DE3434677C2

DE3434677C2 -

Info

Publication number: DE3434677C2
Application number: DE19843434677
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7900 Ulm De Bodemann
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1992-08-13
Also published as: DE3434677A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Peilanordnung der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a DF arrangement in the Oberbe handle of claim 1 specified Art.

Eine derartige Peileinrichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 24 27 212 bekannt. Dort ist eine Peilanordnung beschrieben, bei welcher mittels Schaltmitteln und Addi tionsgliedern aus den Antennenspannungen zweier gekreuzter Peilantennen und einer ungerichteten Antenne mit gemein samen Phasenzentrum eine niederfrequent amplitudenmodu lierte Hochfrequenz erzeugt wird, wobei die Phasenlage der niederfrequenten Modulation bezogen auf die Phasenlage einer gleichfrequenten Bezugsspannung ein Maß für den Einfallswinkel einer zu peilenden Welle darstellt. Die niederfrequente Bezugsspannung wird direkt aus dem die Schaltmittel ansteuernden Schalttakt abgeleitet. Such a direction finder is for example from the DE-PS 24 27 212 known. There is a direction finder described in which by means of switching means and Addi tion elements from the antenna voltages of two crossed DF antennas and an omnidirectional antenna with mean seed phase center a low-frequency amplitude mod gated radio frequency is generated, the phase position of the low-frequency modulation based on the phase position a DC reference voltage is a measure of the Represents the angle of incidence of a shaft to be targeted. The low frequency reference voltage is obtained directly from the Switching means driving switching clock derived.

Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist die Beschrän kung der Antennenanordnung auf eine phasenkonzentrische Kleinbasisanordnung, die keine Berücksichtigung von Feld störungen wie beispielsweise durch Sekundärstrahler her vorgerufene Verzerrungen von Wellenfronten zuläßt.The disadvantage of this known arrangement is the limitation kung the antenna arrangement to a phase concentric Small base arrangement that does not take into account field interference such as from secondary emitters allows distorted wavefronts.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Peilanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die durch weitgehende Freiheiten bei der Gestaltung der Antennenanordnung eine deutliche Verringerung von durch Feldverzerrungen verursachten Peilfehlern ermöglicht.The present invention is based on the object to specify a DF arrangement of the type mentioned at the outset, which through extensive freedom in the design of the Antenna arrangement significantly reduced by Bearing errors caused by field distortions.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.The invention is described in claim 1. The Subclaims contain advantageous refinements and Developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Peilanordnung gestaltet eine Bemes sung der Antennenanordnung nach Großbasisgesichtspunkten, was gegenüber einer Kleinbasisanordnung in einer deutlichen Verringerung von Peilfehlern in gestörter Umgebung führt. Weiter kann die Antennenanordnung von der bei bekannten Anordnungen im allgemeinen geforderten Symmetrie weit gehend abweichen, ohne daß die Funktion beeinträchtigt wird.The DF arrangement according to the invention forms a Bemes solution of the antenna arrangement from a large base point of view, compared to a small base arrangement in a clear Reduction of bearing errors in a disturbed environment leads. Furthermore, the antenna arrangement of the known in Arrangements generally require wide symmetry deviate without affecting the function becomes.

Die Erfindung ist nachfolgend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch veranschaulicht. Dabei zeigtThe invention is based on exemplary embodiments illustrated with reference to the figures. It shows

Fig. 1 die prinzipielle Zusammenfassung der einzelnen Komponenten einer erfindungsgemäßen Peilan ordnung Fig. 1 shows the basic summary of the individual components of a Peilan arrangement according to the invention

Fig. 2 Einzelheiten der Zusammenschaltung der Einzel antennen eines Antennenpaares Fig. 2 details of the interconnection of the individual antennas of a pair of antennas

Fig. 3 eine Antennenanordnung, die die Störeinflüsse ihrer nächsten Umgebung berücksichtigt Fig. 3 shows an antenna arrangement that takes into account the interference of its immediate surroundings

Fig. 4 eine erste Kreisgruppenantennenanordnung Fig. 4 shows a first circular array antenna arrangement

