DE2342639C3 - Phasengesteuerte Antenne - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine phasergesteuerte Antenne mit vorzugsweise in Zeilen und Spalten in einer Ebene angeordneten Antennenelementen, deren Phaseneinstellung mit elektronisch veränderbaren digitalen Phasenschiebern erfolgt und die von einem eine Primärwelle abgebenden Primärspeisesystem gespeist werden, unter Verwendung von diese Primärwelle empfangenden, den Phasenschiebern zugeordneten KoJJektorstrahiern, deren AusgangssignaJe jeweils einem von einem für alle Phasenschieber zuständigen und die für eine bestimmte Strahlrichtung erforderlichen Ablenkphasenwerte für alle Antennenelemente berechnenden Phasenrechner in seiner Phase eingestellten Phasenschieber zugeführt werden, dessen Ausgangssignal jeweils einem diesem zugeordneten Emitterstrahler zugeführt wird, so daß von den Emitterstrahlern eine ebene Welle abgestrahlt wird.

Bei einer strahlungsgespeisten elektronisch gesteuerten Antenne wird die gesamte erforderliche Hochfrequenzleistung in einem zentralen Sender erzeugt. Diese Leistung wird über ein Primärhorn durch Strahlung den Antennenelementen auf der Apertur zugeführt. Die Apertur besteht aus einer Vielzahl von Antennenelementen, z. B. Dipolen, die meist auf einer ebenen Fläche bestimmter geometrischer Form angeordnet sind.

Zur Erzielung der Richtwirkung der Antenne müssen die Laufzeitunterschiede infolge der verschiedenen Abstände der einzelnen Antennenelemente vom Primärhorn ausgeglichen werden (Fokussierung). Die Ablenkung des Antennenstrahls erfolgt durch eine linear von den Koordinaten der Apertur abhängige Phasenverzögerung der Ströme in den einzelnen Antennenelementen. Die Einstellung der Phase wird meist mit elektronisch veränderbaren Phasenschiebern durchgeführt.

Zur Fokussierung des Primärstrahls sind bisher im wesentlichen zwei Methoden bekannt. Bei der ersten Methode (»Proceedings of the IEEE«, Band 56, Nov. 1968, S. 178, und »Frequenz«, 1972, Band 26, Heft 8, S. 227) werden durch jeweils einen fest eingestellten Phasenschieber die unterschiedlichen Laufzeiten ausgeglichen (Fokussierung). Dies hat den Nachteil, daß zwei Phasenschieber notwendig sind. Außerdem ergeben sich zusätzliche Abgleichprobleme. Die die Auslenkung des Strahls bestimmenden Ablenkphasenwerte werden in einem Phasenrechner für alle Antennenelemente berechnet.

Die erwähnten Nachteile treten bei der aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 62 895 bekannten zweiten Methode nicht auf. Hierbei werden die zur Strahlablenkung erforderlichen Phasenschieber auch gleichzeitig zur Fokussierung verwendet. Die Einstellung der Phasenschieber wird dabei aus zwei Anteilen zusammengesetzt. Der eine Anteil wird durch die notwendige Fokussierungsphase gebildet; der zweite Anteil ist die für eine bestimmte Strahlrichtung erforderliche Ablenkphase. Die Berechnung der Phasenschiebersieliungen für aiie Antennenelemente wird mit Hilfe eines sog. Phasenrechners durchgeführt. Da

