DE3102578C1

DE3102578C1 - Störabwehranordnung für ein Radargerät mit elektronischer Strahlschwenkung

Info

Publication number: DE3102578C1
Application number: DE3102578A
Authority: DE
Inventors: Robert Guilhem; Jean Leterrier
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2001-01-28
Also published as: NO810301L; IT8167068A0; IT1241978B; NO113609C; FR2692362A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Störabwehranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Störabwehranordnung ist Gegenstand des Patents 25 05 679.

Moderne Militärflugzeuge sind häufig mit Störsendern ausgestattet, die in der Richtung von Radargeräten, mit deren Hilfe sie entdeckt werden können, Störsignale aussenden.

Bodenradargeräte, die diese Signale empfangen, auch wenn dies in einem Nebenzipfel erfolgt, werden wegen der von diesen Störsendern abgestrahlten Leistung übersteuert und somit blind gemacht.

Eine bekannte Lösung, diese Störmöglichkeit auszuschalten, besteht darin, Hilfsantennen in einer ausreichenden Anzahl zu verwenden, damit jede dieser Hilfsantennen in die Richtung eines Störsenders ausgerichtet werden kann. Die von diesen Hilfsantennen abgegebenen Signale werden nach einer geeigneten Anpassung ihrer Amplitude und ihrer Phase mit den von der Hauptantenne abgegebenen Signalen gemischt, so daß die von den verschiedenen Störsendern abgegebenen Signale ausgelöscht werden.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß ebenso viele Hilfsantennen notwendig sind, wie Störsender vorhanden sind, was schnell zu einem unlösbaren Problem wird.

Bei der Störabwehranordnung nach Patent 25 05 697 wird hingegen für eine Gruppe von Störsendern nur eine einzige Hilfsantenne verwendet. Wenngleich durch diese Anordnung bereits eine gute Unterdrückung von Störsendern erzielt werden kann, besteht das Bedürfnis, diese Unterdrückung noch zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Störabwehranordnung der angegebenen Art so auszugestalten, daß eine noch bessere Unterdrückung von Störsendern erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Signal Σ₁ irgendein von der Hauptantenne abgegebenes Signal, insbesondere das Differenzsignal Δ₁, sein.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die Winkelmodifikation gewisser Phasenschieber, die den Elementarstrahlern zugeordnet sind, die Funktionen

f (x) cos (ωx - Φ_af - ϕ_o)

proportional sind, in der x der senkrecht zur Gruppe der geraden Linien gemessene Abstand zwischen dem betrachteten Elementarphasenschieber und einem vorbestimmten Punkt auf der Oberfläche der Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung ist, der als Phasenursprung dient, ω ein Ausdruck ist, der gleich (2π/λ) sin R ist, ω_af die Phase dieses Phasenschiebers ist, die allein zur Bildung und zur Ausrichtung der Hauptstrahlungskeule beiträgt, und ϕ_o eine Konstante ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung durchgeführt wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel einer Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung, wobei die Linien angegeben sind, auf denen die Phasenschieber in ihrer Phase geändert worden sind, und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung.

Experimente haben gezeigt, daß der Gewinn einer Antenne mit einer elektronischen Strahlschwenkung um den Winkel R bezüglich ihrer mechanischen Achse in Richtung eines Störsenders auf ein Minimum verringert werden kann, indem die Phasenverschiebung gewisser Phasenschieber und/oder Dämpfungsglieder modifiziert wird, die Elementarstrahlern zugeordnet sind, die sich auf oder in der Nähe gerader Linien befinden, die senkrecht zur Projektion der Richtung des betrachteten Störsenders auf die Ebene dieser Antenne verlaufen.

