DE2515246A1 - Antenne mit richtanordnung - Google Patents

Description

75008 PARIS /Frankreich

Unser Zeichen: T 1759

Antenne mit Riehtanordnung

Die Erfindung betrifft eine Antenne, die mit einer Richtanordnung ausgestattet ist, die es an Bord eines Schiffes ermöglicht, ungeachtet der Roll- und Stampfbewegungen (Bewegungen um die Längsachse bzw. um die Querachse) ein (sendendes und/oder empfangendes) Ziel zu verfolgen, dessen Seitenwinkel und Höhenwinkel in Bezug auf ein mit dem Schiff verbundenes Bezugskoordinatensystem bekannt sind oder bestimmt werden können. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß das Ziel ein geostationärer Satellit ist.

Dem Richten einer Bordantenne auf ein Ziel stehen wohlbekannte Schwierigkeiten entgegen, die im wesentlichen vom Rollen (Bewegungen um die Längsachse) stammen, dessen Ausmaß wesentlich größer als das des Stampfens (Bewegungen um die Querachse) ist.

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Lei/Gl

Die üblichen angewendeten Lösungen, die gleichzeitig dem Rollen und dem Stampfen entgegenwirken, sind die folgenden:

1. Plattform mit Lageregelung in der Weise, daß sie bei Vorhandensein von Rollen und Stampfen eine feste Richtung beibehält; diese Anlage arbeitet sehr genau, doch ist sie teuer, und ihre Zuverlässigkeit ist bei Dauerbetrieb schlecht.

2. Zielverfolgung ("tracking" in der angelsächsischen Literatur); der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß zu diesem Zweck ein Übertragungskanal zwischen dem Ziel und dem Schiff reserviert werden muß.

3. Pendelstabilisierung: Diese Einrichtung ist schwierig zu realisieren, da sie insbesondere reibungslose Achsen und beträchtliche Trägheitsmomente erfordert. Sie ist außerdem sehr empfindlich für Querbeschleunigungen.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Antenne mit einer Riehtanordnung, die verhältnismäßig billig, sehr zuverlässig und von ausreichender Genauigkeit ist.

Nach der Erfindung ist eine Antenne mit einer Richtanordnung und mit einem Strahlungssystem, das eine maximale Erforschung des Raums zu beiden Seiten der Antennenachse in einer Vorzugsebene ermöglicht, die eine feste Richtung in Bezug auf das Strahlungssystem hat, wobei das Strahlungssystem um die Antennenachse drehbar gelagert ist und die Richtanordnung so ausgebildet ist, daß der Antennenachse in Bezug auf ein rechtwinkliges xyz-Bezugskoordinatensystem eine Richtung erteilt werden kann, die durch ihren Höhenwinkel in Bezug auf die xy-Ebene und ihren Seitenwinkel in der xy-Ebene in Bezug auf eine Achse dieser

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Ebene definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Riehtanordnung eine Servoregelanordnung für die Winkelstellung des Strahlungssystems um die Antennenachse in Abhängigkeit von wenigstens einer der beiden durch den Höhenwinkel und den Seitenwinkel gebildeten veränderlichen Größen enthält.

¥eitere Merkmale und "Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine erläuternde geometrische Darstellung,

Jj¹Ig. 2 das Schema einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Antenne, die bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist,

Pig. 4 eine Schaltung, die bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,

Pig. 5 eine erläuternde geometrische Figur, Pig. 6 ein Detail der Anordnung von Pig. 4 und

Pig. 7 eine Weiterbildung der Schaltungen von Pig. 2 oder Pig. 4.

Pig. 1 zeigt ein rechtwinkliges xyz-Acnsensystem, das mit einem Schiff verknüpft ist, wenn kein Rollen und Stampfen vorhanden ist, so daß die z-Achse vertikal steht.

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Die x-Aohse ist die Rollachse, die parallel zur Längsrichtung des Schiffes liegt, und die y-Achse ist die Stampfachse (Querachse,).