dieser Phasenrechner aus bestimmten Fokussierungs- und Ablenkparametern als Eingangsgrößen die Gesamtphase jedes einzelnen Phasenschiebers berechnen muß (kombinierter Prnsenrechner), ist der dafür erforderliche Schaltungsaufwand recht hoch, insbesondere für Antennen mit sehr vielen Elementen Außerdem wird die mathematisch ideaia Fokussierungsphase nur näherungsweise realisiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer phasengesteuerten Antenne der eingangs genannten Art mit einem einfacheren Aufbau auszukommen, wodurch sich ein geringerer Schaltungsaufwand und auch eine schnellere Strahlschwenkbarkeit ergibt. Insbesondere ist der Einsatz einer einfacher aufgebauten phasengesteuerten Antenne dann erforderlich, wenn die durch die Emitterstrahler gegebene Emitterantenne einer strahlungsgespeisten Antenne verdünnt ist, wenn eine Strahlverbreiterung durch eine Defokussierung bewirkt werden soll, oder wenn komplexe Primärstrahler mit Monopulsbetrieb verwendet werden sollen.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eins phasengesteuerte Antenne der eingangs genannten Art bezieht, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zur Umwandlung der Primärwelle in eine ebene Welle notwendigen Fokussierungsphasenwerte für verschiedene Betriebsfrequenzen in einer Akkumulatorgruppe abgespeichert und bei Bedarf abrufbar sind und daß für jeden einzelnen Phasenschieber eine Einrichtung zur Addition des jeweils abgerufenen Fokussierungsphasenwertes und des jeweiligen Ablenkphasenwertes vorgesehen ist. Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte Prinzipanordnung einer strahlungsgespeisten Antenne,

F i g. 2 die bekannte Geometrie einer strahlungsgespeisten elektronisch gesteuerten Antenne,

Fig.3 bis 6 vier bekannte verschiedene grundsätzliche Ausführungsbeispiele zur strahlungsgekoppelten Erregung von phasengesteuerten ebenen Strahlergruppen,

F i g. 7 das Gesamtschema einer Datenverarbeitungsanlage für ein Radargerät mit einer elektronisch gesteuerten Antenne nach der Erfindung,

Fig.8 die logische Gliederung des Phasenrechners zur Erläuterung des Datenflusses und

Fig.9 den schematischen Aufbau des Phasenrechners für eine verdünnte Emhterantenne mit etwa tausend Strahlerelementen.

Die Antennenanordnung in F i g. 1 wird von einem Sender 1 gespeist oder betreibt einen Empfänger 2, wobei die Umschaltung zwischen Sender 1 und Empänger 2 in bekannter Weise mittels eines Sende-Empfangs-Schalters 3 vorgenommen wird. An diesen Schalter 3 ist ein Primärhorn 4 angeschlossen, das eine Primärwelle 5 — gewöhnlich eine Kugelwelle — abstrahlt. Es sind jedoch bei der Antennenanordnung nach der Erfindung keine Einschränkungen über die Form der vom Primärhorn 4 abgestrahlten Welle erforderlich. Die vom Primärhorn 4 ausgehende Primärwelle 5 trifft auf eine Wand von Kollcklorstrahlern 6. An die Kollektorstrahler 6 ist jeweils ein digitaler Phasenschieber 7 angeschlossen. Dort wird die Hochfrequenzspannung in der Phase auf Grund der die Primärwelle 5 in eine näherungsweise ebene Welle 10 um. Für diese Umwandlung ist die Fokussierungsphase ΔΦ (x,y)zuständig, während die Ablenkphase Φ* (x, y) die Strahlschwenkung der ebenen Welle 10 bestimmt. Die Fokussierungsphase ΔΦ und die linear vom Ort (x, y) abhängige Ablenkphase Φ, (x, y) werden addiert und ergeben die gesamte Phase Φ (χ, y% auf die die Phasenschieber 7 eingestellt werden.

Es wird angenommen, daß die Primärwelle 5 in den Kollektorstrahlern 6 der dem Horn 4 zugewandten Aperturseite einen Strom

1_K= I₀-F(x,y)-CJ-

/(-Wl

(2)

erzeugt. Hierbei ist /₀ der der Sendeleistung des Horns 4 äquivalente Strom, F(x,y) beschreibt die auf der Apertur erzeugte Amplitudenbelegung und

die durch die unterschiedlichen Laufzeiten der Primärwelle 5 zu den einzelnen Kcllektorstrahlem 6

hervorgerufenen Phasenverzögerungen.
Im folgenden wird anhand von Fig.2 auf die

Geometrie einer strahlungsgespeisten elektronisch

gesteuerten Antenne eingegangen. Die Ablenkphase Φ., muß für eine zur .v- und y-Achse um die Winkel B_x bzw. Qy geneigte Strahlrichtung der Beziehung

