DE3223391A1

DE3223391A1 - Richtantenne

Info

Publication number: DE3223391A1
Application number: DE19823223391
Authority: DE
Inventors: George Alfred Haslemere Surrey Hockham
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1983-01-13
Also published as: US4408205A

Description

Ri chtantenne

Die Erfindung geht aus von einer Richtantenne wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Die Richtantenne ist insbesondere für Radargeräte geeignet. Mit der neuen Antenne ist es mögLich, erwünschte von unerwünschten SignaLen, die aus Richtungen, die sich von der HauptstrahL-richtung unterscheiden, ei nf a L Len,'zu trennen.

Bei aLLen Richtantennen ist es unvermeidLich, daß außer der gewünschten HauptkeuLe auch NebenkeuLen entstehen. Bei Radargeräten mit soLchen Richtantennen erreicht man gewöhn L i cherwei se durch ein besonders sorgsames Antennen-Design, daß die Auswirkung von SignaLen, die über NebenkeuLen empfangen werden, reLativ gering ist. Wird die Antenne in einem bestimmten Raumbereich geschwenkt und wird das Radargerät, das mit einer soLchen Antenne versehen ist, im Sende/Empfangs-Betrieb betrieben, dann ist es unvermeid-Lich, daß ein bestimmter TeiL der gesamten Sendeenergie über die NebenkeuLen abgestrahLt wird. Echos von ZieLen, die über die NebenkeuLen angestrahLt werden, werden über dieseLben NebenkeuLen empfangen. Berücksichtigt man, daß die empfangene Leistung mit der vierten Potenz abnimmt, dann ist ersichtLich, daß FaLschaLarme normaLerweise kein ProbLem sind, wenn die Richtantenne sorgfäLtig ausgestaL-tet wurde und wenn beachtet wurde, daß die NebenkeuLen reLativ kLein gehaLten werden.

Bei Radargeräten besteht insbesondere dann ein ProbLem, wenn unerwünschte SignaLe über NebenkeuLen empfangen werden, und wenn dies dadurch verursacht wurde, daß die betreffenden ZieLe von anderen Radargeräten angestrahLt wurden. Diese Situation kann insbesondere dann eintreten, wenn ein feindLicher Störsender in Richtung der Empfangsantenne

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eines am Boden angeordneten Radargeräts strahlt. Der Einfallswinkel des interferierenden Signals kann dann so sein, daß das interferierende Signal über eine starke Nebenkeule aufgenommen wird und in diesem Fall ist zu beachten, daß das empfangene Signal verglichen mit einem normalerweise empfangenen Echosignal sehr groß ist, wodurch enorme Probleme entstehen. Selbst wenn das Störsignal nicht über eine Nebenkeule aufgenommen wird, kann dann eine unerwünschte Störung eintreten, wenn das eingestrahlte Interferenzsignal eine große Amplitude hat.

Bei den bekannten Einrichtungen bemüht man sich, die Nebenkeulen möglichst klein zu halten, so daß interferierende Signale und andere Quellen, die Anlaß für falsche Signalverarbeitung bieten, nur kleine Signale erzeugen.

Es sind auch elektronische Maßnahmen bekannt, mit denen man Einfluß von Nebenkeulen eliminiert; insbesondere wenn es sich um Antwort signaLe von bordseitigen Radargeräten handelt. Bei der GTC (gain time contro I)-Regelung wird die Verstärkung des Empfängers für Echosignale, die aus kurzen Entfernungen vom Radargerät stammen, reduziert. Eine besser zufriedenstellende Lösung ist die sogenannte SLS-Lösung (SLS: side lobe suppression). Verschiedene SLS-Lösungen sind im Kapitel 38 des Buchs "Radar Handbook" von Merrill I. Skolnik, McGraw-Hill Verlag, New York, 1970, beschrieben. Bei der SLS-Technik wird von einem bekannten codierten Impulsformat Verwendung gemacht, z.B. bei einem bordseitigen Radargerät. Ein gegnerisches Interferenzsignal paßt, was Leicht verständlich ist, nicht zu dem vom am Boden befindlichen Radargerät abgestrahlen Signalformat und somit kann bei den meisten Radargeräten die SLS-Technik realisiert werden.