Der Höhenwinkel S_Q des Ziels wird im Punkt O des Koordinatensystems in Bezug auf die xy-Ebene gemessen, und der Seitenwinkel G_Q wird im Punkt 0 in Bezug auf die x-Achse in der xy-Ebene gemessen.

Die Linie OA ist die Achse der Antenne, die zu einem geostationären Satelliten in der Richtung OS gerichtet ist. Der Punkt A ist ein fester Punkt dieser Achse.

Die Antenne hat in der im Punkt A senkrecht zur Achse OA stehenden Ebene Q ein JdB-Strahlungsdiagramra mit zwei Symmetrieachsen ab und cd.

Die Achse ab hat hier eine solche Länge, daß der Winkel aOb dem maximalen Ausmaß der Rollbewegungen entspricht, das gemeinhin als zulässig für die Übertragungen angesehen wird, beispielsweise + 20°. Die Länge der Achse cd ist merklich kleiner (da das maximale Ausmaß des gemeinhin als zulässig angesehenen Stampfens + 5 beträgt).

Die Ebene Oab ist die Vorzugsebene, die eine maximale Erforschung zu beiden Seiten der Achse OA ermöglicht; ihre Schnittlinie ab mit der im Punkt A senkrecht zur Achse OA stehenden Ebene Q wird "Vorzugsrichtung" genannt, unter der stillschweigenden Voraussetzung "in der Ebene Q".

Die folgenden geometrischen Überlegungen werden unter der Annahme angestellt, daß der Stampfwinkel Full ist, was zulässig ist, da der Stampfwinkel stets klein gegen den Rollwinkel ist.

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Wenn unter diesen Voraussetzungen das Schiff eine Rollbewegung ausführt, dreht sich das ganze Bezugskoordinatensystem Oxyz (und alles, was damit verknüpft ist) um einen Winkel R um die x-Aohse. Man kann ebensogut annehmen, daß das Bezugskoordinatensystera Oxyz feststehend ist, und daß jeder Punkt der Geraden OS sich um einen Winkel -R um die x-Achse dreht. Die vorgeschlagene Messung hat zum Ziel, die Richtung OS im Strahlungsdiagramm zu halten, indem die Ebene Oab entlang der Achse OA tangential zu dem Kegel gemacht wird, der die x-Achse als Kegelachse hat und zum Teil durch die Gerade OS bei ihrer scheinbaren Bewegung zu beiden Seiten der Achse OA erzeugt wird. Daraus folgt unmittelbar, daß die scheinbare Bewegung der Geraden OS infolge der Roirbewegung annähernd (bis auf Glieder zweiter Ordnung) in der Ebene Oab stattfindet, und daß die Vorzugsrichtung ab des Strahlungsdiagramras im Raum die optimale Richtung dafür hat, daß die scheinbare Bewegung der Geraden OS infolge der Rollbewegung die Gerade OS nicht aus dem Strahlungsbündel austreten läßt. Andererseits folgt daraus, daß die geringe Bewegung der Geraden OS infolge des Stampfens bei Fehlen einer Roirbewegung einen Kegelabschnitt erzeugen würde, der die y-Achse als Kegelachse hätte, wobei die Ebene Ocd entlang der Linie OA tangential zu diesem Kegel wäre. Zur Berücksichtigung des Stampfens braucht dann nur der Achse cd eine ausreichende Länge für die gewünschte Übertragungsgüte erteilt zu werden, was stets zu einem Öffnungswinkel cOd führt, der wesentlich kleiner als der Öffnungswinkel aOb ist.

Die Lage, die der Achse ab in Abhängigkeit vom Höhenwinkel und vom Seitenwinkel G_Q des Satelliten erteilt werden muß, ergibt sich aus den folgenden Überlegungen:

Der Punkt der Geraden OS, der beim Rollwinkel Null mit dem Punkt A zusammenfällt, beschreibt infolge der Roirbewegung

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einen Kreisbogen γ mit dem Radius MA und dem Mittelpunkt M in der Ebene P, die parallel zur yz-Ebene durch den Punkt A geht und die xy-Ebene entlang der Geraden MH schneidet, wobei der Punkt M auf der x-Achse liegt und der Punkt H die orthogonale Projektion des Punktes A auf die xy-Ebene ist«

Die Tangente an den Kreis γ im Punkt A steht senkrecht zur Geraden IiA, also senkrecht zur Achse OA. Entlang dieser Tangente ist die Vorzugsrichtung ab in der Ebene Q gerichtet. Die Ebene Oab bleibt also tatsächlich im Punkt A tangential zu dem von der Geraden OS beschriebenen Kegelabschnitt.