= -— χ cos

~- y cos M_y

genügen. Mit den Phasenschieberstellungen
Gleichung (1) ergibt sich für den Strom in
Emitterstrahlern9

nach den

= /„■ F(x,y)-e-i'

= /„ · F(x,3;)

■ c -J

ι \φ

Die unterschiedlichen Laufzeiten der Primärwelle 5 können ausgeglichen werden, wenn die Fokussierungsphase ΔΦ z. B. so gewählt wird, daß alle Emitterdipole im nichtabgelenkten Zustand der Antenne dieselbe Phasenlage haben wie das vom Aperturzentrum am weitesten entfernte Antennenelement mit dem Abstand R vom Primärhorn 4. Dann ist

Ein Vergleich der Gleichungen (4) und (5) liefert

-■- R

= y f(x,y)

Φ.

Für die Fokussierungsphase ΔΦ ergibt sich daraus dii Bedingung

I Φ = 2:

R ~f(x,y)

Κπα^Γ Q ttnr\ liiiv. n ν uiiu

von einer in F i g. 1 nicht dargestellten Speicherakkumulatorengruppe abrufbaren Fokussierungsphasenwerte beeinflußt und von Emitterstrahlern 9 als ebene Welle 10 abgestrahlt. Die Phasenschieber 7 wandeln demnach Die Fokussierungsphase ΔΦ bei einer Kugelwelle al Primärwelle soll noch im einzelnen erläutert werdet Wenn nur die Fokussierungsphase eingestellt wird, sini die Ströme in allen Emitterstrahlen phasengleich. Dazi

müssen die Phasenschieber die unterschiedlichen Entfernungen r der einzelnen Kollektorstrahler vom Primärhorn 5 ausgleichen, die wie folgt vom Ort (χ, y) abhängen:

Dabei ist A der Abstand der Kollektorebene 11 vom Phasenzentrum der Kugelwellen im Primärhorn 4.

Fig.3 zeigt eine strahlungsgespeiste, ebene und phasenmäßig elektronisch gesteuerte Strahlergruppe in einer Prinzipdarstellung. Das Primärhorn 4 strahlt auf eine aus gleichmäßig dicht verteilten Kollektorstrahlern 6 bestehende, sich über eine bestimmte Fläche erstreckende Kollektorantenne 11. Jeder der Kollektorstrahler 6 ist mit einem Emitterstrahler 9 über einen Phasenschieber 7 verbunden. Die in ihrer Gesamtheit die Emitterantenne 12 ergebenden Emitterstrahler 9 sind entsprechend gleichmäßig in einer Ebene angeordnet wie die die gleiche Fläche einnehmenden Kollektorstrahler 6. Die Kollektorantenne 11 und die Emitterantenne 12 sind demnach unverdünnt.

Fig.4 zeigt eine andere strahlungsgespeiste, ebene und phasenmäßig elektronisch gesteuerte Strahlergruppe in einer Prinzipdarstellung. Das Primärhorn 4 strahlt auf eine aus ungleichmäßig dünn verteilten Kollektorstrahlern 6 bestehende, sich über eine bestimmte Fläche erstreckende Kollektorantenne 13. Jeder der Kollektorstrahler 6 ist über einen Phasenschieber 7 mit einem Emitterstrahler 9 verbunden. Die in ihrer Gesamtheit die Emitteranlenne 14 ergebenden Emitterstrahler 9 sind entsprechend ungleichmäßig in einer Ebene angeordnet wie die die gleiche Fläche beanspruchenden Kollektorstrahler 6. Die Kollektorantenne 13 und die Emitterantenne 14 sind demnach verdünnt.

