DE2265692C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Antenne zum Senden oder Empfangen mit schwenkbarem Strahlenbündel entsprechend den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Antenne ist vom Fachmann aus "Revue Technique Thomson-CSF", Band 2, Nr. 1, März 1970, Seiten 25 bis 36 und der US-Patentschrift 34 84 784 entnehmbar.

Führt das abtastende Strahlenbündel der ersten Linse bei der bekannten Antenne Schwenkbewegungen in einem größeren Bereich aus, so ändert sich der Querschnitt des dem Reflektor oder der zweiten Linse zugeordneten Strahlenbündels, was zu Ungenauig­ keiten der von der Antenne abgeleiteten Informationen führt. Die Verschiebung der Austrittspupille, eine Änderung des An­ tennengewinns und eine Änderung des Richtdiagramms in Abhän­ gigkeit vom Schwenkwinkel des Abtaststrahls der ersten Linse verursachen Fehler, welche die Brauchbarkeit von mit derartigen Antennen ausgerüsteten Systemen einschränken.

Eine Ursache für die erwähnten Fehler ist unter anderen die Temperaturabhängigkeit der von den einzelnen einstellbaren Phasenschiebern erzeugten Phasenverschiebungswerte, so daß bei einer ungleichförmigen Temperaturverteilung der vom Pri­ märstrahler ausgeleuchteten Linse die tatsächlich durch die Einstellung der einzelnen Phasenschieber verursachten Richt­ diagramme nicht mit den gewünschten Richtdiagrammen überein­ stimmen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine An­ tenne mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen so weiterzubilden, daß bei einer ungleichförmigen Temperaturver­ teilung der vom Primärstrahler der Antenne ausgeleuchteten Linse Fehler der Ausrichtung des Richtdiagramms in Abhängig­ keit vom Schwenkwinkel des Abtaststrahls vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die zur Temperaturkompensation den Phasenschiebern der vom Primärstrahler angestrahlten Linse zugeführten zusätzlichen Phasenverschiebungs-Steuersignale sind vorzugsweise jeweils für Gruppen von Phasenschiebern erzeugbar, welche jeweils be­ stimmten Temperaturzonen der Linse angehören.

Antennen der hier vorgeschlagenen Art werden vorzugsweise zur Ermittlung von Positionsdaten und/oder Bahndaten eines strah­ lenden oder bestrahlten und reflektierenden Zielobjektes verwen­ det. Zielverfolgungssysteme und Zielerfassungssysteme, welche mit Antennen der vorliegend angegebenen Art ausgestattet sind, können mit beliebigen Formen elektromagnetischer Strahlungsener­ gie sowie auch mit akustischer Energie betrieben werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es stellt dar

Fig. 1 eine perspektivische schematische Abbil­ dung eines Radar-Verfolgungssystems mit einer Antenne der hier vorgeschlagenen Art,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform, bei welcher der passive Reflektor durch eine passive Linse ersetzt ist,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei wel­ chem die erste Linse nach Art eines Reflek­ tors mit einer Vielzahl von Phasenschiebern ausgebildet ist,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Strahlsteuerungsein­ richtung zur Erzeugung der die Phasenverschie­ bung beeinflussenden Steuersignale,

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild der Steuerschaltung für die Phasenschieber,

Fig. 6 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Vorgänge in der Schaltung gemäß Fig. 5, und

Fig. 7 eine schematische Vorderansicht einer Linse für eine Antenne der hier vorgeschlagenen Art, wobei die Verteilung der Erwärmung innerhalb der Linse und die erforderliche Breite der Im­ pulse angedeutet sind, die zur Erzeugung eines zusätzlichen Flusses im magnetischen Material der Phasenschieber der Linse not­ wendig sind, um die Wirkung der unterschied­ lichen Erwärmung der Phasenschieber zu kom­ pensieren.

In Fig. 1 ist ein Leitsystem abgebildet, welches Daten über eine Strahlungsquelle abzuleiten vermag und welches eine An­ tenne 32 enthält, wobei diese Antenne im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel als Strahlungsquelle eine Flugzeug 34 erfaßt, welches auf einer in der Nähe der Antenne 32 gelegenen Lande­ bahn 36 landen soll. Die Antenne 32 enthält bei diesem Ausführungsbeispiel einen Reflektor 38, eine Linse 40 und einen Hornstrahler 42, von welchem aus Strahlung durch die Linse 40 hindurch auf den Reflektor 38 gerichtet wird, von wo sie zu dem Flug­ zeug 34 hin reflektiert wird. Der Reflektor 38 ist wesentlich größer als ein von der Strahlung 44 getroffener Bereich, wel­ cher nachfolgend als die aktive Apertur 46 bezeichnet wird, derart, daß die aktive Apertur 46 eine Abtastung des Reflek­ tors 38 durchführen kann. Außerdem ist die aktive Apertur 46 größer als die Linse 40, so daß ein schärferes Strahlenbündel und eine schärfere Richtcharakteristik der Antenne 32 erreicht werden können. Die Oberfläche des Reflektors 38 ist in der Weise gekrümmt, daß die aktiven Aperturen 46 im wesentlichen gleichbleibender Gestalt mit im we­ sentlichen gleichbleibender Strahlungsverteilung mit Bezug auf die Blickrichtung längs der Achse des vom Reflektor ausgehen­ den Strahlenbündels unabhängig von der Lage dieser aktiven Aper­ tur 46 auf dem Reflektor 38 erhalten werden. Eine solche Kon­ stanz der aktiven Apertur 46 ist zur Erzielung präziser Daten über die Lage und die Richtungen der Flugzeuge 34, welche auf der Landebahn 36 landen sollen, sehr wichtig.