In Fig. 1 ist eine Antenne 1 mit elektronischer Strahlschwenkung dargestellt, die eine Gruppe von Elementarstrahlern 2 enthält. Auf dieser Antenne 1 sind die betroffenen geraden parallelen Linien dargestellt; sie sind in zwei geraden, parallelen und im gleichen Abstand verlaufenden Liniengruppen 3 und 4 angeordnet, wobei zwei aufeinanderfolgende gerade Linien der gleichen Liniengruppe den Abstand Λ = λ/sin R bei der vom Radargerät angewendeten Wellenlänge λ haben, während die zwei Liniengruppen 3 und 4 um den Abstand Λ/4 gegeneinander versetzt sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Gruppe der Phasenschieber, die den Elementarstrahlern 2 zugeordnet ist, die auf oder in der Nähe einer der Linien der Liniengruppe 3 liegen, als "gerade Menge" bezeichnet, wobei eine dieser Linien 3 durch das Symmetriezentrum der Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung verläuft.

In gleicher Weise wird die Gruppe der Phasenschieber, die den Elementarstrahlern zugeordnet ist, die auf oder in der Nähe der zweiten Liniengruppe 4 liegen, als "ungerade Menge" bezeichnet. Jedem Störsender entspricht eine Richtung ; außerdem entsprechen jedem Störsender zwei Gruppen gerader und ungerader Mengen.

Die Minimalisierung des Gewinns der Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung in der Richtung eines gegebenen Störsenders hängt vom prozentualen Anteil der modifizierten Phasenschieber jedes Typs (gerade oder ungerade) der Phasenschiebermengen sowie von der Amplitude dieser Phasenmodifikation für jeden Phasenschieber ab.

Das Schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung, mit deren Hilfe diese Minimalisierung des Gewinns in den Richtungen verschiedener Störsender ermöglicht wird, ist in Fig. 2 dargestellt.

Die Anordnung enthält eine Hilfsantenne 5, die an eine Operatorschaltung 8 über eine Frequenzumsetzungsschaltung 6 und einen damit in Serie geschalteten Zwischenfrequenzverstärker 7 angeschlossen ist. Die Hauptantenne 1 mit elektronischer Strahlschwenkung ist ebenfalls an die Operatorschaltung 8 angeschlossen, wobei die Verbindung über eine Hochfrequenzschaltung 10, die die Summensignale Σ und die Differenzsignale Δ liefert, sowie über einen damit in Serie geschalteten Zwischenfrequenzverstärker 9 erfolgt, der das von der Hochfrequenzschaltung 10 abgegebene Summensignal Σ empfängt. Die beiden Ausgänge der Operatorschaltung 8 sind über zwei Analog-Digital-Umsetzer 11 und 12 an eine erste Rechenschaltung 14 angeschlossen. Der Ausgang der ersten Rechenschaltung 14 steht über einen Speicher 15 und eine dritte Rechenschaltung 16 mit einer zweiten Rechenschaltung 13 in Verbindung, die diesen Speicher 15 steuert. Diese zweite Rechenschaltung 13 ist an die Hochfrequenzschaltung 10 angeschlossen, und sie steuert die den Elementarstrahlern 2 zugeordneten Phasenschieber; außerdem empfängt sie über nicht beschriebene Verbindungen Signale, die die Werte des Winkels R und die verwendete Wellenlänge λ repräsentieren.

Die Operatorschaltung 8, die zwei Analog-Digital-Umsetzer 11 und 12, die drei Rechenschaltungen 13, 14, 16 und der Speicher 15 bilden die Steuerschaltung 20 der Phasenschieber.

Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Die Operatorschaltung 8 empfängt das Summensignal Σ₁ von der Antenne 1 mit elektronischer Strahlschwenkung und das Summensignal Σ₂ von der Hilfsantenne 5, nachdem diese Signale auf die Zwischenfrequenz umgesetzt worden sind. Wenn B_i das vom Störsender der Ordnung i abgegebene Signal an der Antenne 1 mit elektronischer Strahlschwenkung und an der Hilfsantenne 5 ist, α_i der komplexe Gewinn der Antenne 1 in der Richtung des i-ten Störsenders ist und β der Gewinn der Hilfsantenne in ihrer Zielrichtung ist, dann gilt:

Σ₁ = Σ_i α_i B_i

Σ₂ = β B_i.