Fig. 5 zeigt eine weitere strahlungsgespeiste, ebene und phasenmäßig elektronisch gesteuerte Strahlergruppe in einer Prinzipdarstellung. Das Primärhorn 4 strahlt auf eine aus gleichmäßig dicht verteilten Kollektorstrahlern 6 bestehende, sich über eine bestimmte Fläche erstreckende Kollektorantennc 15. Ein, zwei oder auch drei Kollektorstrahler 6 sind jeweils über einen Phasenschieber 7 mit einem Emitterstrahler 9 verbunden. Die in ihrer Gesamtheit die Emitterantenne 16 ergebenden Emitterstrahlcr 9 sind ungleichmäßig, entsprechend der Zusammenfassung der Kollektorstrahlcr 6, in einer Ebene angeordnet, deren Fläche mit der der Kollektorantcnne 15 übereinstimmt. Die Kollektorantenne 15 ist somit unverdünnt und die Emitterantenne 16 verdünnt, wobei beide Antennen flächengleich sind.

F i g. 6 zeigt eine andere strahlungsgespeiste, ebene und phasenmäßig elektronisch gesteuerte Strahlergruppe in einer Prinzipdarstellung. Das Primärhorn 4 strahlt auf eine aus gleichmäßig dicht verteilten Kollektorstrahlern 6 bestehende, sich über eine bestimmte Fläche erstreckende Kollektorantenne 17. Jeder der Kollektorstrahler 6 ist über einen Phasenschieber 7 mit einem Eir.itterstrahler 9 verbunden. Die in ihrer Gesamtheit die Emitterantenne 18 ergebenden Emitterstrahler 9 sind ungleichmäßig über eine ebene Fläche verteilt, welche die Größe der Fläche der Kollektorantenne i7 übersteigt. Die Kollektorantenne 17 ist somit unverdünnt und die Emitterantenne 18 verdünnt, wobei diese beiden Antennen 17 und 18 nicht flächengleich sind.

Die Anordnung nach F i g. 4 ergibt sich aus der regelmäßigen Antenne nach F i g. 3 durch Verdünnung der Einzelelementenanordnung auf der Kollektor- und der Emitterapertur. Der Nachteil dieser Anordnung isi eine schlechte Anpassung der Kollektorapertur an die Energiequelle. Die in Fig.5 angedeutete Anordnung erlaubt es, die Anzahl der Emitterstrahler ohne s Verschlechterung des Wirkungsgrades des Systems Speisehorn —Kollektorantenne zu reduzieren. Der Realisierung eines solchen Antennensystems stehen jedoch größere Schwierigkeiten bei der Kombination mehrerer Kollektorstrahler mit einem Emitterstrahler

in entgegen, da eine Kompensation der dabei auftretenden differentiellen Phasenunterschiede und eine Impedanzanpassung für jeden Emitterstrahler erforderlich sind. Die Probleme der Antenne nach Fig.5 werden durch die Wahl des Prinzips nach F i g. 6 umgangen. Bei dieser

is Anordnung können die Topologien der Kollektor- und der Emitterfläche völlig verschieden sein. Es ist möglich, die Kollektorfläche anders als eben zu wählen und dann die Kollektorstrahler auf dieser Fläche optimal zu verteilen. Die Kollektor- und Emitterstrahler sind dann

ίο jedoch mit Leitungen zu verbinden. Vom Standpunkt der Antennentechnik und einem wirtschaftlich vertretbaren Herstellungsaufwand her sind die Anordnungen nach F i g. 3 und 6 gegenüber den anderen Konfigurationen vorzuziehen. Für diese beiden Lösungen soll

as demnach im folgenden über die Funktionen eines Phasenschiebers diskutiert werden. Es soll insbesondere aufgezeigt werden, auf welchen Gebieten die Lösung nach der Erfindung, wonach die Funktionen Fokussierung und Ablenkung nicht in einem einzigen Phasen-

(o rechner kombiniert sind, der bekannten Konzeption nach der deutschen Offenlegungsschrift 20 62 895 mit dem kombinierten Phasenrechner vorzuziehen ist.

Das Prinzip des Phasenrechners nach der Erfindung ist das folgende:

vs Die Ablenkphasen werden von einem Rechenwerk erzeugt. Die Fokussierungsphasen, die nach Berücksichtigung der festgelegten Geometrie der Antenne nur von der Betriebsfrcqueriz abhängen, werden in Akkumulatoren gespeichert. Die Fokussierungsphasen und Ablenk-

phasen werden dann Addierern zugeführt, und die so erzeugten Summen werden an die Elementspeicher der Phasenschieber weitergegeben. Weitere Einzelheiten über den prinzipiellen Aufbau und die Arbeitsweise eines solchen Phasenrechners sind im Zusammenhang mit Fig. 7 und8erläutert.