Die Linse 40 enthält Bereiche, welche der einfallenden Strah­ lung unterschiedliche Beträge der Phasenverschiebung aufprägen, wobei diese phasenverschiebenden Bereiche von einer Vielzahl von Phasenschiebern 48 gebildet sind, die normal zu der Innen­ fläche 50 und der Außenfläche 52 der Linse 40 ausgerichtet sind. Der Hornstrahler 42 hat solchen Abstand von der Linse 40, daß eine gewölbte oder bogenförmige Wellenfront, welche von dem Hornstrahler 42 ausgeht, beim Auftreffen auf die Innenfläche der Linse 40 vorzugsweise im wesentlichen in diese gekrümmte Innenfläche 50 zu liegen kommt. Die Energie wird von dieser Wellenfront an jeden der Phasenschieber 48 übertragen und pflanzt sich durch die Phasenschieber 48 hindurch fort, um an der Außenfläche 52 der Linse 40 wieder auszutreten. Die Pha­ senschieber 48 haben vorzugsweise Halteeigenschaft, wobei ein Ferritwerkstoff mit einer im wesentlichen rechteckigen Hyste­ resis verwendet wird, so daß elektrische Signale zur Steuerung der Phasenschieber über Leitungen 54 nur augenblicklich zuge­ führt werden müssen, um die Phasenverschiebung, welche der sich durch jeden Phasenschieber 48 ausbreitenden Energie auf­ geprägt werden soll, einzustellen, wonach jeder Phasenschie­ ber 48 die Phasenverschiebungseigenschaft beibehält, bis über die Leitungen 54 weitere Steuersignale zugeführt werden. Bei­ spielsweise können Phasenschieber 48 jeweils zwei Wicklungen enthalten, welche derart um den Ferritwerkstoff gelegt sind, daß eine dieser Wicklungen zur Rückstellung des Ferritwerkstof­ fes auf einen Bezugszustand der Magnetisierung verwendet wer­ den kann, während die zweite Wicklung mit einem Spannungsimpuls vorbestimmter Dauer beaufschlagt werden kann, um einen bestimm­ ten Magnetisierungszustand in dem Ferritwerkstoff zu erzeugen, der zu der gewünschten Phasenverschiebung führt.

Die in der nachfolgend angegebenen Weise erzeugten Phasenver­ schiebungssteuersignale werden über die Steuerleitungen 54 zur Einstellung der Phasenverschiebung jedes Phasenschiebers 48 derart zugeführt, daß die von der Außenfläche 52 der Linse 40 abgegebene Strahlungsenergie in einer vorbestimmten Richtung zu einem Teil des Reflektors 38 gelangt, von dem sie in einer gewünschten Richtung reflektiert wird. Vorzugsweise werden die Phasenschieber 48 genügend nahe zusammengerückt, daß sich in­ nerhalb eines Bereiches von ± 50 Grad, über einen Bereich also, über welchen die von der Linse 40 ausgehende Strahlung eine Abtastung durchführen soll, keine Wirkung einer gitterartigen Anordnung von Maxima und Minima einstellt. Das resultierende Strahlenbündel 56, welches durch Reflexion der auf die konkave Fläche des Reflektors 38 auftreffenden Strahlung erzeugt wird, führt jedoch nur eine Abtastbewegung über einen Winkelbereich von ± 10 Grad durch, so daß die Linse 40 und der Reflektor 38 im Sinne einer Verkleinerung des Abtastwinkels zusammenwirken. Trotz des begrenzten Abtastbereiches der Antenne 32 ist eine Vielfach-Verfolgung oder -Leitung von Flugzeugen 34 in dem allgemeinen Nahbereich des Anflugweges zur Landebahn 36 durch einfaches Nachführen des Strahlenbündels 56 möglich. Das Sy­ stem spricht sowohl auf ein Empfangsstrahlenbündel 56 aufgrund einer Reflexion an dem Flugzeug 34 als auch auf die innerhalb des Flugzeugs 34 etwa erzeugte Strahlung, beispielsweise von einer Wiederholerbake, an.

Eine Basis 58 hat mit einer Stützkonstruktion 60 zur Halterung des Reflektors 38 Verbindung, wobei die Stützkonstruktion 60 dem Reflektor 38 auch eine bestimmte Formstabilität verleiht, selbst wenn Windkräfte wirksam sind. Die Basis 58 ist mit einem Seitenarm 62 versehen, an welchem über eine Gelenkstelle 66 ein Arm 64 gelagert ist. Der Arm 64 ist, wie durch die gestrichel­ ten Linien 68 und 70 angedeutet wird, konstruktiv mit der Lin­ se 40 und dem Hornstrahler 42 verbunden, um diese Bauteile in bestimmter relativer Lage zu dem Reflektor 38 zu halten. Diese vorbestimmte Lage kann mittels eines Motors 72 verändert werden, der in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise erregt wer­ den kann, um den Arm 64 um den Seitenarm 62 zu verschwenken, so daß der Abstand zwischen der Linse 40 und dem Reflektor 38 ver­ ändert werden kann. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß das Verschwenken des Armes 64 um den Seitenarm 62 zweckmäßig einen Einstelleffekt hat, durch welchen die Breite des Strah­ lenbündels 56 und seine aktive Apertur 46 verändert werden kön­ nen.

Der Hornstrahler 42 ist vorzugsweise für Monopulsspeisung aus­ gelegt und kann vier Wellenleitungsabschnitte enthalten, wel­ che mit einer elektronischen Einheit 74 über eine Gruppe von vier Wellenleitungen verbunden sind, wie in Fig. 1 bei 76 an­ gedeutet ist. Jede der Leitungen 76 überträgt einen Teil des von dem Hornstrahler 42 ausgesendeten oder empfangenen Signales und bezüglich der empfangenen Signale gilt, daß ein Phasenun­ terschied zwischen den Signalen von je einer der Leitungen 76 eine Information bezüglich Höhenwinkel-Abweichung und Azimuth­ winkel-Abweichung des Flugzeugs 34 von der Mitte des Strahlen­ bündels 56 enthält.