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Bei der sogenannten Monopuls^Technik, bei dem die Antenne der Bodenstation im Interferometerbetrieb betrieben wird (d.h. Summen- und Differenzsignal), kann dieses Verfahren dazu verwendet werden, die Flanken der von dem Bodenradargerät abgestrahlten Strahlungskeule zu versteilern und somit wird eine bessere Trennung des gewünschten empfangenen Signals von Signalen, die aus anderen Richtungen einfallen, mög lieh.

Das Problem, das im Zusammenhang mit gegenerisehen Interferenzsigna len entsteht, wurde bislang im Stand der Technik noch nicht ausreichend berücksichtigt. Mit der neuen Richtantenne ist es möglich, die Unterdrückung von SignaLen_/ die aus unerwünschten Richtungen einfallen, zu verbessern.

Die neue Richtantenne enthält eine Speiseeinrichtung und eine aus mehreren Antennen bestehende Antennenzeile (vorzugsweise lineare AntennenzeiLe). Die Antennen werden gespeist über einen entsprechenden Ausgang eines Strahlformungsnetzwerkes (vorzugsweise eine Rotman-Linse) . Die Rotman-Linse weist eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen auf, von denen jeder einer bestimmten Richtung für die Hauptkeule zugeordnet ist. Dementsprechend erhält man eine Abstrahlung in eine bestimmte Richtung oder den Empfang aus einer bestimmten Richtung, wenn der entsprechende Anschluß der Rotman-Linse mit einem Sender bzw. Empfänger verbunden ist. Schaltet man jeden der Eingänge der Rotman-Linse einer Folge von 1 bis N nacheinander wirksam, dann erhält man eine Serie von Strahlungskeulen, die in diskreten Schritten über einen bestimmten Raumsektor geschwenkt werden. Jeder dieser Hauptkeulen sind Nebenkeulen zugeordnet, die im wesentlichen die gleiche Schwenkung erfahren wie die Hauptkeulen. Ihre räumliche Lage in bezug auf die Hauptkeule bleibt bei der Schwenkung erhalten.

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Bei einer tatsächlichen Realisierung ist eine HF-Schaltmatrix vorgesehen, mit der die gewünschte Strahlschwenkung gesteuert wird. Bei einer geeigneten Programmierung ist eine beliebige Strahlschwenkung oder ein gezieltes Ausrichten des Strahls für ein Nachführradargerät möglich.

Anschlüsse des Strahlformungsnetzwerks für die Ausrichtung der Nebenkeulen als auch für die Ausrichtung der Hauptkeule können zusammen oder voneinander unabhängig gesteuert werden. Bei der neuen Antenne wird ein Nulleinzug des Strahlungsdiagramms in eine oder mehrere Richtungen gelegt, wobei diese Richtungen einen bestimmten Bezug zur HauptstrahlungskeuLe haben. Diese Nulleinzüge entsprechen der relativ festen Lage von Nebenkeulen in bezug auf eine Hauptkeule oder sie werden gewählt als Ergebnis einer unabhängigen Nachführfunktion. Bei der letzteren Situation kann das Ziel mit bekannten Nachführeinrichtungen verfolgt werden und es ist mögLich, die Haupt strah lungskeuLe stets auf das Ziel ausgerichtet zu halten und zwar durch Programmierung des StrahLformungsnetzwerkes. Unabhängig davon können auch die Nulleinzüge nachgeführt werden. Dies kann unabhängig vom anderen Nachführvorgang erfolgen, wenn eine geeignete Programmierung des Strahlformungsnetzwerkes erfolgt und zwar fur jeden NuLLeinzug. Wenn sowohl eine Nachführung der Haupt strahLungskeu I e auf das Ziel und eine Nachführung des NuLleinzugs in Richtung eines Interferenzsignals erfolgt, wobei diese beiden Nachführvorgänge voneinander unabhängig durchgeführt werden, dann bleibt der winkelmäßige Abstand zwischen der Haupt strahlungskeu Ie und dem Nulleinzug konstant.

