DE3223598C1

DE3223598C1 - Adaptive reception antenna system - has compensation loop altering main antenna diagram using controlled weighting elements

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Publication number: DE3223598C1
Application number: DE19823223598
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl-Ing Eickelkamp; Gerhard Dipl-Ing Ritter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1991-05-02
Anticipated expiration: 2002-06-25

Abstract

The adaptive reception antenna syste, incorporating noise signal suppression, has a highly directional main antenna (2) and one or more auxiliary antennae (3), each with a compensation lop for altering the main antenna diagram using controlled weighting elements (4, 5) and an adder (6) for combining the weighted auxiliary antenna signal wiith the main atenna signal. The IF signal (ZF) obtained from the receiver (7) is fed to a 3dB coupler (14) in turn coupled to a demodulator (15) for providing a measuring signal for each regulating loop. Each measuring signal is fed via a filter (16, 17) to a phase detector (18, 19) for comparison with the original axuiliary modulation to suppply a control signal to each weighting element via a low-pass filter (20, 21) and amplifier (22, 23). ADVANTAGE - Improved compensation for quasi-static interference.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein adaptives Empfangsan tennensystem zum Unterdrücken von aus diskreten Richtungen stammenden Störersignalen mit einer einen hohen Richtfak tor aufweisenden Hauptantenne, mit einer oder mehreren Hilfsantennen und mit einer oder mehreren, jeweils einer Hilfsantenne zugeordneten Kompensationsregelschleifen zur Veränderung des Hauptantennen-Nebenzipfeldiagramms, so daß dieses derart modifiziert wird, daß in Richtung der Störer ein Pegelminimum (Nullstelle) zu liegen kommt, unter Verwendung von an jede Hilfsantenne angeschlossenen, mit Hilfe von Steuerspannungen betriebenen Wichtungsstell gliedern zur Amplituden- und Phaseneinstellung und mit einer Summierschaltung, in der die gewichteten Hilfsantennen signale und das Hauptantennensignal addiert werden.The invention relates to an adaptive receive system for suppressing from discrete directions originating interferer signals with a high directivity main antenna, with one or more Auxiliary antennas and with one or more, each one Auxiliary antenna assigned compensation control loops to change the main antenna sub-lobe diagram, so that this is modified so that in the direction the interferer comes to a minimum level (zero), using connected to each auxiliary antenna, weighting point operated with the aid of control voltages structure for amplitude and phase adjustment and with one Summing circuit in which the weighted auxiliary antennas signals and the main antenna signal are added.

Es sind bereits Maßnahmen zur Verbesserung der Störfestig keit von Funkempfangssystemen, insbesondere von Radarsy stemen, gegenüber aktiven Störern bekannt, die über Neben zipfel einer Richtantenne empfangen werden.There are already measures to improve the immunity to interference radio reception systems, especially radarsy stemen, known to active jammers who have over corner of a directional antenna can be received.

Beim sogenannten "Sidelobe Blanker" werden die von einer Hilfsantenne und einer Hauptantenne empfangenen Signal amplituden von zwei übereinstimmenden Empfangszügen mit einander verglichen. Ist das Signal im Hilfskanal das größere, so wird der Ausgang zur weiteren Empfangsdaten verarbeitung gesperrt und damit die Störung ausgeblendet. Es ist offensichtlich, daß bei starken CW-Signalen diese Art der Störunterdrückung problematisch wird, da der Signalfluß im Hauptantennenempfangskanal völlig unter brochen ist. Ein derartiger "Sidelobe Blanker" ist bei spielsweise in der Zeitschrift "Microwave Journal", Vol. 21, Nr. 3, März 1978, Seiten 69 bis 73 beschrieben. In the so-called "Sidelobe Blanker", those of one Auxiliary antenna and a main antenna received signal amplitudes of two matching receiving trains with compared to each other. Is the signal in the auxiliary channel that larger, so the output becomes further receive data processing blocked and thus the fault hidden. It is obvious that with strong CW signals this Type of interference suppression becomes problematic because of the Signal flow in the main antenna receiving channel completely below is broken. Such a "sidelobe blanker" is included for example in the journal "Microwave Journal", Vol. 21, No. 3, March 1978, pages 69 to 73.