Die elektronische Einheit 74 enthält einen Wellenleitungs-Ver­ gleicher 78, einen Sender 80, einen Empfänger 82, eine Sende- Empfangs-Weiche 84, welche im Summenkanal des Wellenleitungs- Vergleichers 78 liegt und den Wellenleitungs-Vergleicher 78 mit dem Sender 80 und dem Empfänger 82 verbindet, ferner eine Signal­ verarbeitungseinheit 84, einen Rechner 86, eine Strahlsteuerungs­ einheit 88, ein Wiedergabegerät 90, ein Steuerpult 92, über wel­ ches eine Bedienungsperson die Eingabe von Daten, welche auf dem Wiedergabegerät 90 dargestellt und von dem Rechner 86 verarbei­ tet werden, steuern kann und schließlich eine Zeitgebereinheit 94, welche Taktsignale über die Leitungen 96, 98, 100 und 102 überträgt, um die jeweiligen Vorgänge in der Strahlsteuerungs­ einheit 88, dem Wiedergabegerät 90, dem Rechner 86 und der Sig­ nalverarbeitungseinheit 84 zeitlich zu steuern und zu synchroni­ sieren.

Der Wellenleitungs-Vergleicher 78 und der Hornstrahler 42 sind vorteilhaft als eine einzige Baueinheit ausgebildet, welche als Mehrfachmodus-Monopuls-Strahler und -Vergleicher ausgebil­ det ist, wie dies etwa in der Veröffentlichung von Peter Hannon, "Transactions of the Institute of Radio Engineers Professional Group an Antennas and Propagation", September 1961, beschrieben ist, wobei sich Schwingungen höherer Ordnung in einem Hornstrah­ ler, beispielsweise dem Strahler 42 ausbreiten. Es ist bekannt, daß eine solche Konstruktion sowohl in der Summen- als auch in der Differenz-Richtcharakteristik im wesentlichen gleiche Auf­ spreizung hat. Der Vergleicher 78 enthält beispielsweise be­ kannte Hybrid-Mischer, über welche die Leitungen 76 miteinander verbunden sind, um die arithmetischen Operationen zur Bildung der Differenz zwischen den Signalen auf den Leitungen 76 zur Ableitung des Höhenwinkel-Differenzsignales für die Leitung 104 und des Azimuthwinkel-Differenzsignales für die Leitung 106 auszuführen, während die Summe der Signale von allen vier Leitungen 76 das Signal des zuvor erwähnten Summenkanales für die Leitung 108 bildet. Die Sende-Empfangs-Weiche 84, die üb­ licher Bauart sein kann, gestattet die Weiterleitung des Sig­ nales des Senders 80 über die Leitungen 110 und 108 zu dem Wellenleitungs-Vergleicher 78 und von dort zum Hornstrahler 42, während der Empfänger 82 von diesem Signalleitungsweg abgetrennt bleibt. Beim Empfang leitet demgegenüber die Sende-Empfangs- Weiche 84 ein auf der Leitung 108 erscheinendes Signal zu dem Empfänger 82. Letzterer kann ein üblicher Dreikanal-Empfänger sein, der über die Leitung 112 Höhenwinkel- und Azimuthwinkel- Fehlersignale zu dem Rechner 86 abgibt, der diese Daten sodann zur neuerlichen Ausrichtung des Strahlenbündels 56 zum Zwecke der Verfolgung des Flugzeuges 34 auswertet. Erscheinen mehrere Flugzeuge 34 in dem Bereich des Strahlenbündels 56, so können über die Leitung 113 Bereichs-Schaltsignale zugeführt werden, die eine bereichsmäßige Verfolgung der einzelnen Flugzeuge er­ möglichen. Außerdem wird das von dem Summenkanal abnehmbare Signal in der Signalverarbeitungseinheit 84′ weiterbehandelt, welche Impulskompressionsschaltungen enthalten kann, um eine Unterscheidung zwischen Flugzeugen vornehmen zu können, die be­ reichsmäßig ganz nahe beieinanderliegen, oder die Signalverar­ beitungseinheit 84′ kann sich die Korrelationstechnik zunutze machen, bei welcher ein geringe Leistung besitzendes Doppel des Sendesignals als Bezugssignal über die Leitung 114 bezo­ gen wird und zu einer Korrelation verwendet wird, um bereichs­ mäßig nahe beieinanderliegende Flugzeuge unterscheiden zu kön­ nen. Die Bereichsinformation, welche durch die zeitliche Be­ ziehung des empfangenen Signales und des Taktsignales auf der Leitung 102 bestimmt wird, gelangt über die Leitung 116 zu dem Rechner 86 . Die Steuerung des Strahlenbündels 56 erfolgt über Winkeleinstellungs-Befehlssignale, welche von dem Rechner 86 erzeugt werden und über die Leitung 118 zu der Strahlsteue­ rungseinheit 88 übertragen werden. Die Strahlsteuerungsein­ heit 88 erzeugt in Abhängigkeit von diesen Winkeleinstellungs­ signalen die Gruppe von zuvor erwähnten Phasenverschiebungs- Befehlssignalen, welche über die Leitungen 54 den einzelnen Phasenschiebern 48 zugeführt werden.