Fig. 7 zeigt das Gesamtschaltungsschema einer datenverarbeitenden Anlage für ein Radargerät mit einer elektronisch gesteuerten Antenne nach der Erfindung. Die von einem zentralen Rechner 19 abgegebenen Führungsdaten, betreffend u. a. die Horizontalablenkung, die Vertikalablenkung und die Betriebsfrequenz, werden in einem Steuerdatengencrator 20 in Steuerdaten H, V und F umgewandelt, die dem eigentlichen Phasenrechner 21 zugeführt werden. Der

ss Phasenrechner 21 besteht aus vier Bausteinen, nämlich dem Vertikalrechenwerk 22, der Gruppe der Horizontalrechenwerke 23, der Akkumulatorengruppe 24 und der Addierergruppe 25. An die Addierergruppe 25 ist der einem Antennenelement zugeordnete Phasenschie-

(.0 ber 26 mit sei.iem Elementspeicher für die jeweiligen Daten angeschlossen.

F i g. 8 zeigt den Aufbau eines Phasenrechners 21 zur Verdeutlichung des Datenflusses. Die Antennenelemente sind in zueinander senkrechten Reihen und Spalten

6s angeordnet. Es ist eine Kombination aus einem einzigen Vertikalrechenwerk 22 mit nachgeschaltetem Zwischenspeicher 27 und je einem Horizontalrechenwerk 23 pro Antennenzeile mit nachgeschaltetem Zwischen-

speicher 28 vorgesehen. An jedem Antennenelementplatz ist vor dem eigentlichen Antennenelement 29 ein Phasenschieber 26 mit einer Elementspeicherlogik vorgesehen, dem eine Addierergruppe 25 vorgeschaltet ist. Die Eingangsgröße vom Steuerdatengenerator (20 in F i g. 7) für das Vertikalrechenwerk 22 ist das auf die

Frequenz bezogene vertikale Phaseninkrement γ,, d. h.

die phasenmäßige Abweichung zweier Spaltennachbarn. Die vom Steuerdatengenerator (20 in Fig. 7) kommende Eingangsgröße für die Horizontalrechenwerke 23 ist das auf die Frequenz bezogene horizontale

Phaseninkrement .. , d. h. die phasenmäßige Abweichung zweier Zeilennachbarn. Das Vertikalrechenwerk 22 berechnet die gemeinsamen vertikalen Phaseninkremente für jede Zeile der Apertur. Diese in den Zwischenspeichern 27 abgelagerten Zwischenergebnisse werden den Eingängen der pro Zeile einmal vorliegenden Horizontalrechenwerke 23 über Schieberegister nacheinander zugeführt. In den einzelnen Horizontalrechenwerken 23 wird dann der Anteil der horizontalen Phaseninkremente für jedes Antennenelement, d.h. für jede Spalte, addiert. Die Ergebnisse werden dann im Speicher 28 zur weiteren Verarbeitung zwischengespeichert, d. h. im Speicher 28 liegt der jeweilige Ablenkungsphasenwert Φ» für den betreffenden Phasenschieber 26 vor. Die vom Steuerdatengenerator (20 in Fi g. 7) kommende Eingangsgröße F, betreffend die Betriebsfrequenz, wird der Akkumulatoirengruppe 24 zugeführt und dort in den jeweils dieser Frequenz zugeordneten Fokussierungsphasenwert ΔΦ umgewandelt, der in einem Zwischenspeicher 30 gespeichert wird. Bei Abruf wird dieser Fokussierungs phasenwert aus dem Zwischenspeicher 30 der Addierer gruppe 25 als zweite Eingangsgröße neben derr Ablenkungsphasenwert <P_a zugeführt. Die Summe diesei beiden Phasenwerte ΔΦ + Φ_Β ist derjenige Phasen wen Φ, welcher der Elementarspeicherlogik des Phasenschiebers 26 als Einstellwert eingegeben wird.

