DE2332784C3 - Schaltung zur Phasenberechnung für eine mit elektronischer Strahlschwenkung arbeitende Radarantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Phasenberechnung für eine mit elektronischer Strahlschwenkung arbeitende Radarantenne, die aus in Zeilen und Spalten angeordneten Strahlerelementen besteht, deren Stromphase jeweils über einen Phasenschieber unter Verwendung von Elementspeichern eingestellt wird, wobei zur digitalen Berechnung der gemeinsamen vertikalen Phasenwerte aller Phasenschieber innerhalb der einzelnen Zeilen ein einziges taktgesteuertes Vertikal-Rechenwerk und zur zusätzlichen digitalen Berechnung der einzelnen horizontalen Phasenwerte der Phasenschieber innerhalb der einzelnen Zeilen mit dem gleichen Takt arbeitende, vom Verukal-Rechenwerk mit den dort errechneten vertikalen Phasenwerten über ein stufenzahlmäßig der Antennenzeilenzahi

ntsprechendes Schieberegister versorgte Horizontaltechenwerke vorgesehen sind, so daß für jede Zeile zu len allen Phasenschiebern in dieser Zeile gemeinsamen /ertikalen Phasenwerten die horizontalen Phasenwerte iddiert sowie in den pro Zeile schieberegistermäßig !usammengeschalteten Elementspeichern abgespei- :hert werden und die Berechnung des elektrischen Umwegs (Ablenk-Phaseninkrement) für den Phasenschieber eines Strahlerelements, der sich phasenmäßig um einen bestimmten Betrag von seinen Zeilennachbarn und um einen anderen bestimmten Betrag von seinen Spaltennachbarn unterscheidet, auf eine Addition in Addierwerken des Vertikal-Rechenwerks und der Horizontalrechenwerke zugeführt ist.

Phasengesteuerte Antennen bestehen aus vielen einzelnen Strahlern, üie auf einer ebenen Fläche in gewöhnlich orthogonalen Zeilen und Spalten angeordnet sind. Zur elektronischen Schwenkung des Richtdiagramms wird in die Speiseleitung jedes Strahlerelementes ein Leitungsstück mit elektronisch veränderbarer elektrischer Länge, der sogenannte Phasenschieber, eingeschaltet. Die bei phasengesteuerten Antennen verwendeten Phasenschieber, z. B. Schaltferrite oder Schaltdioden, sind meistens vom digitalen Typ. Bei ihnen ist der die Phasenlage bestimmende Umweg nicht stetig, sondern nur in Schritten einstellbar. Die Berechnung der Umwege erfolgt in einem Phasenrech ner und muß so schnell vorgenommen werden, daß die Arbeitsgeschwindigkeit des gesamten Systems nicht vermindert wird. ρ

Im Radar-Anwendungsfall arbeitet der Phasenrechner zur Berechnung der Stromphasen jedes Strahlerelementes eng mit dem Zentralrechner des Radargerätes zusammen. Die Phasenschieber der Einzelelemente müssen unter Realzeilbedingungen eingestellt werden. Dieses Problem kann für größere, insbesondere flächenhafte elektronische Antennen, die in Radarsystemen eingesetzt we^rden, nur dann beherrscht werden, wenn sehr schnelle Phasenrechner die Steuerinformation für die Phasenschieber erzeugen. Solche Phasenrechner müssen in der Lage sein, in der Zeit zwischen zwei Sendeimpulsicn oder einem Vielfachen davon die Einstellung jedes Phasenschiebers zu berechnen.

Die Berechnung und die Einstellung der Umwege können grundsätzlich stetig unter Anwendung eines Analogrechners und analoger Phasenschieber oder taktgesteuert mit Hilfe eines Digitalrechners und digitaler oder analoger Phasenschieber erfolgen.

In nachteiliger Weise ist bei den analogen Phasenschiebern die mittlere Abweichung der Phase vom Sollwert ziemlich groß. Dadurch steigt der mittlere Nebenzipfelpegel der Antenne auf einen zu großen Wert an.

Bei einer gemischten (hybriden) Ausführung wird hinter einen Analogrechner ein Analog-Digital-Wandler geschaltet. Eine solche Anlage arbeitet etwa so schnell wie die vorher beschriebene rein analoge Rechenwerkanlage. Der digitale Phasenschieber läßt sich im Gegensatz zum analogen Phasenschieber mit geringeren Streuungen des Phasenwinkels bauen. Dieser Phasenschieber kann entweder mit einem analogen oder digitalen Phascnrcchner zusammenarbeiten.

