DE2509889B2

DE2509889B2 - Verfahren zur Einstellung eines Antennensystems in die Richtung optimalen Empfangs und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2509889B2
Application number: DE2509889A
Authority: DE
Inventors: Hideo Neyagawa Iwata; Hiroshi Ohyama; Atsushi Oyama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1975-03-04
Publication date: 1980-11-27
Also published as: GB1488610A; US3981016A; CA1062363A; DE2509889A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Antennensystems in die Richtung optimalen Empfangs, bei dem das Antennensystem innerhalb des abzutastenden Winkelbereichs in mehrere Richtungen «> eingestellt, der jeweils vorhandene Empfangssignalpegel ermittelt und mit Hilfe eines dem ermittelten Pegelwert proportionalen Speichersignais gespeichert wird, und bei dem weiterhin das Speichersignal maximalen Pegels innerhalb des abzutastenden Winkel- f>^r> bereichs ermittelt und die Richtung des optimalen Empfangs eingestellt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur

Durchführung dieses Verfahrens, bestehend aus einem in mehrere Richtungen einstellbaren Antennensystem, einem Signalpegelspeicher zum Speichern des jeweils vorhandenen Empfangssignalpegels, einer Detektoreitirichtung zur Feststellung eines Speichersignals maximalen Pegels und einer Steuereinrichtung zur Einstellung des Antennensystems in die Richtung maximalen Empfangs.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art sowie bei einem bekannten Antennenausrichtgerät zur Durchführung dieses Verfahrens (DE-OS 20 21 619) wird ein Motor zum mechanischen Drehen einer Antenne verwendet Hierbei bedarf es einer geraumen Zeit, einen vollen Drehwinkel kontinuierlich von 0° bis 360° abzutasten. Bei dem ersten vollen Durchlauf der Antenne wird ein maximaler Signalpegel ermittelt, der gespeichert wird. Die Richtung, die den maximalen Signalpegel ergeben hat, wird jedoch nicht gespeichert Nun erfolgt ein zweiter Durchlauf der Antenne. Wenn bei diesem ein Signalpejel als gleich groß wie der maximale Signalfjegel des ersten Durchlaufs festgestellt worden ist v> wird der zweite Durchlauf der Antenne angehalten. Hierbei können folgende Nachteile auftreten: Die Richtung der Antenne, die bei dem zweiten Durchlauf einen Signalpegel ergeben hat der gleich dem maximalen Signalpegel des ersten Durchlaufs ist kann infolge einer zwischenzeitlich erfolgten Änderung der elektrischen Feldstärke der von der Antenne empfangenen Welle von der Richtung der Antenne, die beim ersten Durchlauf den maximalen Signalpegel ergeben hat, abweichen. Dadurch wird die Antenne in eine Richtung eingestellt, die nicht die Richtung optimalen Empfangs zu sein braucht

Wenn der zweite Durchlauf ebenfalls wegen einer zwischenzeitlich erfolgten ungünstigen Änderung der Feldstärke keinen Signalpegel ergibt der gleich dem maximalen Pegel des ersten Durchlaufs ist, kann die Einstellung der Antenne in die Richtung optimalen Empfangs beim zweiten Durchlauf überhaupt nicht erfolgen.

Infolge des Fehlens einer Zuordnung von jeweiligem Empfangssignal-Pegelwert und jeweiliger Ante'menrichtung ist stets ein zweiter Durchlauf erforderlich, um die Antenne in die Richtung des optimalen Empfangs einzustellen.

Es ist auch ein Antennensystem bekannt, dessen Richtwirkung durch Umschalten von unterschiedlichen Elementen des Antennensystems einstellbar ist (DE-OS 23 41 111). Hierbei ist ein mittlerer gespeister Dipol von parasitären Strahlungselementen ringförmig umgeben, die je nach erwünschter Richtwirkung der Antenne als Direktoren bzw. Reflektoren geschaltet werden können, so daß Yagi-Antennen entstehen, die in unterschiedliche Richtungen strahlen. Hierzu ist eine Schaltungsanordnung angegeben, um den Strahl dies^ Antenne schrittweise zu drehen. Ein Verfahren oder eine Anordnung um diese Antenne in Richtung maximalen Empfangs einzustellen, ist jedoch nicht angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Einstellung eines Antennensystems in die Richtung des optimalen Empfangs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahierss gemäß der eingangs erwähnten Art derart zu gestalten, daß eine Einstellung des Antennensystems in die Richtung des optimalen Empfang., sicher und rasch nach nur einem Durchlauf möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß als Antennensystem ein solches verwendet wird, dessen Richtwirkung durch Umschalten von unterschiedlichen Elementen des Antennensystems einstellbar ist, daß zu jeder eingestellten Richtwirkung der zugehörige Signalpegelwert gespeichert wird, und daß ■> das Antennensystem auf die zu dem Speichersignal maximalen Pegels gehörende Richtung durch Umschalten eingestellt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Schwenksignalgenerator zur to Richtungseinstellung des Antennensystems vorgesehen ist. dessen Ausgänge zu schaltbaren Elementen des Antennensystems geführt sind, daß im Signalspeicher für jede einstellbare Richtung ein gesonderter Speicher mit eigenem Ausgang vorhanden ist, daß die Detektor· ι; einrichtung eine entsprechende Anzahl von Eingängen besitzt, die mit entsprechenden Ausgängen des Signalpegelspeichers verbunden sind, und daß die jeder einstellbaren Richtung entsprechenden Ausgänge der