TJm diese Richtung in Abhängigkeit vom Höhenwinkel Sq und vom Seitenwinkel Gq zu definieren, betrachtet man in der Ebene Q Winkel, die um die Achse AO orientiert sind. Man betrachtet die Richtung ab als eine Achse Ab und man nimmt ferner eine Bezugsachse an, die folgendermaßen definiert ist:

Man zieht den Strahl AE, der in der Ebene OAH senkrecht zur Achse OA steht und die xy-Ebene im Punkt E schneidet. Die Bezugsachse ist der horizontale Strahl Ah, der einen Winkel von -90° mit dem Strahl AE bildet.

Der Winkel OAh bildet eine unverformbare Figur, wobei der Strahl Ah den Bewegungen von OA folgt und dabei horizontal bleibt.

Wie einfache geometrische Überlegungen zeigen, die auf der Ähnlichice it der Dreiecke HOM und HDE beruhen, wobei D der Schnittpunkt der Geraden ab mit der xy-Ebene ist, ist der Winkel ß=-£liAb zwischen der Achse Ab und dem Strahl 11? dann bis auf 360° durch die folgende Beziehung

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definiert:

tgß = tg G_Q/sin S₀

Dabei gilt:

- sin β hat das gleiche Vorzeichen wie sin S₀;

- cos β hat das gleiche Vorzeichen wie cos S_Q;

- β ändert sich kontinuierlich von 0 bis 360 , wenn sich G₀ von 0° bis 360° ändert.

Pur G₀ = 0° oder 180° liegt die Gerade ab parallel zur y-Achse. Für G₀ = 90 oder 270 liegt die Gerade ab senkrecht zur Bezugsachse, und der von der Geraden OS beschriebene Kegel reduziert sich auf die Ebene Oab.

In Pig. 2 ist eine Ausführungsform der Anordnung dargestellt.

Die Antenne ist wiederum schematisch durch ihre Achse OA dargestellt, wobei die Ebene Q, die beispielsweise die Ebene der Strahlertafel bei einer Tafelantenne ist, durch die (mit der Achse OA verknüpfte) Bezugsrichtung Ah und durch eine materiell mit der Strahlertafel verbundene Gerade a'b^f, die parallel zu der Richtung ab des Strahlungsdiagrarams liegt, dargestellt ist.

Die Antenne ist in herkömmlicher Weise dem Seitenwinkel und dem Höhenwinkel nach richtbar und ihre Strahlertafel ist um die Achse OA einstellbar.

Durch einen Block 1 ist schematisch eine Plattform dargestellt, die alle mechanischen Elemente enthält, welche die Drehungen um den Winkel G (Seitenwinkel), den Winkel S

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(Höhenwinkel) und den Winkel β gewährleisten, sowie die zugehörigen Servoregeleinriohtungen. Diese Servoregeleinrichtungen zur Einstellung auf einen in elektrischer Analogform gegebenen Winkel durch eine Drehbewegung sind von herkömmlicher Art.

Es sind auch die x-Achse und die z-Achse des Bezugskoordinatensystems dargestellt.

Eine Anordnung 2 liefert an ihren Ausgängen 203 und 204 die Größen S_Q bzw. G_Q in Analogform, und an ihren Ausgängen 3 und 4 die gleichen Größen in Digitalform.

Diese Größen Sq und Gq können aufgrund der absoluten Koordinaten des Satelliten und der die Position des Schiffes und seinen Kurs definierenden Daten berechnet werden.