Wenn die Antenne eine bestimmte Einstellung hat dann bereiten die Horizontalrechenwerke 23 und die

in Akkumulatorengruppe 24 die nächste Einstellung und das vertikale Rechenwerk 22 die übernächste Einstellung vor, Die Zwischenspeicherung der von den einzelnen Bausteinen erzeugten Daten erlaubt dieses Verfahren. Damit erklärt sich, warum eine parallele

is Arbeit dieser Elemente möglich ist, obgleich die Ausgangsdaten der einen die Eingangsdaten der anderen sind.

Die Gesamtheit der Bausteine — anders ausgedrückt des Phasenrechners — arbeitet so schnell wie der

langsamste Baustein. Die Einführung der Akkumulatorengruppe 24 verlangsamt nicht die Arbeit des Phasenrechners, da diese Gruppe nicht langsamer arbeitet als die anderen Satellitenrechner. Wäre dies nicht der Fall, so würde es auch nicht nachteilig sein,

wenn die entsprechende Arbeitszeit noch kürzer wäre als die Zeit,, während der die Antenne in einer Einstellung bleiben soll. Im folgenden soflen noch kurz die Bausteine der Phasenschieberanordnung mit Phasenrechner erläutert werden. Es gibt ein einziges

Vertikalrechenwerk 22 und keinen Vorrechner. Es werden einfache Additionen durchgeführt, und die so erzeugte arithmetische Folge

(der erste Term

ist Null und das vertikale Inkrcmcnt

gleich - J

wird in einem Schieberegister gespeichert. Wenn der Rechenvorgang zu Ende gekommen ist, kann auf Verlangen mit Hilfe eines Einschreibimpulses der Inhalt des Schieberegisters in einem Hilfsregister 27 zwischengespeichert werden. Das Schieberegister wird dann frei für die nächste Rechnung.

Die Anzahl der Elemente der Stufen dieses Schieberegisters bzw. Hilfsregisters ist gleich der Anzahl N der Antennenzeilen. Die Werte, die in diesen Elementen enthalten sind und die Ablenkphasen einer Antennenspalte darstellen, sind die Eingangsdaten von N Horizontalrechenwerken 23. Jedes der N Horizontalrechenwerke 23 ist identisch mit dem Vertikalrechen- so werk 22. Der erste Summand der arithmetischen Folge wird jeweils dem obenerwähnten Hilfsregister 27 entnommen. Das horizontale Inkrement dieser Folgen ist " , und wenn die Schieberegister voll sind, können

auf Verlangen und mit Hilfe eines Einschreibimpulses die Inhalte in die Zwischenspeicher (Hilfsregister) 28 übertragen werden. Dadurch werden die Schieberegister wieder frei für neue Rechnungen.

Anhand von Fig.9, welche den schematischen 1,0 Aufbau des Phasenrechners für eine verdünnte Antenne nach F i g. 6 mit etwa 1000 Strahlerelementen darstellt, wird die Akkumulatoreilgruppe 24 und ihr Zusammenwirken mit der Addierergruppe 25 nach Fig.8 im einzelnen erläutert Die Eingangsgröße des Akkumula- f-s tors ist die Betriebsfrequenz F (Fi bis FnJi Diese Betriebsfrequenz Fwird vom Steuerdatengenerator (20 in F i g. 7) gegeben. Die folgenden Operationen werden dann der Reihe nach ausgeführt. Zunächst wird in einem Vergleichsvorsatz 31 untersucht, ob die neue Betriebsfrequenz identisch mit der früheren ist. Stimmen sie überein, dann ist die Arbeit dieses Vorsatzes 31 zu Ende. Weichen sie voneinander ab, dann wird in einem Frequenzregister 32 die alte Frequenz von der neuen überschrieben. Vorausgesetzt, es gäbe acht verschiedene Betriebsfrequenzen, dann könnte das binäre Frequenzregister aus 3 Bit bestehen. Jede Bitkombination würde dann einer bestimmten Frequenz entsprechen. Das Frequenzregister 32 ist an eine Schaltungsmatrix 33 angeschlossen. Die Akkumulatoren 24, die die Fokussierungsphasenkorrektoren entsprechend dieser Frequenz enthalten, lassen sich über die Schaltungsmatrix 33 mit Schieberegistern 34 verbinden. Die Akkumulatorgruppe 24 weist zweckmäßig an ihrem Ausgang noch den in Fig.8 mit 30 bezeichneten Zwischenspeicher auf. Mit Schiebetakten laden sich die Akkumulatoren 24 in dem Schieberegister 34 ab. Wenn mit 3-Bit-Phasenschiebern 26 gearbeitet wird, dann werden die Summanden Ablenkungsphase und Fokussierungsphase mit 4 Bit ausgedrückt. Ein Akkumulator 24 mit 64 Bit enthält die Korrekturen.von 16 Antennenelementen. 64 Schiebetakte sind nötig, um ein Schieberegister 34 mit diesen Daten zu laden. Wenn die Schiebetaktfrequenz 1 MHz beträgt, dauert der Vorgang 64 Sekunden. Er steuert 1000 Antennenelemente, wenn man wünscht, daß der gesamte Ladevorgang nicht länger als 64 see dauert. Es müssen dann 63 (1000:16 = 62,5) Akkumulatoren 63 Schieberegister 34 parallel laden. Durch einen Einschreibimpuls werden die Inhalte dieser Schieberegister