LiCiCKiOrCmriCniüng mit cnisprcCticnucn Ctilgdngeti uer

Steuereinrichtung verbunden sind, deren Ausgänge mit den schaltbaren Elementen des Antennensystems verbunden sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. »-,

Die Erfindung erweist sich insbesondere dadurch als vorteilhaft, daß die optimale Richtwirkung des Antennensystems immer schon nach dem ersten Durchlauf einstellbar ist. ohne daß hierzu ein weiterer Durchlauf nötig ist und daß die schließlich eingestellte Richtwick- jo lung immer gleich der ermittelten optimalen Richtwirkung ist.

Bei der eifindungsgemäßen Vorrichtung kann die Schwenkgeschwindigkeit hoch sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit in vorteilhafter Weise π nicht nur an festen Stztionen. sondern auch in sich bewegenden Fahrzeugen eingesetzt werden. Es ist hierdurch leicht möglich, Funkstörungen oder Geisterbilder auszuschalten und den Wirkungsgrad des Antennensystems zu erhöhen. jo

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In letzteren sind:

F i g. I ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein Beispiel eines Zeitdiagramms der in der 4"> Vorrichtung nach Fig. 1 an den angegebenen Punkten auftretenden Signale,

F i g. 3 ein Schaltbild einer beispielhaften Schaltungsanordnung entsprechend dem Blockschaltbild der F i g. 1.

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfi-dungsgemäßen Vorrichtung.

F i g. 5 ein Beispiel eines Zeitdiagramms mit Signalen, die in der Steuerung der Fig.4 an den angegebenen Punkten auftreten,

F i g. 6 ein Schaltbild einer beispielhaften Schaltanordnung nach F i g. 4 und

F i g. 7 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich anstelle der in der F i g. 1 oder 4 gezeigten einsetzen läßt eo

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Antennensystem, das sich mit der Antenneneinstellvorrichtung nach der Erfindung verwenden läßt. Dieses Antennensystem ist in der Lage, den Richtstrahl in mehrere vorbestimmte Richtungen zu setzen. Es weist einen Rundstrahler 2 sowie vier parasitäre Elemente 3a, 3f>, 3c und 3d auf, die um den Strahler 2 herum in den den vorbestimmten entsprechenden Richtungen angeordnet sind. Die F i g. I zeigt den Fall, daß die parasitären Elemente 3a, 3b, 3cund 3c/äquidistant um den Strahler 2 herum und zueinander angeordnet sind. Die Anzahl der parasitären Elemente läßt sich entsprechend der gewünschten Anzahl der Richtungen, die abgesucht werden sollen, frei wählen. Als parasitäre Elemente 3a, 3b, 3c und 3d lassen sich alle verfügbaren und geeigneten Anordnungen verwenden, die abhängig von einem angelegten Signal als Reflektor oder Direktor wirken. Dadurch hat die Antennenanordnung I vier Betriebsrichtungen. Beispielsweise kann jedes parasitäre Element eine eingefügte Impedanz und eine Schaltvorrichtung aufweisen. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Generator, der ein Schwenksignal erzeugt und betrieblich an das Antennensystem angeschlossen ist, um sämtliche Strahlrichtungen einzustellen. In Fig. 1 hat der Schwenksignalgenerator 4 zwei Eingangsanschlüsse und sechs Ausgangsanschlüsse. Der Schwenksignalgenerator 4 erzeugt vier ScMwciiküigiiait: Sw, Su, Su und Sn an den vier zugehörigen Ausgängen. Die Signale S₁₀ bis S15 stehen in der in Fig. 2 dargestellten Zeitfolgebeziehung. Fig. 2 zeigt den Fall, in dem die Signale Sw bis S15 digitale Signale sind. Als Schwenksignalgenerator läßt sich daher jede geeignete und verfügbare Einrichtung verwenden, die in der Lage ist, derartige in Zeitfolgebeziehung stehende Signale zu erzeugen — beispielsweise ein Ringzähler. In F i g. I sind vier Schwenktreibergatter 15a. 15t, 15cund 15c/vorgesehen, an die die Signale 15a. 15ö. 15c bzw. I5d gelegt werden. Die Schwenktreibergatter 15a. 15£>. 15c und 15t/ sind auch an die vier parasitären Elemente 3a, 3b, 3c l/zw. 3d gelegt. Jedes parasitäre Element I ist so konstruiert, daß, wenn es eine binäre »1« aus dem zugeordneten Schwenktreibergatter aufnimmt, d. h. wenn das zugeordnete Schwenktreibergatter ein Ausgangssignal liefert, als Direktor arbeitet. Nimmt das Element eine binäre »0« aus dem zugeordneten Schwenktreibergatter auf. d. h. liefert dieses kein Ausgangssignal, arbeitet es als Reflektor. Das Antennensystem 1 weist dann eine Richtwirkung vom Rundstrahler 2 zu dem als Direktor arbeitenden parasitären Element auf. Das Antennensystem kann also, abhängig von den Signalen, die die Schwenktreibergatter an die parasitären Elemente liefern, mehrere und in diesem Fall vier Strahlrichtungen einnehmen. Haben die Signale Su bis Sn die in der Fig. 2 angegebene Zeitfolgebeziehung, so ergibt die Ansteuerung der parasitären Elemente 3a, 36, 3c und 3d eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte (letzte) Strahlrichtung. Die Schwenktreibergatter 15a bis 15c/ können in beliebiger Form realisiert werden. In der F i g. 1 hat jedes Schwenktreibergatter zwei Eingangsanschlüsse, von denen der eine das Ausgangssignal eines zugeordneten Haltegatters aufnimmt, das unten beschrieben ist An den anderen Eingangsanschluß wird das oben beschriebene Schwenksignal gelegt Bei dem Ausgangssignal Sw handelt es sich um ein Signal, das den Speicher, der später erläutert wird, löscht, bevor das Schwenksignal Sn erzeugt wird. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß der Schwenksignalgenerator 4 ein derartiges Signal S10 erzeugt, wenn vor Beginn des Schwenkbetriebes der Speicher keine unerwünschten Signale aufnehmen kann. Das Ausgangssignal 5is zeigt das Ende eines vollständigen Schwenkzyklus an und wird auf die unten zu beschriebenden Haltegatter gegeben. Das mit S» bezeichnete Signal geht an einen Eingang des Schwenksignalgenerators 4; es handelt sich hierbei um das Ausgangssignal eines noch zu beschrei-