Falls Tabellen vorhanden sind, die Sq und Gq in Abhängigkeit von der Position des Schiffes für einen gegebenen Kurs des Schiffes angegeben, ergibt sich daraus eine-Vereinfachung der Rechnung.

Die Analogausgänge 203 und 204 sind mit zwei elektrischen Eingängen der Plattform 1 verbunden.

Der den Höhenwinkel Sq liefernde Ausgang 3 speist einen digitalen Sinus- und Cosinusrechner 7, der an seinem Ausgang 6 den Wert sin S_Q liefert, und an seinem Ausgang 5 den Wert cos Sq, der hier nicht verwendet wird.

Der Ausgang 4 ist mit einem Digitalrechner 8 verbunden, der an seinen beiden Ausgängen 11 und 12 die Werte cos G_ bzw. sin Gq liefert; diese Ausgänge sind mit einem Digitalrechner 9 verbunden, der auch den Wert sin S_Q vom

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Rechner 7 empfängt. Der Rechner 9, der digital arbeitet, enthält am Ausgang einen Digital-Analog-Wandler.

Der Rechner 9 liefert in Analogform den Winkel β Ms auf 2tt nach der folgenden Gleichung:

sin β _ ^{3in G}0
cos β cos U-Q sin Sq

Darin gilt:

- sin β hat das gleiche Vorzeichen wie sin G_Q;

- cos β hat das gleiche Vorzeichen wie cos G_Q.

Der Rechner 9 liefert den Winkel β in Analogform zu einem dritten elektrischen Eingang der Plattform 1.

Die vorstehende Lösung ist auf Verbindungen mit einem Ziel beschränkt, dessen Höhenwinkel nicht zu klein ist, im Hinblick auf das Problem der Mehrfachwege, das sich aus der Verwendung einer Antenne mit großem Öffnungswinkel bei kleinen Höhenwinkeln ergibt.

Die folgende Lösung eignet sich für sämtliche Falle.

Sie ermöglicht es, falls erwünscht, eine Antenne mit einem Strahlungsdiagramm von kleinem Öffnungswinkel in allen Richtungen zu verwenden, beispielsweise mit einem im wesentlichen kreisrunden Strahlungsdiagramm, wobei die Vorzugsebene durch eine synchron mit der Rollbewegung erfolgende Abtastung des Raums durch das Strahlungsbündel in dieser Ebene erhalten wird.

Pig. 3 zeigt eine für diesen Zweck geeignete Antenne. Sie hat eine Achse 24, die durch Drehung dieser Achse um eine

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Achse 21 dem Höhenwinkel nach einstellbar ist, wobei die Antenne ihrerseits dem Seitenwinkel nach -durch Drehung der Achse 21 um eine Achse 22 einstellbar ist.

Das strahlende System ist durch eine Strahlertafel 23 (Ebene Q) gebildet, die mit sieben senkrecht zur Geraden a'b' verlaufenden Reihen von jeweils sieben ElementarStrahlern (beispielsweise Wendelantennen) ausgestattet ist, die mit Schutzrohren versehen sind.

Diese Antenne ist von an sich bekannter Art, abgesehen davon, daß die Strahlertafel 23 um die Achse 24 drehbar gelagert ist.

Die Strahlertafel 23 wird über ein Eabel 25 gespeist.

Die Elementarstrahler jeder Reihe werden gleichphasig gespeist, mit einer Phasenverschiebung φ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihen; diese Phasenverschiebungen v/erden mit Hilfe von sechs in die Strahlertafel eingebauten einstellbaren Phasenschiebern erhalten. Durch Veränderung von φ kann man in bekannter Weise die Richtung des Strahlungsbündels um den Mittelpunkt A der Strahlertafel in der die Achse 24 und die Gerade a'b' enthaltenden Ebene verändern (wobei die Gerade a'b¹ in Fig. 3 die durch den Mittelpunkt der Strahlertafel gehende Tertikaie ist).