Fig. 5 eine weitere Kreisgruppenantennenanordnung. Fig. 5 shows a further circuit array assembly.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind acht Einzelantennen A1 bis A8 zu vier Antennenpaaren zusammen gefaßt, die alle den gleichen Antennenabstand d aufweisen und azimutal um jeweils 90° gegeneinander versetzt sind. Der Antennenabstand d ist vorzugsweise kleiner als eine halbe Betriebswellenlänge λ. Die beiden Einzelantennen jedes Antennenpaares sind an ein Summe-/Differenzglied 1 angeschlossen, an dessen beiden Ausgängen eine Summen spannung S und eine Differenzspannung D abgreifbar sind. Die Summenspannung S und die Differenzspannung D werden bei jedem Antennenpaar in einem Summierglied 2 gleich phasig zusammengefaßt. Die Differenzspannung kann bei der Spannungsaddition in Abhängigkeit von der Einfallsrichtung der zu peilenden Welle und von der Ausrichtung des Antennenpaares positives oder negatives Vorzeichen haben, so daß die Ausgangsspannungen P12, P34, P56, P78 der Summierglieder 2 größer oder kleiner als die Summenspan nungen S sein können. Wenn die Ausgangsspannungen P12, P34, P56 und P78 über die mit einem niederfrequenten Schalttakt f_T betätigten Schaltmittel 5 nacheinander zyk lisch an den Eingang des Empfängers 6 angeschlossen werden, so ergibt sich für die Peilspannung P eine amplitudenmodu lierte Hochfrequenzspannung. Die Phasenlage der nieder frequenten Amplitudenmodulation bezüglich der Schalter stellung der Schaltmittel 5 ist ein Maß für die Einfalls richtung der Welle. Um den Modulationsgrad kleiner als 100% zu halten, muß die Summenspannung S betragsmäßig immer größer sein als die Differenzspannung D. Nach Um setzung der Peilspannung in eine Zwischenfrequenzanlage ZF und Demodulation im Demodulator 7 wird in einem Phasenver gleichsglied 8 die Phasenlage Φ der Amplitudenmodulation bezüglich eines synchron zum Abtasttakt f_T mit der Nieder frequenz f_R=¼ f_T vorliegenden Bezugssignals gemessen und als Einfallswinkel angezeigt. In the arrangement shown in FIG. 1, eight individual antennas A 1 to A 8 are combined to form four antenna pairs, all of which have the same antenna spacing d and are azimuthally offset from one another by 90 °. The antenna spacing d is preferably less than half an operating wavelength λ. The two individual antennas of each pair of antennas are connected to a sum / difference element 1 , at the two outputs of which a sum voltage S and a difference voltage D can be tapped. The sum voltage S and the difference voltage D are combined in the same phase in each antenna pair in a summing element 2 . The differential voltage can have a positive or negative sign in the voltage addition depending on the direction of incidence of the wave to be direction-bearing and on the alignment of the antenna pair, so that the output voltages P 12 , P 34 , P 56 , P 78 of the summing elements 2 are greater or less than that Sum voltages S can be. If the output voltages P 12 , P 34 , P 56 and P 78 are connected in succession to the input of the receiver 6 via the switching means 5 actuated with a low-frequency switching clock f _T , the result is an amplitude-modulated high-frequency voltage for the direction-finding voltage P. The phase position of the low-frequency amplitude modulation with respect to the switch position of the switching means 5 is a measure of the direction of incidence of the shaft. In order to keep the modulation depth of less than 100%, the sum voltage S must be in magnitude is always greater than the differential voltage D. According to the Peilspannung translation into an intermediate frequency system IF and demodulation in the demodulator 7 is the same link in a Phasenver 8, the phase position Φ of the amplitude modulation with respect to a measured synchronously to the sampling clock f _T with the low frequency f _R = ¼ f _T present reference signal and displayed as an angle of incidence.