benden Taktimpulsgatters und stellt beispielsweise einen Taktimpuls nach F i g. 2 dar. der die binäre »1« an den Ausgängen des Schwenksignalgenerators verschiebt. Das mit Sn bezeichnete Signal ist ein Rücksetzsignal, das an einen Eingang des Schwenksignalgenerators geht, um das Signal Sw zwangsweise auf binär »I« und die anderen Ausgangssignale Sn bis Si=, auf binär »0« zu setzen und damit den Betrieb des Schvv_nksignalgenerators auf den Anfangszustand zu setzen. Dieses Rücksetzsignal Sa, wird von einem Rücksetzsignalgenerator 5 erzeugt. Bei diesem Generator 5 handelt es sich zwar nicht um einen wesentlichen Teil der Antennensteueriing nach der Erfindung; er läßt sich jedoch vorteilhafterweise zum Rücksetzen des Be'riebszustandes des Schwenksignalgenerators 4 beispielsweise verwenden, wenn der Schwenksignalgcnerator riickgesetzt werden soll, um erneut die optimale Strahlrichtung der Antennenanordnung zu ermitteln. Der Generator 5 für das Rücksetzsignal 1 läßt sich nach wahi automatisch oder von Hand betricbb.ir ausführen.

Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Eingangsanschluß der Antenneneinstellvorrichtiing, an den Cileichspannungssignale (beispielsweise eine AVR-Regelspannung bzw. die Ausgangsgröße einer Feldstärkeanzeigeanordnung, sofern eine solche benutzt wird) aus einem nicht gezeigten Funkempfänger gelegt sind, dessen Antennenanschluß mit dem Ausgangsanschluß 30 der Antennenanordnung 1 verbunden ist. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen gesteuerten Mehrstufenschalter, dessen vier Steucranschlüssc jeweils an einen der vier Ausgangsanschlüsse des Schwenksignalgeneiators 4 gelegt sind und der auch vier Ausgangsanschlüsse aufweist. Der Mehrstufenschalter 8 nimmt vom Eingangsaiischluß 7 vier Gleichspannungssignale aus dem Funk-Empfänger auf. die den vier Ausgangssignalpegeln der Antennenanordnung 1 in den vier Strahlnchtungen entsprechen. Die vier Gleichspannungssignale aus dem Funkempfänger stehen zueinander in einer Zeitfolgebeziehung, wie sie durch den Kurvenzug Sw in F i g. 2 angedeutet ist, und zwar unter der Wirkung der mittels der Schwenksignale aus dem Schwenksignalgenerator 4 bewirkten Strahlschwenkung. Das Signal S₃O in der F i g. 2 zeigt den Fall, daß der Ausgangssignalpegel des Antennensystems 1 unter Mitwirkung des parasitären Elements 3c höher als einer der drei anderen Ausgangssignalpegel ist. Der Mehrstufenschalter 8 teilt die vier Gleichspannungssignale mit Hilfe der vier Schwenksignale aus dem Schwenksignalgenerator 4 in vier Ausgangsgleichspannungssignale Sn, S«. Su und 5« (vergl. F i g. 2) an den vier Ausgangsanschlüssen. Die Bezugszeichen 9a. 96. 9c und 9c/ bezeichnen Ladeschaltungen, die mit den Ausgangsanschlüssen des Mehrstufenschalters 8 verbunden sind, um die vier Gleichspannungssignale Sn, Sh, 543 und 544 aus dem Mehrstufenschalter zu speichern. Die Funktion des Mehrstufenschalters 8 ist mit anderen Worten, die Gleichspannungssignale am Ausgang des Funkempfängers in Zeitfolge unter Steuerung durch den Schwenksignalgenerator 4 auf die Ladeschaltungen zu geben. Die so in den Ladeschaltungen gespeicherten Signale lassen sich als Speichersignale bezeichnen. Die Ladeschaltungen speichern die Speichersignale mindestens so lange, bis ein vollständiger Schwenkzyklus abgelaufen ist.

