung zeitlichen Schwankungen unterliegen. Daher wäre es wünschenswert, in der Lage zu sein, die Wirksamkeit getrennter Übertragungswege ständig zu messen und entweder in schwachen Übertragungswegen Korrekturmaßnahmen zu ergreifen oder die Leistung in solcher Weise auf die Übertragungswege zu verteilen, daß ein maximaler Gesamtwirkungsgrad des Systems erreicht wird.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Leistungsübertragung in

209839/0628

BAD ORIGIMAL

einem mehrere Übertragungswege aufweisenden System zu schaffen, das die Überwachung der Wirksamkeit der Leistungsübertragung auf jedem Weg gestattet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine Modulationseinrichtung, die die auf jedem Weg übertragene Energie in charakteristischer Weise moduliert, eine Empfangseinrichtung, die einen Teil der auf den Wegen übertragenen Energie empfängt, und eine Verarbeitungseinrichtung, die auf die Modulation der empfangenen Energie anspricht und für jeden Übertragungsweg ein getrenntes Signal erzeugt, das die Übertragungswirksamkeit dieses Weges anzeigt, umfaßt.

Durch die Erfindung ist es möglich, jeden Übertragungsweg des Systems getrennt zu überwachen, indem die auf jedem Weg übertragene Energie durch Aufprägen einer für diesen Weg charakteristischen Modulation mit einem besonderen Kennzeichen versehen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in dem empfangenen Signal der relative Pegel der Amplitudenmodulationskomponenten, deren Frequenz das doppelte der charakteristischen Phasenmodulationsfrequenz ist, gemessen und als Anzeige für die relative Wirksamkeit des zugeordneten Übertragung3Weges benutzt. Diese Modulationskomponenten werden so verarbeitet, daß gewichtete Steuersignale gebildet werden, die individuell den Verstärkungsfaktor von Leistungsverstärkern in jedem der Sendekanäle steuern, um die vom Ziel empfangene leistung zu optimieren·

209839/0628

BAD ORIGINAL

Demnach, ermöglicht die Erfindung in Jedem Augenblick eine solche Verteilung der Leistung auf mehrere Übertragungswege, daß eine maximale Gesamtwirksainkeit des Systems erzielt wird. Insbesondere bei Antennen mit phasengesteuerten Strahlern zur Abstrahlung elektromagnetischer Energie kann die Wirksamkeit der verschiedenen Ubertragungswege getrennt überwacht und die Verstärkung der einzelnen Sendekanäle so gesteuert werden, daß die Wirksamkeit der Gesamtleistungsübertragung erhöht wird. Dabei ist es auch möglich, die Ubertragungswirksamkeit Jedes Weges zu messen, ohne die Leistungsübertragung zu unterbrechen und ohne daß über die Übertragungswege Hilfssignale geleitet werden., Daher wird durch die Erfindung das Problem, die Leistungsübertragung über ein mehrere Übertragungswege aufweisendes System zu überwachen und bei allen Arten von Störungen zu korrigieren, auf einfache und zuverlässige Weise gelöst.

V/eitere Einzelheiten-und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig. 1 das Blockschaltbild eines optischen Sendesystems mit einer Strahlergruppe bei dem die Wirksamkeit der Leistungsübertragung auf Jedem Weg getrennt überwacht und die relative Verstärkung der einzelnen Kanäle getrennt gesteuert wird, um die Gesamtwirksamkeit des Systems zu erhöhen,

209839/0628 ·/· _BAD original

Fig· 2 das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Leistungssteuerungseinheit, die im Sendesystem nach Pig· 1 verwendbar ist,

Fig. 3 ein Diagramm von Taktsignalen zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Mg. 1 dargestellten Lei sjjungs Steuereinheit en,

Fig. 4 ein Diagramm des elektromagnetischen Gesamtfeldes an einem Ziel zur Erläuterung der Phasen-Amplituden-Modulationsumwandlung, von dem bei dem System nach Fig· 1 Gebrauch gemacht wird, und

Fig. 5 das Blockschaltbild eines Sendekanales des Sendesystems nach Fig. 1 mit zusätzlichen Schaltungsanordnungen zur Steuerung der Phase" der ausgesendeten Strahlen in solcher Weise, daß am Ziel ein gleichphasiger Zustand vorliegt.