Das sogenannte Phasennetzwerk der neuen Richtantenne erhält Signale von dem StrahIfοrmungsnetzwerk und zwar von dem Eingang, der einer Hauptstrahlungskeule zugeordnet ist

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und von dem oder den Eingängen, die einem Nulleinzug zugeordnet sind. Das Phasennetzwerk enthält mehrere Koppler und Phasenschieber und in ihm werden die ihm zugeführten Signale geeignet phasenverschoben und gemischt, und zwar so, daß man in bezug auf Phase und Amplitude ein Signal erhält, das einer Auslöschung eines über eine Nebenkeule empfangenen Signals in dem Verarbeitungszweig für die über die Hauptkeule empfangenen Signale gleich kommt. In der Praxis erhält man die optimale Einstellung der Phasenschieber auf empirische Weise, indem man das Signal/ Rausch-Verhältnis des empfangenen Signals bei Vorhandensein eines unerwünschten Signals, das aus einer bekannten Richtung einfällt, ermittelt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig.1 ein Blockschaltbild der wichtigen Komponenten der neuen Richtantenne, einschließlich des mit der Richtantenne verbundenen Senders und des mit der Richtantenne verbundenen Empfängers,

Fig.2 die Verbindung der AntennenzeiLe mit einer als Strahlformungsnetzwerk verwendeten Rotman-Linse,

Fig.3 ein Phasennetzwerk zur Erzeugung eines einzelnen Nulleinzugs, und

Fig.4 ein Phasennetzwerk zur Erzeugung zwei voneinander unabhängigen Nu I Lei nzügefl.

Die neue Richtantenne wird zunächst anhand der Fig.1 näher erläutert. Für die Beschreibung wird angenommen, daß die Hauptstrahlungskeule in der Azimutebene geschwenkt oder positioniert wird. Deshalb reicht es aus, für die Richtantenne eine relativ einfach aufgebaute waagrecht angeordnete lineare Antennenzeile 100 mit voneinander unabhängigen Antennen 101, 102, 103, 104, 105 und 106 vorzu-

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sehen. Eine solche AntennenzeiLe weist nur dann eine bedeutende Richtwirkung in der Azimutebene auf, wenn zusätzliche Einrichtungen, z.B. ein Reflektor, vorgesehen sind. Mit einer solchen Antenne kann natürlich auch ein sogenannter "Nu 11-Sch Iitz" erzeugt werden, d.h. ein Nulleinzug in einem vorgegebenen Azimutwinkel über den gesamten E levationsbereich. In einem solchen FaLL ist eine vertikale Strahlbündelung nicht notwendig.

Die Antennenzeile 100 kann natürlich auch aus einer Vielzahl von Spalten, bestehend aus linearen Antennenzeilen, aufgebaut sein, wobei es in diesem Fall möglich ist, dass ein bleistiftförmiger Strahl erzeugt werden kann, (für die Haupt strahlungskeuLe und für die Nu I Leinzüge). In bezug auf einen bLeistiftförmigen Strahl für einen NuLleinzug wird auch in diesem Fall die für die Abstrahlung übliche Terminologie verwendet. Eine "empfangene Null" ist das Inverse von dem was beim Sendebetrieb ein bleistiftförmiger Strahl ist.

Unabhängig davon, ob die AntennenzeiLe 100 lediglich eine sich in waagrechter Richtung erstreckende AntennenzeiLe ist, ob eine solche Antennenzeile einen Hi If srefLektor aufweist oder ob die einzelnen Antennen 100, 102 usw. in Wirklichkeit voneinander unabhängige weitere spa Ltenförmige Antennenzei lot in vertikaler Richtung sind, ist die Funktion des StrahLformungsnetzwerkes 107 und der anderen Untersysteme im wesentlichen dieseLbe.

Das StrahLformungsnetzwerk 107 hat eine Vielzahl von Anschlüssen 100 a, die mit den Antennen verbunden sind, über diese Anschlüsse 100 a wird den einzelnen Antennen Energie zugeführt und zwar mit bestimmten relativen Phasen. Im Empfangsbetrieb erhalten sie Signale, die aus der Strahl-

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richtung der AntennenzeiLe 100 empfangen worden sind, mit entsprechenden relativen Phasen. Da das Strahlformungsnetzwerk 107 voll reziprok betrieben werden kann, erzeugt es für den Sende- und für den Empfangsbetrieb mit Hilfe der Antennenzeile 100 in einer vorgegebenen Richtung eine Strahlungskeule und zwar für jeden der ersten Anschlüsse 107 a. Strahlformungsnetzwerke an sich können auch dazu verwendet werden, gleichzeitig eine Vielzahl von Strahlungskeulen zu erzeugen. Beimempfangsseitigen Betrieb werden, wenn eine Vielzahl von Strahlungskeulen gleichzeitig vorhanden sind, die empfangenen Signale in einzelne Signale aufgetrennt und zwar in Übereinstimmung mit den Strahlungskeulen.