Die Kombination des Mehrstufenschalters 8 mit den Ladeschaltungen 9a, 9b, 9c und 9d wirkt also als ein Signalpegelspeicher, der vier Speichersignale speichert, die den Ausgangssignalpegeln des Antennensystems in den vier Strahlrichtungen bei Strahlschwenkung durch

die vier Schwenksignale proportional sind. Anstelle der Kombination des Mehrstufenschalters 8 mit den Ladeschaltungen 9a, 96, 9c und 9c/läßt sich jede andere fortgeschaltete Pegelspeicherschaltung verwenden.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Detektoreinrichtung, die an den Signalpegelspeicher angeschlossen ist und nach einem vollständigen Durchlauf dasjenige der vier Speichersignale ermittelt, das den höchsten Pegel aufweist. Hierzu läßt sich jede verfügbare und geeignete Schaltung verwenden, die diese Funktion auszuüben vermag. Beispielsweise kann ein Spannungskomparator mit 4 Ein- und 4 Ausgängen verwendet werden. Die Detektoreinrichtung vergleicht die angelegten Speichersignale miteinander und gibt eine binäre »!« — el. h. beispielsweise das Signal 53 der F i g. 2 — für das Speichersignal mit dem höchsten Pegel und binäre »0«-Signale für die anderen Speichersignale — beispielsweise die Signale Sü. Si: und Sy der F i g. 2 ab.

Die Bezugszeichen I la. lib. lic und 1 Ic/bezeichnen Haltegatter, die betrieblich an die vier Ausgänge der Detektoreinrichtung 10 und auch an einen Ausgangsanschluß des Schwenksignalgenerators 4 für das Abschlußsignal Si-, angeschlossen sind. Die Haltegatter 11,7, 116. lic. lic/ halten die Digitalsignale aus der Detektoreinrichtung 10. bis die Haltegattcr das Abschlußsignal Sis empfangen, und schalten die vier Digitalsignale aus der Detektoreinrichtung durch, wenn das Abschlußsignal Si, ansteht. Die Haltegatter lla. 116. lic und lic/ sind mit ihren Ausgängen an die Schwenktreibergatter 15a. 156. 15c und 15c/gelegt, um den Strahl des Antennensystems 1 in die optimale Richtung zu drehen, wobei das parasitäre Element 3c. das dem Speichersignal mit dem höchsten Signalpegel entspricht, als Direktor und die anderen parasitären Elemente als Reflektoren arbeiten. Die Ausgangssignale der Haltegattcr sind beispielsweise die Kurvenzüge Sm. S₆₂. Sm und Sm der F i g. 2. In F i g. 1 sind die Inverter 20a. 206. 20cund 20c/gezeigt.die zwischen den Haltegattern und den Schwenktreibergattern liegen und die Polarität der Signale zwischen diesen Gattern einstellen. Diese Inverter sind jedoch nicht wesentlich und können — abhängig von der im Einzelfall gewählten Anordnung der Gatter — fortgelassen werden. Die derart aufbereiteten Ausgangssignale der Schwenktreibergatter sind beispielsweise die Kurven S21. S??. 5:3 und 5?4 in Fig. 2. die Ausgangssignale der Inverter 20a. 206. 20c und 20c/ beispielsweise die Kurvenzüge Sin;. Si02. Sich und Sicm der Fi g. 2.

Das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Gatter mit 4 Eingängen und einem Ausgang, das ein Maximalsignal erfaßt. Seine vier Eingänge nehmen die vier Ausgangssifnale der Haltegatter auf. Das Gatter 12 ist mit seinem Ausgang mit einem Taktimpulsgatter 14 verbunden, das einen Taktimpuls aus einem Taktgenerator 6 aufnimmt. Im Fall, daß mindestens einer der Ausgangssignaipegel des Antennensystems über einem vorbestimmten Wert liegt, d. h. wenn mindestens ein maximales Gieichspannungsspeichersignal an den Ausgängen des Signalpegelspeichers 9a, 96, 9c und 9c/ vorliegt, erzeugt das Gatter 12 ein Digitalsignal, damit der Taktimpuls nicht durch das Taktimpulsgatter 14 durchgeschaltet werden kann. Der Schwenksignalgenerator 4 unterbricht damit sein Arbeiten und die auf die oben beschriebene Weise zugeordnete Strahlrichtung wird als die optimale festgelegt. Liegen sämtliche Ausgangssignaipegel des Ar.tennensystems 1 unter dem vorbestimmten Wert, d. h. liegt kein maximales Gleichspannungsspeichersignal an den Ausgängen des Signalpegelspeichers 9a, 96,

