DE2902655A1 - Phasengesteuertes feldantennensystem - Google Patents

Description

Hazeltine Corporation, Greenlawn, New York 11740/USA Phasengesteuertes Feldantennensystem

Die Erfindung betrifft ein phasengesteuertes Feldantennensys tem (Array-Antennensystem), das eine Anzahl von in einem eine Antennenfläche überdeckenden Feld verteilten Paaren von Antennenelementen aufweist, von denen sich jeweils die Antennenelemente eines Paares bezogen auf eine Ebene durch die Antennenapertur gegenüberstehen, und das eine Koppeleinrichtung zum Einspeisen der Wellenenergiesignale von einer gemeinsamen Quelle in die Antennenelemente enthält, wobei die Koppeleinrichtung zur diskreten, schrittweisen Veränderung der Phase der in die Antennenelemente eingespeisten tfellenenergiesignale digital steuerbare Phasenschieber enthält, in deren Eingänge zur Steuerung des Abtastwinkels des Sendestrahles des Feldantennensystems digitale Signale von einer S trahllageausw^M einrichtung eingespeist werden.

In Fig. 1 ist ein übliches phasengesteuertes Feldantennensystem (Array-Antennensystem) veranschaulicht. Über ein Koppelnetzwerk 13 werden die Wellenenergiesignale eines Senders 11 in die Antennenelemente eingespeist. Die Phase der in jedes Antennenelement 10, 12, 12", 14, 14·, 16, 16', 18 und 18' eingespeisten Wellenenergiesignale ist nominal die gleiche. Die einem Antennenelement jeweils zugeordneten Phasen-

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schieber 20, 22,22', 24, 24', 26, 26', 28 und 28' dienen dazu , die Phase der Wellenenergiesignale zu verändern, wodurch die Richtung des von der Antenne abgestrahlten Strahles geändert wird. Da die Antenne vollständig umkehrbar ist, können der Sender 11 durch einen Empfänger ersetzt und die Phasenschieber dazu verwendet werden, die Richtung aus der Signale empfangenwerden, zu ändern.

Die bei der Antenne nach Fig. 1 verwendeten Phasenschieber sind gebräuchliche digitale Phasenschieber, wie sie in Fig. 1A dargestellt sind. Der Phasenschieber nach Fig. 1A ist ein 3-Bit-Phasenschieber, der üblicherweise ein dioden- oder ferritgesteuertes Gerät sein kann. Der Phasenschieber weist eine Baugruppe (Bit) 15 zur Änderung der Eingangsphase um 180°, eine Baugruppe (Bit) 17 zur Änderung der Phase um 90° sowie eine Baugruppe (Bit) zur Änderung der Phase um 45° auf. Bekanntlich kann bei derartigen phasengesteuerten Feldantennensystemen ein solcher digitaler Phasenschieber eine größere oder kleinere Anzahl von Bits aufweisen, die durch die Phasensteuersignale "ein" oder "aus" geschaltet werden, um die Phasenänderung des eingespeisten Signals der gewünschten Phase anzunähern. Wenn eine große Anzahl von "Bits" bei dem Phasenschieber verwendet werden, ist diese Näherung genauer. Fig. 2 enthält ein Diagramm, . üas die ideale Phase der in die Antennenelemente der Feldantenne nach Fig. 1 eingespeisten Wellenenergiesignale veranschaulicht, um hierdurch den Antennenstrahl in einen ausgewählten Abtaststrahlungswinkel θ zu steuern, wie in Fig.1 angedeutet. Zur Vereinfachung ist die für jedes An-

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tennenelement erforderliche Phase auf die Phase an dem mittleren Antennenelement 10 bezogen und als Funktion von Sinus θ aufgetragen, so daß die Phasenfunktionen linear sind. Es dürfte verständlich sein, daß die dargestellten Phasenwerte auf jeden einzelnen Phasenwert bzw. auf die Phase,, die in irgendein Antennenelement eingespeist ist, bezogen werden können. Nur aus Gründen der Einfachheit ist die Phase des Antennenelementes 10 a.ls Referenzphase ausgewählt.

Da der Phasenschieber nach Fig. 1 nicht alle Werte der Phasenänderung verwirklichen kann, um den Antennenstrahl zu steuern, ist es notwendig, die den Phasen entsprechenden Bits 15, 17 und 19 derart zu setzen, daß die in Fig. 2 veranschaulichten Phasenbedingungen angenähert werden.

Fig. 3 enthält ein Diagramm, das die Phase der in die Antennenelemente 14 und 14* eingespeisten Wellenenergier signale darstellt, wobei diese Antennenelemente gemäß der bekannten Ausführung, bezogen auf die Feldantennenmitte symmetrisch in dem Feldantennensystem angeordnet sind. Das Diagramm enthält nur die Phasenwerte für positive Abtastwinkel, bei dem zur Vereinfachung die Phasenwerte über dem Sinus des Abtastwinkels θ aufgetragen sind. Die treppenförmigen Linien in dem Diagramm veranschaulichen die Phasenwerte die zur Näherung der erforderlichen Phasenfunktion bei den unterschiedlichen Antennenabtastwinkeln von den Phasenschiebern 24, 24' angenommen werden. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß die Phasendifferenz zwischen den Werten der Phasenschieber 24 und 24' nicht immer die gleiche ist wie für die ideale Phasendifferenz bei idealem Abtasten. Der Unterschied zwischen der idealen und der tatsächlichen Phasendifferenz ist der Phasenfehler £' , der zu einem Richtfehler des abgestrahlten Antennenstrahles führt. Das Diagramm nach Fig. 4 veranschaulicht die Änderung des Phasenfehlers bei den Antennenelementen 14 und 14' als Funktion des Sinus des Abtastwinkels θ . In dem Falle dieser ver-

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anschaulichten, bekannten Ausführungsart hat der Phasenfehler bei den angenommenen 3-Bit-Phasenschiebern einen Maximalwert von +. 45 . Obwohl es erkennbar sein dürfte, daß das Vorhandensein von vielen Antennenelementen in einem phasengesteuerten Feldantennensystem dazu führt, die Auswirkungen dieses Phasenfehlers, der durch die Phasenquantisierung entsteht, zu verringern, verbleiben doch bei der Steuerungsrichtung des Feldantennensystems einige Ungenauigkeiten infolge des Phasenfehlers der Phasendifferenz zwischen Antennenelementen die auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Feldantennenmitte liegen.