Für das Strahlformungsnetzwerk 107 kann eine bekannte Matrix verwendet werden. Eine mögliche Realisierung ist die sogenannte Butler—Matrix; ein Netzwerk in Art der bekannten "Rotman-Linse" ist die bevorzugte Ausführungsform für das Strahlformungsnetzwerk 107. Dies ist darin begründet, daß es mit der Rotman-Linse .möglich ist, eine Strahlschwenkung über einen großen Winkelbereich durchzuführen mit einer Strahlbreite von Bruchteilen von Grad. Es ist weiterhin bekannt, daß es mit einer Rotman-Linse möglich ist, die Nebenkeulen relativ niedrig zu halten und außerdem können große Signalbandbreiten verarbeitet werden.

Die Rotman-Linse an sich wurde in der technischen Literatur ausführlich beschrieben, z.B. in "Wide-Angle Microwave Lens for Line Source Applications" von W. Rotman und R.F.Turner, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Band AP-11, Seiten 623 bis 632 (1963). Weitere Beschreibungen mit zusätzlichen Informationen über die

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Rotman-Linse und ihre Anwendungen sind enthalten in "Lens-Fed MuLtiρLe-Beam Arrays" von Donald Archer, Microwave Journal, Band 18, Oktober 1975, Seiten 37 bis 42; "Microstrip and Triplate Rotman Lenses" von A.Y.Niazi, M.S.Smith und D.E.N Davies, Microwave Exhibitions and Publishers, Sevenoaks, Kent, Eng land,"Conference Proceedings - Military Microwaves '80".

Nachfolgend wird auf die Fig.2 bezug genommen, in der etwas detaillierter das St rah I formungsnetzwerk 107 realisiert als Rotman-Linse dargestellt ist. Für Zwecke der weiteren Beschreibung ist ein Winkel θ angegeben, der ein diskreter Winkel ist in beliebiger Ausrichtung in der Azimutebene. Es wird hier nochmals daran erinnert, daß für Zwecke der Beschreibung angenommen wurde, daß eine Strahlschwenkung oder Strahlausrichtung in der Azimutebene erfolgt, wenngleich die Erfindung nicht auf diese Art der Azimutstrahlschwenkung beschränkt ist.

Nachfolgend wird wieder auf die Fig.1 bezug genommen. Es ist eine HF-SchaItmatriχ 108 vorgesehen, die von einer programmierten Strahlsteuerungseinrichtung 118 gesteuert wird. Die HF—Scha It matriχ ist im wesentlichen ein steuerbarer HF·—Scha I ter; realisiert beispielsweise in Streifenleitungstechnik oder Mikrostreifen Leitungstechnik und mit einem Diodenschalter wie dies aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist. Ein Beispiel für die Verwendung von HF-Dioden, die einzeln in Durchlaßrichtung oder Sperrichtung vorgespannt werden um den HF—Weg zu steuern, ist in der US Patentschrift Nr. 4 070 639 beschrieben. Eine weitere und mehr allgemein gehaltene Beschreibung von HF-Diodenschalter ist in dem Buch "Radar Handbook" von Merrill I. Skolnik, McGraw-Hill Verlag New York, 1970, insbesondere im Kapitel 8, Abschnitt 26, enthalten. Dieser

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Text enthält Bibliographieangaben für weitere Informationen über die Art von MikrowelLendiodenschaItungen und Schalt-Netzwerken, die geeignet sind für die Realisierung der HF—Schaltmatrix 108.