Das in Fig. 1 dargestellte Sendesystem weist eine Anzahl Sendekanäle 12a, 12b und 12c auf, die elektromagnetische Energie in Form von Strahlen 14a, 14b und 14c in Richtung auf ein Ziel 16 aussenden. Wegen der Gleichheit des Aufbaues dieser Sendekanäle sind einander entsprechende Elemente dieser Kanäle mit der gleichen Bezugsziffer versehen, die von einem Buchstaben a, b oder c gefolgt wird, der den Kanal 12a, 12b oder 12c angibt, zu dem das entsprechende Element gehört·

Im ersten Kanal 12a wird von, einem Sendelaser 18 stammende Energie mit Hilfe eines Spiegels 20a, eines elektronisch

209839/0628

steuerbaren Phasenschiebers 22a und eines Leistungsverstärkers 24a einer Sendeöffnung 26a zugeführt. Die Öffnung oder Apertur 26a kann eine Fokussieroptik, beispielsweise ein Fernrohr, enthalten· Bei dem Leistungsverstärker 24 kann es sich um einen "elektronisch gepumpten" COp-Verstärker handeln, dessen Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von einem Signal I steuerbar

ist, das ihm von einer Leistungssteuereinheit 28a zugeführt wird.

In gleicher Weise werden Öffnungen 26b und 26c mit Energie erregt, die vom Sendelaser 18 über Strahlteiler 21b bzw. 21c, elektronisch steuerbare Phasenschieber 22b bzw. 22c und Leistungsverstärker 24b bzw. 24c. zugeführt wird.

Ein Teil der vom Ziel 16 reflektierten Gesamtenergie, der als Strahl JO veranschaulicht ist, wird von einer Öffnung 32 empfangen und mit Hilfe eines Spiegels 34- und eines Strahlteilers 36 einem Mischer 40 in Form einer Photodiode zugeführt. Die empfangene Energie wird im Mischer 40 mit einem optischen Signal überlagert, das von einem Oszillatorlaser 42 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Mischers 40 gelangt über einen ZF-Verstärker 44 zu einem Hüllkurvendetektor 46, der ein Ausgangssignal erzeugt, das als Funktion der Umhüllenden des vom ZB-Verstärker 44 gelieferten ZF-Signales variiert,

Das Ausgangssignal des Hüllkurvendetektors 46 wird Bandpäseen 48a, 48b und 48c zugeführt. Wegen des gleichen Aufbaues der Regelschleifen, die (Jedem der Sendekanäle

209839/0628

zugeordnet sind, sind auch hier wieder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugazahlen bezeichnet, die von einem den zugeordneten Kanal angebenden Buchstaben a, b oder c gefolgt sind·

Der dem auch weiterhin betrachteten Kanal 12a zugeordnete Bandpaß 48a ist auf eine Frequenz 2<^L abgestimmt. Das Ausgangssignal dieses Filters wird einem Phasendetektor 50a als Eingangssignal zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors ^Oa hat den Wert X sin 0, wobei X eine Funktion der Amplitude des vom Bandpaß 48a zugeführten Signales und 0 der Phasenwinkel zwischen dem zuletzt genannten Signal und einem Signal mit der Frequenz 2^ ist, das von einem Frequenzverdoppler 51^& zugeführt wird.

Der Frequenzverdoppler 51a erhält sein Eingangssignal von einem Bezugsoszillator 52a, der ein Ausgangssignal mit einer Frequenz 6),. erzeugt. Das Aus gangs signal des Bezugsoszillators 52a wird auch dem elektronisch steuerbaren Phasenschieber 22a zugeführt. Der Phasenschieber 22a, bei dem es sich beispielsweise um einen beweglichen Spiegel oder eine elektrooptische Vorrichtung handeln kann, ändert die effektive Länge des Übertragungsweges mit der Frequenz des Signales, das ihm vom Bezugsoszillator 52a zugeführt wird.

In gleicher Weise wird den Strahlen 14b und 14c je eine Phasenmodulation mit der Frequenz W^ bzw. Q₁, erteilt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachung wird durch das Diagramm nach Fig. 4 verdeutlicht.