Bei einem rein digitalen Phasenrechner wird zunächst der elektrische Umweg für jedes Strahlerelement digital <>? berechnet. Es ist bekannt, diese Berechnung am Ort jedes Elements individuell durchzuführen. Bei der individuellen Phasenberechnung müssen folgende Rechenschritie durchgeführt werden:

1. Multiplikation mit einem festen Wert zur Bildung der Spaltenphase.

2. Addition des Zeilenbeitrags. Der Zeilenbeitrag ist in einem eigenen Rechenwerk schon vorher bestimmt worden.

3. Eine Division durch λ/λ«,«* und Weitergabe des Divisionsrestes (K ·> Betriebswellenlänge, λ«,»* = größte benutzte Wellenlänge), Diese Division und die Weitergabe ist jedoch nur für Phasenschieber mit Leitungscharakteristik erforderlich.

Die Multiplikation läßt sich wie beim schriftlichen Multiplizieren im Dezimalsystem auf eine Folge von Additionen und Verschiebungen zurückführen. Entsprechend kann man die Division auf Subtraktion und Verschiebung aufbauen.

Weil bei dieser rein digitalen Lösung jedes Element ein eigenes Rechenwerk mit individuell programmierter Steuerung besitzt, ist jedoch die Realisierung außerordentlich aufwendig.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 62 896 ist eine Einrichtung zur Einstellung der Phasenschieber einer phasengesteuerten Antenne bekannt, die eine schnelle Berechnung einer Vielzahl von Phasenwerten ohne Belastung des Zentralrechners und mit geringerem Aufwand als bei der Einrichtung mit einem Rechenwerk pro Strahlerelement ermöglicht. Es wird dabei eine schnelle Umschaltung von einer Strahlrichtung auf die nächste erreicht. Bei dieser bekannten Einrichtung ist zur Berechnung der vertikalen Phasenwerte der den Strahlerelementen zugeordneten Phasenschieber innerhalb der einzelnen Zeilen ein Vertikal-Rechenwerk und für jede Zeile ein eigenes Horizontal-Rechenwerk vorgesehen. Für jede Zeile werden zu den vertikalen Phasenwerten die horizontalen Phasenwerte addiert und in den schieberegisterartig pro Zeile zusammengeschalteten Elementspeichern abgespeichert, wobei die Berechnung des elektrischen Umwegs ΔL für den Phasenschieber eines Strahlerelements, der sich um einen bestimmten Betrag von seinem rechten und linken Nachbarn und um einen anderen bestimmten Betrag von seinem oberen und unteren Nachbarn unterscheidet, auf eine fortgesetzte Addition in Addierwerken des Vertikal-Rechenwerks und der Horizontal-Rechenwerke zurückgeführt ist. Es lassen sich jeweils gleichartige Schaltungen für die Horizontal-Rechenwerke und für die Elementspeicher jedes Strahlerelements verwenden. Ferner ist ein großer verwendbarer Frequenzbereich gegeben. Dadurch, daß die Phase nicht am Ort jedes Strahlerelements in einem individuellen Rechenwerk aus Spalten- und Zeilenanteil zusammengesetzt wird, läßt sich bereits eine große Zahl von Rechenwerken einsparen.

Die Rechenzeiten von Phasenrechnern sind bestimmt durch die maximale Zeilen- und Spaltenzahl der Antenne, wobei die Zeilenzahl die Rechenzeit der Vertikal-Rcchenwerke und die Spaltenzahl die Rechenzeit der Hori/ontal-Rechenwerke festlegt. Bei einem kombinierten Rechner zur Verwendung bei strahlungsgespeisten Antennen kommt noch die Zeit eines Vorrechners dazu, der die Parameter für die Einstellung der Fokussierungsphascnparameter zur Eingabe an das Vertikal-Rcchcnwerk berechnet. Diese Rechenzciter sind gewöhnlich sehr kurz im Verhältnis zu den Zeiter zwischen zwei Radarsendeimpulsen, pie Radarsen· deiinpulse bestimmen die längste zulässige Rechcnzei für den Phasenrechner, wenn davon ausgegangen wird daß von Sendeimpuls zu Sendeimpuls die Strahlrichtuni