Die HF-Schaltmatrix 108 stellt funktionell Verbindungen dar für die Hauptstrahlungskeule und zwar vom Sender 110 über den Zirkulator 109 der als Duplexer verwendet wird, und über den Zirkulator 109 über die Leitung 111 zum Phasennetzwerk 114. Somit wird beim Empfangsbetrieb die Leitung 111 über die HF—SchaItmatriχ 108 mit einem diskreten Anschluß der Eingangsanschlüsse 107a des Strahlformungsnetzwerkes 107 verbunden,wobei dieser Anschluß der gewünschten Hauptstrahlrichtung sowohl für den Sendeais auch den Emfangsbetrieb entspricht. Somit ist der An-Schluß der HF-Schaltmatrix 108, die mit dem Zirkulator 109 verbunden ist, durchgeschaltet zu dem entsprechenden Anschluß 107a der St rah I formungsschaItung 107, die einem gewünschten Hauptstrah LwinkeI der Antennenzeile 100 entspricht. Die entsprechende Steuerung der Dioden wird von einer programmierten StrahLsteuerungseinrichtung 118 gesteuert. Die StrahLsteuerungseinrichtung 118 erhält das AusgangssignaL einer Winkelnachführeinrichtung 117 über eine Leitung 117a. Die Winkelnachführungseinrichtung führt das Signal einem Ziel nach. Sie erhält ein EingangssignaL vom Radarempfänger 115, der dem Phasennetzwerk 114 nachgeschaltet ist. Wenn man zunächst vorübergehend die Funktion des Phasennetzwerks 114 außer Betracht läßt, ist zu bemerken, daß die Winkelnachführeinrichtung 117 ein bekanntes Untersystem eines bekannten WinkeInachführradargerätes ist. Die Winkelnachführung, die Schaltungen und die notwendigen Untersysteme sind für Radargeräte an sich bekannt. Sie wurde ursprünglich für die Führung für Antiflugzeuggeschosse verwendet. In dem Buch "Introduction

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to Radar Systems" von MerriLL I. SkoLnik, McGraw-HiLl Vertag New York, 1962, enthält KapiteL 5 "Tracking Radar" eine Zusammenfassung über die bekannte Winkelnachführtechnik. Dort sind auch ausführliche Bibliographieangaben enthalten. Für den Fachmann ist es einfach, eine Winkelnachführeinrichtung zu realisieren, die an die programmierte Strahlsteuerungseinrichtung 118 digitale oder analoge Ausgangssignale abgibt. Die programmierte Strahlsteuerungseinrichtung und für diesen Zweck die HF—Scha Itmatrix 108 kann man sich gedacht denken als Teil eines Winkelnachführuntersystems. Die programmierte Strahlsteuerungseinrichtung 118 erzeugt Signale, die zu der Matrix 108 weitergeleitet werden zur Auswahl einer der ersten Anschlüsse 107a des StrahLungsformungsnetzwerkes 107 für die Position der Haupt st rah I richtung.

Zusätzlich zu der Leitung 111 für das über die Hauptstrahlrichtung empfangene Signal erhält das Phasennetzwerk 114 ein Leitungspaar 112 und 113, über das von der HF—Schaltmatrix Interferenzsignale weitergeleitet werden. Die Anzahl der Leitungen, die die HF-S cha It matriχ mit dem Phasennetzwerk verbinden, kann wie im vorliegenden Fall gleich 2 sein; ihre Zahl kann jedoch, je nach Wunsch, auch wesentlich größer sein.

Für den St rah L sehwenkbetrieb ist es von Vorteil, die programmierte Strahlsteuerungseinrichtung 118 periodisch zu betreiben, so daß die HF-Schaltmatrix 108 nacheinander die einzelnen Eingänge 107a des St rah Lfοrmungsnetzwerks 107 wirksam schaltet, so daß die Haupt st rah Lungsrichtung in relativ kleinen Schritten über den gesamten gewünsch ten Strahlschwenkbereich weitergeschaltet wird. In diesem Fall ist das AusgangssignaL auf der Leitung 117a der Winkelnachführeinrichtung unwirksam, wie es der Fall ist

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bei den meisten Winkelnachführsystemen. Das Signal 117a wird jedoch wieder wirksam nachdem die Haupt strahlungskeule auf ein Ziel ausgerichtet ist. Die programmierte Strahlsteuerungseinrichtung 118 kann auch so ausgelegt sein, daß sie eine statistische Strahl ausrichtung-ermöglicht, da die Strahlausrichtung trägheitslos erfolgt.