209839/0628

BAD OBlGiNAL

Die Kurve 56 veranschaulicht die Phasenverteilung des von der Gesamtheit der ausgesendeten Strahlen in der Nähe des Zieles 16 gebildeten elektromagnetischen Feldes. Für den Augenblick sei angenommen, daß die mittlere Phase der Felder aller Strahlen am Ziel sich nahe dem Scheitelwert 57 der Phasenumhüllenden 56 befindet« Einrichtungen, die es ermöglichen, die Phase der Felder aller Strahlen bei diesem Scheitelwert zu halten, werden später anhand Fig. 5 erläutert. Im Diagramm nach Fig. 4- ist die Phasenmodulation mit der Frequenz^, die der Phasenschieber 22a verursacht, durch eine Kurve 59 dargestellt. Diese Phasenmodulation erzeugt eine Amplitudenmodulation um den Scheitelpunkt der Umhüllenden 56» die durch die Kurve 61 wiedergegeben wird. Da die Phasenmodulation am Scheitel der Umhüllenden 56 stattfindet, enthält die durch die Kurve 61 wiedergegebene Amplitudenmodulation nur sehr wenig Energie mit der Modulationsfrequenz CJ , sondern hat eine wesentliche Energie bei der zweiten Harmonischen 2tiL dieser Frequenz. Wenn dagegen die Phasenmodulation an der rechten Flanke der Umhüllenden 56 stattfindet, würde die resultierende Amplitudenmodulation, die durch die Kurve 58 veranschaulicht ist, im wesentlichen aus Energie mit der Modulations-Grundfrequenz bestehen. Ebenso hätte eine Phasenmodulation an der linken Flanke der Umhüllenden 56, wie sie durch die Kurve 60 veranschaulicht ist, eine Amplitudenmodulation vornehmlich mit der Grundfrequenz zur Folge. Die vorstehende Analyse kann auf Jeden der Strahlen der Sendegruppe ausgedehnt werden und es kann, wenn eine beträchtliche Anzahl solcher Strahlen in einem Sendesystem benutzt werden, gezeigt

209839/0628

werden, daß die relative Amplitude der Energie, deren Frequenz gleich der zweiten Harmonischen jeder Hodulationsfrequenz ist, einen Hinweis auf den Anteil an der empfangenen Gesamtenergie bildet, der auf den zugeordneten Strahl zurückzuführen ist.

Das Aus gangs signal A^, des Phasendetektors 50a (Fig. 1) ist eine Funktion der Amplitude der empfangenen Amplitudenmodulationskomponenten mit der Frequenz 2.^L und infolgedessen des Anteils empfangener Leistung, der auf den Sendestrahl 14-a zurückgeht. Ebenso sind die Ausgangssignale A~ und A, der Phasendetektoren 50b und 50c charakteristisch für die relative Übertragungswirksamkeit der Strahlen 14b und

Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Signales, das für die Übertragungswirksamkeit A_ eines einzelnen Übertragungsweges charakteristisch ist, kann die Leistung auf die verschiedenen Sendekanäle nach jedem gewünschten Schema verteilt werden. Bei der optischen Strahlergruppe des Systems nach Fig. 1 kann es beispielsweise aus mehreren Gründen nicht wünschenswert sein, die Gesamtleistung des Systems in dem einzigen Kanal zu übertragen, der den wirksamsten Übertragungsweg bildet. Zunächst ist es für die meisten Systeme unwahrscheinlich, daß ein einziger Sendekanal das N-fache seiner Nennleistung aufnehmen kann, wenn N die Anzahl der Sendekanäle ist. Weiterhin hat die Verteilung der Leistung auf immer weniger Elemente eine Verbreiterung des Strahlungsdiagrammes der Ge samt anordnung zur Folgef/'daß bei Zielen, die in bezug auf die Strahlbreite eines einzigen Elementes der Gruppe klein sind, die effektive Leistungsdichte auf

209839/0628

- ίο -

dem Ziel abnimmt. Demnach ist bei Anwendungen, bei denen elektromagnetische Leistung von Gruppen phasengesteuerter Strahler ausgesendet wird, zur optimalen Verteilung der Leistung eim Kompromiß zwischen einer gleichförmigen Erregung der Strahlungselemente der Gruppe, die zu einer Verengung der Strahlungskeule führt, und einer drastisch ungleichförmigen Verteilung erforderlich, durch die die abgestrahlte Leistung auf die wirksamsten Übertragungswege konzentriert wird.

Unter Verwendung der vorstehenden Betrachtungen und unter der Annahme, daß alle ausgesendeten Strahlen das Ziel treffen und genau gleichphasig sind, kann die Amplitudenbewertungsfunktion V/ der das Aperturfeld der Strahlungsquelle, die der öffnung m zugeordnet ist, nach den folgenden Gleichungen berechnet werden. Die Leistung an einem Punktziel ist proportional zu

^Pt - ^K1 t£ ^Wm ^Am ^(t)] ²· ⁽¹⁾

m«1

Die Maximierung der Leistung soll erfolgen für eine konstante abgestrahlte Leistung - N .