geändert werden kann. Die Zeiten zwischen den Sendeimpulsen sind bei Pulsradargeräten bestimmt durch die maximale Reichweite und liegen in der Größenordnung mehrerer 10(^sec bis msec, während die gesamte Rechenzeit der bekannten Phasenrechner für eine Antenne üblicher Dimensionierung bei einem Bruchteil dieser Zeit liegt. Damit sind die bekannten Phasenrechner erheblich schneller als unbedingt erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Phasenberechnung für eine mit elektronischer Strahlschwenkung arbeitende Radarantenne zu schaffen, die mit erheblich geringerem Aufwand als die bekannten Anordnungen das gleiche Ziel erreicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Berechnung der Phasenwerte für jeweils mehrere Antennenzeilen ein einziges Horizontal-Rechenwerk vorgesehen ist, das mit seinem die vertikalen Phasenwerte aufnehmenden Eingang an eine Stufe des Schieberegisters angeschlossen ist, und daß der Ausgang dieses Horizontal-Rechenwerks mit den sehieberegistermäßig zusammcngeschalteten Elemcntspeichern für die Phasenschieber der phasenmäßig von diesem Horizontal-Rechcnwcrk einzustellenden Antennenzeilen verbunden ist, die, gesteuert von einer an der Taktsteuerung liegenden, bei Erreichen eines bestimmten Zählwerts einen Umschaltbefehl abgebenden Zähleinrichtung, jeweils die für eine Zeile zuständigen Elementspeicher im Zeitmultiplex an den Ausgang dieses Horizontal-Rechenwcrks anschließt. Bei der Erfindung ist somit davon ausgegangen, daß bei den bekannten Phasenrechncrschaltungen für elektronisch schwenkbare Antennen die Zeil zwischen zwei Sendeimpulsen des Radargeräts nicht genügend genutzt ist und außerdem eine Vielzahl von parallel arbeitenden, gleichartigen Horizontal-Rechcnwcrkcn vorliegt, welche bei großen Antennen den Aufwand für den bisherigen Phasenrcchner bestimmten. Durch die Erfindung ist eine Lösung angegeben, wonach ein I-Iorizontal-Rcchenwerk nicht nur für eine ein/ige Antennenzeile die endgültigen Phasenschieber-Phasenwerte berechnet, sondern für mehrere oder gegebenenfalls für alle Antcnnenzcilcn.

Hei Verwendung einer strahlungsgespeistcn. d. h. nicht leitungsgespeisten. Radarantenne mit elektronischer Strahlschwenkung ist vorteilhaft ein Vorrcchcnwerk vorgesehen, welches aus den Fokussierungspariimetern und den Ablenkphaseninkremenien die Eingiings-CJrößen für das Vertikal-Rechenwerk berechnet. Unter Fokussierung wird ιΐιτ Ausgleich der Lmilzcitunterschiede einer elektromagnetischen Welle vom Primürstruhler zu den einzelnen Strahlcrelementcn verstanden, da zu den welter außen liegenden Strahlerelementen des Strahlerelement-Antennenfeldes ein größerer Weg zurückzulegen ist als zu den innen angeordneten Strahlerelementen. Diese Fokussier·Phasenunterschiede bleiben jedoch bei Jeder beliebigen Ablenkung des Strahls gleich und lassen sich mithin starr voreinstellen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine Prinzipanordnung einer sii-ahlungsgespeisten Antenne,

FI g. 2 eine Darstellung zur Verdeutlichung der sich bei einer urahlungsgespeisten Antenne ergebenden Laufzeilunterschiede,

Fig.3 ein Blockschaltbild eine» bekannten Ablenk· Phasenrechners Tür eine loliungsgespclsle Antenne, Fig.4 ein Blockschaltbild eines bekannten kombinierten Phasenrechners für eine strahlungsgespeiste Antenne,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Phasenrechners nach der Erfindung, der sowohl für strahlungs- als auch leitungsgespeiste Antennen einsetzbar ist, und

Fig.6 ein Blockschaltbild einer anderen, besonders vorteilhaften Ausführungsform eines Phasenrechners nach der Erfindung.

ίο Die Antennenanordnung in Fig. I wird von einem Sender 1 gespeist oder betreibt einen Empfänger 2, wobei die Umschaltung zwischen Sender 1 und Empfänger 2 in bekannter Weise mittels eines Sende-Empfangsschalters 3 vorgenommen wird. An

is diesen Schalter 3 ist ein zentraler Primärstrahler 4, z. B. ein Speisehorn, angeschlossen, der eine Kugelwelle 5 abstrahlt. Die vom Zentralstrahler 4 ausgehende Kugelwelle 5 trifft auf eine Wand von Kollektorstrahlern 6. An die Kollektorstrahler 6 ist jeweils ein Phasenschieber 7 angeschlossen. Dort wird die Hochfrequenzspannung in der Phase auf Grund der Ausgangsgrößen eines Phasenrechners 8 beeinflußt und von Emiitcrstrahlern 9 als ebene Welle 10 abgestrahlt. Die Phasenschieber 7 wandein demnach die Kugelwelle

2s 5 in eine näherungsweise ebene Welle 10 um. Für diese Umwandlung ist die Fokussicrphasc ΔΦ (.v. y) zuständig, während die Ablcnkphasc Φ_α(χ. y) die Strahlschwenkung der ebenen Welle 10 bestimmt. Die Foki'ssicrphasc ΛΦ und die linear vom Ort (x. y) abhängige

.ίο Ablcnkphasc </>„ (x. y) werden addiert und ergeben die gesamte Phase Φ (χ, y), auf die die Phasenschieber 7 durch den Phasenrechner 8 eingestellt werden.