9c und 9c/ vor, so gibt das Gatter 12 an seinen Ausgang kein Digitalsignal ab, das verhindern könnte, daß der Taktimpuls durch das Taktiinpulsgatter 14 hindurchgeschaltet wird. In diesem Fall wird die Strahlrichtung des Antennensystems nicht durch die Haltegatter festgehalten und kann der Taktimpuls durch das Taktimpulsgatter hindurchlaufen. Die optimale Strahlrichtung des Antennensystems ist dann nicht feststellbar und der Antennenstrah' schwenkt weiter. Der Schwenkbetrieb wird also so lange aufrechterhalten, bis mindestens einer der Ausgangssignalpegel des Antennensystems den vorbestimmten Schwellwert übersteigt. F i g. 1 zeigt einen Inverter 13 zwischen dem Gatter 12 und dem Taktimpulsgatter 14, um die Polarität des Signals zwischen diesen Gattern einzustellen. Dieser Inverter ist jedoch kein wesentlicher Teil der Erfindung und kann — abhängig von der im Einzelfall gewählten Schaltungsanordnung der Gatter 12 und 14 — fortgelassen werden. Die Ausgangssignale des Gatters 12 und des Inverters 13 sind beispielsweise die Kiirvfn/iigr· S_?,, nntl Snoder F i g. 2.

Spezielle Beispiele für die Ausführung der unter Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Anordnung sind in F i g. 3 gezeigt.

Dort wird als Rundstrahler ein vertikaler Dipol 2 mit Sperrtopf eingesetzt. Als einzufügende Impedanz für jedes der parasitären Elemente 3a, 3fr, 3c und 3d sind jeweils eine Spule und ein Kondensator und als Schaltvorrichtung eine Schaltdiode eingesetzt. Die Schaltdiode, die Spulen und der Kondensator in jedem parasitären Element sind so ausgeführt, daß. wenn die Schaltdiode in Flußrichtung vorgespannt ist, das jeweilige Element als Direktor arbeitet, und, wenn die Schaltdiode gesperrt ist, das parasitäre Element einen Reflektor darstellt. Der als Schwenksignalgenerator dienende Ringzähler 4 besteht aus sechs Flipflops FFl bis FF6. Er wird durch das Rücksetzsignal Sm rückgesetzt und vcn dem Taktimpulszug Sm fortgeschaltet, wobei er eine digitale »I« erzeugt, die im Kreis herum vom Ausgang des FFi zum Ausgang des FFd geschoben wird. Der Rücksetzsignalgenerator 5 besteht aus einem Transistor. Widerständen, einem Kondensator und einem handbetätigten Schalter, wie dargestellt. Der Taktimpulsgenerator 6 ist ein astabiler Multivibrator aus zwei Invertern. zwei Widerständen und zwei Kondensatoren. Der Mehrstufenschalter 8 setzt sich zusammen aus vier Schaltstufen 8a, 8fr, Sc und Sd. die einen gemeinsamen Eingangsanschluß aufweisen und jeweils aus einem von einem Transistortreiber erregten Relais bestehen. Wie dargestellt, besteht jede der Ladeschaltungen 9a bis 9d aus einem Feldeffekttransistor, einem an dessen Eingangsanschluß liegenden Kondensator und einem ebenfalls am Eingang des Feldeffekttransistors liegenden Transistor, der das im Kondensator gespeicherte Signal löscht, bevor der Schwenkbetrieb beginnt. Bei dem Spannungskomparator 10 handelt es sich um einen aus vier Transistoren bestehenden Differenzverstärker mit gemeinsamem Emitteranschluß, an deren Basen jeweils das Eingangssignal und deren Kollektoren das Ausgangssignal liegt. Die Bezeichnung »+Vcc« bezeichnet die Betriebsstromquelle. Als Haltegatter 11a, 116, lic und 11 d dienen vier NAND-Stufen mit jeweils zwei Eingängen, als Gatter 12 zur Emittlung des Maximalsignals eine NAN D-Stufe mit vier Eingängen und als NICHT-Stufe ein Inverter 13. Das Taktimpulsgatter 14 ist eine NAND-Stufe mit zwei Eingängen, jedes der vier Schwenktreibergatter 15a, 156, 15c und 15c/ eine

ODER-Stufe mit zwei Eingängen und die Inverter 20a. 20fr, 20cund20i/sind vier NICHT-Glicdcr.

Die F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antenneneinstellvorrichtung nach der Erfindung. Die in der Fig. 4 gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der der Fig. 1. Entsprechende Teile der Fig. I und 4 sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die grundsätzlichen Unterschiede zwischen den F i g. 1 und 4 sind, daß der Schwenksignalgenerator 4' der F i g. 4 vier Schwenksignale Sm, S\_lb, Su; und 5ii8 anstelle des Abschlußsignals S15 in F i g. 1 erzeugt, die vier Schwenksignale Sm, S_Mb, Sn₇ und S,,« jeweils an die Eingänge der Haltegatter 11a. lib, lic und 1 Ic/und auch an die Eingänge der Schwenktreibergatter 15a, 15fr. 15c und 15c/der Fig. 4 gelegt sind, wie dargestellt, und daß die Ausgänge der Haltegatter II«, 11fr, lic und 1 Id nicht wie in F i g. 1 an den Eingängen der Schwenktreibergatter 15a, 15fr, 15c und 15c/liegen. Die vier Schwenksignale Sm, Sm,, S117 und 5h« entsprechen der Darstellung clrr Fig. S. Die Srhwrnksignale Sn₀ bis Si u sowie Si 15 bis Siih stehen miteinander in der in F i g. 5 dargestellten zeitlichen Beziehung. Nach einem vollständigen Schwenkdurchlauf mittels der Signale Sm bis Sm erscheint an einem der Ausgänge des Spannungskomparators 10 ein Digitalsignal, das dem Speichersignal für den höchsten Pegel entspricht, und zwar so, wie es bereits unter Bezug auf die F i g. I bis 3 beschrieben wurde, und wird in einem der entsprechenden Haltegatter festgehalten. Die anderen, den anderen Speichersignalen entsprechenden Digitalsignale erscheinen an den anderen Ausgängen des Spannungskomparators 10 und werden in den anderen Haltegattern festgehalten.