Bei vielen Systemen ist der Antennenrichtfehler, der durch die Phasenquantisierung hervorgerufen wird, verhältnismäßig klein und unbedeutend. Bei einer hochgenauen Richtungsfinderanlage, beispielsweise einem Mikrowellenlandesystem oder Verfolgungsradar, kann der Richtfehler durch Phasenquantisierung bedeutend sein. Im übrigen ist es auch deshalb zweckmäßig, den Phasenquantisierungsfehler zu verringern, weil dieser Fehler Antennennebenzipfel vergrößert, was bei bestimmten Anwendungen einen unerwünschten Effekt darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes phasengesteuertes Feldantennensystem zu schaffen, das einen verringerten Phasenquantisierungsfehler aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das phasengesteuerte Feldantennensystem dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des Quantisierungsfehlers bei der Steuerung die Strahllageauswahleinrichtung und eine Phasenschiebersteuereinrichtung derart gestaltet sind, daß sie die beiden, die Phase jeweils gegenüberstehender

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Antennenelemente jedes Paares von Antennenelementen steuernden Phasenschieber so umschalten, daß diese ihren Schaltzustand bei unterschiedlichen Abtastwinkeln ändern und die Abtastwinkel, bei denen jeweils der eine Phasenschieber eines derartigen Paares umschaltet, mit den Abtastwinkeln verschachtelt sind, bei denen jeweils der andere Phasenschieber des Paares von Antennenelementen umschaltet und daß die Koppeleinrichtung oder die Strahllageauswahleinrxchtung und die Phasenschiebersteuereinrichtung derart beschaffen sind, daß wenigstens eine durch die. zugehörigen Phasenschieber dieses Paares von Antennenelementen treppenförmig angenäherte ideale Phasenfunktion jedes Paares idealer Phasenfunktionen um einen Betrag verschoben ist, dessen Größenordnung ein ganzzahliger Bruchteil des kleinsten Phasenschrittes dieser Phasenschieber ist.

Bei dem neuen Feldantennensystem ist eine Anzahl von in der Antennenfläche angeordneten Antennenelementen vorgesehen. Die Antennenelemente jedes Paares sind, bezogen auf die Ebene durch die Antennenapertur, sich jeweils gegenüberstehend angeordnet. Zum Einspeisen von Wellenenergiesignalen in die Antennenelemente sind Koppeleinrichtungen vorhanden. Die Koppeleinrichtungen weisen digitale Phasenschieber auf, um hierdurch die Phase der Wellenenergiesignale in diskreten Phasenschritten zu verändern, wobei die zum Umschalten der verschiedenen Eingänge aller digitalen Phasenschieber diese von einer Strahllageauswahleinrxchtung gesteuert werden. Die Strahllageauswahleinrxchtung ist so beschaffen, daß die Abtastwinkel·, bei denen die Phasenschieber für ein Element jedes symmetrisch angeordneten Paares von Antennenelementen in einen anderen Zustand umgeschaltet werden, mit den strahlwinkeln verschachtelt sind, bei denen der Pha-

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senschieber für das jeweils andere Antennenelement des Paares geschaltet wird. Damit eine derartige Strahllagesteuerung den Richtfehler wirksam verringert, muß die ideale Phasenfunktion, die von der treppenförmigen Phasenfunktion angenähert werden soll, um einen kleinen konstanten Phasenversatz verschoben werden, wobei sich die treppenförmige Phasenfunktion aus dem Phasenschieberbetrieb wenigstens eines der Antennenelemente eines symmetrischen Paares von Antennenelementen ergibt. Die Antennenelemente sind vorzugsweise symmetrisch, bezogen auf eine Ebene, die durch die Mitte der Antennenapertur läuft, angeordnet.

In einer ersten Klasse von Ausführungsbeispielen ist eine der idealen Phasenfunktionen verschoben, was durch die Phasenlänge der Koppeleinrichtungen hervorgerufen wird, um somit bei den in die Antennenelemente jedes symmetrischen Paares eingespeisten Wellenenergiesignalen eine Phasendifferenz hervorzurufen, die immer näherungsweise ein ungerades ganzzahliges Vielfaches der Hälfte des kleinsten Quantisierungsschrittes der digital steuerbaren Phasenschieber beträgt. Vorzugsweise sind die Phasendifferenz und die konstante Verschiebung der idealen Phasenfunktion eines Antennenelementes eines symmetrischen Paares gleich der Hälfte des kleinsten Quantisierungsschrittes der digitalen Phasenschieber.

Bei einer anderen Klasse von Ausführungsbeispielen sind beide ideale Phasenfunktionen der zugehörigen Antennnenelemente jedes symmetrischen Paares von Antennenelemen-

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ten gegenüber den nominalen Phasenwerten um eine ausgewählte konstante Phasenverschiebung versetzt, um damit zu erreichen, daß die Phasendifferenz zwischen den in die zugehörigen Antennenelemente jedes Paares eingespeisten Wellenenergiesignalen, bezogen auf die Differenz zwischen den idealen Phasenfunktionen für das zugehörige Paar von Antennenelementen näherungsweise innerhalb der Hälfte des kleinsten Phasenquantisierungsschrittes liegt. In diesem Falle weist die Phasenverschiebung vorzugsweise eine Größe von einem Viertel des kleinsten Phasenquantisierungsschrittes der "digital steuerbaren Phasenschieber auf.

Die ideale Phasenfunktion für die Antennenelemente kann die Summe einer nominalen Phasenfunktion, einer Strahl-1agesteuerfunktion und einer konstanten Phasenverschiebung sein. Der erste Term der Summe, die nominale Phasenfunktion, ist eine Phasenfunktion, die die Verstärkung der Wellenenergiesignale in einer nominalen Strahlungsrichtung ergibt. Wenn der nominale Strahlungswinkel in eine Richtung zeigt, die senkrecht auf einer die Antennenelemente enthaltenden Ebene steht, so ist die nominale Phasenfunktion ein für alle Antennenelemente gleicher Phasenwert. Wenn jedoch die nominale Strahlungsrichtung verschieden von der Richtung ist die senkrecht auf der die Antennenelemente enthaltenden Ebene steht, so ist die nominale Phasenfunktion jedes Antennenelementes proportional dem Abstand dieses Antennenelementes von dem Bezugspunkt auf der Aperturebene, der jeweils als Abstand zu einer Ebene gemessen ist, die den gewünschten Strahlungswinkel enthält und durch den Bezugspunkt verläuft. Die Strahllagesteuerungsfunktion ist ebenfalls proportional dem Abstand jedes

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Elementes von dem Bezugspunkt, und dieser wird in einer dazu rechtwinkeligen Ebene gemessen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sowie eine bekannte Anordnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein phasengesteuertes Feldantennensystem in schematischer Darstellung,

Fig. 1A einen 3-Bit-Phasenschieber in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Satz idealer Phasenfunktionen für die Antennenelemente des Feidantennensystern nach Fig. 1,