Oft ist es wünschenswert, zusätzlich ein Luftraum-Überwachungs­ radargerät 120 mit einer Antenne 122 und einem Strahler 124 ein­ zusetzen, welche um einen Sockel 126 rotieren, um die Posi­ tionskoordinaten eines Flugzeugs, nämlich Entfernung, Höhenwin­ kel und Azimuthwinkel sowie die Ableitungen hiervon über eine Leitung 128 abzugeben. Ein bekannter Koordinatenumsetzer 130 rechnet diese Werte der Positionskoordinaten auf Werte um, wel­ che auf die Lage der Antenne 32 bezogen sind. Diese umgerechne­ ten Koordinatenwerte werden dann über die Leitung 132 zum Steuer­ pult 92 übermittelt, um über die Leitung 134 in das Wiedergabe­ gerät 90 zu gelangen, so daß die Lage des Flugzeugs in der Nähe der Landebahn 36 dargestellt werden kann. Außerdem gelangen die umgerechneten Werte über die Leitung 136 in den Rechner 86, wodurch die Verfolgung eines solchen Flugzeuges entsprechend der an dem Steuerpult 92 getroffenen Auswahl eingeleitet wird.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer Antenne ge­ zeigt, welche einen Hornstrahler 138, eine Linse 140 mit einer Vielzahl von Phasenschiebern 142 zur Ausrichtung des von dem Hornstrahler 38 abgegebenen Strahlenbündels und eine Linse 144 enthält, welche aus keramischem Werkstoff oder aus Kunststoff oder auch aus zueinander parallelen, im Abstand voneinander gelegenen Wellenleiterabschnitten 146 hergestellt ist, welche schematisch angegeben sind, wobei die Linse 144 das Strahlen­ bündel, welches durch die Linse 140 gedrungen ist, weiterhin ausrichtet. Die Linse 144 ist derart konvex ausgebildet, daß die Strahlen, welche auf den mittleren Teil der Linse 144 auf­ treffen, gegenüber den Strahlen, die nahe dem Rand der Linse 144 auftreffen, eine Verzögerung erfahren, um die zuvor er­ wähnte Ausrichtung oder Kollimation zu erreichen. Es sei be­ merkt, daß die Linse 144 und die Linse 140 in entsprechender Weise zusammenwirken, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der Reflektor 38 und die Linse 40.

In Fig. 3 ist nochmals eine andere Ausführungsform gezeigt, bei welcher die Linse 40 gemäß Fig. 1 nach Art eines Hilfs­ reflektors 148 ausgebildet ist, der eine Anordnung von Phasen­ schiebern 150 enthält, um die von dem Hornstrahler 152 aus auf ihn fallende Strahlung auf einen Reflektor 154 hinzulenken, wo­ bei der Hilfsreflektor 148 eine Steuerung der einzelnen Strah­ len in entsprechender Weise bewirkt, wie dies für die Linse 40 anhand von Fig. 1 beschrieben wurde. In den beiden in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsformen sind die einzelnen Bau­ teile der Antenne durch an sich bekannte Halterungskonstruktio­ nen abgestützt und gehaltert, welche aber in den Zeichnungen nicht gezeigt sind. Ferner versteht es sich, daß der Reflektor 154 gemäß Fig. 3 auch durch eine Linse entsprechend der Linse 144 nach Fig. 2 ersetzt werden kann.

In den Fig. 4, 5 und 6 finden sich ins einzelne gehende Dar­ stellungen der Strahlsteuerungseinheit 88 gemäß Fig. 1 unter Andeutung der Verbindungen mit den Treiberschaltungen für die Phasenschieber 48 nach Fig. 1. Fig. 4 verdeutlicht die Strahl­ steuerungseinheit 88, während Fig. 5 die Treiberschaltungen 250 zur Erzeugung des magnetischen Flusses in dem Ferritwerk­ stoff der Phasenschieber 48 zeigt, wobei eine solche Treiber­ schaltung 250 jeweils einem der Phasenschieber 48 zugeordnet ist. Die Phasenverschiebung jedes der Phasenschieber 48 der Lin­ se 40 wird auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit von dem Treibersignal der zugehörigen Treiberschaltung 250 eingestellt, wobei die Treibersignale aus dem Zeitdiagramm nach Fig. 6 zu entnehmen sind.

Gemäß Fig. 4 bezieht die Strahlsteuerungseinheit 88 ein Winkel­ befehlssignal über die Leitung 118 und Taktsignale über die Lei­ tung 96. Beide Signale wurden zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 schon erwähnt. Außerdem ist die Gruppe von Ausgangsleitungen 54 dargestellt, welche, wie schon in Fig. 1 gezeigt ist, die Strahlsteuerungseinheit 88 mit den einzelnen, zugehörigen Pha­ senschiebern 48 verbinden. Zu den Taktsignalen auf der Leitung 96 ist zu sagen, daß diese verschiedene Zeitsignale und Synchro­ nisationsimpulse enthalten, wie sie für digitale Einrichtungen allgemein bekannt sind und welche beispielsweise zu den Schiebe­ registern, zu den logischen Steuerschaltungen, zu den Impulsge­ neratoren und zu den Recheneinheiten gelangen. Die Verwendung solcher Taktsignale oder Zeitgebersignale ist allgemein bekannt und demgemäß ist in Fig. 4 nur sinnbildlich die Leitung 96 ein­ gezeichnet, welche an der gestrichelten Umgrenzung des Block­ symbols der Strahlsteuerungseinheit 88 endet, ohne daß die Ver­ bindung zu den einzelnen Bauteilen der Strahlsteuerungseinheit 88 eingezeichnet wäre.

Die Strahlsteuerungseinheit 88 enthält einen Kompensator 252, welcher jedes an der Leitung 118 erscheinende Winkelinforma­ tionssignal so ändert, daß eine Winkelkorrektur durchgeführt wird.

Die korrigierten Winkelinformationssignale erscheinen auf der Lei­ tung 254. Der Kompensator 252 enthält eine auf das Vorzeichen des Winkels in Abhängigkeit von den Höhenwinkeln und den Azimuthwin­ keln ansprechende Einheit 256, einen Speicher 258 und eine Re­ cheneinheit 260, welche zu dem Winkelinformationssignal der Lei­ tung 118 einen Korrekturausdruck aus dem Speicher 258 hinzu­ zählt, um das korrigierte Winkelinformationssignal über die Lei­ tung 254 abgeben zu können. Der benötigte Korrekturausdruck wird von dem Speicher 258 vermittels eines Adressignales abgeleitet, das über die Leitung 262 in Abhängigkeit von einer Rechnung in der auf das Vorzeichen des Winkels ansprechenden Einheit 256 auf­ grund einer Formel zugeführt wird, in der die Größen des Höhen­ winkels und des Azimuthwinkels verwendet werden.