P_r - K₂ 2 W_m ² - const. (2)

m»1

Es kann gezeigt werden, daß sich dann für die Opfcimalwerte von W ergibt

209639/0628

Demnach sind unter den oben angegebenen Bedingungen die optimalen Feldbewertungsfaktoren der Übertragungswirksamkeit A auf dem betreffenden Weg proportional. Es sei jedoch bemerkt, daß die Erfindung auf jedes Verteilungsschema anwendbar ist und daß bei der behandelten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Gleichung (3) nur beispielsweise verwirklicht ist.

Die Bewertungsfunktionen für die verschiedenen Sendekanäle werden mit Hilfe der LeistungsSteuereinheit 28 jedes Kanäles verwirklicht, die mit Hilfe von Taktimpulsen 0, die von einem Taktgenerator 70 (Fig. "O geliefert werden, synchronisiert werden und von Normierungssignalen B Gebrauch machen, die ihnen von einer Normierungseinheit 72 zugeführt werden. Die Leistungssteuereinheiten 28 beeinflussen den Erregers troin, der den zugeordneten Leistungsverstärkern 24 zugeführt wird, so daß der Verstärkungsfaktor jedes Kanals auf einem dem zugeordneten Bewertungsfaktor W entsprechenden V/ert gehalten wird.

Eine Ausführungsform einer Leistungssteuereinheit 28 ist in Fig. 2 mehr im einzelnen dargestellt. Die Leistungssteuereinheit nach Fig, 2 umfaßt eine Recheneinheit 7^i t»ei der es sich um jede Schaltungsanordnung handeln kann, die dazu geeignet ist, die Gleichung (5) zu verwirklichen und ein Signal W zu liefern. Das Glied A wird der Recheneinheit 7^ von dem Phasendetektor des entsprechenden Kanales zugeführt. Das Glied B, das

m»1 gleich ist, erhält die Recheneinheit 74- von. der Normierungs-

209839/0628

einheit 72. Bei der Normierungeeinheit 72 kann es sich um jede geeignete Hechenschaltung handeln, die das Glied

aus den Signalen A bilden kann, die ihr von den Phasendetektoren aller Kanäle zugeführt werden.

Das optimale Bewertungssignal W , das von der Recheneinheit 74- während einer Vielzahl aufeinanderfolgender Rechenperioden wiederholt gebildet wird, wird am Ende jeder Eechenperiode von einem Abtast- und Haltekreis 76 abgetastet. Während Steuerperioden, die zwischen den Kalibrierungsperioden liegen, wird der abgetastete Wert von W_m über einen Schalter 78 einer Erregungseinheit 80 zugeführt, die in Abhängigkeit von dem Signal W_m einen Strom I dem zugeordneten Leistungsverstärker 24 zuführt, um dessen Verstärkungsfaktor zu steuern. Während der Kalibrierungsperioden ist mit der Erregungseinheit 80 über den Schalter 78- eine Bezugsquelle 82 verbunden. Das Signal der Bezugsquelle ist das gleiche für alle Kanäle, so daß alle Leistungsverstärker während der Kalibrierungsperioden etwa die gleiche Verstärkung aufweisen und dadurch einen gültigen Vergleich ihres jeweiligen Anteils an der empfangenen Energie ermöglichen.

Der Schalter 78 wird von einem Signal D gesteuert (siehe Fig· 3)» das von einer monostabilen Kippstufe 84 geliefert wird. Diese Kippstufe 84 wird von den Taktimpulsen C angestoßen, die von dem Taktgenerator 70 geliefert

209839/0628

werden· Die Taktimpulse O werden auch einer monostabilen Kippstufe 86 zugeführt, die Ausgangsimphlse E (Fig. 3) erzeugt, die eine etwas kürzere Dauer haben als die von der erstgenannten Kippstufe 84 gelieferten Impulse D. Das Ausgangs signal E der zweiten Kippstufe 86 wird von einem Differenzierglied 88 differenziert und es werden Impulse, die von den Rückflanken der Impulse E abgeleitet sind, dem Abtast- und Haltekreis 76 als Steuersignale F zugeführt·