Aus der Zeitschrift "Siemens Forschungs- und Entwicklungs berichte" Band 6, 1977 Nr. 5, Seiten 300 bis 307 sind An tennensysteme mit einer adaptiven räumlichen Filterung zur Unterdrückung von Störsignalen bekannt. Mit einer einzigen Hauptantenne, die als konventionelle Richtantenne ausge bildet sein kann, läßt sich ein "Sidelobe canceller-System" realisieren, bei dem zur Bildung des Schätzwertes der Störung eine oder mehrere Hilfsantennen erforderlich sind. Hierbei wird das Signal des Hilfsantennenempfangskanals, welches im wesentlichen nur aus dem Störsignal besteht, in der Amplitude und Phase so eingestellt, daß es das Störsignal im Hauptantennenempfangskanal gerade kompen siert. Den Vorgang des Einstellens des Störsignals be zeichnet man als Wichtung. Die Steuergröße für die Wich tung wird durch Korrelation des Hilfs- und Hauptkanals ge wonnen. Die Korrelation erfolgt im Zwischenfrequenzbereich beispielsweise mittels Multiplizierer und einem nach folgenden Integrator ( Tiefpaß). Kritisch sind hierbei vor allem Offset-Spannungen des Multiplizierers, da sie die Wichtung verfälschen und damit die Störunterdrückung verschlechtern. Um die Offset-Probleme zu umgehen, kann man in den Regelschleifen auch mit einer zweiten Zwischen frequenz von einigen MHz arbeiten und verwendet dann Band pässe als Integrationsglieder. Der Vorteil der driftfreien Regelschleife wird jedoch mit einem höheren Aufwand und Dynamikproblemen erkauft.From the magazine "Siemens Research and Development reports "Volume 6, 1977 No. 5, pages 300 to 307 are An tennis systems with adaptive spatial filtering for Suppression of interference signals known. With one Main antenna, which is a conventional directional antenna a "sidelobe canceller system" realize, in which the Interference one or more auxiliary antennas are required. Here, the signal of the auxiliary antenna reception channel, which essentially consists only of the interference signal, adjusted in amplitude and phase so that it Compensate for interference signal in the main antenna reception channel siert. The process of adjusting the noise signal is drawn as a weighting. The tax amount for the wich tion is correlated between the auxiliary and main channels won. The correlation takes place in the intermediate frequency range for example using multipliers and one after following integrator (low pass). Are critical here especially multiplier offset voltages as they falsify the weighting and thus the interference suppression worsen. To get around the offset problems, you can one in the control loops also with a second intermediate frequency of a few MHz and then uses band passports as integration links. The advantage of drift-free Control loop is however with a higher effort and Bought dynamic problems.

Bei den bekannten Regelschleifen zur adaptiven Nebenzipfel signalunterdrückung ist es somit stets erforderlich, das von einer Hilfsantenne empfangene Störsignal zumindest in den Zwischenfrequenzbereich umzusetzen. Dies erfordert zusätzlich zum Empfangskanal des Funkempfängers einen weiteren Empfangskanal, dessen Amplituden- und Phasenver halten mit dem des Hauptkanals möglichst gut überein stimmen muß. Ist diese Forderung bei nur einem Hilfskanal noch mit verhältnismäßig erträglichem Aufwand zu er füllen, so stößt man bei mehreren Hilfskanälen schnell auf technische Schwierigkeiten und Kostenprobleme, da sich die Anzahl der Hilfskanäle mit der Zahl der Regelschleifen vervielfacht.In the known control loops for adaptive secondary lobes signal suppression, it is therefore always necessary that Interference signal received by an auxiliary antenna at least implement in the intermediate frequency range. This requires in addition to the receiving channel of the radio receiver another receiving channel, its amplitude and phase ver are as close as possible to that of the main channel must be correct. Is this requirement with only one auxiliary channel still with relatively tolerable effort fill, you quickly come across several auxiliary channels on technical difficulties and cost problems since the number of auxiliary channels with the number of control loops multiplied.

Darüber hinaus ist der Einsatz derartiger adaptiver Empfangsantennensysteme bei Radargeräten problematisch, da sie von rundstrahlenden Hilfsantennen ausgehen. Insbe sondere ergeben sich störende Effekte durch Festzeichen störung in der Auswertung und eine Festzeichenmodulation durch die Auswertung.In addition, the use of such is more adaptive Receiving antenna systems in radars problematic because they are based on omnidirectional auxiliary antennas. In particular in particular there are disturbing effects from fixed signs disturbance in the evaluation and a fixed sign modulation through the evaluation.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein ohne Schwierigkeiten bei Radargeräten einsetzbares adaptives Empfangsantennen system zu schaffen, bei dem lediglich ein einziger Empfangsweg bis in den Zwischenfrequenzbereich vorhanden ist.The object of the invention is a without difficulty adaptive receiving antennas that can be used with radar devices to create a system in which only one Reception path up to the intermediate frequency range available is.

Gemäß der Erfindung, die sich auf ein adaptives Empfangs antennensystem der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Steuerspannung für jedes Wichtungsstellglied ein charakteristisches Hilfs modulationssignal überlagert ist, daß nach der Summier schaltung vom aufaddierten und in die Zwischenfrequenz ebene umgesetzten Ausgangssignal nach einer Demodulation für jede Regelschleife ein Meßsignal ausgekoppelt wird und aus der in diesem Meßsignal enthaltenen und selek tierten charakteristischen Modulation die jeweilige Steuerspannung in einem Detektor durch Vergleich mit der ursprünglichen Hilfsmodulation gewonnen und über einen Tiefpaß bzw. Integrator dem jeweiligen Wichtungsstell glied zugeführt wird. Es wird somit nach der Erfindung ein spezielles Gradientenverfahren angewendet, bei dem der Gradient der Ausgangsleistung im Hauptantennenempfangs signal in Abhängigkeit von den Wichtungen gemessen und zur Steuerung derselben verwendet wird. Zur Bestimmung des Gradienten der Ausgangsleistung werden den Wichtun gen in den Hilfskanälen die charakteristischen Hilfs modulationssignale überlagert. Beim Vorhandensein von Störsignalen läßt sich aus der Art der Modulation der Stör signale durch diese Hilfsspannungen die Regelablage erkennen. Dies geschieht durch den Demodulator im Zwischen frequenzbereich und die entsprechend ausgebildete Signal verarbeitung.According to the invention, which is based on adaptive reception antenna system of the type mentioned, is solved this problem in that the control voltage for each weighting actuator is a characteristic aid modulation signal is superimposed that after the summing switching from the added and into the intermediate frequency level converted output signal after demodulation a measurement signal is coupled out for each control loop and from the contained in this measurement signal and selek characteristic modulation Control voltage in a detector by comparison with of the original auxiliary modulation and over one Low pass or integrator to the respective weighting point member is fed. It is thus according to the invention special gradient method applied, in which the Gradient of the output power in the main antenna reception signal measured depending on the weights and is used to control the same. For determination of the gradient of the output power become important characteristic auxiliary in the auxiliary channels modulation signals superimposed. In the presence of Interference signals can be derived from the type of interference modulation signals through these auxiliary voltages the control filing detect. This is done in the meantime by the demodulator frequency range and the appropriately trained signal processing.