Das Schema von Fig. 2 bleibt hinsichtlich der Einstellung der Antenne nach dem Höhenwinkel S_Q, dem Seitenwinkel Gq und dem Winkel β in seiner Gesamtheit bestehen. Es muß jedoch durch das System zur phasenversbhobenen Speisung der Elementarstrahler ergänzt werden·

Fig. 5 zeigt die durch die Rollbewegung verursachte Auslenkung r = <%. AOI der scheinbaren Richtung OS für einen

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Rollwinkel R = ·$ IMA· Die Buchstaben O, A, M, H haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1; der Punkt I liegt auf dem Kreis γ.

Das Antennenbündel A]? muß in der Ebene Oab um den Winkel r = ·£ AOI abgelenkt werden.

Es gilt:

R = 2 arc sin (AI/2MA) r = 2 arc sin (AI/20A)

Man erhält daraus:

sin (r/2) = (MA/OA) sin (R/2) = ρ sin (R/2)

wenn man setzt:

= V1 -

ρ - MA/OA = V1 - cos² Sq cos² Gq

Diese Gleichung gilt nach Größe und nach Yorzeichen, wenn man R positiv um die x-Aehse und r positiv von AS nach Ab zählt. Man kann aus dem Wert sin (r/2) den Viert von cos (r/2) erhalten, der stets positiv ist.

Man kann also sin r exakt als Punktion von R, cos Sq, cos G₀ berechnen,- doch ist es einfacher, die Näherung sin r = ρ sin R zu machen, wobei der Fehler sehr klein bleibt.

Die Berechnung von 3 D sin r, wobei D der Abstand zwischen den Achsen von zwei aufeinanderfolgenden ElementarStrahlern der gleichen Spalte bei der Antenne von Pig. 3 ist, erfolgt (Pig. 4) in einem Rechner 20, der an seinen Eingängen 121, 122 und 123 die Größen cos S_Q, cos G- bzw. sin R in Digitalform empfängt. Der Wert cos Sq wird vom

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Ausgang 5 des Rechners 7 von Pig. 2 geliefert, der Wert cos Gq vom Ausgang 11 des Rechners 8 von JFig. 2, und der Wert sin R von einem Digitalrechner 19, der an seinem Ein-, gang 191 die Größe R von einer herkömmlichen Meßanordnung für den Augenblicksrollwinkel empfängt. Der Rechner 20 ist ein Digitalrechner, der am Ausgang mit einem Digital-Analog—Wandler versehen ist.

Das die Antenne speisende Hochfrequenzkabel 25 1st mit einer Ieistungsteileranordnung 200 mit sieben Ausgängen verbunden,''die beispielsweise ein Wilkinson-Teiler ist. Die sieben Ausgänge entsprechen den sieben Reihen der Antenne 3. Der vierte Ausgang 30 speist die mittlere Reihe. Die drei ersten Ausgänge speisen die drei ersten Reihen über drei Kurzschluß - Koaxialphasenschieber 31, 32, 33, und die drei letzten Ausgänge speisen die drei letzten Reihen über drei Phasenschieber 34, 35, 36 gleicher Art. Die Phasenschieber 31, 32, 33 müssen den von ihnen übertragenen Signalen Phasenverschiebungen von -3φ, -2φ, -φ erteilen, und die Phasenschieber 34, 35, 36 müssen den von ihnen übertragenen Signalen Phasenverschiebungen φ, 2φ, 3φ erteilen, jeweils in Bezug auf das vom Ausgang 30 gelieferte Signal.

Die Phasenverschiebung φ entspricht für einen gegebenen Wert von r einer Wegdifferenz von D sin r, was durch die Verstellung des Kurzschlusses des Phasenschiebers 34 um d = D sin r erreicht wird; dabei ist d eine algebraische Zahl, die eine Verstellung in der einen oder der anderen Richtung ausdrückt.