Fig. 3 die idealen Phasenfunktionen und die Phasenquantisierung für ein Paar' von Antennenelementen des Feldantennensystems nach Fig. 1, bei einer bekannten Ausführung,

Fig. 4 den Phasenquantisierungsfehler für zwei Antennenelemente eines Paares bei einer bekannten Ausführung,

Fig. 5A ein Feldantennensystem gemäß der Erfindung, einer ersten Klasse von Ausführungsbeispielen,in einer schematischen Darstellung,

Fig. 5B ein anderes Feldantennensystem der ersten Klasse von Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung, in einer schematischen Darstellung,

Fig. 6 ein Diagramm, das die Phasenquantisierung für zwei Antennenelemente der Feldantennensysteme nach den Fig. 5A und 5B darstellt,

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Fig. 7 ein Diagramm, das den Phasenquantisierungsfehler infolge der Phasenquantisierung bei den Feldantennensysteinen nach Fig. 5A und 5ß darstellt,

Fig. 8 eine Einrichtung zur Erzeugung der Phasensteuersignale für die Phasenschieber der Feldantennensysteme nach den Fig. 1, 5, 9 und 13 in einem Blockdiagramm,

Fig. 9 ein Felaantennensystem der ersten Klasse von AusführungsbeisDielen gemäß der Erfindung, mit einer Querverkoppelung der Antennenelemente, in einer schematised n Darstellung,

Fig. 10 ein Diagramm, das die Phasenquantisierung gemäß der zweiten Klasse von Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung für Feldantennen nach Fig. 7,

Fig. 11 ein Diagramm, das den Phasenquantisierungsfehler infolge der Phasenquantisierung gemäß dem Diagramm nach Fig. 10 veranschaulicht,

Fig. 12 Ausgangssignale der Anordnung nach Fig. 8, aufgetragen über dem Strahlsteuerwinkel für zwei Paare von Antennenelementen des Feldantennensystems nach Fig. 1, das mit Wellenenergie gemäß Fig. 10 gespeist wird und

Fig. 13 ein Feldantennensystem mit einer Querverkoppelung der Antennenelemente, das mit einer quantisierten Phase gemäß Fig."10 gesteuert ist,in einer schematischen Darstellung.

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Die Fig. 5Λ und 53 veranschaulichen eine Klasse von Antennen-Ausführungsbeispielen, die besonders einfach zu erläutern ist. In beiden Fällen sind die Antennenelemente in Paaren von Elementen gruppiert, die, bezogen auf die Mitte der Antennenflächenapertur, jeweils einander gegenüberstehend angeordnet sind. Bei der Antenne nach Fig. 5A, die eine ungerade Anzahl von Elementen aufweist, ist das Element 30 unpaarig, jedoch sind die Elemente 32, 34, 36 bzw. 38 paarig mit den Elementen 32', 34', 36' bzw. 38', wobei diese Elemente sich jeweils gegenüberstehend in einer Ebene angeordnet sind, die auf einer durch die Mitte der Antennenfläche gehenden Ebene 35, senkrecht steht. Ein Koppelnetzwerk 33 führt die Signale von einem Sender 31 den Antennenelemente zu. Ein Antennenelement jedes Paares von Antennenelementen ist mit einem festen Phaseneins teller in dem Koppe Ine tzv/erk 33, wie etwa einem der Phaseneinsteller 41, 43, 45 und 47, ausgerüstet. Die Phaseneinsteller 41, 43, 45 und 47 erzeugen jeweils eine Phasenverschiebung, die der. Hälfte desjenigen Wertes entspricht, der durch das niedrigwertigste i3it üer Phasenschieber 40, 42, 42', 44, 44', 46, 46', 48, 48' des Antennenfeldes festliegt. Wenn demgemäß das Antennenfeld, wie in Fig. TA veranschaulicht, mit 3-Bit-Phasenschiebern ausgerüstet ist, beträgt die Phasenverschiebung der Phaseneinsteller 41, 43, 45 und 47 jeweils 22,5°. Bei der Antenne nach Fig. 5A sind die Phaseneinsteller jeweils an alternierend benachbarten Antennenelementen vorgesehen, so daß jedem Antennenelement ohne Phaseneinsteller wenigstens ein Antennenelement mit in dem Koppelnetzwerk 33 vorgesehenen Phaseneinsteller benachbart ist.

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Das Antennenfeld nach Fig. 5B enthält eine gerade Anzahl von Antennenelementen 52, 52', 54, 54', 56, 56', 58, 58' und folglich gibt es hier kein unpaariges mittleres Antennenelement. In ähnlicher Weise ist bei der Antenne nach Fig. 5B ein Koppelnetzwerk 53 vorgesehen, das die Antennenelemente mit einem Sender 51 verbindet. Das Koppelnetzwerk 53 enthält Phasenschieber 62, 62', 64, 64', 66, 66', 68 und 68'. Im Gegensatz zu der Antenne nach Fig. 5A sind alle Phaseneinsteller 61, 63, 65, 67 bei den Antennenelementen in der unteren Hälfte des Antennenfeldes vorgesehen. Bekanntlich hängt die ideale Phasendifferenzfunktion zwischen den Antennenelementen eines Paares, beispielsweise dem Paar 34, 34' der Antenne nach Fig. 5A oder dem Paar 54, 54' der Antenne nach Fig. 5B, ebenso von dem Abstand L zwischen den Antennenelementen ab, wie auch von dem gewünschten Abtastwinkel Θ-Um die Wirkungsweise der Erfindung zu erläutern, sei angenommen, daß der Abstand L zwischen den Paaren von Antennenelementen 34, 34' und 54, 54' gleich ist , so daß für jeden einzelnen Antennenstrahlungswinkel die Phasendifferenz zwischen den in diese Antennenelemente 34, 34' bzw. 54, 54' eingespeisten Signale vollständig gleich ist.