Um Verkopplungen der einzelnen Regelkreise zu vermeiden, sind drei Verfahren möglich, nämlich ein Zeit-, ein Fre quenz- oder ein Codierungsmultiplexbetrieb der Hilfs modulationssignale. Bei Frequenzmultiplexbetrieb ist zu sätzlich ein Quadraturbetrieb oder eine getrennte An steuerung möglich. Der Quadraturbetrieb besteht darin, daß in den Hilfsantennenempfangszügen jeweils eine 90°- Leistungsteilereinrichtung zur Aufteilung des Hilfsan tennensignals in zwei Quadraturkomponentensignale vorge sehen und in jedem dieser Signalzüge ein Wichtungstell glied eingeschaltet ist, wobei jedes dieser beiden Stell glieder zu einer eigenen, in sich geschlossenen Teilregel schleife gehört, die beide ebenfalls mit unterschiedlichen charakteristischen Hilfsmodulationen betrieben werden. Die beiden Quadraturkomponenten-signalzüge werden nach der Wichtung wieder zusammengefaßt.To avoid coupling the individual control loops, three methods are possible, namely a time, a fre quenz- or a coding multiplex operation of the auxiliary modulation signals. With frequency division multiplex operation is too In addition, a quadrature mode or a separate type control possible. Quadrature operation consists of that in the auxiliary antenna receiving trains a 90 ° - Power divider device for dividing the auxiliary tennensignal in two quadrature component signals see and a weighting point in each of these signal trains link is turned on, each of these two Stell links to a separate, self-contained sub-rule heard loop, both also with different characteristic auxiliary modulations are operated. The two quadrature component signal trains will follow the weighting summarized again.

Das ein spezielles Gradientenverfahren anwendende adap tive. Antennensystem nach der Erfindung bietet verschiedene Vorteile. Die bereits erwähnten Offset-Probleme werden unkritisch, da die gesamte Verstärkung bei Wechsel spannungen erfolgen kann.The adap using a special gradient method tive. Antenna system according to the invention offers various Advantages. The offset problems already mentioned will uncritical because the entire gain when changing tensions can occur.

Bei den bekannten adaptiven Regelschleifen kann - wie be reits geschildert - die Korrelation praktisch nur im Zwischenfrequenz- oder Video-Bereich durchgeführt werden, da einerseits keine brauchbaren Korrelatoren für den Hoch frequenzbereich zur Verfügung stehen, andererseits bei einer Korrelation im Hochfrequenzbereich diese zwangs läufig über die gesamte Breite der Eingangsfilter durchge führt wird. Da die Hochfrequenz-Bandbreite zumeist bedeu tend größer ist als die eigentliche Zwischenfrequenz- Nutzbandbreite, würde das Korrelationsergebnis durch fre quenzbanduninteressante Einflüsse verfälscht und damit die Störunterdrückung verschlechtert werden. Bei den Regelschleifen nach dem adaptiven Empfangsantennensystem nach der Erfindung kann dagegen die Steuerungsgröße für die Wichtung im Zwischenfrequenz-Bereich gewonnen werden, während die Wichtung selbst auf der Hochfrequenz seite erfolgt. Hierdurch entfällt der weitere Hilfsan tennenempfangskanal mit seinen Gleichlauf- und Dynamik problemen. Das Störsignal wird eliminiert, bevor es den Empfangskanal durchläuft. Der Dynamikbereich wird dadurch entscheidend verbessert. Das Signal/Rausch-Verhalten des Empfängers wird nicht durch Rauschen des Hilfskanals ver schlechtert.In the known adaptive control loops - as be already described - the correlation practically only in Intermediate frequency or video range are performed because on the one hand there are no usable correlators for the high frequency range are available, on the other hand at a correlation in the high-frequency range forces this run across the entire width of the input filter leads. Since the high-frequency bandwidth is mostly significant tend to be larger than the actual intermediate frequency Useful bandwidth, the correlation result would be fre influences that are not relevant to the quenzband are falsified and thus the interference suppression are deteriorated. Both Control loops based on the adaptive receiving antenna system however, according to the invention, the control variable won for the weighting in the intermediate frequency range be while the weighting itself on the radio frequency side is done. This eliminates the need for additional help Tennenempfang channel with its synchronism and dynamics problems. The interference signal is eliminated before it Receiving channel runs through. This will change the dynamic range significantly improved. The signal / noise behavior of the Receiver is not spoiled by noise from the auxiliary channel worsened.