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34 ins Speicherregister 35 übertragen. Diese Speicherregister 3:5 sind dann mit 4-Bit-Addierern 36 verbunden, in denen die Fokussierungskorrekturen zu den Ablenkphasen addiert werden. Nach dem Einschreibimpuls werden die Schieberegister 34 für einen eventuellen s neuen Ladevorgang frei. Die Addierergruppe wird durch 1000 4-Bit-Addierer 36 gebildet. Die Ablenkphasenwerte werden dem 4-Bit-Addierer 36 vom der jeweiligen Zeile zugeordneten Horizontalrechenwerk 23 zugeführt. Ein Horizontalrechenwerk 23, das für 4 Bit ausgelegt ist, beaufschlagt vier Schieberegisterstufen 37 und vier diesen zugeordnete Speicherregisterstufen 38 (entsprechen dem Zwischenspeicher 28 in Fi g. 8). Wenn das Schieberegister 37 belegt ist, wird mit Hilfe eines Einschreibimpulses dieser Inhalt in das Speicherregister 38 übergeführt, so daß das Schieberegister 37 für neue Rechnungen frei wird. An den Ausgang des Phasenschiebers 26 ist ein Strahlerelement 39 angeschlossen.

Bei einer verdünnten phasengesteuerten Antenne ist ein kombinierter Phasenrechner der bekannten Art nicht geeignet, da kein Algorithmus gefunden werden kann, mit dem sowohl die Kollektorantenne als auch die Emitterantenne beschrieben werden kann. Diese Schwierigkeit wird umgangen, wenn die für die _2S einzelnen Betriebsfrequenzen erforderlichen Fokussierungsphasenwerte nicht immer von neuem berechnet, sondern in der nkkumulatorgruppe abgespeichert, bei Bedarf abgerufen und in einem Addierwerk zur Ablenkphase addiert werden.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft auch bei für Monopulsbetrieb vorgesehenen Antennen mit elektronischer Strahlsteuerung anwenden. Es sind in diesem Fall, je nachdem, ob ebener oder räumlicher Monopulsbetrieb vorliegt, zwei oder vier Speisehörner vorgesehen, d. h. ein komplexes Primärspeisesystem, das für die Erzeugung des Summendiagramms simultan erregt wird. Dabei wird verlangt, daß bei Abwesenheit der Ablenkphase alle Emitterstrahler gleichphasig strahlen. Es gibt demnach eine einzige Strahlrichtung und nicht verschiedene Strahlrichtungen. Der komplexe Primärstrahler ist astigmatisch, und die Flächen gleicher Phasen sind wesentlich komplizierter als eine Kugelfläche. Anstelle eines Phasenzentrums tritt eine kaustische Fläche auf. Die Fokussierungsphasenwerte lassen sich in einfacher Weise experimentell ermitteln. Die Speisehörner werden angeregt, während die Phasenschieber alle auf Null gestellt sind. Es wird dann ein Empfangsdipol als Sonde verwendet, indem man diesen Empfangsdipol in der Nähe der Emitterstrahler nacheinander anlegt und die Phasen der so induzierten Ströme ermittelt. Die Fokussierungsphasenkorrekturen sind mit diesen ermittelten Phasenwerten identisch, weisen jedoch ein entgegengesetztes Vorzeichen auf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Phasengesteuerte Antenne mit vorzugsweise in Zeilen und Spalten in einer Ebene angeordneten > Antennenelementen, deren Phaseneinstellung mit elektronisch veränderbaren digitalen Phasenschiebern erfolgt