Der eine Anteil, nämlich die Fokussicrphase ΔΦ (κ. y), soll hier anhand von Fig. 2 näher betrachtet werden.

3.S Wenn nur die Fokussicrphasc eingestellt wird, sind clic Ströme in allen Emitterstrahlcrn phasengleich. Dazu müssen die Phasenschieber die unterschiedliche Entfernung der ein/einen Kolleklorsirahler vom zentralen Primärstrahler 4 ausgleichen. Mil Il ist die Ebene der

.|o Strahlerclementc bezeichnet, welche unterschiedliche Abstände /· vom Primärstrahler 4 aufweisen. Diese Entfernung /-eines Strahlerelement 1.3 hängt vom Ort (\.y)ücr Kollektorstrahler wie folgt ab:

Dabei ist /"der kür/eue Abstand der Kollckiorebene Il vom Phasenzentrum der Kugelwellen im Primärstrahler 4. Bezeichnet man mit zlrclie auf die Mitte der Strahlerebene bezogene Wcgdifferenz. so ergibt sich (ils

so zur Fokussierung notwendiger Umweg für alle Kolleklorstrahlcr miller einem zentralen Strahler 12

Der Phasenschieber muß zur Kompensation der Wegdifferen/ jeweils den Umweg -Ar einstellen. Die Größen x„ und > geben die Abmessungen der Strahlerebcne von Fig. 211 n.

In der Fig.3, die ein Blockschaltbild eines aus der DT-OS 20 62 896 bekannten Ablenk-Phasenrechners fio für eine leitungsgespeiste Antenne zeigt, Ist eine matrixartige Anordnung in Zellen und Spalten von Elementspeichcrn EWdargestellt, deren Speicherwerte in zugeordnete Phasenschieber P zur Phasensteuerung von Struhlsrclementen S eingegeben werden. Die M Phasenschieber P und die Einzelstrahler 5 sind nur Für zwei Elcmcntspelehcr ESP dargestellt, sind jedoch Für alle Elementspeiehcr ESP vorgesehen. Eingestellt werden die Hcmcnupeieher fiSPüber ein Veriikal-Rc-

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chenwerk VRW, dem die Sieuerfunklionen von einer Radarsteuerung R zugeführt werden, und je ein Horizontal-Rechenwerk HR W pro Antennenzeile, die ebenso steuerfunktionsmäßig an der Radartaktsteuerung R liegen. Zunächst werden mit dem Vertikal-Rechenwerk VR W die vertikalen Phasenwerte der einzelnen Zeilen berechnet. Anschließend werden mit einem Horizontal-Rechenwerk HRW für jede Zeile zu den vertikalen Phasenwerten die horizontalen Phasenwerte addiert und in den Elementspeichern ESP iu abgespeichert, wobei die vertikalen Phasenwerte zunächst in einem Schieberegister SR eingespeichert werden, dessen Stufenzahl der Antcnnenzeilenzahi entspricht. In den Elementspeichern ESP, die pro Antennenzeile ebenfalls wie ein Schieberegister arbeiten, stehen sie zur Einstellung der digitalen Phasenschieber Pzur Verfügung.

Das einmal vorhandene Vertikal-Rechenwerk VRW erhält von einer Datenverarbeitungsanlage oder vom Radar-Steuerdatengenerator R das Phaseninkrement K welches die jeweilige Phasenablage zum Zeilennachbarn eines Strahlcrelements Sangibt, für eine bestimmte Richtung und beginnt durch fortlaufende Addition des Phaseninkrements V die Anfangsphase für jede Antennenzeile zu berechnen. Die Ergebnisse werden im Schieberegister SR abgespeichert und mit jedem weiteren Ergebnis weitergeschoben. Nach einer der Antcnnenzeilenzahi entsprechenden Anzahl von Additionen ist die Anfangsphasc aller Horizontal-Rcchcn werke f//?Wbekannt, und die Horizontal- Rechenwerke HRW beginnen nun simultan durch fortlaufende Addition des Phaseninkrements H, welches die jeweilige Phasenablage zum Spaltcnnachbarn angibt, die Phasenwerte der Strahlerclcmcnte S zu berechnen. Diese Werte werden im Rhythmus ihrer Urzeugung in den j.s jeweils schiebercgislcrartig z.usammcngeschallctcn Eic· mcntspcichcrrcihcn ESPl bis ESPN abgespeichert. Nach einer der maximalen Slrahlcrclcmentanzahl entsprechenden Zahl von Additionen sind alle Phasenwerte bekannt und können von den Phasenschiebern P übernommen werden.