Die Kalibrierungsperioden werden als diejenigen Zeitspannen definiert, während denen die Impulse D vorhanden sind. Die Impulse D steuern den Schalter 78 (Fig. 2) in solcher Weise, daß während der Dauer dieser Impulse die Bezugsquelle 82kit der Erregungseinheit 80 verbunden ist· Außerdem wird während der Dauer der Impulse D der Wert von W in der Recheneinheit 74 berechnet. Kürz vor Ende der Kalibrierungsperiode ist der von der zweiten Kippstufe 86 erzeugte Impuls E beendet, wodurch ein kurzer Impuls F ausgelöst wird. Dieser Impuls F veranlaßt den Abtast- und Haltekreis 76, den Wert von W abzutasten und zu speichern. Nach Ende des Impulses D wird der gespeicherte Wert von W über den Schalter 78 der Erregungseinheit 80 zugeführt, so daß das korrekte Bewertungssignal W dem zugeordneten Sendekanal zugeführt und dadurch dieser Kanal auf die richtige Verstärkung eingestellt wird. Es versteht sich, daß die in Fig. 3 dargestellten Taktsignale nur der Erläuterung der Erfindung dienen und in der Praxis die Steuerperioden zwischen den Kalibrierungsperioden sehr viel langer sein können als es in Fig. 3 dargestellt iat.

209839/0628

Bei der vorstehenden Erläuterung war davon ausgegangen worden, daß die elektromagnetischen Felder aller ausgesandten Strahlen am Ziel im wesentlichen in Phase sind, so daß die Phasenmodulation Jedes Strahles im Bereich des Scheitels 57 der Phasenumhüllenden 56 (Fig. 4) ist. Es ist die Phasenmodulation im Bereich des Scheitels des sich aus allen Strahlen zusammensetzenden Gesamtfeldes, das die Amplitudenmodulationskomponenten erzeugt, welche den hohen Gehalt an zweiten Harmonischen aufweist (siehe Kurve 61 in Fig. 4). Bei manchen Anwendungen, insbesondere solchen mit optischen Strahlergruppen, kann die Bedingung der Phasengleichheit am Ziel ohne eine Steuerung der mittleren Phase der ausgesendeten Strahlen, beispielsweise wegen atmosphärischer Störungen, nur schwer einzuhalten sein. Systeme für eine adaptierende Phasensteuerung, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbar sind, sind im einzelnen, in einer gleichrangigen Parallelanmeldung behandelt.

Fig. 5 zeigt einen Kanal 12a¹ des Systems nach Fig. 1, der für eine adaptierende Steuerung der Phase des ausgesendeten elektromagnetischen Feldes gemäß den Lehren der oben erwähnten Parallelanmeldung abgewandelt ist. Es versteht sich, daß die adaptierende Phasensteuerung bei Bedarf bei allen Sendekanälen des Systems angewendet werden kann. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, werden die Modulationskomponenten des empfangenen Signales vom Hüllkurvendetektor 46 (Fig. 1) einem auf die Frequenz ^ abgestimmten Bandpaß 90a zugeführt. Das Ausgangssignal des Bandpasses 90a wird einem Phasendetektor 92 zugeführt, in dem ein Phasenvergleich mit einem Bezugssignal mit der Frequenz W,. stattfindet, das von dem

209839/0628

Bezugsoszillator 52a zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 92a wird mit Hilfe eines Transformators 9^& zu dem Bezugssignal ΦΙ addiert. Dieses Summensignal wird dann dem elektronisch steuerbaren Phasenschieber 22a zugeführt.

Für den allgemeinen Fall eines Sendekanales m bewirkt die Modulation, die dem ausgesendeten Strahl von dem zugeordneten elektronisch steuerbaren Phasenschieber aufgeprägt wird, eine Phasenverschiebung

in der β eine unmodulierte Korrektur-Phasenverschiebung ist, die von dem Phasendetektor 92a erzeugt wird, um die gewünschte Phaseneinstellung zu bewirken, durch die die ausgesendeten elektromagnetischen Felder am Ziel im wesentlichen in Phase gehalten werden. Der reine Phasenverschiebungsfehler (i_Q am Ziel 16 variiert ebenfalls in diesem gleichen Bereich, nämlich

^o ■■ /*a - /*c ⁺ Aa ^sin *

in der β der atmosphärische oder ein anderer Phasenfehler ist, der durch β korrigiert werden soll.