Die Durchführung der Störkompensation im Hochfrequenz- Bereich gemäß dem adaptiven Empfangsantennensystem nach der Erfindung bringt außerdem den Vorteil, daß eine ein fache Nachrüstung bestehender Anlagen möglich ist.The implementation of interference compensation in high frequency Range according to the adaptive receiving antenna system the invention also has the advantage that a existing systems can be retrofitted.

Bei Rundsuchradaranwendungen lassen sich durch Abspeichern der Einstellwert für die einzelnen Störerrichtungen und Verwendung dieser Werte als Anfangswerte für den nächsten Umlauf bei quasistatischer Störumgebung Verbesserungen der Einstellzeiten erzielen.In search radar applications, can be saved the setting value for the individual fault devices and Use these values as initial values for the next one Circulation in a quasi-static disturbance environment improvements of the Achieve response times.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei, in je weils einer Figur dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is based on two, in each Because of a figure shown embodiments explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 das Blockschaltbild eines adaptiven Empfangsantennen systems nach der Erfindung mit einer analogen Regel schleife, und Fig. 1 shows the block diagram of an adaptive receiving antenna system according to the invention with an analog control loop, and

Fig. 2 das Blockschaltbild eines adaptiven Empfangsantennen systems nach der Erfindung mit einer digitalen Regelschleife. Fig. 2 shows the block diagram of an adaptive receiving antenna system according to the invention with a digital control loop.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten adaptiven Empfangsantennen system wird ein Störsignal 1 von einer Radarantenne 2 über Nebenzipfel und von einer zusätzlichen Hilfsantenne 3 empfangen. Das Signal der Hilfsantenne 3 wird mittels zweier Wichtungsstellglieder 4 und 5 in der Amplitude und Phase so eingestellt, daß es am Summationspunkt am Ausgang einer Summierschaltung 6 das Störsignal der Haupt antenne 2 gerade kompensiert. Die Hilfsantenne 3 weist vorzugsweise in der Hauptstrahlrichtung der Hauptantenne 2 eine Nullstelle im Strahlungsdiagramm auf. Die Betrach tungen in diesem Zusammenhang gelten nicht nur für eine einzige Hilfsantenne 3, sondern auch für mehrere solche Hilfsantennen, mit denen sich dann auch entsprechend mehr Störersignale unterdrücken lassen. Unter der Voraus setzung, daß die mittlere Nutzsignalleistung gegenüber. der Störleistung zu vernachlässigen ist, kann die nach der Kompensation im Anschluß an einen Radar-Empfangszug 7 im Zwischenfrequenz-Kanal verbliebene Störleistung als Regel kriterium für die Amplituden- und Phaseneinstellung des Hilfsantennenzweiges herangezogen werden. Bei der Reali sierung einer derartigen Regelschleife wird das Signal der Hilfsantenne 3 in zweckmäßiger Weise durch einen 90°- Hybrid 8 in zwei Quadraturkomponenten aufgespalten. Das Signal des Hilfsantennenzweiges wird dann durch die zwei gleich ausgebildeten Wichtungsstellglieder 4 und 5, bei spielsweise Dämpfungsglieder, und zwei voneinander unab hängige Regelschleifen in Amplitude und Phase beeinflußt. Die beiden unterschiedlich gewichteten Qaudraturkomponen ten werden dann in einem Koppler 9 wieder zusammengefaßt.In the adaptive receiving antenna system shown in FIG. 1, an interference signal 1 is received by a radar antenna 2 via side lobes and by an additional auxiliary antenna 3 . The signal of the auxiliary antenna 3 is adjusted by means of two weighting actuators 4 and 5 in amplitude and phase so that it just compensates for the interference signal of the main antenna 2 at the summation point at the output of a summing circuit 6 . The auxiliary antenna 3 preferably has a zero in the radiation pattern in the main beam direction of the main antenna 2 . The considerations in this context apply not only to a single auxiliary antenna 3 , but also to a number of such auxiliary antennas, which can then be used to suppress more interference signals. Provided that the average useful signal power compared. the interference power can be neglected, the interference power remaining in the intermediate frequency channel after the compensation following a radar receiving train 7 can be used as a control criterion for the amplitude and phase adjustment of the auxiliary antenna branch. When realizing such a control loop, the signal of the auxiliary antenna 3 is expediently split by a 90 ° hybrid 8 into two quadrature components. The signal of the auxiliary antenna branch is then influenced by the two weighting actuators 4 and 5 of the same design, in the case of damping elements, for example, and two independent control loops in amplitude and phase. The two differently weighted Qaudraturkomponen are then summarized in a coupler 9 again.