I ig.4 zeigt ein Blockschaltbild eines aus der I)T-OS 20 b2 895 bekannten kombinierten Phnscnrcchncrs für eine strahlungsgespcistc Antenne, wie sic in I' i j,:. I dargestellt ist. Die Struktur des Systems des reinen Ablenk·Phasenrechners, wie er vorstehend im Zusammenhang mit Γ i g. J im einzelnen beschrieben ist, bleibt dabei erhalten. Es wird nur durch einen sogenannten Vorrechnet· VOR erweitert, der aus den I okussierpiirametern /\„ <4,und Wund der /sblcnkinkremcnten //und V die Eingangsgrößen dos Vertikal-Rechenwerkes VR W errechnet. Die Bildung der Kokussierparameicr ist im einzelnen in der deutschen Offenlegungsschrift 20 65 895 erläutert. Das Vertikal-Rechenwerk VRW erzeugt durch fortlaufende Additionen Werte für die ä* Horizontal-Rechenwerke HRW, die In einem hinsichtlich der Stufenzahl den Antennenzeilen entsprechenden Schieberegister SR' abgespeichert werden. Die Hon-Eontnl-Rechenwerkc HR W berechnen durch fortlau fende Addition die endgültige Steuerinformation für die f« den Strahlerelementen S zugeordneten Phasenschieber P und speichern diese in der Reihenfolge Ihrer Erzeugung In den pro Zelle schieberegisterartig zusammengeschalteten Elementspeicherreihen ESPI bis BSP N ab. «ü

Die Rechenzcltcn von Ablcnk-Phasenrcchnern nach Fig. 3 und auch kombinierten Phasenrechnern nach Fig,4 sind bestimmt durch die maximale Zeilen· und Spaltenzahl der Antenne, wobei die Zeilenzahl die Rechenzeit der Vertikal-Rechenwerke VRW bzw. VR W festlegt und die Spaltenzahl die Rechenzeit der Horizontal-Rechenwerke HRW bzw. HRW. Beim kombinierten Phasenrechner nach Fig.4 kommt noch die Zeit des Vorrechners VOR dazu. Damit ergeben sich die Gesamtrechenzeiten für eine Antennenstellung zu:

'gi-s — ' I'KH' + ' HRW

für einen Ablcnk-Phasenrechner

— ¹VRWi

+ T₁

HRW'

+ Ty₀

für einen kombinierten Phasenrechner

Dabei sind Tvrw bzw. Tvrw die Rechenzeit des Vertikal-Rechenwerks VRW bzw. VRW, T_Hrw bzw. Thhw die Rechenzeit der Horizontal-Rechenwerke HRW bzw. HRW und T_Vor die Rechenzeit des Vorrechners VOR.

Die Gesamtrechenzeiten sind kurz im Verhältnis zu den Zeiten zwischen zwei Radarsendeimpulsen. Die Radarsendeimpulse bestimmen die längste zulässige Rechenzeit für den Phasenrechner, wenn davon ausgegangen wird, daß von Sendeimpuls zu Sendeimpuls die Antennenrichtung geändert werden kann. Die Zeiten zwischen den Sendeimpulsen sind bei Puisradargeräten bestimmt durch die maximale Reichweite und liegen in der Größenordnung mehrerer lOOnsec bis msec. Die bekannten Phasenrechner, deren Gesamtrechenzeit bei einem Bruchteil davon liegt, sind erheblich schneller als unbedingt notwendig.

Ausgehend von der vom Phasenrechner ungenutzten Zeit /wischen zwei oder mehr Sendeimpulsen entsprechend der Ziclbclciichlungszcil des Radargerätes und der Gleichartigkeit der als Vielfach vorhandenen parallel arbeitenden Horizontal-Rechenwerke, die bei großen Antennen den Aufwand für die bekannten Phasenrechner bestimmen, zeichnet sich die Lösung nach der Erfindung dadurch aus, daß ein I lorizonial-Rechenwerk IIRW nicht nur für eine Anlcnnenz.eile die endgültigen Phasenwerte errechnet, sondern für mehrere Antennen/eilen. Ein Blockschallbild einer Schaltung zur Phasenberechnung nnch der Erfindung zeigt I- i g. 5. Dabei ist die maximale Zeilenzahl N (N'). die einem Ilorizontal-Rcchenwcrk URW (HRW) zugeordnet werden kann, bestimmt durch die Zeit '/'zwischen zwei oder mehr Sencleimpulsen entsprechend oüv ZielbcleiK'htungsz.eil und den Zeilen Tvhw. Tiirw bzw. /
Tvnw\ IH

N -

für den Ablenk-Phasonrcchnor

N¹ - ENT

U UlV ι Λ

für den kombinierten I'haienreohner

(ENT bedeutet die bei einem Dezimalbruch vor dem Komma stehende ganze Zahl).