Normalerweise werden die Nulleinzüge im Strahlungsdiagramm in dem gewünschten Sektor so gewählt, daß sie in einer bestimmten Versetzung der Hauptstrah Lrichtung folge"/ wobei die Versetzung so gewählt ist, daß die Nulleinzüge in Richtung einer Nebenkeule gerichtet sind, die durch die Nulleinzüge ausgelöscht werden soll. Die programmierte Strahlsteuerungseinrichtung 118 kann so ausgelegt sein, daß sie in der Schaltmatrix 108 außer dem Schalterbereich, der der Hauptkeule zugeordnet ist, den Schalterbereich betätigt, der den Nulleinzügen zugeordnet ist. Für die Nulleinzüge werden die Signale über Leitungen 107a, über die HF—SchaItmatriχ 108 und die Leitungen 112 und 113 zu dem Phasennetzwerk 114 geleitet.

Wenn die Hauptkeule auf Grund von Nachführkommandosignalen ihre Lage ändert, dann ändern auch die Nulleinzüge, die an die Lage der Hauptkeule gekoppelt sind, ihre Lage und bewegen sich um gleiche Winkelbetrage wie die Hauptstrahlungskeule weiter; sie behalten jedoch ihren winkelmäßigen Abstand von der Hauptstrahlungskeule bei.

Die Funktionen für die programmierte Schalt steuerungseinrichtung 118 können mittels digitaler logischer Systeme realisiert werden. Es kann beispielsweise ein PROM programmiert werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das geeignet ist, die Schaltmatrix 108 geeignet zu steuern. Durch eine entsprechende Steuerung der Dioden in der Schaltmatrix 108 werden die Leitungen 111, 112 und

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113 mit den Anschlüssen 107a des Strahlformungsnetzwerkes, die den entsprechenden Winkeln zugeordnet sind, verbunden.

Nachfolgend wird anhand der Fig.,3 und 4 das Phasennetzwerk 114 näher erläutert. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 wird angenommen, daß ein einzelner Nulleinzug vorgesehen ist, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 vorgesehen ist, daß, entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig.1, zwei Nulleinzüge vorgesehen sind.

In der Fig.3 sind der Zirkulator 109 und die Signalleitungen 111 und 112 wie in Fig.1 dargestellt. Mittels eines Phasenschiebers 301 (0») wird die Phase für das Ausgangssignal auf der Leitung 305, die mit dem Radarempfänger 115 verbunden ist, eingestellt und mittels eines Phasenschiebers 302 (0. ) erfolgt die Einstellung der re-

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lativen Phase für die auf den Leitungen 111 und 112 vorhandenen Signale, so daß zusammen mit dem Einfluß von Kreuzkopplern 304 und 303 die Signalenergie, die auf der Leitung 112 vorhanden ist, für den Ausgang 305 nahezu ausgelöscht wird.

Wenn der Pegel der Signale, die über Nebenkeulen empfangen wurden, wobei die Nebenkeulen in Richtung des gewünschten Nulleinzugs liegen', kleiner als -30 dB ist, dann werden als Koppler 303 und 304 -36-dB—Koppler verwendet. Diese sekundäre Signalenergie, die notwendig ist, um in jeder gegebenen Richtung eine Auslöschung zu bewirken, ist typischerweise sehr niedrig und dementsprechend geht in einem Abschluß 306 nur sehr wenig Energie verloren. Der Widerstand ist für Zwecke des Abgleichs notwendig.