Zur Gewinnung der Regelkriterien werden den Steuerspannun gen der beiden Wichtungsstellglieder 4 und 5 in zwei Modulatoren 10 und 11 Hilfsfrequenzen überlagert, die durch Amplitudendemodulation eines dem Zwischenfrequenz-Kanal entnommenen Meßsignals wiedergewonnen werden. Die beiden Hilfsfrequenzen stammen aus zwei mit unterschiedlichen Frequenzen schwingenden Oszillatoren 12 und 13. Die Schwingungsfrequenzen dieser beiden Oszillatoren 12 und 13 betragen beispielsweise 50 und 70 kHz. Das als Meß signal dienende Zwischenfrequenz-Signal des Empfängers 7 wird über einen 3-dB-Koppler 14 einem Amplitudendemodu lator 15 zugeführt. Am Ausgang des Demodulators 15, der in vorteilhafter Weise eine logarithmische Charakteristik aufweist, stehen die beiden Hilfsfrequenzen von beispiels weise 50 und 70 kHz zur Verfügung. In zwei sich an schließenden Filtern 16 bzw. 17 werden die Hilfsfrequenzen ausgefiltert und anschließend zwei Phasendetektoren 18 bzw. 19 zugeführt. Die beiden Phasendetektoren 18 und 19 werden außerdem von den beiden Oszillatoren 12 bzw. 13 angesteu ert. Den beiden Phasendetektoren 18 und 19 werden die Steuerspannungen zur Einstellung der Wichtungsstell glieder 4 bzw. 5 entnommen. Vor der Eingabe in die beiden Wichtungsstellglieder 4 und 5 werden die beiden Steuer spannungen über ein Tiefpaßglied 20 bzw. 21 und Ver stärker 22 bzw. 23 geführt und anschließend den beiden Modulatoren 10 bzw. 11 eingegeben. Die Richtung, in der die Regelschleifen zur Erreichung maximaler Kompensation arbeiten müssen, d. h. ob die Dämpfung der Wichtungsstell glieder 4 und 5 der entsprechenden Quadraturkomponente erhöht oder erniedrigt werden muß, ergibt sich aus der Phasenlage der niederfrequenten Hilfsfrequenzen an den Eingängen der Phasendetektoren 18 und 19. Beim Wechsel von Unter- zu überkompensation springt die Phase um 180° und verursacht dadurch einen Polaritätswechel der Steuer spannungen an den Wichtungsstellgliedern 4 und 5.To obtain the control criteria, the control voltages of the two weighting actuators 4 and 5 are superimposed in two modulators 10 and 11 auxiliary frequencies, which are recovered by amplitude demodulation of a measurement signal taken from the intermediate frequency channel. The two auxiliary frequencies come from two oscillators 12 and 13 oscillating at different frequencies. The oscillation frequencies of these two oscillators 12 and 13 are, for example, 50 and 70 kHz. The serving as a measurement signal intermediate frequency signal of the receiver 7 is supplied via a 3 dB coupler 14 to an Amplitude Demodulator 15 . At the output of the demodulator 15 , which advantageously has a logarithmic characteristic, the two auxiliary frequencies of, for example, 50 and 70 kHz are available. The auxiliary frequencies are filtered out in two adjoining filters 16 and 17 , and then two phase detectors 18 and 19 are supplied. The two phase detectors 18 and 19 are also controlled by the two oscillators 12 and 13. The two phase detectors 18 and 19 remove the control voltages for setting the weighting elements 4 and 5 , respectively. Before entering the two weighting actuators 4 and 5 , the two control voltages are guided via a low-pass element 20 or 21 and Ver 22 or 23 and then entered the two modulators 10 and 11 . The direction in which the control loops have to work to achieve maximum compensation, ie whether the attenuation of the weighting elements 4 and 5 of the corresponding quadrature component has to be increased or decreased, results from the phase position of the low-frequency auxiliary frequencies at the inputs of the phase detectors 18 and 19 . When changing from undercompensation to overcompensation, the phase jumps by 180 ° and thereby causes a polarity change in the control voltages at the weighting actuators 4 and 5 .

Bei vollständiger Kompensation des Störers wird die Stör leistung zu Null, ebenso das niederfrequente Ausgangs signal des Demodulators 15. Bei unvollständiger Kompen sation liefern die Tiefpässe 20 und 21 an den Ausgängen der Detektoren 18 bzw. 19 Gleichspannungen, die die Wichtungen so einstellen daß die Störleistung im Haupt antennenkanal ein Minimum wird.When the interferer is fully compensated, the interference power becomes zero, as is the low-frequency output signal of the demodulator 15 . If the compensation is incomplete, the low-pass filters 20 and 21 deliver DC voltages at the outputs of the detectors 18 and 19 , respectively, which set the weights so that the interference power in the main antenna channel becomes a minimum.

Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild das Prinzip eines adaptiven Empfangsantennensystems mit einer digital ar beitenden Regelschleife. Gegenüber der anhand von Fig. 1 beschriebenen analogen Regelung weist eine im Niederfre quenz-Teil digital ausgeführte Regelschleife mehrere wesentliche Vorteile auf. Eine ausgetestete digitale Baugruppe ist jederzeit reproduzierbar. Es entfallen Abgleichvorgänge. Probleme durch Bauteiletoleranzen sind minimal. Der zulässige Arbeitstemperaturbereich kann er weitert werden. Es entsteht kein temperaturabhängiger Off set wie bei analogen integrierten Schaltkreisen. Außerdem ist eine digitale Baugruppe mit weniger Schwierigkeiten zu testen. Darüber hinaus läßt sich der Einsatz eines Mikroprozessors z. B. zur Schleifenüberwachung oder zur Änderung der Regelcharakteristik einfach bewerkstelligen, da die benötigten Daten schon in digitaler Form vorliegen. Die Realisierung einer "intelligenten" Regelschleife ist möglich. Fig. 2 shows a block diagram of the principle of an adaptive receiving antenna system with a digitally operating control loop. Compared to the analog control described with reference to FIG. 1, a control loop executed digitally in the low frequency part has several significant advantages. A tested digital module can be reproduced at any time. Adjustment processes are not necessary. Component tolerance problems are minimal. The permissible working temperature range can be extended. There is no temperature-dependent offset as with analog integrated circuits. In addition, a digital assembly is less difficult to test. In addition, the use of a microprocessor such. B. for loop monitoring or to change the control characteristic, because the required data is already available in digital form. It is possible to implement an "intelligent" control loop.

Der die Hochfrequenzsignale verarbeitende Teil der Schal tung nach Fig. 2 ist gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Schaltung mit der analogen Regelschleife im Prinzip unver ändert. Ein einfallendes Störsignal 24 wird auch hier von einer Hauptantenne 25, z. B. einer Radarantenne, über Neben zipfel und von einer zusätzlichen Hilfsantenne 26 empfan gen. Das Signal der Hilfsantenne 26 soll in der Amplitude und Phase so eingestellt werden, daß es am Summations punkt am Ausgang einer Summierschaltung 27 das Störsignal der Hauptantenne 25 gerade kompensiert. Unter der Voraus setzung, daß die mittlere Nutzsignalleistung gegenüber der Störleistung zu vernachlässigen ist, kann die nach der Kompensation im Zwischenfrequenz-Kanal des Empfängers 28 verbliebene Störleistung als Regelkriterium für die Amplituden- und Phaseneinstellung des Hilfsantennenzweiges herangezogen werden. Auch hierbei wird das Signal des Hilfsantennenzweiges aufgespalten. Es wird dann durch zwei identische Wichtungsstellglieder 30 und 31 und zwei vonein ander unabhängige Regelschleifen in Amplitude und Phase beeinflußt. Die Quadraturkomponentensignale werden auch hier durch einen Koppler 32 wieder zusammengefaßt und der Summierschaltung 27 eingegeben. Aus dem Zwischenfrequenz- Ausgangssignal des Empfängers 28 wird in einem Richtkopp ler 33 eine Meßspannung ausgekoppelt.The part of the circuit processing the high-frequency signals according to FIG. 2 is in principle unchanged compared to the circuit shown in FIG. 2 with the analog control loop. An incident interference signal 24 is also here from a main antenna 25 , for. B. a radar antenna, via auxiliary corner and from an additional auxiliary antenna 26 received conditions. The signal of the auxiliary antenna 26 should be adjusted in amplitude and phase so that it just compensates for the interference signal of the main antenna 25 at the summation at the output of a summing circuit 27 . Provided that the average useful signal power is negligible compared to the interference power, the interference power remaining after the compensation in the intermediate frequency channel of the receiver 28 can be used as a control criterion for the amplitude and phase adjustment of the auxiliary antenna branch. Here too, the signal from the auxiliary antenna branch is split. It is then influenced by two identical weighting actuators 30 and 31 and two mutually independent control loops in amplitude and phase. The quadrature component signals are again combined here by a coupler 32 and input to the summing circuit 27 . From the intermediate frequency output signal of the receiver 28 , a measuring voltage is coupled out in a directional coupler 33 .

Bei der in Fig. 2 dargestellten digitalen Regelschleife werden die Wichtungsstellglieder 30 und 31 mit speziellen binären Codes amplitudenmoduliert. Da die Quadraturkompo nenten des Hochfrequenz-Signals unabhängig voneinander geregelt werden müssen, ist es erforderlich, daß die Kreuz korrelation dieser Codes Null ist. Die Codes werden in einem Codegenerator 48 erzeugt. Im folgenden wird die Funktionsweise der digitalen Regelschleife nach Fig. 2 beschrieben.In the digital control loop shown in FIG. 2, the weighting actuators 30 and 31 are amplitude-modulated with special binary codes. Since the Quadraturkompo components of the radio frequency signal must be controlled independently of each other, it is necessary that the cross correlation of these codes is zero. The codes are generated in a code generator 48 . The mode of operation of the digital control loop according to FIG. 2 is described below.