Obwohl die Phaseneinsteller 43 bis 47 und 61 bis 67 nach den Fig. 5A und 5B zwischen den Antennenelementen 32 bis 38' bzw. 52 bis 58' und den Phasenschiebern 42 - 48' und 62 bis 68' angeordnet veranschaulicht sind, können bekanntlich die Phaseneinsteller an jeder beliebigen Stelle des Antennenkoppelnetzv/erkes 33, 53 vorgesehen sein, vorausgesetzt, daß an den strahlenden Antennenelemen-

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ten die erforderliche Phasendifferenz auftritt. Auch können bekanntlich die Phaseneinsteller eine Phasenverschiebung aufweisen, die gleich einem ungeraden, ganzzahligen Vielfachen üer Hälfte des kleisten Phasenquantisierungsschrittes des digitalen Phasenschiebers ist, wobei der Phasenschieber zweckentsprechend gesteuert ist, um jede Überschreitung der Schrittweite gemäß seinem niedrigwertigsten Bit zu unterdrücken. Die Antennenelemente sind bei beiden Aus führungsformen in zwei Gruppen, nämlich mit bzw. ohne Phaseneinsteller angeordnet. Die Antennenelemente einer Gruppe haben jeweils, bezogen aif die anderen Antennenelemente derselben Gruppe, immer eine Phasenlage, die ein ganzzahliges Vielfaches der Phasendrehung gemäß dem niedrigwertigsten Bit des Phasenschiebers ist. Bezogen auf die Antennenelemente in der anderen Gruppe weisen die Antennenelemente immer eine Phase auf, die ein ungerades ganzzahliges Vielfaches des halben Phasendrehungswertes gemäß dem niedrigwertigsten Bit des Phasenschiebers ist.

Fig. 6 stellt für die Antennenelemente 34 und 34" der Feldantenne nach Fig. 5A die idealen Phasenfunktionen dar, wobei diese wegen der Annahme des gleichen Antennenelementabstandes L dieselben sind, wie die idealen Phasenfunktionen für die Antennenelemente 54 und 54' der Feldantenne nach Fig. 5ß. Die Idealfunktionen (diagonalen Linien) sind identisch mit den Idealfunktionen für die entsprechenden Antennenelemente 14 und 14' für die Feldantenne nach Fig. 1.

Die Treppenfunktionen nach Fig. 6 stellen die digitalen Näherungen der Phasenschieber 44 und 44' an die ideale Phasenfunktion dar und berücksichtigen die von dem

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Phaseneinsteller 45 hervorgerufene, feste Phasendifferenz. Beim Vergleich mit dem Diagramm nach Fig. 3 ist erkennbar, daß der Phasenschieber 44' zur Annäherung an die ideale Phasenfunktion bei anderen Werten des Abtastwinkels θ umgeschaltet wird. Dieser Unterschied wird durch das Vorhandensein des Phaseneinstellers 45 hervorgerufen. Die Tatsache, daß der Phasenschieber 44 bei anderen Abtastwinkeln umschaltet als der Phasenschieber 44, ergibt eine Verringerung der Größe des Phasenfehlers der durch die Phasenquantisierung entsteht. In diesem Zusammenhang ist auch ersichtlich, daß die quantisierte Phasenfunktion für "jedes der Antennenelemente dieselbe Richtung der Abweichung von der Idealfunktion aufweist. Die Differenz zwischen den tatsächlichen, quantisierten Phasenwerten liegt folglich näher bei der idealen Phasendifferenz. Fig. 7 veranschaulicht den Phasenquantisierungsfehler £ ' zwischen den Antennenelementen 44 und 44· der Feldantenne nach Fig. 5A, der der gleiche ist wie der Quantisierungsfehler zwischen den Antennenelementen 54 und 54' der Feldantenne nach Fig. 5B. Dem Diagramm ist entnehmbar, daß der größte Fehler gleich der Hälfte des Phasenschieberwertes des niedrigwertigsten Bits ist oder, anders ausgedrückt, 22,5 und nicht 45 wie er sich bei der be'kannten Anordnung nach Fig. 1 ergibt. Der Fehler hat auch zufällig seinen größten Wert beim Abtastwinkel 0°.

Fig. 8 veranschaulicht eine Anordnung, um die Phasensteuersignale für die Phasenschieber einer Feldantenne zu erzeugen. Eine Strahllageauswahleinrichtung 90 erzeugt Ausgangssignale, beispielsweise logische Signale,ent-

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sprechend der gewünschten Antennenstrahlrichtung. Diese logischen Signale stellen Adresseneingaben für Festwertspeicher (ROM ) 92, 94, 96 und 98 dar. Die Festwertspeicher 92, 94, 96, 98 sind jeweils so programmiert, daß sie jeweils für einen der Phasenschieber des Antennenfeldes die Phasenschiebersteuersignale erzeugen. Hierbei müssen die Speicher gemäß der neuen Anordnung so programmiert sein, daß sie die in dem Antennenkoppelnetzwerk vorhandenen Phaseneinsteller berücksichtigen, was bedeutet, daß ein Satz von Phasenschiebern bei Werten von sin θ umgeschaltet wird, die bei der Hälfte der Werte von sin θ liegen, bei denen der andere Satz von Phasenschiebern umgeschaltet wird. Es ist ersichtlich, daß die erforderlichen Phasensteuersignale auch durch andere Einrichtungen, wie programmierte Mikroprozessoren oder Rechnerschaltkreise für besondere Anwendungen,erzeugt werden können. Bei sehr langsamer Abtastung könnte ein Satz von umlaufenden Kommutatoren mit vielen Bürsten für die zugehörigen Phasenschieber verwendet werden.

Fig. 9 stellt eine Anwendung der neuen Schaltungsanordnung bei einem Antennensystem dar, bei dem zum Querverbinden der Antennenelementgruppen 72, 72', 74, 74', 76, 76' , 78 und 78* des Antennenfeldes mit den verschiedenen Signaleingängen 77 Kopplungseinrichtungen 75 gemäß der US-PS 4 O4;i 501 vorgesehen sind. Ein Koppelnetzwerk 73 verbindet einen"Sender 71 mit den Signaleingängen 77 und enthält Phasenschieber 82, 82', 84, 84', 86, 86', 88, 88" sowie Phaseneinsteller 81, 83, 85 und 87. Der Einsatz

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der neuen Schaltungsanordnung ist gerade bei einer derartigen Feldantenne von besonderem Vorteil, weil der große wirksame Antennenelementabstand d¹, der sich durch die Verwendung des die Antennenelernente querverbindenden Netzwerkes ergibt, dazu führt, daß die Antenne empfindlicher gegenüber Phasenquantisierungsrichtfehlern ist als übliche phasengesteuerte Feldantennen, axe für jedes einzelne Antennenelement einen Phasenschieber aufweisen.

Für eine in Fig. 9 dargestellte Antenne mit 2 4 4-Bit-Phasenschiebern sind Berechnungen der Antennenrichtfehler angestellt worden. Für Antennen ohne Phaseneinsteller gemäß der neuen Anordnung ist ein 2 σ~ Richtfehler von 0,011° berechnet worden. Wenn bei der Anordnung nach Fig. 5A auf beiden Seiten der Feldantennenmitte Phaseneinsteller vorgesehen sind, so wird der 2 ν Richtfehler aufgrund der Phasenquantisierung auf näherungsweise 0,004° verringert. Nur auf einer Seite von der Feldantennenmitte vorgesehene Phaseneinsteller gemäß der Anordnung nach Fig. 5B verringern den 2 C Richtfehler auf näherungsweise 0,005 . Der bei wirklichen Systemen ermittelte Richtfehler hängt natürlich auch von anderen Faktoren einschließlich der Auswirkungen der dynamischen Strahlsteuerung und der Bandbreitencharakteristik des Empfängers ab.