Für die Einrichtungen zur Gewinnung der Ausgangsspannung (z. B. P12) aus den Antennenspannungen der beiden Einzel antennen eines Antennenpaares (z. B. A1, A2) zeigen die Fig. 2A und Fig. 2B zwei alternative Ausführungsbeispiele. Gemäß dem Beispiel in Fig. 2A sind die Einzelantennen A1 und A2 an die Eingänge eines als Summe-/Differenzglied eingesetzten 0°/180°-Hybrids 1 angeschlossen. Die Diffe renzspannung D ist über ein Amplituden-Dämpfungsglied 4, mittels dessen die Einhaltung des Modulationsgrades <100% gewährleistet werden kann, an einen Eingang eines Summier glieds 2 geführt. Zur Erzielung von Gleichphasigkeit von Differenzspannung D und Summenspannung S am Eingang des Summierglieds 2 ist im Signalweg der Summenspannung ein 90°-Phasenverschiebeanordnung 3 angeordnet. Diese bietet durch die Einstellbarkeit der Phasenverschiebung in einem Bereich um 90°C herum die Möglichkeit, geringe Fehler, die durch gegenseitige Verkopplung der Antennen entstehen, auszu gleichen.For the means of obtaining the output voltage (z. B. P 12) from the antenna voltages of the two individual antennas of an antenna pair (z. B. A 1, A 2), Figs. 2A and Fig. 2B two alternative embodiments. According to the example in FIG. 2A, the individual antennas A 1 and A 2 are connected to the inputs of a 0 ° / 180 ° hybrid 1 used as a sum / difference element. The diffe rence voltage D is guided to an input of a summing element 2 via an amplitude attenuator 4 , by means of which compliance with the degree of modulation <100% can be ensured. To achieve phasality of differential voltage D and the sum voltage S at the input of the summing element 2 of the sum voltage is arranged a 90 ° -Phasenverschiebeanordnung 3 in the signal path. Due to the adjustability of the phase shift in a range around 90 ° C, this offers the possibility of compensating for minor errors that arise from mutual coupling of the antennas.

Wenn der Abstand d der Einzelantennen eines Antennenpaares nicht »λ ist, ist die Summenspannung nicht mehr azimut unabhängig und es entstehen Peilfehler. Dabei handelt es sich um systemabhängige Fehler, die vorausberechnet und durch eine nachträgliche Korrektur beseitigt werden können. Diese Fehler lassen sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vermeiden, wenn die Summenspannung S ersetzt wird durch die Antennenspannung R einer zusätzlichen Rundstrahlantenne A12 im Phasenzentrum der beiden Einzel antennen, die zur Gewinnung der Differenzspannung heran gezogen werden (Fig. 2B). Zur Einsparung des 90°-Phasen drehgliedes im Signalweg einer der beiden Spannungen D oder R (bzw. S) kann als Summierglied auch ein 0°/90°-Summierglied-Hybrid oder eingesetzt werden (Fig. 2B). If the distance d between the individual antennas of a pair of antennas is not »λ, the sum voltage is no longer independent of azimuth and bearing errors occur. These are system-dependent errors that can be calculated in advance and corrected by a subsequent correction. According to a development of the invention, these errors can be avoided if the sum voltage S is replaced by the antenna voltage R of an additional omnidirectional antenna A 12 in the phase center of the two individual antennas, which are used to obtain the differential voltage ( FIG. 2B). To save the 90 ° phase rotating element in the signal path of one of the two voltages D or R (or S), a 0 ° / 90 ° summing element hybrid or can also be used as a summing element ( FIG. 2B).

Die unterschiedlich ausgerichteten Verbindungslinien der einzelnen Antennenpaare (bzw. Antennendreiergruppen) unterteilen den zu überwachenden Winkelbereich gleich mäßig. Die räumliche Verteilung der einzelnen Antennen paare ist dabei weitgehend beliebig und kann daher mit Vorteil an die jeweilige Umgebung angepaßt werden. Eine solche Antennenanordnung zeigt beispielsweise die Fig. 3 als auf einem Flugzeug angeordnete Peilantennen. Die Nullstellen der Differenzdiagramme der einzelnen Antennen paare weisen jeweils in Längsrichtung des das jeweilige Antennenpaar tragenden langgestreckten Flugzeugteils, so daß für die Differenzdiagramme der Antennenpaare A1, A2 und A5, A6 die Tragflächen und das Antennenpaares A3, A4 (bzw. A7, A8) der Flugzeugrumpf mit dem Leitwerk weit gehend ohne störenden Einfluß bleiben. Die beiden auf dem Rumpf angeordneten Antennen sind in dem dargestellten Beispiel vorteilhafterweise als Antennenpaar A3, A4 und als Antennenpaar A7, A8 mit um 180°C versetzten Verbin dungslinien doppelt ausgenutzt. Für den zyklisch suk zessiven Anschluß der einzelnen Antennenpaare an den Empfänger gilt die gleiche Reihenfolge wie in Fig. 1.The differently aligned connecting lines of the individual antenna pairs (or antenna triplets) subdivide the angular range to be monitored evenly. The spatial distribution of the individual antennas is largely arbitrary and can therefore be adapted to the particular environment with advantage. Such an antenna arrangement is shown, for example, in FIG. 3 as DF antennas arranged on an aircraft. The zeros of the difference diagrams of the individual antenna pairs each point in the longitudinal direction of the elongated aircraft part carrying the respective antenna pair, so that for the difference diagrams of the antenna pairs A 1 , A 2 and A 5 , A 6 the wings and the antenna pair A 3 , A 4 (or A 7 , A 8 ) the fuselage with the tail unit remain largely without disruptive influence. The two antennas arranged on the fuselage in the example shown are advantageously used twice as antenna pair A 3 , A 4 and as antenna pair A 7 , A 8 with connecting lines offset by 180 ° C. The same order as in FIG. 1 applies to the cyclically successive connection of the individual antenna pairs to the receiver.