Es wird angenommen, daß von der Hauptantenne 25 und der Hilfsantenne 26 ein CW-Signal mit unterschiedlicher Ampli tude empfangen wird. Am Ausgang der Summierschaltung 27 erscheint dann das nach der Kompensation verbliebene binär modulierte Störsignal. Dies wird vom Empfänger 28 in die Zwischenfrequenz-Lage umgesetzt. Das Meßsignal wird nach der Auskopplung im Richtkoppler 33 in einem Demodulator 34 mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC) zur Erzielung eines möglichst großen Dynamikbereiches im Pegel angehoben und demoduliert. Am Eingang eines Ana log/Digital-Wandlers 35 steht dann eine vom Störpegel abhängige Gleichspannung mit überlagertem Modulationscode. In einem digitalen Phasendetektor 36, bestehend aus einem Addierwerk 37 und einem Speicher 38, werden die vom Analog/ Digital-Wandler 35 übernommenen Werte mit dem vom Code vor gegebenen Vorzeichen addiert bzw. subtrahiert. Wird der Speicher 38 zu Beginn jeder Codeperiode auf Null gesetzt, so steht an ihrem Ende im Speicher 38 ein vom Störpegel abhängiger Wert, dessen Vorzeichen bei Überkompensation positiv und bei Unterkompensation negativ ist. Dieses Vor zeichen bestimmt nun in einem digitalen Tiefpaß 39, wieder um bestehend aus einem Addierwerk 40 mit saldierendem Speicher 41, ob der Speicherinhalt vergrößert oder ver kleinert wird. Der Speicherinhalt wird durch einen Digi tal/Analog-Wandler 42 in eine analoge Spannung umgeformt, die das entsprechende Wichtungsstellglied 30 bzw. 31 (im dargestellten Beispiel das Stellglied 31) steuert. Inwie weit der Speicherinhalt des Tiefpasses 39 verändert wird, bestimmt ein PROM 43 im Tiefpaß 39. Dieser PROM 43 wird durch eine Baugruppe "Kennlinie" 44 adressiert, welche durch einen Zähler 47 realisiert wird.It is assumed that a CW signal with different amplitudes is received by the main antenna 25 and the auxiliary antenna 26 . The binary-modulated interference signal remaining after the compensation then appears at the output of the summing circuit 27 . This is implemented by the receiver 28 in the intermediate frequency position. After decoupling in the directional coupler 33, the measurement signal is raised and demodulated in a demodulator 34 with automatic gain control (AGC) in order to achieve the largest possible dynamic range. At the input of an analogue / digital converter 35 is then a DC voltage dependent on the interference level with a superimposed modulation code. In a digital phase detector 36 , consisting of an adder 37 and a memory 38 , the values taken over from the analog / digital converter 35 are added or subtracted with the sign given by the code. If the memory 38 is set to zero at the beginning of each code period, there is at its end in the memory 38 a value which is dependent on the interference level, the sign of which is positive in the case of overcompensation and negative in the case of undercompensation. This sign now determines in a digital low-pass filter 39 , again consisting of an adder 40 with balancing memory 41 , whether the memory content is increased or decreased. The memory content is converted by a Digi tal / analog converter 42 into an analog voltage, which controls the corresponding weighting actuator 30 or 31 (in the example shown, the actuator 31 ). To what extent the memory content of the low pass 39 is changed is determined by a PROM 43 in the low pass 39 . This PROM 43 is addressed by a "characteristic curve" module 44 , which is implemented by a counter 47 .

Da vom Phasendetektor 36 allein das Vorzeichen ausgewertet wird, ist es erforderlich, den Inhalt des Tiefpaßspeichers 41 in Abhängigkeit von der Güte der erreichten Störunter drückung zu ändern. Würde der Speicherinhalt immer um einen konstanten Betrag erhöht oder erniedrigt, so würde dies entweder zu untragbar langen Einschwingzeiten führen oder bei grober Quantisierung zu verminderter Störreduktion. Dieses Problem wird durch die Baugruppe "Kennlinie" 44 ge löst.Since only the sign is evaluated by the phase detector 36 , it is necessary to change the content of the low-pass memory 41 depending on the quality of the interference suppression achieved. If the memory content were always increased or decreased by a constant amount, this would either lead to intolerably long settling times or, with rough quantization, to reduced interference reduction. This problem is solved by the "characteristic curve" assembly 44 .

Dem Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 42 wird in einem Addierer 49 das Ausgangssignal des die Binär-Codes (codierte Amplitudenmodulation) erzeugenden Codegenerators 48 überlagert. Die Ausgangsspannung des Addierers 49 wird über ein Ansteuerungsglied 45 dem Wichtungsstellglied 31 als Steuerspannung zur Einstellung der Wichtung zuge führt. Im Codegenerator 48 werden außerdem die verschiede nen Takte für die einzelnen digitalen Bausteine erzeugt. Zwischen dem Ausgang des Codegenerators 48 und dem Eingang des Phasendetektors 36 am Addierwerk 37 ist zum Ausgleich von Laufzeiten noch eine Verzögerungsschaltung 46 zwischen geschaltet.The output signal of the digital / analog converter 42 is superimposed in an adder 49 on the output signal of the code generator 48 which generates the binary codes (coded amplitude modulation). The output voltage of the adder 49 is fed via a control element 45 to the weighting actuator 31 as a control voltage for setting the weighting. In addition, the various clocks for the individual digital modules are generated in the code generator 48 . A delay circuit 46 is interposed between the output of the code generator 48 and the input of the phase detector 36 at the adder 37 in order to compensate for transit times.

Die Hilfsantennen sind in allen Ausführungsformen zweck mäßig so ausgebildet, daß sie in ihrem Strahlungsdiagramm ein Pegelminimum (Nullstelle) in der Hauptstrahlrichtung der Hauptantenne aufweisen. Eine Hilfsantenne läßt sich beispielsweise aus zwei Strahlern zusammensetzen, die über ein 180°-Hybrid in Differenzschaltung betrieben sind und somit ein auf die Hauptstrahlrichtung der Hauptantenne auszurichtendes Pegelminimum erzeugen.The auxiliary antennas are used in all embodiments moderately trained so that in their radiation pattern a level minimum (zero point) in the main beam direction the main antenna. An auxiliary antenna can be for example, composed of two emitters that are operated in a differential circuit via a 180 ° hybrid and thus one on the main beam direction of the main antenna generate level minimum to be aligned.