Bei,jeder speziellen Feldantenne mit einer geraden oder ungeraden Anzahl von Antennenelementen oder Antennenelementgruppen können die Phaseneins teller jeweils an abwechselnden Antennenelemente oder -gruppen, wie in den Fig. 5A und 9 veranschaulicht, angeordnet sein oder sie sind, wie in Fig. SB gezeigt, an den Antennenelementen auf einer Seite, bezogen auf die Feldantennenmitte ,vorgesehen.

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Es ist erkennbar, daß die bei der neuen Schaltungsanordnung verwendete Technik einen Phasenfehler zwischen aen Antennenelementen eines Paares ergibt, der immer kleiner ist als die Hälfte des kleinsten Quantisierungsschrittes des digitalen Phasenschiebers. Obwohl die neue Schaltungsanordnung am einfachsten für die Grenzfälle von Antennenelementpaaren, die symmetrisch in einem linearen oder ebenen Antennenfeid angeordnet sind, zu erläutern ist, ist die neue Schaltungsanordnung auch bei nach einem Zufallsmuster verteilten Antennenelementgruppen oder Antennenelementpaaren, die jeweils in ebenen oder gekrümmten Feldantennen angeordnet sind, anwendbar, wobei dann immer noch einige der Ziele der neuen Schaltungsanordnung erreichbar sind. Die neue Schaltungsanordnung kann leicht an Feldantennen angepasst werden, die in mehr als einer Winkelrichtung abtasten. Derartige Anwendungen und ihre Wirkungen können mit Hilfe von Digitalrechnern und bekannten Formeln leicht untersucht werden. Obwohl sich die Beschreibungen und die Ansprüche hauptsächlich auf Senüeantennen beziehen, sind derartige Antennen umkehrbar; die neue Schaltungsanordnung ist ebenso auf Empfangsantennen anwendbar.

liei der praktischen Ausführung der neuen Schaltungsanordnung ist es jedoch nicht notwendig, bei einem Antennenkoppler jedes der sonst symmetrisehen Paare von Antennenelernentkopplern Festwertphaseneinsteller einzufügen oder auch zur irgendwelche Kopplungseinrichtungen mit ungleicher elektrischer Länge zum Ankoppeln jedes Paares symmetrisch angeordneter Antennenelemente vorzusehen, da, wie unten beschrieben, ein im wesentlichen äquivalentes Ergebnis auch da-

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durch erreicht werden kann, daß die beiden idealen Phasenfunktionen zum Steuern jedes symmetrischen Paares von Antennenelementen verschoben werden, wobei die Phasenverschiebung der idealen Phasenfunktionen im wesentlichen die Hälfte der äquivalenten Vex-schiebung einer Phasenfunktion des Paares in dem oben erläuterten Fall entspricht, bei dem eine ungleiche phasenschiebende Länge der Koppelleitungen vorhanden ist. Und es ist hier natürlich auch verständlich, wie eine entsprechende Verschiebung der Phasenfunktionen gemäß denen,Feldern von Antennenelementen gespeist werden, die nicht in einem gleichen Abstand zueinander stehen oder die nicht in Paaren von symmetrisch angeordneten Antennenelementen angeordnet sind, erarbeitet werden kann.

Die nunmehr im folgenden beschriebenen Antennensysteme, die eine zweite Klasse von Ausführungsbeispielen der neuen Schaltungsanordnung bilden, haben den Vorteil, daß sie bei bereits gebauten Aiitennenelementfeldern, Wellenenergiekoppelsystemen und digitalen Phasenschiebern verwendet werden können, was in Verbindung mit reorganisierten Erzeugungssystemen, für Phasensteuersignale möglich ist, die die Signale zum Zustandswechsel in den unterschiedlichen digital gesteuerten Phasenschiebern erzeugen. Demgemäß kann entweder ein neuer Satz von Festwertspeichern 92, 94,,96, 9Ü (Fig. S) eingesetzt werden, um ein Antennensystem nach Fig. 1 oder Fig. 13 in ein Antennensystem mit der neuen Schaltungsanordnung umzuwandeln oder es kann für denselben Zweck eine neue Strahllageauswahleinrichtung (alles nach Fig. 8) bei dem Antennensystem eingesetzt werden. Der Aufbau des notwendigen Erzeugungssystemes

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für die Phasensteuersignale ist anhand der Fig. 10, 11 und 12 erläutert.

Fig. 10 veranschaulicht veränderte ideale Phasenfunktionen 0.. . und 0. . , die gegenüber der nominalen Phase für einen Abtastwinkel von O um einen Betrag 5 verschoben sind. Der mittlere Phasenwert für symmetrische Antennenelementpaare ist in ähnlicher Weise für alle Abtastwinkel verschoben. Als ein Ergebnis dieser mittleren Phasenverschiebung der idealen Phasenfunktionen bewirken die in die Phasenschieber 2 4 und 24' eingespeisten Phasensteuersignale_; daß diese Phasenschieber 24 und 24' den Phasenwert bei unterschiedlichen Werten des Abtastwinkels ändern. Wie in Fig. 5 dargestellt, ändert der Phasenschieber 2 4 demgemäß den Zustand bei Werten des Strahlwinkels 0, die deutlich unterschiedlich von den Werten sind, bei denen der Phasenschieber 24' den Zustand ändert, wodurch sich tatsächlich die erstgenannten Werte zwischen den letztgenannten Werten befinden. Dieser gegenseitige Versatz der Phasenzustandsänderungen ist optimal, wenn die Phasenverschiebung <5 eine Größe aufweist, die einem Viertel des kleinsten Quantisierungsschrittes des Phasenschiebers- entspricht. Die Verschiebung kann/abhängig von einem der verfügbaren Phasenschieberzustände, in die positive oder negative Richtung.ausgehend von der Nominalphase erfolgen. Der Nominalwert bezieht sich dann auf einen Phasenwert, der ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten Quantisierungsschrittes des Phasenschiebers ist. In Fig. 10 ist die negative Verschiebung gegenüber dem Nominalwert von 0° dargestellt.