Die erforderliche Phasenverschiebung, die der von dem Hornstrah­ ler 42 ausgehenden Strahlung durch jeden der Phasenschieber 48 gemäß Fig. 1 mitgeteilt werden muß, um das Strahlenbündel 56 auf den jeweils gewünschten Höhenwinkel und Azimuthwinkel zu steuern bzw. einzustellen, wird mittels einer Recheneinheit 264 ermittelt. Die entsprechenden Werte von Höhenwinkel Φ und Azimuthwinkel R gelangen zu der Re­ cheneinheit 264 über die Leitung 254 und die erforderlichen Wer­ te der Phasenverschiebung, welche durch die Recheneinheit 264 errechnet werden, erscheinen als dreistellige binäre Zahlen auf den Leitungen 266 A bis C, wobei die einzelnen Stellen jeweils auf einer der Leitungen 266 A bis C auftreten. Eine Speicherein­ heit 268 speichert jeweils besondere Gruppen von Konstanten C₁ bis C ₅, wobei jeweils eine dieser Gruppen je einem der Phasen­ schieber 48 nach Fig. 1 zugeordnet ist. Bei dem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel, bei welchem 824 Phasenschieber 48 vorgesehen sind, gibt es also 824 Gruppen von Konstanten C₁ bis C ₅, welche einen Speicherplatz von jeweils 44 Stellen für jeden Phasenschie­ ber 48 erforderlich machen. Die Recheneinheit 264 muß also die Rechnung 824mal wiederholen und bei jedem Rechen­ vorgang wird diejenige Gruppe von Konstanten C₁ bis C ₅ verwendet, welche zu dem betreffenden Phasenschieber 48 gehört. Die Koordi­ nierung dieser Rechnungen und auch die Adressierung der richtigen Gruppen von Konstanten in der Speichereinheit 268 erfolgt durch eine logische Steuereinheit 270, die mit der Recheneinheit 264 und mit der Speichereinheit 268 über Leitungen 272 bzw. 274 in Verbindung steht. Nachdem die logische Steuereinheit 270, die Speichereinheit 268 und die Recheneinheit 264 zur Errechnung der Phasenverschiebungen beispielsweise an sich bekannter Bauart sein können und als digitale Einheiten ausgeführt werden können, er­ übrigt sich eine weitere Beschreibung dieser Bestandteile der Schaltung.

Da sämtliche Strahlen des Strahlenbündels 56 nach Fig. 1 gleich­ zeitig in eine bestimmte Richtung gesteuert werden müssen, ist es notwendig, daß jeder der Phasenschieber 48 sein Phasenver­ schiebungs-Steuersignal über die Leitung 54 zur gleichen Zeit erhält. Die errechneten Werte der Phasenverschiebung, welche für jeden der Phasenschieber 48 an den Leitungen 266 A bis C für die einzelnen Phasenschieber der Reihe nach auftreten, müssen demge­ mäß vorübergehend gespeichert werden, bis die Werte für sämtli­ che Phasenschieber 48 ausgerechnet sind, wonach diese Werte der Phasenverschiebung gleichzeitig über die Leitungen 54 an die Phasenschieber 48 abgegeben werden können. Diese vorübergehende Speicherung wird durch drei Schieberegister 276 A bis 276 C vorge­ nommen, von denen jedes eine Anzahl von Zellen oder Bitspeicher­ plätzen gleich der Anzahl von Phasenschiebern 48 aufweist, wel­ che in der Linse 40 nach Fig. 1 enthalten sind. Jedes der Schie­ beregister 276 A bis C hat also bei dem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung 824 Zellen. In Fig. 4 sind einige wenige dieser Zellen als Beispiel herausgezeichnet und mit den Bezugs­ zeichen 1, 2 . . . 823 und 824 versehen. Die mit der Bezugszahl 1 bezeichneten Zellen speichern die Stellen der binären Zahl, wel­ che das Phasenverschiebungs-Befehlssignal eines Phasenschiebers 48 darstellt, der willkürlich als Phasenschieber Nr. 1 bezeichnet ist. In entsprechender Weise speichern die mit 2 bezeichneten Zellen der Schieberegister 276 A bis 276 C die Stellen der binären Zahl, welche die Phasenverschiebung für den Phasenschieber Nr. 2 darstellt. Da jedes der Schieberegister 276 A bis C nur eine ein­ zige Stelle der dreistelligen binären Zahl speichert, welche auf den Leitungen 266 A bis C auftritt, entspricht die von dem Schie­ beregister 276 A gespeicherte Stelle einem Phasenwinkel von 45 elektrischen Graden, während die von den Schieberegistern 276 B und C gespeicherten Stellen jeweils Phasenwinkeln von 90 elek­ trischen Graden bzw. 180 elektrischen Graden entsprechen.

Jedes der Schieberegister 276 A bis 276 C besitzt parallele Aus­ gangsleitungen zur Steuerung von Multiplex-Wählerschaltern 278, von denen jeweils ein Multiplex-Wählerschalter 278 für je einen der insgesamt 824 Phasenschieber existiert und jeder Multiplex- Wählerschalter 278 drei Eingänge mit den Bezeichnungen A, B und C zur Aufnahme der jeweiligen Stellen der binären Zahlen von den Zellen der entsprechenden Schieberegister 276 A bis 276 C besitzt. Die Zellen Nr. 1 der Schieberegister 276 A bis 276 C haben mit dem Multiplex-Wählerschalter 278 mit der Bezeichnung MUX No. 1 Ver­ bindung, die Zellen Nr. 2 der Schieberegister 276 A bis C haben mit dem Multiplex-Wählerschalter 278 mit der näheren Bezeichnung MUX No. 2 Verbindung und entsprechende Verbindungen sind zu den übrigen Multiplex-Wählerschaltern 278 hergestellt. Die Multiplex- Wählerschalter 278 sind an sich bekannter Bauart und stellen je­ weils das digitale Äquivalent zu einem einpoligen Schalter mit Vielfach-Wählerkontakten dar, in welchem der einzige Ausgang 280 des Multiplex-Wählerschalters 278 mit einer der Leitungen 282 verbindbar ist und die jeweilige, zwischen einer Leitung 282 und der Leitung 280 herzustellende Verbindung entsprechend der binä­ ren Zahl gewählt wird, die an den Eingängen A, B und C des Mul­ tiplex-Wählerschalters 278 erscheint.