Wie aus Fig. 4- ersichtlich, ist bei einem Phasenfehler rechts vom Scheitelwert der Umhüllenden 56 die resultierende Modulationsumhüllende 58 in Phase mit der Schwingquelle (Bezugsoszillator 52). Bei einem Phasenfehler /3p links vom Scheitelwert der Phasenumhüllenden, ist die Modulationsumhüllende 60 um 180° außer Phase.

Für Z³ « β verschwindet die Komponente mit der Grund= frequenz der Modulationsumhüllenden, wie es die Kurve in Fig. 4 zeigt, und es haben die resultierenden Modulationskomponenten einen hohen Gehalt an der zweiten

209839/0628 ./.

Harmonischen. Wie oben erläutert, sind es die Signale der zweiten Harmonischen, die dazu benutzt werden, die relative Übertragungswirksamkeit der verschiedenen Kanäle festzustellen, wogegen die Modulationssignale mit der Grundfrequenz dazu benutzt werden, die Bedingung der Phasengleichheit einzuhalten.

Das System nach Fig. 5 b-^at die für ein rückgekoppeltes Regelsystem erforderliche Charakteristik, durch die der Mittelwert ß der vom Phasenschieber 22 bewirkten Phasen-

¹ c

verschiebung so gesteuert wird, daß /i - (i gegen Null geht, wodurch die Phasenbedingungen am Ziel 16 eingehalten werden. Insbesondere ist festzustellen, daß die Größe und die Polarität des Ausgangssignales des Phasendetektors 92 von solcher Art sind, daß der mittlere Phasenwert des zugeordneten Sendestrahles am Ziel im wesentlichen mit der Gesamtheit der elektromagnetischen Felder in Phase ist, welche die Vielzahl der anderen Strahlen umfaßt.

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß bei dem Sendesystem nach Fig. 1 Phasendetektoren 50 Anwendung finden, um einen guten Empfang von Signalkomponenten mit geringem Rauschabstand zu gewährleisten, daß bei manchen Anwendungen Jedoch eine solche Qualität des Empfangs nicht erforderlich ist. In solchen Fällen können die Ausgangssignale der Bandpässe 48 unmittelbar den zugeordneten Leistungssteuereinheiten 28 zugeführt werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wurde weiterhin von einem Überlagerungsempfang (Mischer 40) Gebrauch gemacht, weil im allgemeinen ein Überlagerungs-

209839/0628

empfang einer Video-Gleichrichtung ohne vorhergehende ZF-Verstärkung überlegen ist. Die Erfindung ist jedoch ohne weiteres auch in Verbindung mit anderen Empfangstechniken anwendbar.

Ferner ist zu beachten, daß die Erfindung nicht nur in dem als Ausführungsbeispiel dargestellten Fall anwendbar ist, bei dem die ausgesendete Energie von einem Ziel zum Empfangssystem reflektiert wird, sondern auch in solchen Fällen, bei der die Energie auf einer Vielzahl paralleler Wege unmittelbar einer entfernt angeordneten Empfangsstation zugeführt wird.

Zusammengefaßt besteht die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems darin, daß die Wirksamkeit der Leistungsübertragung auf jedem Weg eines viele Ubertragungswege aufweisenden Systems überwacht und die Verstärkung jedes Sendekanals als Funktion der relativen Übertragungswirksamkeit des zugeordneten Übertragungsweges gesteuert wird, um die Leistung auf die verschiedenen Übertragungswege so zu verteilen, daß eine maximale Gesamtwirksamkeit des Systems erreicht wird. Jeder ausgesendete Strahl wird durch eine charakteristische Phasenmodulation mit einer Frequenz w gekennzeichnet. Die jedem ausgesendeten Strahl aufgeprägte Phasenmodulation tritt in eine Wechselwirkung mit der Gesamtheit der elektromagnetischen Felder aller Strahlen, wodurch in dem empfangenen Signal Amplitudenmoäulationskomponenten erzeugt werden. Die relative Größe dieser Amplitudenmodulationskomponenten bei einer Frequenz,' die der doppelten charakteristischen Phasenmodulationsfrequenz (2gJ ) gleich ist, bildet eine Anzeige für die relative Wirksamkeit des zugeordneten Weges (Übertragungsweg m). Die Modulationskomponenten werden