Die Fig. 4 zeigt eine Kreisgruppen-Antennenanordnung, bei welcher die Antennen A1, A2, A3, A4, A5 und A6 jeweils paarweise (A1 und A2, A2 und A3, A3 und A4, . . ., A6 und A1) in je einem Differenzglied zusammengefaßt sind. Jeweils in den Phasenzentren paarweise zusammengefaßter Antennen sind zusätzliche Rundstrahlenantennen A12, A23, A34, . . ., A61 angeordnet, deren Antennenspannung mit den zugehörigen Differenzspannungen in bereits beschriebener Weise (Fig. 2B) in Summiergliedern phasengleich zusammen gefaßt sind. Die Ausgangsspannungen der Summierglieder werden über die Schaltmittel zyklisch sukzessive dem Empfänger zugeführt. FIG. 4 shows a circular group antenna arrangement in which the antennas A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 and A 6 each in pairs (A 1 and A 2 , A 2 and A 3 , A 3 and A 4 ,..., A 6 and A 1 ) are each combined in a differential element. Additional omnidirectional antennas A 12 , A 23 , A 34 , in each case in the phase centers of antennas combined in pairs. . ., A 61 arranged, the antenna voltage with the associated differential voltages in the manner already described ( Fig. 2B) are summarized in summing elements in phase. The output voltages of the summing elements are cyclically fed to the receiver successively via the switching means.

Eine andere Kreisgruppen-Antennenaufstellung mit allen Antennenpaaren gemeinsamen Einrichtungen entsprechend Fig. 2A zur Gewinnung einer Ausgangsspannung aus den Antennenspannungen zweier ein Antennenpaar bildender Einzelantennen ist in Fig. 5 skizziert. Über die nieder frequent betätigten Schaltmittel werden hierbei jeweils zwei benachbarte Antennen mit den Eingängen des Summe-/Differenzglieds 1 der Fig. 2A verbunden. Durch zyklisch sukzessives Anschließen der durch benachbarte Antennen gebildeten Antennenpaare A1 und A2, A2 und A3, . . ., A8 und A1 ergibt sich wieder die amplitudenmodulierte Peilspannung.Another circular array of antennas with devices common to all antenna pairs in accordance with FIG. 2A for obtaining an output voltage from the antenna voltages of two individual antennas forming an antenna pair is outlined in FIG. 5. In this case, two adjacent antennas are connected to the inputs of the sum / difference element 1 of FIG. 2A via the low-frequency switching means. By cyclically connecting the antenna pairs A 1 and A 2 , A 2 and A 3 , formed by adjacent antennas. . ., A 8 and A 1 results again in the amplitude-modulated DF voltage.

Zur Erhöhung der Bandbreite der Anordnung können auch nicht direkt benachbarte Einzelantennen zu Antennenpaaren zusammengefaßt werden, beispielsweise in einem oberen Frequenzbereich die Antennen A1 und A2, A2 und A3, . . . und in einem unteren Frequenzbereich die Antennen A1 und A3, A2 und A4, A3 und A5, . . .. Entsprechend dem eingestellten Empfangsfrequenzbereich kann zwischen den beiden Betriebs arten umgeschaltet werden. Beim Betrieb im unteren Frequenzbereich kann die Antennenspannung der zwischen zwei zu einem Antennenpaar zusamengefaßten Einzelantennen (z. B. A1 und A3) liegenden Antenne (A2) die Summen spannung des Antennenpaars bei der Zusammenfassung im Summierglied 2 ersetzen.To increase the bandwidth of the arrangement, individual antennas that are not directly adjacent can also be combined to form antenna pairs, for example antennas A 1 and A 2 , A 2 and A 3 , in an upper frequency range. . . and in a lower frequency range the antennas A 1 and A 3 , A 2 and A 4 , A 3 and A 5,. . .. Depending on the set reception frequency range, you can switch between the two operating modes. When operating in the lower frequency range, the antenna voltage of the antenna (A 2 ) between two individual antennas combined to form a pair of antennas (e.g. A 1 and A 3 ) can replace the total voltage of the antenna pair when summarized in summing element 2 .