I5ic Anordnung nach Fig.3 tirbcllet folgendermaßen:

70S 029/223

Das Vertikal-Rechenwcik W? IV bzw. W? Wund das Vorrechenwerk VOR arbeiten wie bekannt. Im Schieberegister SR bzw. SR' stehen somit die Anfangswerte für die Horizonlal-Rechenwcrke HRW bzw. HR W. Das oberste Horizontal-Rcchenwerk HRW (HRW) berechnet nun mit dem Anfangswert in der obersten Stufe des Schieberegisters SR bzw. SR' die Phasenwerte für die oberste Antennenzeile und speichert diese Werte im Takt ihrer Erzeugung in die schieberegisterartig zusammengeschaltete Elementspeicherreihe ESPi. Nun werden die Werte im Schieberegister SR bzw. SR' um eine Slufe weitergeschoben. Das Horizontal-Rechenwerk HRW (HRW) berechnet nun die Werte für die zweite Antennenzeile, die in die Elementspcicherreihe ESP2 abgespeichert werden. In gleicher Weise arbeitet das andere in F i g. 5 dargestellte Horizontal-Rechenwerk HRW mit den Elementspeicherreihen ESPN-Z bis ESPN. Die ausgangsseitige Umschaltung der Horizontal-Rechenwerke HRWbzw. HRWan die Elementspeicherreihen ESPi bis ESP4 und ESPN-3 bis ESPN erfolgt über einen Umschalter U, der von einem Zähler Z bei Erreichen eines bestimmten Zählerstandes den Ausgang der Horizontal-Rechenwerke HRWbzw. HRWan die nächste der Elementspeicherreihen ESP2 bis ESP4 legt bzw. wieder die erste Reihe ESPI anschaltet. Das gleiche gilt analog gemeinsam für das andere Horizontal-Rechenwerk HR W und die Elementspeicher ESPN-3 bis ESPN. Die Horizontal-Rechenwerke HRWbzv/. HRWbedienen mithin die Antennenzeilen im Zeitmultiplex.

Fig.6 zeigt das Blockschaltbild einer besonders vorteilhaften Ausführungsfoi m einer Schaltung zur Phasenberechnung nach der E-findung. Hinsichtlich der maximalen Zeilenzahl gilt das im Zusammenhang mit der Beschreibung von Fig. 5 Gesagte. Die Anordnung nach F i g. 6 arbeitet folgendermaßen:

Das Vertikal-Rechenwerk VRWb/.w. V/?IV'und das Vorrechenwerk arbeiten wie bekannt. Im Schieberegister SR bzw. S/?'stehen somit die Anfangswerte für die Horizontal·Rechenwerke HRW bzw. HRW'. Das oberste Horizontal-Rechenwcrk HR W(HR W) berech ncl nun mit dem Anfangswert in der obersten Stufe des Schieberegisters SR b/w. SR' die Phasenweric für die oberste Antennen/eile und speichert diese Werte im Takte ihrer F.r/cugung in die schieberegislcrariig zusammengeschüttete !•!lementspeicherrcihe ESPi. Das wird dadurch erreicht, dall Schicbcüikiimpulse nur un die F.lementspciclw ESPi gegeben werden, nicht jedoch im die F-Iementspcicher ESP2 bis /".SVM. Nun werden die Werte im Schieberegister SR b/w. .S¹W um eine Stuft· weitcrgi schoben. Das /iistiindige I lorizoiual Rechenwerk HHW (HRW) berechnet nun die Werte für die zweite Antennenzeilc. die in die Element speicherreihe ESP2 abgespeichert werden, da der Schiebetakt nur an der Elementspcicherreihe ESP2 anliegt. In gleicher Welse arbeitet dust andere in F i g. b dargestellte Harizonttil·Rechenwerk HRW mti den Elementspeicherreihen ESPN-I bis ESPN. Zur Umschaltung auf die einzelnen Antennen/eilen dient eine Zähleinrichtung ZX, die es gestund, /u entscheiden, welcher der Elcmentspelcherreihen ESP \ bis ESPA und parallel dazu ESP N- 3 bis ESPN der Schiebetakt zugeführt werden muß und wann /usfli/liehe Schiebeimpulse für das Schieberegister SR ausgelöst werden müssen. Die Zähleinrichtung Zl wird von der Radartaktsteuerung R betrieben und ist so ausgebildet, daß sie bis zum Produkt der vom Horizontal-Rechenwerk HR W einzustellenden Antennenzeilenzahl sowie der Zahl der Elementspeicher ESP pro Antennenzeile fortlaufend zählt. Es ist eine Gattereinrichtung G mit einer der Anzahl der von einem Horizonial-Rcchenwerk HRW beaufschlagten