Wie bezüglich der Erzeugung der richtigen Magnetisierung des Ferritwerkstoffes in jedem Phasenschieber der Linse 40 ge­ mäß Fig. 1 zu beachten ist, wird ein Spannungsimpuls vorbe­ stimmter Zeitdauer einer den Ferritwerkstoff umgebenden Wicklung derart zugeführt, daß der magnetisierende Fluß, welcher propor­ tional zum Integral der Spannung des Impulses ist, den entspre­ chenden Wert besitzt, um die gewünschte Phasenverschiebung zu erzeugen. Die erforderliche Impulsdauer zur Einführung von Pha­ senverschiebungen von 45°, 90°, 135° . . . 315°, ist experimentell für das betreffende, in den Phasenschiebern verwendete Ferrit­ material ermittelt und zur Erzeugung der Spannungsimpulse, wel­ che auf den Leitungen 282 auftreten und die erforderliche Im­ pulsbreite besitzen, ist ein Impulsgenerator 284 vorgesehen. Wie in der Zeichnung angedeutet, ist die Impulsbreite eines auf der Leitung 282 erscheinenden, eine Phasenverschiebung von 45° er­ zeugenden Impulses verhältnismäßig schmal. Einer Phasenverschie­ bung von 0° ist auf der Leitung 282 überhaupt kein Impuls zuge­ ordnet. Der Impuls für eine 90°-Phasenverschiebung ist annähernd doppelt so breit wie der Impuls für eine 45°-Phasenverschiebung und die längste Impulsdauer wirkt für eine 315°-Phasenverschie­ bung ein. Die Verwendung eines Impulsgenerators 284 zur Bereit­ stellung einer Gruppe von Impulsen auf den Leitungen 282 mit je­ weils irgend einer vorbestimmten Impulsbreite in Zusammenwirkung mit den Multiplex-Wählerschaltern 278 zur Auswahl dieser Impulse ermöglicht den Ausgleich von Nichtlinearitäten innerhalb der Phasenschieber 48, so daß eine sehr genaue Steuerung der Phasen­ schieber möglich ist. Insgesamt sind acht Leitungen 282 zur Er­ zeugung beliebiger Phasenverschiebungsbeträge in der oben ge­ nannten Weise in Schritten von 45° vorgesehen, was modulo 360° geschieht. Der Impulsgenerator 284 liefert außerdem ein Zu­ standssteuersignal über die Leitung 285, welches zur Einstellung und Rückstellung der Phasenschieber in einer im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 zu erläuternden Weise eingesetzt wird.

Jede Leitung 280, welche ein ausgewähltes Erregungssignal führt, ist über ein ODER-Schaltglied 286, auf welches nachfolgend noch eingegangen werden wird, mit einer Leitung 287 gekoppelt. Jede Leitung 287 und die das Zustandssteuersignal führende Leitung 285 sind in jeweils gesonderten Anschlußkabeln zu den einzelnen Phasenschiebern zusammengefaßt, wobei jedes Anschlußkabel in den Fig. 4 und 1 als die jeweilige, zu einem Phasenschieber füh­ rende Leitung 54 bezeichnet ist.

In Fig. 5 ist ein schematisches Schaltbild der Treiberschal­ tung 250 und der Anschlußverbindungen zu den Spulen 288 und 290 des zugehörigen Phasenschiebers 48 wiedergegeben. Die Treiber­ schaltung 250 enthält digitale Inverter 292, 294, 296 und 298, welche in bekannter Weise eine logische EINS in eine logische NULL und umgekehrt umsetzen, NAND-Schaltglieder 300 und 302 und ein Paar von Emitterfolgeschaltungen 304 und 306, welche jeweils Transistoren 308 und 310, Dioden 312 sowie Widerstände 314 und 316 enthalten. Die Emitterfolgeschaltung 304 speist die Spule 290 zur Einstellung des Phasenschiebers 48 auf einen bestimmten Phasenverschiebungswert und die Emitterfolgeschaltung 306 speist die Spule 288 zur Rückstellung des Ferritwerkstoffes des Phasen­ schiebers 48 auf einen bekannten Bezugszustand des magnetischen Flusses. Es ist jeweils eine Treiberschaltung 250 für jeden der 824 Phasenschieber 48 vorgesehen, wobei die Treiberschaltungen 250 identisch ausgebildet sind und den in Fig. 5 gezeigten Schaltungsaufbau besitzen.

Im Betrieb nimmt die Treiberschaltung 250 digitale Impulssignale über die Leitungen 285 und 287 auf, invertiert diese Signale mittels der Inverter 292 und 294, wonach die invertierten Signa­ le zu dem NAND-Schaltglied 300 gelangen. Zusätzlich wird das auf der Leitung 285 auftretende Signal zusammen mit der invertierten Form des Signales auf der Leitung 287 dem NAND-Schaltglied 302 zugeführt. Die an den Ausgängen der NAND-Schaltglieder 300 und 302 auftretenden Signale werden dann nochmals mittels der digi­ talen Inverter 296 und 298 invertiert und den Emitter-Folgeschal­ tungen 304 und 306 zugeleitet. Die beiden letztgenannten Schal­ tungen erhalten im wesentlichen die Wellenformen der Signale, die an den Ausgängen der digitalen Inverter 296 und 298 auftreten und bewirken eine Leistungsverstärkung dieser Signale auf ein für den Betrieb der Spulen 286 und 290 geeignetes Niveau. Die Spule 290 ist mit einem Widerstand 318 in Reihe geschaltet, der im Kollektorkreis der Transistoren 308 und 310 zwischen den Kol­ lektoranschlüssen und einer Spannungsquelle 320 liegt. Der Wi­ derstand 318 und ein Kondensator 322 dienen als Filter zur Iso­ lation der Spulen 288 und 290 voneinander sowie auch zur Ab­ schwächung von Störungen von der Spannungsquelle 320 her. In gleicher Weise ist die Spule 288 in Reihe mit einem Widerstand 318 im Kollektorkreis der Emitterfolgeschaltung 306 zwischen die Kollektoranschlüsse der Transistoren 308 und 310 und die Span­ nungsquelle 320 gelegt. Die Widerstände 314 und 316 sind in be­ kannter Weise so ausgelegt, daß eine geeignete Vorspannung für die Transistoren 308 und 310 erzeugt wird. Die Diode 312 ver­ hindert das Auftreten zu großer negativer Überspannungen, um ei­ nen einwandfreien Betrieb der Schaltung sicherzustellen.

