DE2558134C3 - Schaltungsanordnung zur Bildung mehrerer in ihrer Phase verschobener Ausgangssignale in einer Strahlergruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bildung mehrerer in ihrer Phase um gleiche Beträge gegeneinander verschobener Ausgangssignale aus je einem Eingangssignal zur Verwendung in einer mehrere Strahlen liefernden Strahlergruppe, deren Einzelstrahler die Eingangssignale liefern, wobei die in ihrer Phase gegeneinander verschobenen Ausgangssignale mit einer Widerstandsmatrix in Verbindung stehen, an deren Ausgängen die unterschiedlichen Strahlen verfügbar sind.

Hauptanwendungsgebiet einer solchen Schaltungsanordnung ist die Radariechnik, wo es darum geht, die Richtung eines Zieles zu bestimmen, von dem ein Radarecho empfangen wird. Dabei werden von den Einzelstrahlern einer Strahlergruppe Eingangs- oder Kanalsignale geliefert, die mit jeweils anderen Kanalsignalen kombiniert werden, um verschiedene, sich auf Echos aus einer besonderen Zielrichtung beziehende Strahlen zu erhalten.

Aus dem Artikel »A Radar Receiving Array with I.F. Multiple-Beam Forming Matrix« in der Zeitschrift »The Radio and Electronic Engineer«, Mai 1965, Seiten 277 bis 290, ist eine Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art bekannt, bei der mittels aktiver Einrichtungen, insbesondere mittels Mischstufen die von den Einzelstrahlern kommenden Eingangssignale in eine Anzahl von Komponenten mit gleicher Amplitude und festen Phasenbeziehungen aufgelöst werden und gleichzeitig eine Frequenzumsetzung von einer relativ hohen Frequenz in eine niedrige Frequenz vorgenommen wird.

Problematisch bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist die Verwendung aktiver Einrichtungen, da von diesen Funktionseinheiten ein Arbeiten mit sehr großer Genauigkeit gefordert werden muß, da die Genauigkeit der zu ermittelnden Raumrichtung, aus der ein bestimmtes Radarecho empfangen wird, von der Genauigkeit der Arbeitsweise dieser Funktionsgruppen abhängig ist. Diese aktiven Funktionsgruppen, insbesondere Mischstufen haben aber nur eine begrenzte Stabilität, so daß sich stets merkliche Seitcnkeulenwerte ergeben und die Abweichungen der Hauptkeuie von dem idealen Gauss'schen Profil relativ groß sind. Weiter ist es bei dieser bekannten Anordnung schwierig, eine exakte Anpassung an die nachfolgende Widerstandsmatrix vorzunehmen.

Aus »Electronic Design«, 18. Januar 1965, Seiten 38 bis 43, ist es bekannt, ein Eingangssignal in zwei Ausgangssignale, die über einen breiten Frequenzbereich eine Phasendifferenz von 90° aufweisen, dadurch aufzuteilen, daß das Eingangssignal der eingangsseitigen Parallelschaltung von zwei Allpässen zugeführt

ίο wird, von denen der eine ein Allpaß zweiten Grades und der andere ein Allpaß vierten Gr&des ist. Die Ausgangsspannungen der beiden Allpässe weisen dann über einen relativ breiten Frequenzbereich einen Phasenunterschied von 90° auf.

Aus »Dr. August Fiebranz, Antennenanlagen für Rundfunk- und Fernsehempfang, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik 1961, Seiten 138 und 139« ist es ferner bekannt, eine entsprechende Aufteilung einer Eingangsspannung in um 90° phasenverschobene Ausgangsspan-

2n nungen durch einen sogenannten Symmetrierübertrager zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die an den Ausgängen der Wider-

-'■-> Standsmatrix erhaltenen unterschiedlichen Strahlen exakt vorgebbare relative Phasenlagen besitzen und außerdem keine Anpassungsschwierigkeiten im Zusammenhang mit der Widerstandsmatrix auftreten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

in gelöst, daß das Eingangssignal jeweils einem passiven Allpaß zweiten Grades und einem passiven Allpaß vierten Grades, die eingangsseitig parallel geschaltet sind, zugeführt ist, und daß die Ausgangsspannung eines jeden dieser Allpässe einem breitbandigen Symmetrier-

f> übertrager zugeführt ist, der so geschaltet ist, daß sich an seinen beiden Ausgängen zwei gegenphasige Spannungen ergeben.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die Strahlbildung von einer

4(i Umwandlung in die Zwischenfrequenz getrennt ist und ausschließlich mittels passiver Phasenschieber erfolgt und damit sehr stabil ist. Es ergibt sich dabei noch der zusätzliche Vorteil, daß die die Phasenschieber darstellenden Allpässe zweiten und vierten Grades eine sehr

■ti geringe Einfügungsdämpfung erbringen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Schaltungsanordnung zur Bildung mehrerer in ihrer

κι Phase um gleiche Beträge gegeneinander verschobene Ausgangssignale aus einem Eingangssignal zur Verwendung in einer mehrere Strahlen liefernden Strahlergruppe, und

Fig. 2 eine dem gleichen Zweck dienende Schal-

Y, tungsanordnung gemäß der Erfindung.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 umfaßt eine Widerstandmatrix 1, die auf Eingangsleitungen 1 bis N sog. Kanal-Signale erhält, die von mit diesen Eingangsleitungen verbundenen Empfangsantennen geliefert

M) werden, die im wesentlichen keine Richtungseigenschaften aufweisen und zu einer Strahlergruppe gehören.