Die Operatorschaltung liefert somit an ihren zwei Ausgängen die Signale p und p_q entsprechend den Gleichungen:

Diese Signale p und p_q sind Abtastwerte; die Amplituden dieser Abtastwerte werden von den Analog-Digital-Umsetzern 11 und 12 in Binärwörter umgesetzt. Die Rechenschaltung 14 empfängt die Signale p und p_q in digitaler Form; diese Signale werden darin während einer ausreichend langen Zeitdauer gespeichert, damit die mittleren Amplituden und der Signale p und p_q bestimmt werden können. Die Rechenschaltung 14 bestimmt dann die Werte der Komponenten a_i und b_i; des komplexen Gewinns α_i der Antenne 1 in der Richtung des i-ten Störsenders mit Hilfe der Beziehungen:

diese Werte werden dann in den Speicher 15 übertragen. Diese erste Folge von Operationen wird ohne eine andere Modifizierung der Phasenwinkel der den Elementarstrahlern 2 zugeordneten Phasenschieber durchgeführt, als sie zur Ausrichtung der Antenne 1 mit elektronischer Strahlschwenkung in eine gegebene Richtung notwendig ist.

In einer zweiten Stufe werden gewisse Phasenschieber, die den Elementarstrahlern 2 der geraden Mengen zugeordnet sind, hinsichtlich ihres Phasenwinkels um eine gleiche vorbestimmte Größe modifiziert, die beispielsweise der Modifikation des Binärworts entsprechen kann, das die Phasenverschiebung jedes Phasenschiebers durch algebraische Addition einer Einheitsgröße charakterisiert. Bei einer Variante der erfindungsgemäßen Anordnung werden die Phasenwinkel gewisser, den Elementarstrahlern 2 der geraden Mengen zugeordneter Phasenschieber um eine Größe modifiziert, die der zuvor definierten Größe cos (ωx - Φ_af - ϕ_o) proportional ist und beispielsweise der Modifikation des Binärworts entspricht, das die Phasenverschiebung jedes Phasenverschiebers kennzeichnet. Die Amplitude der Phasenmodifikation und die Anzahl der Phasenschieber, deren Phase für jede der geraden Mengen modifiziert wird, werden von der Rechenschaltung 13 abhängig vom Amplitudenwert des empfangenen Signals B_i bestimmt und gesteuert.

Diese Phasenwinkelmodifikationen der Phasenschieber der geraden Mengen werden unter Wiederholung der zuvor beschriebenen Operationen durchgeführt, was zur Berechnung der Koeffizienten a′_i und b′_i führt, die den Komponenten des neuen komplexen Gewinns α′_i der Antenne 1 in der Richtung des i-ten Störsenders entsprechen. Diese Werte a′_i und b′_i werden ebenfalls im Speicher 15 abgespeichert.

In einer dritten Stufe führt die Rechenschaltung 13 eine Modifikation der Phasenwinkel gewisser Phasenschieber durch, die Elementarstrahlern 2 der ungeraden Mengen zugeordnet sind. Dieses Modifikation kann ebenfalls proportional zur zuvor definierten Funktion f(x) durchgeführt werden. Diese Operation kann unter Beibehaltung der vorangehenden Phasenwinkelmodifikation der Phasenschieber der geraden Mengen erfolgen, jedoch ist dies nicht notwendig. Die Anzahl N′ der Phasenschieber, deren Phasenwinkel für eine der ungeraden Mengen modifiziert wird, wird von der Rechenschaltung 13 in Abhängigkeit vom Amplitudenwert des Signals B_i vorherbestimmt. Wie zuvor führt diese Operation zur Abspeicherung vom Koeffizienten a′′_i und b′′_i im Speicher 15, die den Komponenten des neuen komplexen Gewinns α′′_i der Antenne 1 in Richtung des i-ten Störsenders entsprechen.