und die von einem eine Primärwelle abgebenden Primärspeisesystem gespeist werden, unter Verwendung von diese Primärwelle empfan- \o genden, den Phasenschiebern zugeordneten Kollektorstrahlern, deren Ausgangssignale jeweils einem von einem für alle Phasenschieber zuständigen und die für eine bestimmte Strahlrichtung erforderlichen Ablenkphasenwerte air alle Antennenelemente berechnenden Phasenrechner in seiner Phase eingestellten Phasenschieber zugeführt werden, dessen Ausgangssignal jeweils einem diesem zugeordneten Emitterstrahler zugeführt wird, so daß von den Emitterstrahlern eine ebene Welle abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Umwandlung der Primärwelle (5) in eine ebene Welle (10) notwendigen Fokussierungsphasenwerte (ΔΦ) für verschiedene Betriebsfrequenzen in einer Akkumulatorgruppe (24) abgespeichert und bei Bedarf abrufbar sind und daß für jeden einzelnen Phasenschieber (26) eine Einrichtung (25) zur Addition des jeweils abgerufenen Fokussierungsphasenwertes (ΔΦ) und des jeweiligen Ablenkphasenwertes (Φα) vorgesehen ist. 3"

2. Phasengesteuerie Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Fokussierung die von einem Radarsteuerdatengenerator (20) entnommene Betriebsfrequenzinformation (F) einem binär arbeitenden Frequenzregister (32), bei dem jede Bitkombination einer bestimmten Frequenz entspricht, mit einer Vergleichseinrichtung (31) zugeführt ist, so daß bei Nichtübereinstimmung zweier aufeinanderfolgender Betriebsfrequenzen die vorangegangene Frequenz im Frequenzregister (32) von der neuen Betriebsfrequenz überschrieben wird, daß das Frequenzregister (32) mit seinem Ausgang an eine Schaltungsmatrix (33) angeschlossen ist, welche die Akkumulatoren (24) entsprechend der eingestellten Frequenz an ein Schieberegister (34) durchschaltet, daß an die Schieberegister (34) jeweils eine Zwischenspeicherstufe (35) angeschlossen ist, so daß der inhalt des Schieberegisters durch einen Einschreibimpuls in den Zwischenspeicher (35) übertragen wird, und daß die Ausgänge des Zwischenspeichers (35) mit den für die Fokussierungsphase vorgesehenen Eingängen der Einrichtung (36) zur Addition des jeweils abgerufenen Fokussierungsphasenwertes und des jeweiligen, im Ablenkrechner berechneten Ablenkphasenwertes verbunden sind.

3. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für ebenen Monopulsbetrieb als Primärspeisesystem zwei Primärhörner vorgesehen sind und die Fokussierungs- <io phasenwerte so eingestellt sind, daß bei Summenabstrahlung, d. h. simultaner Erregung der zwei Primärhörner, und Abwesenheit eines Ablenkphasenwertes alle Emitterstrahler gleichphasig strahlen.

4. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 1 <>;> oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für räumlichen Monopulsbetrieb als Primärspeisesystem vier Primärhörner vorgesehen sind und die Fokussierungsphasenwerte so eingestellt sind, daß bei Summenab strahlung, d.h. simultaner Erregung der viei Primärhörner und Abwesenheit eines Ablenk phasenwerts alle Emitterstrahler gleichphasig strah len.