Wenn das ein Digitalsignal haltende Haltegatter Ha ein Schwenksignal Sir, von dem entsprechenden Ausgangsanspruch des Schwenksignalgenerators 4' aufnimmt, erscheint am Ausgang des Haltegatters 11a eine digitale »I«, wenn das Digitalsignal im Haltegatter 11a dem maximalen Speichersignal entspricht. Nimmt man an, daß nur das im Haltegatter lic gehaltene Digitalsignal dem maximalen Speichersignal entspricht, so erscheint am Ausgang des Haltegatters 11a eine digitale »0«; folglich schaltet das Gatter 12 unter Steuerung durch das Ausgangssignal des Haltegatters Ua nicht durch und kann das Taktimpulsgatter 14 das Taktsignal nicht durchschalten. Es erscheint also ein Schwenksignal Snt,, das auf das Haltegatter 11fr gegeben wird. Ebenso wie das Haltegatter 11a erzeugt das Haltegatter 11fr keine digitale »1«. Folglich wird ein Schwenksignal S_n; erzeugt und auf das Haltegatter lic gegeben. Da das Haltegatter lic ein Digitalsignal hält, das maximalem Speichersignal entspricht, erzeugt das Haltegatter lic beim Empfang des Signals Sw eine digitale »1«. Diese digitale »1« bewirkt, daß das Gatter 12 das Taktimpulsgatter 14 sperrt. Der Taktimpuls aus dem Taktimpulsgenerator 6 kann also nicht das Gatter 14 zum Schwenksignalgenerator 4' durchlaufen. Der Schwenksignalgenerator 4' unterbricht also den Schwenkbetrieb. Inzwischen treiben die Schwenksigna-Ie S115 bis Sw die Schwenktreibergatter 15,156 und 15c und schwenken damit den Antennenrichtstrahl entsprechend. Wenn also der Schwenksignalgenerator 4' auf die oben beschriebene Weise aufhört, ein Schwenksignal zu erzeugen, bleibt der Richtstrahl des Antennensystems in derjenigen Richtung stehen, die dem maximalen Speichersignal entspricht, d. h. in der optimalen Richtung. Der Richtstrahl des Antennensystems wird also in derjenigen Richtung festgelegt, die dem

Spciciursignal für den maximalen Pegel entspricht, indem nach Feststellung des maximalen Speichersignals durch die Einrichtung 10 der Richtstrahl des Antennensystems ml;tels des Schwenksignals aus der Anfangsrichtung bis zu derjenigen Richtung geschwenkt wird, ■-> die dem maximalen Speichersignal entspricht.

Die Fig. 5 zeigt beispielhafte Signalformen an den Ausgängen der Bauteile der F i g. 4. Spezielle Beispiele, die für die in F i g. 4 gezeigten und unter Bezug auf diese beschriebenen Elemente verwendet werden können, m sind unter Bezug auf die F i g. 6 erläutert. Die Elemente der F i g. 6 sind im wesentlichen gleich denen der F i g. 3 und daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die grundsätzlichen Unterschiede der Fig. J und 6 ergeben sich aus einem Vergleich. So besteht in F i g. b ι ί der Schwenksignalgenerator (Ringzähler) 4' aus neun Flipflops. Die elektrischen Verbindungen dieser Flipflops und anderer Elemente der Fig. 6 sind aus der Fig 6 ersichtlich; es wird hierzu auf die Erläuterungen 'zn Hpn F ι tr 3 ^jipd 4 verwiesen. ¹^

Die F i g. 7 z~igt ein weiteres Beispiel eines Antennensystems, die -ch anstelle der in der F i g. 1 oder F i g. 4 dargestellten mit der Antenneneinstellung nach der Erfindung verwenden läßt.

In der F i g. 7 bezeichnen die Bezugszeichen YIa bi. 17i/ Richtantennen, die in vier vorbestimmten Richtungen angeordnet sind. Beispielsweise können hier Yagi-Uda-Antennen verwendet werden. Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet eine HF-Umschaltanordnung mit vier Eingängen, einem Ausgang 30 und vier Steuerarischlüssen 16a, 16£>, 16c und Iftrf Die vier Eingänge sind an die Ausgangscnschlüsse der vier Richtantennen gelegt. Die vier Steueranschlüsse sind mit den Ausgangsanschlüssen der Schwenktreibergatter 15<?, 156, 15c und 15dder F i g. 1, 3, 4 oder 6 verbunden. Die Umschaltanordnung 18 ist so konstruiert, daß die Richtantennen 17;) bis 17c/ entsprechend den Schwcnksignalen nacheinander an den Ausgang 30 geschaltet werden. Die Umschaltanordnung 18 kann aus vier Schaltdioden, fünf Kondensatoren und fünf Spulen in Form von HF-Drosscln bestehen, wie gezeigt.