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Fig. 11 veranschaulicht den Phasenquantisierungsfehler c ' der sich gegenüber der Verwendung der Idealphasenfunktionen nach Fig. 10 ergibt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich der größte Wert des Phasenquantisierungsfehlers zu 22,5° ergibt. Zusätzlich weist die Phasenfehlerkurve die doppelte Periodizität gegenüber der Phasenfehlerkurve nach Fig. 4 der bekannten Anordnung auf und hat dieselbe Periodizität wie die Kurve nach Fig. 7 für die erste Klasse von Ausführungsbeispielen der neuen Schaltungsanordnung, wobei der Unterschied darin besteht, daß nach Fig. 11 bei dem Abtastwinkel 0° der Phasenquantisierungsfehler Null ist (anstelle von 22,5°).

Auch kann die Verbesserung gemäß der neuen Schaltungsanordnung, durch die der Phasenquantisierungsfehler verringert wird, leicht durch eine Veränderung des Signalerzeugers für die Phasensteuersignale verwirklicht werden. Wenn die Phasensteuersignale in einem in Fig. G dargestellten Festwertspeicher vorliegen, kann die Verbesserung des Phasenquantisierungsfehlers demgemäß dadurch erreicht werden, daß nur die Daten in den Festwertspeichern 92, 94, 96, 98 usw. verändert werden, wodurch, die, abhängig von den Strahlungsrichtsignalen der Strahllageauswahleinrichtung 90 eingespeisten, Phasensteuersignale die Phasenschieber für jeweils ein Antennenelement jedes Paares symmetrischer Antennenelemente bei Abtastwinkeln umschalten (Änderung des Zustands des Phasenschiebers), die zwischen den Abtastwinkeln liegen, bei denen die Phasenschieber für die jeweils anderen Antennenelemente jedes Paares von Antennenelementen umgeschaltet werden, so daß d±^e sichergebenden, treppenförmigen Phasenfunktionen sich den idealen Phasenfunktionen nähern, die gegen-

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über einem Nominalphasenwert um einen Betrag ^ verschoben sind. Die Strahllageauswahleinrichtung 90 kann sich von einer Strahllageauswahleinheit, wie sie bei der bekannten Steuerungsart nach Fig. 3 verwendet ist, unterscheiden müssen, da das erforderliche Umschalten der Phasenschieber im allgemeinen bei einer größeren Anzahl von Werten des Strahlabtastwinkels θ stattfindet.

Wenn die bevorzugte Verschiebung ό der mittleren Phasenlage bei jedem Abtastwinkel der idealen Phasenfunktionen für zwei Antennenelemente eines symmetrischen Paares verwendet wird, so folgt nach Fig. 5, daß die Werte des Abtastwinkels Θ, bei denen der Phasenschieber eines Antennenelementes des Paares umgeschaltet wird, bei gleichen Inkrementen von sin θ mit denjenigen Werten verschachtelt sind, bei denen der Phasenschieber des anderen Antennenelementes des Paares umgeschaltet wird. In diesem Fall erzeugt die Strahllageauswahleinrichtung 90 nach Fig. 8 ein digitales Parallel-Bit-Signal, das als Darstellung des sin θ Wertes angesehen werden kann, wobei die Quantisierungschritte klein genug sind, um alle sin θ Werte festzulegen, bei denen der eine oder der andere Phasenschieber den Zustand ändern soll und wobei diese Signale mit einer Folgerate abgegeben werden, die durch die vorgegebene Abtastrate oder durch den vorgegebenen Strahlsteuerkurs festgelegt ist. Jedes Binärsignal veranlaßt die unterschiedlichen Festwertspeicher die¹ richtigen Steuersignale für jedes Intervall bereitzustellen. Wenn die Signale einander folgen, ändern einer oder mehrere Festwertspeicher ihren Ausgangszustand, während einer oder mehrere Festwertspeicher denselben Ausgangszustand beibehalten. Da sich die Steigungen der Linien

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nach Fig. 2 wegen der unterschiedlichen idealen Phasenfunktionen der zugehörigen Phasenschieber, bezogen auf den Sinus Θ, unterscheiden, folgt daraus, daß die Phasenschieber für die äußeren Antennenelemente des Antennenfeldes häufiger mit dem fortschreitenden Abtastvorgang umschalten, als die Phasenschieber für weiter gegen die Kitte zu angeordnete Antennenelemente des Antennenfeldes, um so alle Treppenfunktionen innerhalb derselben Maximalabweichung von den zugehörigen idealen Phasenfunktionen zu halten. Die neue Schaltungsanordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß, weil die idealen Phasenfunktionen der Antennenelemente jedes symmetrischen Paares von Antennenelementen um einen konstanten Wert ei gegenüber ihrem Nominalwert verschoben sind, die Abtastwinkel, bei denen die Phasenschieber für ein Antennenelement des Paares umgeschaltet werden eingeschachtelt sind zwischen den Abtastwinkeln, bei denen der Phasenschieber für das andere Antennenelement des Paares geschaltet werden.

Es ist ersichtlich, daß die Phasensteuersignale auch durch andere Baugruppen erzeugbar sind, wie programmierten Mikroprozessoren oder Rechnerschaltkreisen für besondere Anwendung. Bei sehr langsamer Abtastung kann sogar ein Satz von umlaufenden Kommutatoren mit vielen Bürsten verwendet werden, um jeweils die Bits jedes Phasenschiebers zu schalten, wenn der umlaufende Kommutator mit der Abtastgeschwindigkeit umläuft, d.h. einer Umdrehung pro vollständigen Abtastzyklus.

Fig. 12 veranschaulicht in grafischer Form die erforderlichen Ausgangs zustände der steuernden Festwertspeicher,

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um beispielsweise die unterschiedlichen Bits der vier 3-Bit-Phasenschieber für die Antennenelemente 14, 14', 1G und 16' der Feldantenne nach Fig. 1 und somit die Phasenschieber 24, 24', 26 und 26' gemäß der neuen Schaltungsanordnung zu steuern. Für Fig. 12 sei angenommen, daß die zugehörigen Phasen des Antennenelementpaares 24, 24' sich mit einer Geschwindigkeit ändern, die um 50 % größer ist als diejenige für das Antennenelernentpaar 14, 14', wobei natürlich dieser Unterschied in der Umschaltgeschwindigkeit von dem Antennenelementabstand in dem Antennenfeld abhängig ist.