Am Ende dieser dritten Stufe empfängt die Rechenschaltung 16 die Werte a_i, b_i, a′_i, a′′_i und b′′_i, und sie liefert die Werte der Koeffizienten ρ und µ, die durch folgende Beziehungen definiert sind:

diese Koeffizienten ρ und µ werden zur Rechenschaltung 13 übertragen, die die Anzahl n₁ und n′₁ der Phasenschieber bestimmt, deren Phase in den geraden und ungeraden Mengen modifiziert werden soll; außerdem bestimmt sie die Amplitude der Phasenmodifikation, damit eine Minimalisierung des Gewinns in Richtung des hier betrachteten i-ten Störsenders erhalten wird. N₁ und N′₁ sind folgendermaßen definiert:

N₁ = ρN

N′₁ = µN′;

nach Beendigung dieser Operationen steuert die Rechenschaltung 13 über eine hier nicht dargestellte Verbindung die Ausrichtung der Hilfsantenne 5 gegen den nächsten Störsender, worauf die Gesamtheit der zuvor geschilderten Operationen wiederholt wird.

Wenn k Störsender vorhanden sind, gibt es auf der Antenne mit elektronischer Strahlschwankung k Gruppen paralleler Linien, wobei sich diese Liniengruppen allgemein überschneiden, da die k Störsender in unterschiedlichen, nicht in einer Ebene liegenden Richtungen liegen.

Diese Operation zur Minimalisierung des Gewinns der Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung in den Richtungen der k Störsender muß für jede Zielrichtung der Antenne 1 mit elektronischer Strahlschwenkung von neuem begonnen werden.

Die Analog-Digital-Umsetzung der Signale kann auch am Ausgang der Zwischenfrequenzverstärker 7 und 9 durchgeführt werden.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Phasenstörung der Strahlung der Elementarstrahler angewendet. Da eine Phasenmodifikation oder Phasenstörung an den ungeraden Linien einer Amplitudenmodifikation oder Amplitudenstörung an den geraden Linien äquivalent ist und umgekehrt, kann eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung darin bestehen, in dem zuvor beschriebenen Prozeß die Phasenmodifikationen durch äquivalente Amplitudenmodifikationen zu ersetzen.

Für den Fall einer nicht ebenen Antenne sind die geraden und ungeraden Linien, die zuvor definiert worden sind, auf die Öffnungsebene der Antenne bezogen, und die Phasenschieber und/oder die Dämpfungsglieder, die diesen Linien entsprechen, werden auf der Oberfläche der Antenne durch Zwischenwirkung zwischen dieser Oberfläche und dem senkrecht zur Richtung des betrachteten Störsenders verlaufenden Ebenen bestimmt, die durch diese geraden und ungeraden Linien führen.

Es sind somit eine Störabwehranordnung für ein Radargerät mit elektronischer Strahlschwenkung und ein eine solche Anordnung enthaltendes Radargerät beschrieben worden.