Selbstverständlich kann unter Verzicht auf die Doppelaus nutzung der einzelnen Antennen die Anordnung auch dahingehend vereinfacht werden, daß nicht alle Antennenpaare ausgewertet werden, sondern nur die Antennenpaare A1 und A2, A3 und A4, A5 und A6, A7 und A8. Die Antennenauf stellungen sind grundsätzlich auch nicht auf die in den Beispielen angeführte Anzahl von Einzelantennen be schränkt.Of course, dispensing with the double use of the individual antennas, the arrangement can also be simplified in that not all antenna pairs are evaluated, but only the antenna pairs A 1 and A 2 , A 3 and A 4 , A 5 and A 6 , A 7 and A 8 . The antenna positions are fundamentally not limited to the number of individual antennas listed in the examples.

Claims

1. DF arrangement with a plurality of individual antennas with a device for combining individual antenna voltages and with switching means actuated by a low-frequency switching clock to generate a low-frequency amplitude-modulated DF voltage at the input of a receiver, the phase position of which with respect to the switching clock is a measure of the direction of incidence of a wave to be DF, thereby featured,
that the individual antennas (A₁... A₈) are arranged as several antenna pairs with locally separated phase centers, all of which have the same antenna spacing (d) and whose antennas are aligned differently, that the two individual antennas of each antenna pair via a sum / difference element ( 1 ) to form a sum voltage (S) and a difference voltage (D) from the individual antenna voltages of each pair and via devices ( 2, 3, 4 ) for the same-phase summary of the sum voltage ( 5 ) or one of an omnidirectional antenna (A₁₂ ) Coming voltage and the differential voltage (D) to an output voltage (P₁₂ ... P ₇₈ ) are performed, and that the switching voltages ( 5 ), the output voltages (P₁₂ ... P₇₈) of the different antenna pairs cyclically successively to the receiver ( 6 ) are switched.

2. DF arrangement according to claim 1, characterized in that that the distance between the individual antennas of a pair of antennas is less than half a wavelength.

3. DF arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a 90 ° phase shifter arrangement ( 3 ) and a summing element ( 2 ) are arranged in the signal path of one of the two voltages as a device for the in-phase combination of total voltage (S) and differential voltage (D) are ( Fig. 2A).

4. DF arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a 0 ° / 90 ° summing element is provided as a device for the in-phase combination of total voltage (S) and differential voltage (D) ( Fig. 2B).

5. DF arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sum differential element ( 1 ) and the devices ( 2, 3, 4 ) for generating the output voltage (P₁,... P aus) from two individual antenna voltages for all Antenna pairs are arranged together and that the switching means ( 5 ) cyclically connect the various antenna pairs with their individual antennas successively to the inputs of the sum differential element ( 1 ) ( FIG. 5).

6. DF arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by an amplitude attenuator ( 4 ) in the course of the differential voltage (D).

7. DF arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the individual antennas (A₁ ... A₈) regularly are arranged on the circumference of a circle.

8. DF arrangement according to claim 7, characterized in that that two adjacent individual antennas to one Antenna pair are summarized.

9. DF arrangement according to claim 7 or 8, characterized records that a switchover between pairs Summary of directly adjacent antennas and pair wise summary of further apart Antennas is given.

10. DF arrangement according to one of claims 1, 2, 4 to 9, characterized in that for each pair of antennas an additional center antenna is provided as an omnidirectional antenna (A₁₂) and that the antenna voltage of the center antenna takes the place of the total voltage of the pair of antennas ( Fig. 4th ).

11. DF arrangement according to claim 10, characterized in that each individual antenna (A₁ ... A₈) with the each next but one individual antenna (A₃...) forms an antenna pair and the antenna voltage between the two individual antennas (A₁, A₃...) Individual antennas (A₂...) As omnidirectional antenna takes the place of the sum voltage.