Fig. 12 könnte auch als die Darstellung einer Konaktsegmentebene eines urnlaufenden Kommutators mit vielen Bürsten zur mechanischen Erzeugung der Steuersignale für die Phasenschieber verstanden werden, wobei deren Steuereingänge abwechselnd mit einer Spannungsquelle verbunden werden, während sie sonst, wenn sie nicht mit der Spannungsquelle verbunden sind, geerdet werden (beispielsweise durch einen nicht dargestellten Widerstand) . Jede einzelne waagerechte Linie (mit Ausnahme der waagerechten Achse am unteren Ende) nach Fig. 12 stellt ein "ein"-Signal für ein Bit eines Phasenschiebers dar, das f-ür die Vierte der Strahlsteuerung oder des Abtastwinkels ansteht, die der Lage und der Länge der Linie, bezogen auf die Werteskala von Θ, entsprechen, wie sie auf der horizontalen Achse an dem unteren Ende der Figur vorgesehen und angenommen ist. Die senkrechte Mittellinie stellt die Lage des Mittelpunktes auf der Werteskala von θ dar, womit die negativen Werte auf der linken und die positiven Werte, wie üblich, auf der rechten Seite liegen.

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Die Informationslinien sind jeweils in Dreiergruppen angeordnet, wobei jede Gruppe zu einem Phasenschieber gehört und die Gruppen auf der linken Seite durch das Phasenschieberbezugs zeichen und auf der rechten Seite durch das Antennenelementbezugszeichen identifiziert sind. In jeder Gruppe entspricht die Linienhöhe der Bitwertigkeit beim binären Zählen, d.h. das niedrigwertigste Bit (45°) liegt relativ am weitesten unten, das höchstwertigste Bit (180°) relativ am weitesten oben und das Bit mit der mittleren Wertigkeit (90°) in der Mitte dazwischen. Negative Phasenschieberwinkel sind aufgrund der Tatsache möglich, daß der positive Winkel 360° - θ dieselbe Phasenlage ergibt wie - Θ.

Alle Daten nach Fig. 11 entsprechen der Fig. 10, die nach links in den Bereich für negative θ verlängert ist. Das innere Paar der betrachteten Phasenschieber entspricht den Phasenschiebern 2 4 und 24' (und Antennenelementen 14 und 14'), da die Daten für diese Phasenschieber leichter mit Fig. 10 vergleichbar sind.

Da bei den meisten Anwendungen die Feldantennen eine nominale Strahlungsrichtung haben, die der Breitseite der Antennenfläche (Θ = 0°) zugekehrt ist, besteht die Möglichkeit, eine Feldantenne mit einer dezentrierten Nominalstrahlungsrichtung einzurichten, indem die Phasenlänge des Koppelnetzwerks verändert wird. Die Phase der in die Antennenelemente eingespeisten WeI-lenenergiesignale kann demgemäß, wenn alle Phasenschieber auf den gleichen Wert eingestellt sind, einen linearen Phasenanstieg an der Antennenfläche ergeben, der zu einem Nominalstrahlungswinkel verschieden von gehört. Die ideale Phasenfunktion gemäß der neuen

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Schaltungsanordnung kann aus dieser nominalen Phasenfunktion sowie der Phasenverschiebung <£ und einer Strahlsteuerfunktion berechnet werden, die proportional zu den Antennenelementabständen und proportional zu der Differenz zwischen dem Sinus des gewünschten Strahlungswinkels und dem nominalen Strahlungswinkel ist, wobei die Antennenelementabstande von einem Bezugspunkt auf der Antennenfläche in der Ebene der Strahlsteuerung gemessen sind. Wenn der nominale Strahlungswinkel O ist, ist auch der Wert der nominalen Phasenfunktion O.

Die Steuerungstechnik gemäß Fig. 10 mit verbessertem Phasenquantisierungsfehler ist vorteilhaft bei einer phasengesteuerten Feldantenne anwendbar, die, wie in Fig. 13 dargestellt, für jeden Phasenschieber mehr als ein strahlendes Antennenelement aufweist. Eine derartige, in Fig. 13 dargestellte Feldantenne ist in der üS-PS 4 041 501 beschrieben. Gemäß üieser Patentschrift sind die An tennene lernen te in Antennenelementgruppen 72, 74, 76 usw. . angeordnet und werden mit Signalen aus einem Koppelnetzwerk 73 gespeist, das entsprechend jedem Antennenelementabstand d* einen einzigen Phasenschieber 82, 84, 86 usw. aufweist. Die Koppelnetzwerke 74 verbinden di_e Antennenelemente untereinander und bewirken eine Verformung des wirksamen Antennenelement strahlungsmusters, wodurch Nebenzipfel· der Strahlung unterdrückt sind. Eine derartige Feldantenne ist wegen des großen effektiven Antennenelementabstandes d' empfindlich gegenüber Riehtfehlern, die durch Phasenquantisierungsfehler -hervorgerufen sind. Die Verbesserung gemäß der neuen Schaltungsanordnung, mit der die Pixasenquantisierungs fehler verringert werden, ist deshalb bei derartigen Feldantennen besonders wirkungsvoll, um den sich ergebenen Antennenrichtfehler zu verkleinern.

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Obwohl die neue Schaltungsanordnung anhand von Sendeantennen beschrieben ist, kann die neue Schaltungsanordnung, da derartige Antennen bekanntlich umkehrbar sind, auch bei Empfangsantennen verwendet werden.

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Claims (9)

1. Patentanwälte Dipl.- ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Roger

   7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

   24. Januar 1979 LVtIJa⁰M₁O₇₁₁₁₃₅B₅₃₉ PA 43 bawa κ se 19

   Telex 07256610 smru

   Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

   Patentansprüche

   Phasengesteuertes Feidantennensystem, das eine Anzahl von in einem eine Antennenfläche überdeckenden Feld verteilten Paaren von Antennenelementen aufweist, von denen sich jeweils die Antennenelemente eines Paares, bezogen auf eine Ebene durch die Antennenapertur, gegenüberstehen, und das eine Koppeleinrichtung zum Einspeisen der Wellenenergiesignale von einer gemeinsamen Quelle in der Antennenelemente enthält, wobei die Koppeleinrichtung zur diskreten, schrittweisen Veränderung der Phase der in die Antennenelemente eingespeisten Wellenenergiesignale steuerbare Phasenschieber enthält, in deren Eingänge zur Steuerung des Abtastwinkels des Sendestrahles des Feldantennensystem digitale Signale von einer Strahllageauswahleinrichtung eingespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des Quantisierungsfehlers bei der Steuerung die Strahllageauswahleinrichtung (90) und eine Phasenschiebersteuereinrichtung (92, 94, 96, 98) derart gestaltet sind, daß sie die beiden die Phase jeweils gegenüberstehender Antennenelemente (32, 32' etc) jedes Paares von Antennenelementen (32, 32' etc.) steuernder Phasenschieber (42, 42¹ etc.) so umschalten, daß diese ihren Schaltzustand jeweils bei verschiedenen Abtastwinkeln θ ändern und die Abtastwinkel Θ, bei denen jeweils der eine