Die Phasenschieber 301 und 302 können von Hand entsprechend empirisch ermittelter Werte eingestellt werden, um in dem gewünschten Winkel einen Nulleinzug zu erhalten. Um einen

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Nulleinzug in einer anderen Richtung zu erhalten, und zwar zusätzlich zu dem ersten Nulleinzug, wird anhand der Fig.4 eine weitere Realisierung erläutert. Auch bei dem AusführungsbeispieL nach Fig.4 wird auf ähnliche Weise mittles unabhängigem Einstellen der Phasenschieber 401 bzw. 402 die Amplitude und die Phase auf gewünschte Werte gebracht. Es sind Koppler 403 und 404 vorgesehen, die in bezug auf den zweiten Nulleinzug die gleiche Funktion haben wie die Koppler 303 und 304. Wenn der .angenommene Signalpegel für die zweite Nebenkeule, die ausgelöscht werden soll, in der Größenordnung von -35 dB ist, dann werden für die Koppler 403 und 404 -41 dB Koppler verwendet. Es ist im wesentlichen keine Wechselwirkung vorhanden zwischen dem Einstellen der Phasenschieber für den einen Nulleinzug, wenn die anderen für den anderen Nulleinzug eingestellt werden. In beiden Fällen erfolgt die Einstellung von Hand und entsprechend empirisch ermittelter Werte und zwar als Funktion der Signalamplitude. Das heißt, das Einstellen der Phasenschieberpaare (301 und 302 für den ersten Nulleinzug und 401 und 402 für den zweiten Nulleinzug) erfolgt so, daß das Signa I/Rausch-VerhäLtnis des empfangenen Signals beim Vorhandensein eines unerwünschten Signals in bekannten Richtungen erfolgt.

Als Phasenschieber werden digitale Phasenschieber verwendet. Verwendet man einen 5-bit-Phasenschieber, dann kann man zwei Nulleinzüge in dem Strahlungsdiagramm der Antennenzeile mit mehreren Antennen erzeugen.

Wie im Ausführungsbeispiel der Fig.3 wird auch bei dem AusführungsbeipeiL der Fig.4 in einem Abschluß 306 nur eine geringe Signalleistung vernichtet; dasselbe gilt für den Abschluß 405.

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Es wird nochmal bemerkt, daß wenn man einmal eine optimaLe PhasenschiebereinsteL lung ermittelt hat und wenn die winkelmäßige Trennung zwischen den Nulleinzügen und der Haupt strahlungskeuLe fest bleibt, die PhasenschiebereinstelLung ungestört bLeibt, da die Nulleinzüge im wesentlichen an die Bewegung der HauptstrahLungskeuLe gekoppelt sind und so programmiert sind, daß sie der Haupt strahlungskeule mit einem bestimmten Winkelversatz folgen.

Für den Fachmann ist es Leicht ersichtlich und auch leicht zu realisieren, daß die Optimierung und die EinstelLung der Phasenschieber automatisch erfolgen kann. Hierbei ist es ohne Bedeutung ob noch weitere Phasenschieber hinzukommen .

Weiterhin stellt es für den Fachmann keine Probleme dar, die Lösung so abzuwandeln, daß die Nachführung der Nulleinzüge in Richtung von unerwünschten Interferenzsignalen unabhängig von der Nachführung der HauptstrahLungskeuLe erfoLgt. In diesem Fall bleibt der Winkel zwischen der HauptstrahLungskeuLe und der Richtung der NuLLeinzüge nicht konstantjUnd ein oder mehrere Nulleinzüge fallen nicht zwangsläufig' in die Richtung einer speziellen Nebenkeule des gesamten Strahlungsdiagramms.

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15.06.3982

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Claims

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC
CORPORATION, NEW YORK

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Patentansprüche

Richtantenne zur Erzeugung eines HauptstrahLungsdiagramrns in Richtung eines ersten Winkels und einer gewünschten Anzahl von Nu I Leinzügen, die zum Hauptstrah-Lungsdiagramm eine bestimmte Ausrichtung aufweisen, mit einer aus mehreren Antennen (101 bis 106) bestehenden AntennenzeiLe (100), mit einer Speiseeinrichtung, die ein reziprokes StrahLformungsnetzwerk (107) mit einer Anzahl erster Anschlüsse d07a) und einer Anzahl zweiter Anschlüsse (100a) enthält, wobei die zweiten Anschlüsse jeweils mit einer Antenne verbunden sind, und das abhängig davon, welcher seiner ersten Anschlüsse wirksam geschaltet ist, den Antennen so die Speiseenergie zuführt, daß die Hauptstrah Irichtung in unterschiedliche Richtungen weist, und mit einem Duplexer (109), der mit einem Sender (110) und einem Empfänger (115) verbindbar und mit den Antennen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Duplexer antennenseitig jeweils mit einem der ersten Anschlüsse des Strahlformungsnetzwerkes verbunden ist, wobei der Anschluß abhängig von der gewünschten Strahlungsrichtung gewählt ist, daß ein Phasennetzwerk vorgesehen ist, das mehrere Eingänge aufweist, die mit minde-stens mit einem Teil der ersten Anschlüsse (107a) des Strahlformungsnetzwerkes verbunden sind, wobei einer der Eingänge mit dem Strahlformungsnetzwerk über den Duplexer verbunden ist, daß der Ausgang des Phasennetzwerkes mit einem Empfänger verbindbar ist, und daß das Phasennetzwerk eine Steuereinrichtung enthält, das die Phasen der ihm zugeführten Sig-