Einer Verstellung d beim Phasenschieber 34 müssen Verstellungen -3d, -2d, -d, 2d bzw 3d bei den Phasenschiebern 31, 32, 33, 35 bzw. 36 entsprechen. Diese Verstellungen

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werden gleichzeitig durch 'einen Motor 50 gesteuert, dessen Welle mit den Stangen der Kurzschlußkolben der Phasenschieber über eine mechanische Vorrichtung verbunden ist, die . in Pig. 6 dargestellt ist und in Fig. 4 symbolisch durch die strichpunktierten Verbindungslinien zwischen dem Motor und den Phasenschiebern angedeutet ist.

Damit die Folgeregelung erhalten wird, liefert eine mechanisch mit dem Phasenschieber 36 verbundene Nachbildungseinrichtung 45 zu einem Komparator 42 ein elektrisches Signal, das die algebraische Größe 3d ausdrückt und mit dem vom Rechner 20 gelieferten elektrischen Signal 3D sin r verglichen wird. Das Fehlersignal wird nach Verstärkung in einem Verstärker 43 der Wicklung des Motors 50 zugeführt. Über nicht dargestellte Verbindungen speisen der Ausgang 30 des Leistungsteilers 200 und der Ausgang jedes der Phasenschieber 31 bis 36 die sieben Elementarstrahler der jeweils zugeordneten Reihe gleichphasig.

Die ganze Schaltung von Fig. 4 kann in die Strahlertafel der Antenne eingebaut sein.

Wenn die Antenne als Empfangsantenne arbeitet, bleibt die Steuerung der Phasenschieber unverändert, doch werden diese dann in der allgemein bekannten Weise von den Elementarstrahlern gespeist, und die Ausgangssignale des nicht phasenverschobenen Kanals und der sechs phasenverschobenen Kanäle v/erden dann im Leistungsteiler 200 zur Speisung des Kabels 25 addiert; das Kabel 25 kann über einen Sende-Empfangs-Umschalter mit dem Sender oder dein Empfänger verbunden sein. *

Fig. 6 zeigt die Steuerung der Kurzschlußkolben der Phasenschieber.

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Die Darstellung zeigt die geometrische Achse 100 der Motorwelle, die senkrecht zur Zeichenebene steht.

' Der Motor treibt die sechs Kurzschlußkorbenstangen 131 "bis 136 der Phasenschieber 31 bis 36 über sechs Kurbeltriebe an, deren Kurbelarme durch den gleichen Hebel 70 gebildet sind, der senkrecht zur Achse des Motors liegt. Dieser Hebel trägt in der einen Richtung von Punkt 100 aus Gelenkpunkte 71, 72, 73 in Abständen 3n, 2n, η vom Punkt 100 sowie dazu symmetrische Gelenkpunkte 76, 75, 74- mit sechs Pleuelstangen 81 bis 83 bzw. 86 bis 84, deren Längen proportional zu den längen der entsprechenden Kurbelarme sind. Die Pleuelstangen sind an ihren zweiten Gelenkpunkten mit den sechs Kolbenstangen 131 bis 136 verbunden. GtLe it führungen 231 bis 236 dienen dazu, die horizontale Lage der Kolbenstangen aufrecht zu erhalten«

Es ist zu bemerken, daß die beschriebene Vorrichtung auch dann verwendet werden kann, wenn das Strahlungsdiagramm der Antenne zwei merklich ungleiche Achsen ab und cd hat.

Die vorteilhafte Lösung besteht dann darin, als Yorzugsrichtung die kleine Achse des Strahlungsdia.gramins zu wählen (deren Lage dann mit derjenigen der großen Achse von Pig. 1 vertauscht wäre), und eine Abtastbewegung des Strahlungsbündels in der Yorzugsebene vorzunehmen, während die große Achse des Strahlungsdiagramms zum Ausgleich der Stampfbewegung verwendet wird.

Die Anordnungen von Pig. 2 und Pig. 4 können dadurch vervollkommnet werden, daß der Yorzugsriohtung ab (Fig. 1) eine oszillierende Bewegung des Winkels Δβ um die zuvor definierte Lage in Abhängigkeit von dem Augenblickswert R des Rollwinkels derart erteilt wird, daß die Gerade OS

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bei ihrer scheinbaren Bewegung (für einen Stampfwinkel
Null) in der Vorzugsebene bleibt.