Die auf den Leitungen 285 und 287 auftretenden Signale sind in dem Zeitdiagramm nach Fig. 6 eingezeichnet. Außerdem sind in Fig. 6 die auf den Leitungen 282 auftretenden, in Fig. 4 an­ gedeuteten Impulswellenformen gezeigt, wobei in beiden Zeich­ nungsfiguren drei dieser Impulswellenformen durch die Bezugs­ zahlen 324, 326 und 328 bezeichnet sind. Die Wellenformen zei­ gen einen Teil des taktweisen Steuersignals auf der Leitung 280 oder auf der Leitung 287 gemäß Fig. 5, wobei die Impulswel­ lenform 324 verhältnismäßig kurze Dauer aufweist, um den richti­ gen Fluß für eine Phasenverschiebung von 45° zu erzeugen, wäh­ rend die Impulswellenformen 326 und 328 breiter sind und den richtigen Fluß für Phasenverschiebungen von 90° bzw. 135° her­ vorbringen müssen. In Fig. 6 sind die Impulswellenformen 324, 326 und 328 als negativ gerichtete Impulse mit einer Spannungs­ amplitude von beispielsweise 5 Volt dargestellt. Nach dreifacher Inversion mittels der digitalen Inverter 294 und 296 und des NAND-Schaltgliedes 300 erscheinen diese Impulse als positiv ge­ richteter Impuls an dem Basisanschluß des Transistors 308. Der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gültige Zeitmaßstab ist in Fig. 6 angegeben und man erkennt, daß das taktweise Steuersignal der Leitung 287 während der ersten 50 Mi­ krosekunden eine Spannung von Null Volt hat und dann auf einen Wert von 5 Volt übergeht. Das taktweise Steuersignal kehrt zu dem Wert von Null Volt während der Dauer eines den Fluß erzeu­ genden Signales zurück, wie durch die Impulswellenform 324 ge­ zeigt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das hintere Ende je­ des Impulses der Wellenformen 324, 326 und 328 bei 90,625 Mikro­ sekunden auftritt, daß jedoch die Stirn der jeweiligen Impulse je nach Impulsbreite zu verschiedenen Zeiten auftritt. Da die Phasenschieber 48 Selbsthaltungseigenschaft besitzen, werden ih­ nen keine weiteren flußerzeugenden Treibersignale zugeführt, bis das Strahlenbündel 56 nach Fig. 1 auf eine neue Richtung einge­ stellt werden soll.

Das Schaltzustand-Steuersignal der Leitung 285 ist ebenfalls in Fig. 6 dargestellt. Es nimmt während einer Dauer von 55 Mikro­ sekunden einen Wert von 5 Volt an und hat für die übrige Dauer des Arbeitsspiels den Wert von Null Volt. Während der ersten 50 Mikrosekunden, während welchen das taktweise Steuersignal eine niedrige Spannung von Null Volt besitzt und das Schaltzustand- Steuersignal die hohe Spannung von 5 Volt aufweist, erscheint am Ausgang der Emitterfolgeschaltung 304 kein Signal, jedoch tritt ein Rückstellungssignal am Ausgang der Emitterfolgeschal­ tung 306 auf. Dies läßt sich ohne weiteres durch Verfolgung des logischen Schaltungsweges durch die Inverter 292, 294, 296 und 295 sowie durch die NAND-Schaltglieder 300 und 302 einsehen. Nach einer Zeit von 55 Mikrosekunden, nach welcher die Spannung des Schaltzustand-Steuersignales auf Null abfällt, bleibt der Ausgang des NAND-Schaltgliedes 302 auf seinem hohen Wert, so daß kein Rückstellungssignal am Ausgang der Emitterfolgeschaltung 306 auftreten kann. Da weiterhin das invertierte, den Schaltzu­ stand steuernde Spannungssignal, welches über den Inverter 292 zu dem NAND-Schaltglied 300 gelangt, nun einen hohen Spannungs­ wert besitzt, wird das NAND-Schaltglied 300 erregt und läßt das invertierte Steuersignal aus dem Inverter 294 durch, wenn dieses Signal einen hohen Wert besitzt. Dieser hohe Wert wiederum wird während der Dauer der Impulswellenformen 324, 326 und 328 er­ reicht, zu welcher Zeit die Emitterfolgeschaltung 304 betätigt wird, um das Ferritmaterial des Phasenschiebers 48 im Sinne der Erzeugung der gewünschten Phasenverschiebung zu magnetisieren. Es ist also festzustellen, daß das den Schaltzustand steuernde Signal der Leitung 285 die Zeiten der Einstellung und Rückstel­ lung der Phasenschieber 48 steuert, während das taktweise auf­ tretende Steuersignal der Leitung 287 die Flußmenge bestimmt, welche zur Erzeugung einer bestimmten Phasenverschiebung erfor­ derlich ist.