Jede der Leitungen 1 bis N führt zu einem Mischkreis 2, in dem das Eingangs- oder Kanalsignal mit einer Frequenz gemischt wird, die von einem nicht dargestellten Oszillator erzeugt wird. Dieser Oszillator ist über Leitungen 5 mit den Mischkreisen 2 verbunden.

Diese Mischstufen 2 setzen einerseits die Frequenz der ankommenden Signale auf Zwischenfrequenz herab

und zerlegen andererseits das übrige Kanalsignal in vier Komponenten. Jede dieser Komponenten wird getrennt über eine der Leitungen 3 der Widerstandsmatrix 1 zugeführt. Dabei führt jede der Leitungen .'J eine um 90° phasenverschobene Komponente des Eingangs- oder Kanalsignals, und diese Komponente r. werden in der Widerstandsmatrix so kombiniert, daß eine Anzahl M von unterschiedlichen Strahlen erhalten wird.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß bei dieser bekannten Schaltungsanordnung nachteilig ist, daß die Mischstufen 2 aktive Einheiten sind und demgemäß eine begrenzte Stabilität besitzen, wodurch die Erreichung sehr niedriger Seitenkeulenpegel zur Annäherung der gebildeten Strahlen an das ideale Gauss'sche Profil verhindert wird. Außerdem ist ungünstig, daß dann, wenn die Anzahl der Strahlen M stark von der Anzahl der Kanäle N abweicht, die Widerstandsmatrix 1 unterschiedliche Eingangs- und Ausgangs-Scheinleitwerte aufweist, wodurch Schwierigkeiten bei der Auslegung eines bezüglich der Impedanz angepaßlen Systems mit tragbarer Einfügungsdämpfung entstehen.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, wobei aus Vereinfachungsgründen nur die Anordnung für einen Kanal, d. h. für einen Einzelstrahler einer Strahlergruppe dargestellt ist. Die Anordnungen für die anderen Einzelstrahler sind entsprechend ausgebildet.

Das von einer Einzelantenne 4 kommende Eingangsoder Kanalsignal wird an einem Punkt 6 geteilt, wobei ein Teil durch einen passiven Allpaß zweiten Grades 7 und ein anderer Teil durch einen passiven Allpaß vierten Grades 8 geleitet wird. Die Ausgangsspannungen dieser ϊ Netzwerke 7 und 8 weisen bekanntlich über eine große Bandbreite eine gegenseitige Phasendrehung von 90° auf. Dabei werden Einfügungsdämpfung sowie Eingangs- und Ausgangsimpedanzen praktisch konstant gehalten.

in Unter Verwendung zweier breitbandiger Symmetrierübertrager 9 und 10, die dem passiven Allpaß zweiter Ordnung 7 bzw. dem passiven Allpaß vierter Ordnung 8 nachgeschaltet sind, wird jedes der beiden Signale in zwei weitere Komponenten aufgeteilt, so daß

π jeweils vier Signale mit einem gegenseitigen Phasenabstand von 90° zur Verfügung stehen, welche den entsprechenden Eingangsanschlüssen der Widerstandsmatrix 1 zugeführt werden.

Durch die Verwendung dieser passiven phasendre-

JD henden Netzwerke wird die geforderte Stabilität und eine Unabhängigkeit vom Vorgang der Frequenzumsetzung erreicht, und überdies werden die Einfügungsdämpfungen minimiert, so daß insgesamt eine Schaltungsanordnung zur Verfügung steht, welche nicht nur

y, die Nachteile der entsprechenden bisher bekannten Schaltungsanordnungen beseitigt, sondern noch zusätzliche Vorteile erbringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuiiccn

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Bildung mehrerer in ihrer Phase um gleiche Beträge gegeneinander verschobener Ausgangssignale aus je einem Eingangssignal zur Verwendung in einer mehrere . Strahlen liefernden Strahlergruppe, deren Einzelstrahler die Eingangssignale liefern, wobei die in ihrer Phase gegeneinander verschobenen Ausgangssignale mit einer Widerstandsmatrix in Verbindung stehen, an deren Ausgängen die unterschiedlichen Strahlen verfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal jeweils einem passiven Allpaß zweiten Grades (7) und einem passiven Allpaß vierten Grades (8), die eingangsseitig parallel geschaltet sind, zugeführt ist. und daß die Ausgangsspannung eines jed^n dieser Allpässe einem breitbandigen Symmetrieübertrager (9, 10) zugeführt ist, der so geschaltet ist, daß sich an seinen beiden Ausgängen zwei gegenphasige Spannungen ergeben.