Der Winkel Δβ ist der Winkel, den die Achse AB mit der
Projektion der Achse OI (Augenblickslage der Geraden OS bei ihrer scheinbaren Bewegung) in der senkrecht zur
Achse OA stehenden Ebene Q bildet.

Geometrische Überlegungen zeigen, daß der Winkel Δβ nach Größe und Vorzeichen (gemäß den weiter oben getroffenen Übereinkünften) durch die folgende Beziehung gegeben ist:

■n

tgAß = cos S₀ cos G₀ tg £ .

Man kann offensichtlich tg ( β + Δβ) berechnen, doch ist es einfacher, Δβ zu berechnen und diesen Wert zu β zu
addieren.

Die Berechnung von Δβ kann nach folgender Gleichung erfolgen :

sinAß ₌ cos S₀ cos G_Q sin R/2

cos Δβ cos R/2

oder durch die Näherung:

Δβ = cos S₀ cos G₀ £

Eig. 7 zeigt die Änderung, die bei der Anordnung von Fig. im zweiten EaIl vorzunehmen ist.

Ein Digitalrechner 80, der am Ausgang mit einem Digital-Analog-Wandler ausgestattet ist, empfängt die Werte cos S_ und cos G₀ vom Ausgang 11 des Rechners 8 bzw. vom Ausgang des Rechners 7. Er empfängt außerdem in Digitalform den

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Winkel R am Eingang 81, der mit dem Ausgang eines Analog-Digital-Wandlers 85 verbunden ist,-der die Größe R am Eingang 86 empfängt, und er liefert den Wert Δβ in Analogform.

Die Addition von ( β+ Δβ) erfolgt in einer Analogaddiersohaltung 82, die den Wert β vom Rechner 9 von Pig. 2 empfängt. Der Ausgang der Addierschaltung 82 ist mit dem dritten Steuereingang der Vorrichtung 1 verbunden.

Folgendes ist zu bemerken: Wenn die Weiterbildungen von Pig. 4 und 7 gleichzeitig angewendet werden, ist es möglich, die Achse des Strahlungsbündels beim Starapfwinkel Null exakt in der Zielrichtung zu halten. Wenn man außerdem, v/ie zuvor erwähnt, ein Strahlungsdiagramm mit verhältnismäßig kleinem Öffnungswinkel in der Torzugsrichtung und mit verhältnismäßig großem Öffnungswinkel in der dazu senkrechten Richtung verwendet, gelangt man zu der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.

Es ist zu bemerken, daß alle bei der Stellungsregelung verwendeten digitalen Berechnungen von herkömmlicher Art sind und beispielsweise in einem handelsüblichen Programmrechner des Typs Hewlett Packard 45 durchgeführt werden können.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf diese im wesentlichen digitale Ausbildung der Rechenschaltungen beschränkt.

Die Antennenanordnung nach der Erfindung ist für den Pail einer Antenne beschrieben, die an Bord'eines Schiffes zur Ausrichtung auf einen Satelliten angebracht ist.

Anstatt anzunehmen, daß das xyz-Bezugskoordinatensystem mit dem Schiff verbunden ist, kann man einfach eine Ebene P

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und eine dazu senkrechte z-Achse für die Riehtanordnung der Antenne annehmen, wobei diese wie folgt definiert sind: Der Punkt 0 ist ein Punkt der Äntennenachse OA, die Ebene P_Q ist die Bezugsebene für die Höhenwinkeleinstellung der Antennenachse OA, und die z-Achse ist die durch den Punkt 0 gehende Achse, um v/elche sich die Antennenachse OA drehen kann.