Zweckmäßig werden beim Aufbau der Antenne 32 gemäß Fig. 1 die Linse 40 und der Hornstrahler 42 in einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Gehäusekonstruktion angeordnet, welche die Form eines Miniatur-Radoms hat und welche gegenüber der von der An­ tenne 32 ausgesendeten Strahlung durchlässig ist und die Linse 40 und den Hornstrahler 42 vor Witterungseinflüssen schützt. Auf­ grund dieser Umhüllung oder Kapselung sowie aufgrund des Auf­ baues der Linse 40 selbst erfährt diese eine Temperaturerhöhung, welche durch die Verlustwärme aufgrund des Strahlungsdurchgan­ ges durch die Phasenschieber 48 sowie aufgrund der elektrischen Ströme in den Treiberschaltungen 250 gemäß Fig. 5 verursacht wird. Bekanntermaßen verändern sich die elektrischen Eigenschaf­ ten von Ferritwerkstoff, wie er in den Phasenschiebern 48 ver­ wendet wird, mit der Temperatur, was dazu führt, daß eine Kom­ pensation der thermisch verursachten Änderungen der elektrischen Eigenschaften durchgeführt werden soll, wenn eine Antenne 32 ge­ schaffen werden soll, die eine genaue Strahlenbündelsteuerung ermöglichen soll. Die Erwärmung und ihre Kompensation sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 7 behandelt werden.

In Fig. 7 ist schematisch eine Frontansicht einer Linse 40 ge­ mäß Fig. 1 gezeigt, wobei die verschiedenen Phasenschieber 48 in senkrechten Reihen angeordnet sind, welche gegeneinander et­ was versetzt sind, um die gitterartige Ausbildung von Maxima und Minima zu vermindern. Die senkrechten Reihen von Phasenschiebern im mittleren Teil der Phasenschieberanordnung erstrecken sich vom unteren Rand der Linse 40 zum oberen Rand der Linse, während die den Seiten näherliegenden Reihen der Phasenschieberanordnung etwas kürzer gehalten wird. Die Linse 40 ist in der Darstellung nach Fig. 7 in Temperaturzonen unterteilt, wobei die dem unte­ ren Rand nahe Zone einen Temperaturanstieg gegenüber der Umge­ bung von 6,5° bis 6° erfährt, die untere Mittelzone einen Tempe­ raturanstieg von 6° bis 8° erleidet, die obere Mittelzone einen Temperaturanstieg von 8° bis 10° aufweist und die obere Zone schließlich einen Temperaturanstieg von 10° bis 12° erfährt.

Anhand der Fig. 4 und 7 sei nun gezeigt, daß die Kompensa­ tion der thermisch verursachten Änderungen der elektrischen Eigenschaften an den Phasenschiebern 48 durch Verstärkung der den Fluß erzeugenden Treibersignale für die Ferritwerkstoff durchgeführt wird. Demgemäß werden zusätzliche Treibersignale für die Phasenschieber von dem Impulsgenerator 284 über die Lei­ tungen 230 bereitgestellt und diese Kompensations-Treibersignale haben die Form von Rechteckimpulsen, wobei die Impulsbreite von dem Wert Null (keine Temperaturkompensation) für die Phasen­ schieber 48 in der wärmsten Zone nach Fig. 7 bis zu einem Wert von etwa 1,1 Mikrosekunden für die Phasenschieber 48 in der kühlsten Zone nach Fig. 12 reicht. Wie ebenfalls aus Fig. 7 hervorgeht, gelangen die Kompensations-Treibersignale der Lei­ tungen 230 mit Impulsbreiten von etwa 0,3 Mikrosekunden und 0,6 Mikrosekunden zu den Phasenschiebern 48 in der oberen Temperatur- Mittelzone bzw. der unteren Temperatur-Mittelzone. Die Kompensa­ tions-Treibersignale werden von den Leitungen 230 an die in Fig. 5 gezeigten Treiberschaltungen 250 über Leitungen 232 und die ODER-Schaltkreise 286 gemäß Fig. 4 und von dort über die Leitungen 287 angekoppelt. Die Treiberschaltungen 250 sprechen auf die Kompensations-Treibersignale, welche über die Leitungen 287 zugeführt werden, in derselben Weise an, wie zuvor hinsicht­ lich der ebenfalls über die Leitungen 287 zugeführten, taktwei­ sen Steuersignale ausgeführt wurde. Wie in dem Zeitdiagramm nach Fig. 6 gezeigt ist, werden die Kompensations-Treibersignale, welche in dem Diagramm mit "TEMP COMP" bezeichnet sind, zweck­ mäßig unmittelbar nach Beendigung des Impulses 324, 326 oder 328 des Steuersignales zugeführt.

Claims (2)

1. Antenne zum Senden oder Empfangen mit schwenkbarem Strah­ lenbündel, bestehend aus einem Primärstrahler, der eine erste Linse mit Eingangsstrahlern, Ausgangsstrahlern und dazwischen befindlichen, zur Erzeugung einer Abtastbewegung mittels Pha­ senverschiebungs-Steuersignalen einstellbaren Phasenschie­ bern ausleuchtet und einem Reflektor oder einer zweiten Linse, der bzw. die wesentlichen größer als der Strahlenbündelquer­ schnitt des abtastenden Strahlenbündels der ersten Linse ist und mit auf ein Strahlsteuerungs-Befehlssignal ansprechenden Schaltungsmitteln, welche eine Recheneinrichtung zur Errech­ nung der für eine gewünschte Ausrichtung des Antennenricht­ diagramms vorzusehenden Phasenverschiebungswerten der Pha­ senschieber enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schal­ tungsmittel (86, 88, 250) die Phasenverschiebungs-Steuersigna­ le in Form von Ausgangsimpulsen eines Signalgenerators erzeu­ gen und daß den Phasenschiebern (48, 142, 150) zusätzliche durch die Schaltungsmittel (86, 88, 250) bereitgestellte Phasenverschiebungs- Steuersignale zur Kompensation temperatur­ änderungsbedingter Phasenverschiebungen an den Phasenschie­ bern in Form von zusätzlichen Impulsen (230, 232, 280) zuge­ führt sind.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Phasenverschiebungs-Steuersignale jeweils für Gruppen von Phasenschiebern (48 bzw. 142 bzw. 150) erzeugbar sind, welche jeweils bestimmten Temperaturzonen der Linse angehören.