In der vorgehenden Beschreibung sind als zu erfassende Strahlrichtungen jeweils 4 angegeben, d. h. /7-4. Diese Zahl laß! sich jedoch durth einfache Modifikationen gegenüber den oben beschriebenen Beispielen abändern, wie es dem Fachmann unmittelbar ersichtlich ist.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

1. Verfahren zur Einstellung eines Antennensystems in die Richtung optimalen Empfangs, bei dem das Antennensystem innerhalb des abzutastenden Winkelbereichs in mehrere Richtungen eingestellt, der jeweils vorhandene Empfangssignalpegel ermittelt und mit Hilfe eines dem ermittelten Pegelwert proportionalen Speichersignals gespeichert wird, und bei dem weiterhin das Speichersignal maximalen Pegels innerhalb des abzutastenden Winkelbereichs ermittelt und die Richtung des optimalen Empfangs eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Antennensystem ein solches verwendet wird, dessen Richtwirkung durch Umschalten von unterschiedlichen Elementen des Antennensystems einstellbar ist, daß zu jeder eingestellten Richtwirkung der zugehörige Signalpegelwert gespeichert wird, und daß das Antennensystem auf die zu dem SpeichersigTsI maximalen Pegels gehörende Richtung durch «Umschalten eingestellt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem in mehrere Richtungen einstellbaren Antennensystem, einem Signalpegelspeicher zum Speichern des jeweils vorhandenen Empfangssignalpegels, einer Detektoreinrichtung zur Feststellung eines Speichersignals maximalen Pegels und einer Steuereinrichtung zur Einstellung des Antennensystems in die Richtung maximalen Empfangs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenkfignalgenerator (4) zur Richtungseinstellung des Antennensystems vorgesehen ist, dessen Ausgänge zu schaltbar^ Elementen des Antennensystems geführt sind, daß irr Signalpegelspeicher für jede einstellbare Richtung ein geänderter Speicher (9a bis 9d) mit eigenem Ausgang vorhanden ist, daß die Detektoreinrichtung (10) eine entsprechende Anzahl von Eingängen besitzt, die mit entsprechenden Ausgängen des Signalpegelspeichers verbunden sind, und daß die jeder einstellbaren Richtung entsprechenden Ausgänge der Detektoreinrichtung (10) mit entsprechenden Eingängen der Steuereinrichtung verbunden sind, deren Ausgänge mit den schaltbaren Elementen des Antennensystems verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem einen Rundstrahler (2) und als schaltbare Elemente eine Vielzahl von parasitären Elementen (3a, 36, 3c, 3d) aufweist, die um den Rundstrahler (2) herum in bestimmte Richtungen angeordnet und an den Schwenksignalgenerator (4) angeschlossen sind und von denen jedes abhängig vom angelegten Schwenksignal als Reflektor oder als Direktor wirkt

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem als schallbare Elemente mehrere Richtantennen (17a— 174Jl die in vorbestimmten Richtungen gerichtet sind, und eine HF-Schaltanordnung (18) zwischen den Richtantennen und dem Schwenksignalgenerator (4) aufweist, wobei die Richtantennen (i7a—l7d) mittels des Schwenksignals untereinander umschaltbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenksignalgenerator (4) ein Ringzähler ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalpegelspeicher eitlen ge steuerten Mehrstufenschalter (8) aufweist, dessen einzelne Stufen jeweils mit den gesonderten Speichern (9a—9d) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine Ladungseinrichtung als Signalpegelspeicher verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in π Richtungen einstellbare Antennensystem (1; 17a, 176, 17c, 174 18) π Steueranschlüsse aufweist, daß eine Digitalschaltung einen Taktimpulsgsnerator(6),

in ein an diesem angeschlossenes Taktimpüsgatter (14), an das ein als Sohwenksignalgenerator dienender Ringzähler (4) mit (n+1) Ausgangsanschlüssen angeschlossen ist, π Schwenktreibergatter (15a, 156, 15c; 154Jl die jeweils an die n Ausgangsanschlüsse

ι i des Ringzählers und auch jeweils an die n-Steueranschlüsse des Antennensystems (1; 17a, 176,17a 174 18) angeschlossen sind, aufweist, daß ein gesteuerter Mehrstufenschalter (8) mit π Steueranschlüssen, die jeweils an η Ausgangsanschlüssen des Ripgzählers

(4) angeschlossen sind, sowie π Ausgangsanschlüssen vorgesehen ist, wobei der Mehrstufenschalter (8) π Gleichspannungssignale aus einem Funkempfanger aufnimmt, die η Ausgangssignalpegeln des Antennensystems (1; 17a, 176. 17c; 174 18) in den π

r> vorbestimmten Richtungen entsprechen, daß π Ladeschaltungen (9a, 96.9c, 94» als Signalpegelspeicher vorgesehen sind, die an die π Ausgangsanschlüsse des Mehrstufenschalters (8) angeschlossen sind, wobei der Mehrstufenschalter (8) unter

«> Steuerung durch die η Ausgangssignale des Ringzählers (4) die η Gleichspannungssignale nacheinander jeweils auf die η Ladeschaltungen (9a, 96, 9c, 9d) überträgt und letztere die π Gleichspannungssignale jeweils speichern, daß ein als Detektoreinrichtung