Die Anzahl der Hilfsantennen und somit der Regelschleifen ist so zu bemessen, daß sie der Zahl der empfangssignal mäßig zu unterdrückenden Störsignalquellen entspricht.The number of auxiliary antennas and therefore the control loops is to be dimensioned such that it corresponds to the number of the received signal corresponds to moderately suppressed interference signal sources.

Ist die Hauptantenne des adaptiven Antennensystems eine Rundsuchradarantenne, so lassen sich die Hilfsantennen beispielsweise an deren Reflektor anbringen, wie dies aus der DE-PS 26 50 547 an sich bekannt ist.The main antenna of the adaptive antenna system is one Search radar antenna, so the auxiliary antennas attach to their reflector, for example, like this DE-PS 26 50 547 is known per se.

Claims

1. Adaptive receiving antenna system for suppressing interfering signals originating from discrete directions with a main antenna having a high directional factor, with one or more auxiliary antennas and with one or more compensation control loops, each associated with an auxiliary antenna, for changing the main antenna sub-lobe diagram, so that it is modified in this way That a level minimum (zero) comes to lie in the direction of the interferers, using weighting actuators connected to each auxiliary antenna, operated with the aid of control voltages for amplitude and phase adjustment and with a summing circuit in which the weighted auxiliary antenna signals and the main antenna signal are added, characterized in that a characteristic auxiliary modulation signal is superimposed on the control voltage for each weighting control element ( 4 , 5 ), that after the summing circuit ( 6 ) of the added and into the intermediate frequency level converted output signal after a demodulation for each control loop, a measurement signal is extracted and from the characteristic modulation contained and selected in this measurement signal, the respective control voltage in a detector ( 18 , 19 ) is obtained by comparison with the original auxiliary modulation and via a low-pass filter ( 20 , 21 ) or integrator is fed to the respective weighting actuator ( 4 , 5 ).

2. Adaptive receiving antenna system according to claim 1, characterized, that the auxiliary modulation signals for the different Control loops in time according to a time division multiplex operation.

3. Adaptive receiving antenna system according to claim 1, characterized, that the auxiliary modulation signals for the different Control loops corresponding to different frequencies have a frequency division multiplex operation.

4. Adaptive receiving antenna system according to claim 3, characterized, that two control loops with the same auxiliary module tion frequency, but with a 90 ° phase difference be hit.

5. Adaptive receiving antenna system according to claim 1, characterized, that the auxiliary modulation signals for the individual rule grind differently according to a code multi plex operation are coded.

6. Adaptive receiving antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that in the auxiliary antenna receiving trains each a 90 ° power divider device ( 8 ) for dividing the auxiliary antenna signal into two quadrature component signals is provided that in each of the two quadrature component tens signal trains ( 4 , 5 ) is switched on, that each of these two weighting actuators ( 4 , 5 ) belongs to its own partial control loop, that these are also operated with different characteristic auxiliary modulations in the partial control loops and that the two quadrature component signal trains are combined again after weighting.

7. Adaptive receiving antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that the detector ( 18 , 19 ) is a phase detector.

8. Adaptive receiving antenna system according to one of claims 5 to 7, characterized in that the control loops work with binary-coded auxiliary modulation signals, which are output by a code generator ( 48 ) and the respective weighting actuators ( 30 , 31 ) set binary controlled that the codes the control loop and possibly also the partial rule loop of two related quadrature component signal trains are selected so that their cross-correlation is zero, that the control loop in the low frequency range from the phase detector ( 36 ) to the low-pass filter ( 39 ) with digital, also from the code generator ( 48 ) controlled circuits and that is why an analog / digital converter ( 35 ) and after the digital low-pass filter ( 39 ) a digital / analog converter ( 42 ) is arranged in front of the digital phase detector ( 36 ).

9. Adaptive receiving antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary antennas ( 3 ) are designed so that they have a minimum level (zero) in the main beam direction of the main antenna ( 2 ) in their radiation pattern.

10. Adaptive receiving antenna system according to claim 9, characterized in that the auxiliary antennas ( 3 ) are each composed of two radiators which are operated in a differential circuit via a 180 ° hybrid and thus testify to the main beam direction of the main antenna level he testify .

11. Adaptive receiving antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that the main antenna ( 2 ) is a search radar antenna.

12. Adaptive receiving antenna system according to claim 11, characterized in that the auxiliary antennas ( 3 ) are attached to the circular search radar antenna ( 2 ), for example to its reflector.

13. Adaptive receiving antenna system according to claim 11 or 12, characterized in that the control voltage values for setting the weighting actuators ( 4 , 5 ) for the individual interference devices are stored in a memory in the case of radar search radar and that these values are given as initial values for the next antenna circulation in the case of quasi-static interference be used.

14. Adaptive receiving antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that a device ( 15 ) provided for demodulating the output signal has a logarithmic characteristic.