Claims

Störabwehranordnung für ein Radargerät mit elektronischer Strahlschwenkung, bei der die den Elementarstrahlern der Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung zugeordneten Phasenschieber so durch eine Steuerschaltung beeinflußt werden, daß der Gewinn dieser Antenne in Richtung eines Störsenders verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Hilfsantenne (5) vorgesehen ist, die nacheinander in die Richtung verschiedener Störsender zeigt, und daß die Steuerschaltung (20) für die Phasenschieber derart ausgebildet ist, daß sie beim Empfang der Summensignale Σ₁ und Σ₂ von der Antenne (1) mit elektronischer Strahlschwenkung und der in die Richtung eines Störsenders zeigenden Hilfsantenne (5) den Phasenwinkel gewisser Phasenschieber modifiziert, die Elementarstrahlern (2) zugeordnet sind, die sich auf oder in der Nähe einer Gruppe gerader Linien (3, 4) befinden, die senkrecht zur Projektion der Richtung des betrachteten Störsenders auf die Ebene der Antenne (1) mit elektronischer Strahlschwenkung verlaufen und periodisch auf der Ebene der Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung verteilt sind, wobei eine beliebige Linie aus diesen Linien von ihren zwei nächsten Nachbarlinien den Abstand hat, mit der angewendeten Wellenlänge λ und dem Winkel R zwischen der Richtung des betrachteten Störsenders und der mechanischen Achse der Antenne (1) mit elektronischer Strahlschwenkung.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelmodifikation gewisser Phasenschieber, die den Elementarstrahlern (2) zugeordnet sind, der Funktion f (x) cos (ωx - Φ_af - ϕ_o)proportional sind, in der x der senkrecht zur Gruppe der geraden Linien (3, 4) gemessene Abstand zwischen dem betrachteten Elementarphasenschieber und einem vorbestimmten Punkt auf der Oberfläche der Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung ist, der als Phasenursprung dient, ω ein Ausdruck ist, der gleich (2π/λ) sin R ist, Φ_af die Phase dieses Phasenschiebers ist, die allein zur Bildung und zur Ausrichtung der Hauptstrahlungskeule beiträgt, und ϕ_o eine Konstante ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß proportional zur Funktion f(x) Amplitudenänderungen an den Elementarstrahlern (2) der Antenne (1) mit elektronischer Strahlschwenkung durchgeführt werden.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (20) der Phasenschieber der Elementarstrahler (2) eine Operatorschaltung (8) enthält, die von der Antenne (1) mit elektronischer Strahlschwenkung und von der Hilfsantenne (5) die Summensignale Σ₁ bzw. Σ₂ empfängt und an ihren Ausgängen die Signale p und p_q abgeben, die definiert sind durch
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (20) der Phasenschieber der Elementarstrahler (2) eine an die Operatorschaltung (8) angeschlossene Rechenschaltung (14) enthält, die aus der mittleren Amplitude und der Signale p bzw. p_q die Komponenten a_k und b_k des komplexen Gewinns α_k der Antenne (1) mit elektronischer Strahlschwenkung in der Richtung des Störsenders der Ordnung k unter Verwendung folgender Gleichungen berechnet: wobei β der Gewinn der Hilfsantenne (5) in ihrer Zielrichtung ist.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (20) der Phasenschieber der Elementarstrahler (2) eine Rechenschaltung (13) enthält, die für jede Ausrichtung der Hilfsantenne (5) in die Richtung eines Störsenders der Ordnung k nacheinander eine Modifikation der Phase einer vorbestimmten Anzahl n₁, n₂ von Phasenschiebern ändert, die Elementarstrahlern (2) zugeordnet sind, die auf oder in der Nähe einer der Gruppen der parallelen Linie (3, 4) liegen, daß die Steuerschaltung (20) eine Speicherschaltung (15) enthält, die von der Rechenschaltung (14) die Gruppe der Werte a_k, b_k; a′_k, b′_k, a′′_k, b′′_k empfängt, die den Komponenten des komplexen Gewinns α_k ohne Modifikation der Phasenwinkel der Phasenschieber der Elementarstrahler (2) bzw. den Komponenten des komplexen Gewinns α′_k und α′′_k mit Modifikation der Phasenschieber der Elementarstrahler (2) entsprechen, die auf oder in der Nähe einer der Gruppen der geraden parallelen Linien (3, 4) liegen, und daß die Steuerschaltung (20) eine Rechenschaltung (16) enthält, die die Koeffizienten ρ_k und µ_k berechnet, die definiert sind durch
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung (13), die für jeden Störsender der Ordnung k die Koeffizienten ρ_k und µ_k empfängt, die Zahlen n₁ und n₂ der Phasenschieber auf oder in der Nähe einer der Gruppen der geraden parallelen Linien (3, 4) ändert, deren Phasenwinkel modifiziert wird, wobei die neuen Zahlen n′₁ und n′₂ der betroffenen Phasenschieber definiert sind durch: n′₁ = ρ_k · n₁
n′₂ = µ_k · n₂.
8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Ausgänge der Operatorschaltung (8) über zwei Analog-Digital-Umsetzer (11, 12) an die Rechenschaltung (14) angeschlossen sind.
9. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantenne (5) und die Antennen (1) mit elektronischer Strahlschwenkung an die Operatorschaltung (8) jeweils über Analo-Digital-Umsetzer (11, 12) angeschlossen sind.
10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Summensignal Σ₁ durch das von der Antenne (1) mit elektronischer Strahlschwenkung abgegebene Differenzsignal Δ₁ ersetzt ist.