!"> dienender Spannungskomparator (10) mit π Eingängen und η Ausgängen vorgesehen ist, der an die η Ladeschaltungen (9a, 96. 9c, 9d) angeschlossen ist, von den in letzteren gespeicherten η Gleichspannungssignalen das größte Signal ermittelt, wenn

·><> mindestens einer der π Ausgpngssignalpegel des Antennensystems (1; 17a, 176, 17c; 174 18) einen vorbestimmten Pegelwert übersteigt, und π digitale Signale erzeugt, die den η Gleichspannungssignalen entsprechen, wobei das dem maximalen Gleichspan-

·>■> nungssignal entsprechende Digitalsignal sich von den anderen Digitalsignalen unterscheidet, daß η Haltegatter (I la, 116,1 lc, 1141 vorgesehen sind, die jweils an die π Ausgänge des Spannungsko.'iparators (10) und an den einen Ausgangsanschluß des

w Ringzählers (4), der das Abschlußsignal abgibt, angeschlossen sind und die η Digitalsignale aus dem Spannungskomparator (10) festhalten, bis das Abschlußsignal eingeht, die η Digitalsignale des Spannungskomparators (10) durchschalten, wenn

^r>^r< das Abschlußsignal vorliegt, und mit ihren π Ausgangsanschlüssen jeweils an die π Schwenktreibergatter (15a, 156,15a 154) angeschlossen sind, und daß ein Gatter (12) mit η Eingängen und einem Ausgang zur Erfassung des Maximalsignals vorgese-

M hen ist, dessen η Eingänge an den π Ausgängen der η Haltegatter(lla, 116, Mc, 1 fliegen und das an das Taktimpulsgatier ((4) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine Ladungseinrichtung als Signalpegelspeicher ver-

h¹"' wendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in η Richtungen einstellbare Antennensystem (1; 17a, 176, 17c, 174 18) π Steueranschlüsse aufweist, daB eine Digitalschaltung einen Takt impulsgenerator (6),

ein an den Taktimpulsgenerator (6) angeschlossenes Taktimpulsgatter (14), an das der Ringzähler (4') mit 2n Ausgangsanschlüssen angeschlossen ist, π Schwenktreibergatter (15a, 156,15c; iSd), die jeweils an die ersten π der 2n Ausgangsanschlüsse des ^r> Ringzählers (4') und auch an die η Steueranschlüsse des Antennensystems (1; 17a, 176, 17c, 18) angeschlossen sind, aufweist, daß ein Mehrstufenschalter (8) mit π Steueranschlüssen, die jeweils an die ersten η Ausgangsanschlüsse des Ringzählers (4') ange- ι ο schlossen sind, und π Ausgangsanschlüssen vorgesehen ist, der π Gleichspannungssignale aus einem Funkempfänger aufnimmt, die η Ausgangssignalpegeln des Antennensystems (1; 17a, 17f>, 17c; Md, 18) in den η vorbestimmten Richtungen entsprechen, daß π Ladeschaltungen (9a, 9b, 9c, 9d) als Signalpegelspeicher votgesehen sind, die an die π Ausgangsanschlüsse des Mehrstufenschalters (8) angeschlossen sind, der die π Gleichspannungssignale unter Steuerung durch die ersten η Ausgangssi- gnale des Ringzählers (4') nacheinander auf die π Lagsschaltungen (9jj, ^b, 9a 9d) überträgt, wonach letztere die übertragenen π Gleichspanniwgssignale jeweils speichern, daß als Detektoreinrichtung ein Spannungskomparator (10) mit π Eingängen und π 2·> Ausgängen vorgesehen ist, der an die π Ladeschaltungen (9a, 9b, 9c, 9d) angeschlossen ist und das größte Signal der π Gleichspannungssignale in den η Ladeschaltungen (9a, 9b, 9c, 9d) ermittelt, wenn mindestens einer der π Ausgangssignalpegel des 1» Antennensystems (1; 17a, Mb, Mc, Md, 18) über einem vorbestimmten Wert liegt, wobei der Spannungskomparator (10) den η Gleichspannungssignalen entsprechende η Digitalsignale erzeugt und das dem maximalen Gleichspannungssignal entspre- η chende Digitalsignal sich von den anderen Digitalsignalen unterscheidet, daß π Haltegatter (11a, Wb, Wc, Wd) vorgesehen sind, die jeweils an die η Ausgänge des Spannungskomparators (10) und an die zweiten π Ausgangsanschlüsse des Ringzählers -to (4') angeschlossen sind und die von dem Spannungskomparator (10) gelieferten π Digitalsignale halten, bis mindestens eines der Ausgangssignale von den zweiten π Ausgangsanschlüssen des Ringszählers (4') empfanen wird, wobei die η Haltegatter (Ha, « Wb, Wc, Wd)auch π Ausgangsanschlüsse aufweisen, und daß ein GaUer (12) mit π Eingängen und einem Ausgang vorgesehen ist, daß das Maximalsignal ermittelt und mit seinen η Eingängen an den η Ausgangsanschlüssen der η Haltegatter (Wa, Wb, >o Wc, Wd) und mit seinem Ausgang am Taktimpulsgatter (14) liegt.