   — ρ _

   Phasenschieber (42 etc.) eines derartigen Paares umschaltet, mitjden Abtastwinkeln θ verschachtelt sind, bei denen jeweils der andere Phasenschieber (42' etc.) des Paares von Antennenelementen (32, 32' etc.) umschaltet und daß die Koppeleinrichtung (33, 53, 73) oder die Strahllageauswahlexnrichtung (90) und die Phasenschiebersteuereinrichtung (92, 94, 96, 98) derart beschaffen sind,: daß wenigstens eine durch die zugehörigen Phasenschieber (42, 42' etc.) dieses Paares von Antennenelementen (32, 32' etc.) treppenförmig angenäherte, ideale Phasenfunktion jedes Paares idealer Phasenfunktionen um einen konstanten Betrag verschoben ist, dessen Größenordnung ein ganzzahliges Bruchteilers (Untervielfaches) des kleinsten Phasenquantisierungsschrittes dieses Phasenschiebers (32, 32' etc.) ist.
2. 2. Feldantennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene durch die Mitte der Antennenapertur verläuft und darauf eine Mittellinie bildet, und daß die Antennenelemente (32, 32' etc.) jedes Paares von Antennenelementen (32, 32' etc.), bezogen auf die Ebene und die Mittellinie, in der Antennenapertur symmetrisch angeordnet sind.
3. 3. Feldantennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich eine ideale Phasenfunktion um einen konstanten vorbestimmten Wert verschoben ist, und daß hierzu das Koppelnetzwerk (33, 5 3, 73) derart gestaltet ist, daß die Phasen-

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   länge des jeweils zugehörigen Zweiges (41 etc.), über den die Wellenenergie des jeweils zugehörigen Antennenelementes (32 etc.) eingespeist wird, gegenüber dem jeweils anderen Antennenelement (32' etc.) eine Phasendifferenz erzeugt, die immer näherungsweise ein ungerades ganzzahliges Vielfaches der Hälfte des kleinsten Quantisierungsschrittes des Phasenschiebers (42, 42') ist. :
4. 4. Feldantennensystem nach Anspruch 3, bei dem das eine Antennenelement (32 etc.;" 52 etc.) j.edes Paares zu einer ersten Gruppe von Antennenelementen und das jeweils andere Antennenelement (32* etc.; 52' etc.) jedes Paares zu einer zweiten Gruppe von Antennenelementen gehört, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (33, 53, 73) derart gestaltet ist, daß die Wellenenergiesignale in jedes Antennenelement (32 etc.; 52 etc.) der ersten Gruppe mit einer Phasenlage eingespeist werden, die sich von der Phasenlage eines ausgewählten Antennenelementes der ersten Gruppe um einen Wert unterscheidet, der näherungsweise ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten Quantisierungsschrittes der Phasenschieber (42, 42' etc.) ist und daß die Koppeleinrichtung (33, 53, 73) die Wellenenergiesignale in jedes Antennenelement (32¹ etc.; 52' etc.) der zweiten Gruppe mit einer Phase, bezogen auf das ausgewählte Antennenelement der ersten Gruppe, einspeist, die näherungsweise ein ungerades ganzzahliges Vielfaches der Hälfte des kleinsten Quantisierungsschrittes des Phasenschiebers (42, 42' etc.) ist.

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5. 5. Feldantennensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (32, 32' etc.) entlang einer Linie angeordnet sind und sich Antennenelemente (32 etc.) der ersten Gruppe mit Antennenelementen (32') der zweiten Gruppe abwechseln.
6. 6. Feldantennensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (52, 52' etc.) entlang einer Linie angeordnet sind und daß die Antennenelemente (52 ect.) auf einer Seite, bezogen auf die Mitte der Linie,zu der ersten Gruppe gehören.
7. 7. Feldantennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahllageauswahleinrichtung

   (90) und die Phasenschiebersteuereinrichtungen (92,94, 96, 98) so ausgeführt sind, daß beide ideale Phasenfunktionen jedes Paares idealer Phasenfunktionen um einen Phasenwert 6 derart verschoben sind, daß der Mittelwert der Phase der idealen Phasenfunktionen um einen festen Wert <£ gegenüber dem Nominalwert der Phase verschoben ist und sich die Phase, bezogen auf den Nominalwert, der in alle Antennenelemente (32, 32' etc.) eingespeisten Wellenenergiesignale um näherungsweise ein ganzzahliges Vielfaches des kleinsten Phasenquantisierungsschrittes der Phasenschieber (42, 42' etc.) unterscheidet und daß der konstante Wert der Phasenverschiebung 6 der idealen Phasenfunktion so gewählt ist, daß die Phasendifferenz zwischen den in die Antennenelemente (32, 32") eines Paares eingespeisten Wellenenergiesignale, bezogen auf die Differenz zwischen den beiden idealen Phasenfunktionen dieser Antennen-

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   elemente (32, 32' etc.) näherungsweise innerhalb der Hälfte des kleinsten Phasenquantisierungsschrittes liegt.
8. 8. Feldantennensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Wert ο der Phasenverschiebung der idealen Phasenfunktionen näherungsweise 1/4 des kleinsten Phasenquantisierungsschrittes der Phasenschieber (42, 42· etc.) beträgt.
9. 9. Feldantennensystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Koppeleinrichtung (33, 53, 73), die Phasenschieber (42, 42' etc.)/ die Strahllageauswahleinrichtung (90) und die PhasenschieberSteuereinrichtungen (92, 94, 96, 98) so gestaltet sind, daß die in die Antennenelemente (32, 32' etc.) eingespeisten Wellenenergiesignale eine Phasenfunktion aufweisen, welche die ideale Phasenfunktion, die durch die Summe aus einer von den Phasenwerten, die eine Verstärkung des Strahles in eine nominale Strahlungsrichtung bewirken, abhängigen nominalen Phasenfunktion, einer aus einem ausgewählten Strahlungswinkel berechneten Strahllagesteuerfunktion und einer konstanten Phasenverschiebung <5 gegeben ist, annähern,und daß die konstante Phasenverschiebung <S so gewählt ist, daß die Phasenunterschiede der eingespeisten Wellenenergiesignale innerhalb jedes Paares symmetrisch angeordneter Antennenelemente (32, 32' etc.), bezogen auf die Differenz zwischen den beiden idealen Phasenfunktionen des jeweiligen Paares von Antennenelementen (32, 32' etc.)/ bei jedem gewünschten Strahlungswinkel näherungsweise innerhalb der Hälfte des kleinsten Phasenquantisierungsschrittes der Phasenschieber (42, 42' etc.) liegen.

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