Die beschriebene Anordnung eignet sich für das Richten auf jedes Ziel, dessen Relativbewegung in Bezug auf das von der Ebene Pq und der z-Achse gebildete Bezugssystem als die Resultierende von zwei Drehbewegungen begrenzter Amplituden in Bezug auf zwei zueinander senkrechte Achsen der Ebene P_Q angesehen werden kann.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   /O ■ ' ■

   M.yAntenne mit einer Riehtanordnung und mit einem Strahlungs- 'S system, das eine maximale Erforschung des Raums zu "beiden Seiten der Antennenachse in einer Torzugsebene ermöglicht, die eine feste Richtung in .Bezug auf das Strahlungssystem hat, wobei das Strahlungssystem um die Antennenachse drehbar gelagert ist und die Riehtanordnung so ausgebildet ist, daß der Antennenachse in .Bezug auf ein rechtwinkliges xyz-Bezugskoordinatensystem eine Richtung erteilt werden kann_s die durch ihren Höhenwinkel in Bezug auf die xy-Ebene und ihren Seitenwinkel in der xy-Ebene in- Bezug auf eine Achse dieser Ebene definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtanordnung eine Servoregelanordnung für die winkelstellung des Strahlungssystems um die Antennenachse in Abhängigkeit von wenigstens einer der beiden durch den Höhenwinkel (Sq) und den Seitenwinkel (Gq) gebildeten veränderlichen Größen enthält.
2. 2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Antenne, deren Strahlungsdiagramm in der senkrecht zur Antennenachse stehenden Richtung zwei zueinander senkrechte Symmetrieachsen unterschiedlicher Größe aufweist, die Vorzugsebene die durch die Antennenachse gehende Ebene

   - ist, welche die Richtung enthält, die parallel zu der größeren der beiden Symmetrieachsen liegt.
3. 3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Antenne, deren Strahlungssystera durch eine Anordnung von Elementarstrahlern gebildet ist, d*eren phasenabhängige Speisung die Schwenkung der Achse des Antennenbündels in mehreren Richtungen ermöglicht, die in einer Abtastebene enthalten sind, deren Richtung in Bezug auf das Strahlungssystem feststeht, die Vorzugsebene die Abtastebene ist.

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4. 4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Strahlungsdiagramm des Antennenbündels in der Richtung senkrecht zu der Bündelachse zwei Symmetrieachsen ungleicher Länge aufweist, die Abtastebene die Richtung der kleineren der beiden Symmetrieachsen enthält.
5. 5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verfolgung eines sendenden oder empfangenden Zieles, dessen Richtung in Bezug auf das xyz-Koordinatensystem eine Relativbewegung aufweist, die sich im wesentlichen aus zwei Drehbewegungen zusammensetzt, von denen die eine Drehbewegung um die x-Achse mit einem Drehwinkel des Augenblickswerts -R erfolgt, dessen maximaler Absolutwert R_Q kleiner als 90 ist, und die andere Drehbewegung um die y-Achse mit einem Drehwinkel des Augenblickswerts -T erfolgt, dessen maximaler Absolutwert kleiner als Rq ist, die Servoregelanordnung die Winkelstellung des Strahlungssystems in Abhängigkeit von dem Höhenwinkel (S ) und dem Seitenwinkel (G_Q) derart nachregelt, daß der Schnitt der Yorzugsebene mit einer senkrecht zur Antennenachse stehenden Ebene für R=O, T=O senkrecht zu der x-Achse steht.
6. 6. Antenne nach Anspruch 5_} dadurch gekennzeichnet, daß die Servoregelanordnung die Winkelstellung des Strahlungssystems unabhängig von den Augenblickswerten R und T nur in Abhängigkeit vom Höhenwinkel (S_n) und vom Seitenwinkel (Gq) nachregelt.
7. 7. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoregelanordnung die Winkelstellung' des Strahlungssystems in Abhängigkeit von den Höhen- und Seitenwinkelgrößen (Sq, Gq) und vom Wert R derart nachregelt, daß die Richtung des Ziels für T = 0 in der Yorzugsebene liegt.

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8. 8. Antenne nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtanordnung eine Servoregelanordnung zur Orientierung des Bündels in der Abtastebene in Abhängigkeit von dem Winkel R enthält.

   9· Antenne nach den Ansprüchen 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtanordnung eine Regelanordnung für die
   Orientierung des Bündels in der Abtastebene in Abhängigkeit von dem Winkel R enthält.

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