ίο Antennenzeilen entsprechenden Anzahl von Gattern G 1 bis G 4 vorgesehen, die jeweils vom Schiebetakt ST für die schieberegistermäßig zusammengeschalteten Elementspeicher ESP und außerdem von seilen der Zähleinrichtung ZI über eine Decodiereinrichtung Dec so angesteuert werden, daß jeweils beim Zählen nach Erreichen der Elementspeicherzahl pro Antennenzeile das nächstfolgende Gatter Gl bis G4 angeschaltet wird. Die Ausgänge der Gatter G I bis G 4 sind jeweils mit der Schiebetaktleitung der Elementspeicher ESP

einer einzigen Antennenzeile pro Horizontal-Rechen werk HR Wverbunden. Die Decodiereinrichtung Decist derart aufgebaut, daß sie an ihren mit den Gattern G1 bis G 4 verbundenen Ausgängen jeweils einen einzigen Impuls während der Dauer bis zum Erreichen desjenigen Zählwerts abgibt, welcher der Elementspeicherzahl pro Antennenzeile entspricht, so daß an jedem Decodiererausgang nur ein Impuls ansteht. Im Beispiel nach Fig.6 wird somit zuers' bis zum Zählerstand, welcher der Anzahl der Elementspeicher

ίο ESP in der obersten Antennenzeile entspricht, das Gatter G i über den ersten Ausgang des Decodierers Dec für die Schiebetaktimpulse 57" durchgeschaltet. Dann folgt für die gleiche Anzahl von Zählwerten der zweite Ausgang des Decodierers Dec· zur Durchschal·

is tung des Gatters G2, usw. Die Horizontal-Rechenwerke HRWbzvi. HRWbedienen mithin die Antennenzeilen, im ausgeführten Beispiel in Fig.6 jeweils vier Antennenzeilen, im Zeitmultiplex.

Bei großen flächenhaften Antennen, die mit Radarge

■ίο raten mit sehr guter Fcstzcichenunterdrüekung arbeiten, wird eine Antenne so gesteuert werden, da» sie nacheinander in Richtungen positioniert wird, die /. B um den halben 3-dü-Winkel der Antennen gegeneinander versetzt sind. Um die nötige Festzcichenuntcrdrük

.15 kung zu erzielen, müssen aber viele Pulse in diese Richtung gesendet werden. Damit wird die verfügbare Rechenzeil für Horizonial-Rechenwerkc wesentlich größer, und es gelingt, mn einem ein/igen Horizontal Rechenwerk cmc Antenne oder zwei benachbarte

5" Antennen zu steuern. Werden K Pulse in cmc Richiunj! gesendet, so können die Gleichungen (j) und (<l) modifiziert werden, ϋις Zahl der im Zeitmultiplex von einem einzigen Horiaontul-Rcchenwerk bedienbaren Antennen/eilen betragt dann:

Ν

Tür den Ablenk-Phusenrechner

N' - HNT ( ~~1μάι zJrw \

\ TiiHw < J

für den kombinierten Phuscnreehner

Hier/u 6 Bltitt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   1, Schaltung zur Phasenberechnung für eine mit elektronischer Strahlschwenkung arbeitende Radarantenne, die aus in Zeilen und Spalten angeordneten Strahlerelementen besteht, deren Stromphase jeweils über einen Phasenschieber unter Verwendung von Elementspeichern eingestellt wird, wobei zur digitalen Berechnung der gemeinsamen vertikalen Phasenwerte aller Phasenschieber innerhalb der einzelnen Zeilen ein einziges taktgesteuertes Vertikal-Rechenwerk und zur zusätzlichen digitalen Berechnung der einzelnen horizontalen Phasenwerte der Phasenschieber innerhalb der einzelnen Zeilen mit dem gleichen Takt arbeitende, vom Vertikal-Rechenwerk mit den Hort errechneten vertikalen Phasenwerten über ein stufenzahlmäßig der Antennenzeilenzahl entsprechendes Schieberegister versorgte Horizontal-Rechenwerke vorgesehen sind, so daß für jede Zeile zu den allen Phasenschiebern in dieser Zeile gemeinsamen vertikalen Phasenwerten die horizontalen Phasenwerte addiert sowie in den pro Zeile schieberegisiermäßig zusammengeschalteten Elementspeichern abgespeichert werden und die Berechnung des elektrischen Umwegs (Ablenk-Phaseninkrement) für den Phasenschieber eines Strahlerelements, der sich phasenmäßig um einen bestimmten Betrag von seinen Zeilennachbarn und um einen anderen bestimmten Betrag von seinen Spaltennachbarn unterscheidet, auf eine Addition in Addierwerken des Vertikal-Rechenwerks und der Horizontal-Rechenwerke zurückgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berechnung der Phasenwerte für jeweils mehrere Antennenzeilen ein einziges Horizontal-Rechenwerk (HR W) vorgesehen ist, das mit seinem die vertikalen Phasenwerte (V) aufnehmenden Eingang an eine Stufe des Schieberegisters (SR) angeschlossen ist, und daß der Ausgang dieses Horizontal-Rechenwerks (HRW) mit den schieoeregistermäßig zusammengeschalteten Elementspeichern (ESP \ bis ESP4) für die Phasenschieber (P) der phasenmäßig von diesem Horizontal-Rechenwerk (HRW) einzustellenden Antennenzeilen verbunden ist, die, gesteuert von einer an der Taktsteuerung (R) liegenden, bei Erreichen eines bestimmten Zählwerts einen Umschaltbefehl abgebenden Zähleinrichtung (Z), jeweils die für eine Zeile zuständigen Elementspeicher fESPl bis ESP4) im Zeitmultiplex an den Ausgang dieses Horizontal-Rechenwerks (HR W)anschließt.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer strahlungsgespeisten Radarantenne mit elektronischer Strahl-Schwenkung ein Vorrechenwerk (VOR) vorgesehen ist, welches aus den Fokussierungsparametern (A₁, /4„ ß^und den Ablenkphaseninkrementen (V. H)a\e Eingangs-Größen für das Vertikal-Rechenwerk (VKlVyberechnet.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung bei Radargeräten mit sehr guter Festzeichenunterdrückung, bei denen viele Impulse in etwa die gleiche Richtung ausgestrahlt werden. 6s
4. 4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Horizontal-Rechenwerkes (HRW) mit den schieberegisterartig zusammengeschalteten Elementspeichern (ESP 1 bis ESP4) für die Phasenschieber (P) der phasenmäßig von diesem Horizontal-Rechenwerk (HRW) einzustellenden Antennenzeilen unmittelbar verbunden ist, daß die Zähleinrichtung (ZX) so ausgebildet ist, daß sie bis zum Produkt der vom Horizontal-Rechenwerk (HRW) einzustellenden Antennenzeilenzahi sowie der Zahl der Elementspeicher (ESP) pro Antennenzeile fortlaufend zählt, daß eine Gattereinrichtung CGJmit einer der Anzahl der von einem Horizontal-Rechenwerk (HRW) beaufschlagten Antennenzeilen entsprechenden Anzahl von Gattern (GX bis G 4) vorgesehen ist, die jeweils vom Schiebetakt (ST) für die schieberegistermäßig zusammengeschalteten Elementspeicher (ESP)und außerdem von seiten der Zähleinrichtung (ZX) über eine Decodiereinrichtung (Dec) so angesteuert werden, daß jeweils beim Zählen nach Erreichen der Elementspeicherzahl pro Antennenzeile das nächstfolgende Gatter (G 1 bis G4) angeschaltet wird und daß die Ausgänge der Gatter (G 1 bis G 4) jeweils mit der Schiebetaktleitung der Elementspeicher (ESP) einer einzigen Antennenzeile pro Horizontal-Rechenwerk (HRW) verbunden sind (F i g. 6).
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodiereinrichtung (Dec) derart aufgebaut ist, daß sie an ihren mit den Gattern (G 1 bis G 4) verbundenen Ausgängen jeweils einen einzigen Impuls während der Zeit bis zum Erreichen desjenigen Zählwerts abgibt, welcher der Elementspeicherzahl pro Antennenzeile entspricht, so daß an jedem Decodiererausgang immer nur ein Impuls ansteht (F ig. 6).
6. 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Horizontal-Rechenwerks (HRW)mit den schieberegistermäßig zusammengeschalteten Elementspeichern (ESPi bis ESP4) für die Phasenschieber (P) der phasenmäßig von diesem Horizontal-Rechenwerk (HR W) einzustellenden Antennenzeilen über eine Umschalteinrichtung (U) verbunden ist, die bei Erreichen eines bestimmten, der Flementspeicheranzah! pro Antennenzeile entsprechenden Zählwerts der Zähleinrich'.ung feinen Umschaltbefehl von der Zähleinrichtung (Z) zur Umschaltung des Ausgangs des Horizontal-Rechenwerks (HRW) an die für die nächste Antennenzeile zuständigen ElementspeicherfESP,)erhält (Fig. 5).