209839/0628 ·/·■

zu gewichteten Steuersignalen verarbeitet, die individuell die Verstärkung von Leistungsverstärkern in jedem der Sendekanäle steuern, um eine optimale Übertragungswirksamkeit zu erhalten· Die Überwachungs- und Steuerfunktionen sind derart zeitlich gegeneinander versetzt, daß während der Überwachungs- oder Berechnungsperioden alle Kanäle auf etwa den gleichen Verstärkungsfaktor eingestellt sind. Auf diese Weise wird die relative Übertragungswirksamkeit unmittelbar in Beziehung zu der Größe der empfangenen Modulationskomponenten gesetzt. Die berechneten Bewertungsfunktionssignale, die während der Berechnungsperiode gebildet werden, werden gespeichert und dann zur Steuerung der zugeordneten Sendekanäle verwendet. Demnach wird durch die. Erfindung ein neues System zur getrennten Überwachung der Wirksamkeit jedes Übertragungsweges eines Systems, das viele Übertragungswege aufweist, und für eine solche Verteilung der Leistung auf die Übertragungswege geschaffen, daß eine maximale Gesamtwirksamkeit erzielt wird.

209833/0628

Claims

Patentansprüche

ζ 1· !Vorrichtung zur Überwachung der Leistungsuber- -** tragung in einem mehrere Übertragungswege aufweisenden System, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Modulationseinrichtung (52, 22), die die auf jedem Weg (14) übertragene Energie in charakteristischer Weise moduliert, eine Empfangseinrichtung (52, 40, 42, 44), die einen Teil der auf den Wegen (14) übertragenen Energie empfängt, und eine Verarbeitungseinrichtung (46, 48, 5°)» die auf die Modulation der empfangenen Energie anspricht und für jeden Übertragungsweg ein getrenntes Signal erzeugt, das die Übertragungswirksamkeit dieses Weges anzeigt, umfaßt.

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung (52, 22) die auf

jedem Weg (14) übertragene Energie mit einer anderen Frequenz phasenmoduliert und die Verarbeitungseinrichtung (46, 48,50) Filter (48) enthält, die auf Amplitudenmodulationskomponenten ansprechen, deren Frequenz etwa der zweiten Harmonischen jeder Modulationsfrequenz gleich ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Übertragungsweg (14) ein Bandpaß (48) zugeordnet ist, der wenigstens annähernd auf die zweite Harmonische der diesem Übertragungsweg zugeordneten Modulationsfrequenz abgestimmt ist·

209839/0628

4, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (28) vorhanden ist, welche auf die die Übertragungswirksamkeit der Wege (14) anzeigenden Signale anspricht und bewirkt, daß den Wegen mit größerer Übertragungswirksamkeit mehr Leistung zugeführt wird.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Übertragungsweg (14) ein Leistungsverstärker (24) zugeordnet ist und die Steuereinrichtung (28) den Verstärkungsfaktor dieser Leistungsverstärker (24) als Funktion der die Übertragungswirksamkeit anzeigenden Signale verändert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (82, 78, 80) den Verstärkungsfaktor aller Leistungsverstärker (24) während Kalibrierungsperioden auf einem im wesentlichen gleichen Wert hält, eine zweite Einrichtung (86, 88, 76) den V/ert der die Übertragungswirksamkeit anzeigenden Signale während der Kalibrierungsperioden speichert und eine dritte Einrichtung (76, 78, 80) außerhalb der Kalibrierungsperioden den Verstärkungsfaktor der Leistungsverstärker (24) als Funktion der gespeicherten Signale steuert.

7· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Anzahl von Sendekanälen (12) zum Abstrahlen elektromagnetischer Energie in die Übertragungswege (14) aufweist

209839/0628

und die Modulationseinrichtung (52, 22) mehrere mit den Sendekanälen (12) gekoppelte, elektronisch steuerbare Phasenschieber (22) und eine Steuereinrichtung (52) für die Phasenschieber umfaßt.

8· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Phasensteuerung aufweist, die auf in der empfangenen Energie enthaltene Modulationskomponenten anspricht und die relativen Phasen der auf verschiedenen Wegen übertragenen Energien derart steuert, daß den Energien auf allen Übertragungswegen die gleiche mittlere Phasenlage erteilt wird«

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung zweite Filter (90) enthält, die auf Amplitudenmodulationskomponenten ansprechen, deren Frequenzen im wesentlichen den Modulationsfrequenzen gleich sind, und die die mittlere Phase der zugeordneten Übertragungswege als Funktion dieser Amplitudenmodulationskomponenten steuern·

209839/0628

Leerseite