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Stuttgart, 15. Juni 1982

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naLe so steuert, daß für die Richtungen, die den Anschlüssen des Strahlformungsnetzwerkes, die zum betrachteten Zeitpunkt nicht mit dem Duplexer verbunden sind, ein Nulleinzug gebildet wird.
2. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasennetzwerk außer mit dem Anschluß des Strahlformungsnetzwerkes, der der Haupt st rah Irichtung zugeordnet ist und mit dem es über den Duplexer verbunden ist, mit einem weiteren dieser Anschlüsse verbunden ist_i und daß es so gesteuert wird, daß in einer von der Hauptstrahlrichtung unterschiedlichen Richtung ein Nulleinzug gebildet wird.
3. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasennetzwerk außer mit dem Anschluß des St rah Lformungsnetzwerkes, der der Hauptstrahlrichtung zugeordnet ist und mit dem es über den Duplexer verbunden ist, mit mehreren weiteren Anschlüssen verbunden ISt_x und daß es so gesteuert wird, daß in mehreren von der Haupt st rah Irichtung unterschiedlichen Rieh· tungen Nulleinzüge gebildet werden.
4. Richtantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das St rah Iformungsnetzwerk eine Rotman-Linse ist.
5. Richtantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasennetzwerk (Fig. 3)«l einem ersten Signalweg zwischen dem Dup lexer-Εingang (111) und dem Ausgang (115) einen ersten einstellbaren Phasenschieber (301) und in dem wei teren S i gna I weg zwischen de weiteren Eingang (112) und einem Abschluß (306) einen zweiten einstellbaren Phasenschieber (302) enthält und daß ein

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Paar Koppler (303, 304) den ersten SignaLweg vor und

dem

nach steuerbaren Phasenschieber mit dem zweiten SignaLweg zwischen dem zweiten steuerbaren Phasenschieber und dem Abschluß verbindet
6. Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasennetzwerk (Fig. 4)in einem ersten Signalweg zwischen dem Duplexer-Eingang (111) und dem Ausgang (115) mehrere erste einstellbare' Phasenschieber (301,

401) enthält, daß in weiteren Signalwegen zwischen den weiteren Eingängen (112, 113) und jeweils einem Abschluß (306, 405) weitere einstellbare Phasenschieber (302,

402) vorgesehen sind, daß jeder Richtung für einen Nulleinzug ein erster einstellbarer Phasenschieber zugeordnet ist und daß Kopplerpaare (403, 404; 303, 304) vorgesehen sind, die jeweils den ersten Signalweg vor und nach einem einstellbaren Phasenschieber mit den diesem Phasenschieber zugeordneten weiteren Signalweg zwischen Phasenschieber und Abschluß des weiteren Signalwegs verbi nden.
7. Richtantenne nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Koppler einen niedrigen Übertragungsfaktor aufweisen und daß die Verkopplung so gewählt ist, daß sie, gemessen in Dezibel, kleiner ist als der Pegel, gemessen in Dezibel, einer AntennennebenkeuLe in Richtung des entsprechenden Nulleinzugs.
8. Richtantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Strahlformungsnetzwerk (107) und den Duplexer (109) bzw. das Phasennetzwerk (114) eine steuerbare Schalteinrichtung (108) eingefügt ist, mit der die Hauptstrahlrichtung und die Richtungen der Nulleinzüge ausgewählt werden.

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9. Radargerät mit einer Richtantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8.