DE3839945C2 - Phasengesteuerte Gruppenantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine phasengesteuerte Gruppenan­ tenne der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Antenne ist beispielsweise aus DE 28 55 623 A1 bekannt. Bei der bekannten Antenne sind die Strahlerelemente in der Antennenapertur in horizonta­ len Zeilen und vertikalen Spalten, z. B. im Rechteckraster oder im Dreieckraster, angeordnet. Die Strahlerelemente sind zeilenweise zusammengefaßt. Zur Speisung der Strahlerelemente sind eine gemeinsame Spaltenverteilung und zu jeder Strahlerzeile eine Zeilenverteilung vorhanden. Zur Diagrammschwenkung in der Elevation (Spal­ tenebene) ist am Eingang jeder Zeilenverteilung ein elek­ tronisch steuerbarer Phasenschieber angeordnet. Für eine entsprechende Diagrammschwenkung im Azimutbereich wären an sich Phasenschieber an allen Strahlerelementen erforderlich. Bei der bekannten Antenne ist die elektronische Dia­ grammschwenkung im Azimut (Zeilenebene) für die "look-back"-Betriebsart vorgesehen, bei welcher nur ein ver­ gleichsweise geringer Schwenkwinkel auftritt. Für diese Diagrammschwenkung im Azimut sind die Strahlerzeilen in Untergruppen mit je einem Verzweigungsnetzwerk, an dessen Eingang jeweils ein elektronisch steuerbarer Phasenschie­ ber angeordnet ist, aufgeteilt. Der zur Diagrammschwenkung einzustellende, linear progressive Phasenverlauf in Zei­ lenrichtung wird durch die von Untergruppe zu Untergruppe stufenweise veränderte Phasenbeziehung angenähert. Durch die Aufteilung in Untergruppen ergibt sich gegenüber der Anordnung je eines Phasenschiebers pro Strahlerelement eine erhebliche Aufwandsverringerung. Nachteilig ist aber, daß aufgrund der Untergruppenaufteilung bei der Diagramm­ schwenkung starke Nebenkeulen, sog. "Grating Lobes" auf­ treten können.

Das Problem der Grating Lobes ist z. B. behandelt im Buch "Phased Array Antennas" von Oliner/Knittel, Artech House, Inc., 1972. Im Abschnitt "Survey of Time Delay Beam Stee­ ring Techniques", Seiten 254 bis 260, ist für Gruppenantennen mit Untergruppenaufteilung der Antennen­ apertur vorgeschlagen, anstelle der üblichen Aufteilung mit aneinandergrenzenden Untergruppen eine Aufteilung mit ineinandergeschachtelten (interlaced) oder überlappenden (overlapping) Untergruppen (subarrays) vorzunehmen. Im Ab­ schnitt "Limited Scan Arrays", Seiten 332 bis 343, sind Gruppenantennen mit Strahlerelementen unterschiedlicher Größe in aperiodischer Anordnung innerhalb der Antennen­ apertur beschrieben. Die genannten Ausführungen von Grup­ penantennen mit unterdrückten Grating Lobes müssen bereits bei der Konzeption des Antennenaufbaus berücksichtigt wer­ den und führen zu speziellen Formen der Verzweigungsnetz­ werke, der Strahleranordnung und -größe und der Steuerung und sind daher in der Regel nicht geeignet, bestehende Ra­ darantennen mit eindimensionaler elektronischer Diagramm­ schwenkung in der Elevation um die genannte look-back-Be­ triebsart im Azimut zu erweitern.

In der DE 33 42 698 A1 ist vorgeschlagen, zur Reduktion von Grating Lobes einer Gruppenantenne gegenüber der re­ gelmäßigen Zeilen/Spalten-Anordnung der Strahlerelemente z. B. Strahlerzeilen in Zeilenrichtung statistisch gegen­ einander zu verschieben, so daß die Strahlerelement-Verbindungslinien in Spaltenrichtung keine geraden Spaltenli­ nien, sondern unregelmäßige Zickzack-Linien bilden. Eine solche statistische Zeilenverschiebung setzt aber eine Ab­ weichung von einem festen Elementraster voraus und ist aus diesem Grund ebenfalls für viele Fälle nicht praktizier­ bar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, für eine phasengesteuerte Gruppenantenne der ein­ gangs beschriebenen Art mit festem Strahlerelementraster eine aufwandsarme Möglichkeit der begrenzten Diagramm­ schwenkung in der Zeilenebene mit gut unterdrückten Gra­ ting Lobes anzugeben.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un­ teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Bei einer erfindungsgemäß aufgebauten Antenne können rela­ tiv große Untergruppen eingesetzt werden, woraus eine ge­ ringe Anzahl benötigter Phasenschieber resultiert. Es kön­ nen weitgehend einheitliche Bauteile benutzt werden und bereits vorhandene phasengesteuerte Gruppenantennen der eingangs genannten Art sind mit geringem Aufwand umrüst­ bar.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Abbildungen noch eingehend erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus der Apertur einer Antenne mit Rechteckraster und regelmäßiger Untergrup­ penaufteilung;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Apertur einer Antenne mit Dreieckraster und regelmäßiger Untergrup­ penaufteilung;

Fig. 3 die Parallelspeisung von Untergruppen inner­ halb einer Strahlerzeile;

Fig. 4 die Parallelspeisung von getrennt phasensteu­ erbaren Untergruppen innerhalb einer Strahler­ zeile;

Fig. 5 mögliche Zeilenpositionen;

Fig. 6 eine Auswahl von Zeilenpositionen mit verkürz­ ten Randuntergruppen;

Fig. 7 eine Parallelverzweigung innerhalb einer ver­ kürzten Untergruppe;

Fig. 8 eine Aperturaufteilung mit regelmäßigem Ver­ satz aufeinanderfolgender Zeilen;

Fig. 9 eine Aperturaufteilung mit unregelmäßiger Folge unterschiedlicher Zeilenpositionen;

Fig. 10 Phasenverläufe für die verschiedenen Zeilenpo­ sitionen bei geschwenktem Antennendiagramm;

Fig. 11 eine unregelmäßige Aperturaufteilung mit modi­ fizierter Zeilenunterteilung;

Fig. 12, 13 je eine modifizierte Unterteilung einer Strahlerzeile.

Bei dem Aperturausschnitt nach Fig. 1 ist eine Antenne zu­ grunde gelegt, bei welcher die Strahlerelemente St im Rechteckraster mit horizontalen (x-Richtung) Strahlerzei­ len und vertikalen (y-Richtung) Spalten angeordnet sind.

Innerhalb einer Zeile sind jeweils mehrere, im skizzierten Beispielsfall acht Strahlerelemente zu einer Untergruppe SA zusammengefaßt. Die Untergruppen seien alle von ein­ heitlicher Größe. R bezeichne die seitliche Berandung der Apertur. Der Abstand horizontal benachbarter Strahlerele­ mente ist bei einer solchen Anordnung kleiner als eine halbe Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz.

Demgegenüber zeigt die Fig. 2 eine Strahleranordnung im Dreieckraster, deren Vorteil darin liegt, daß der Abstand horizontal benachbarter Strahlerelemente auf nahezu eine Wellenlänge vergrößert werden kann. Durch in Zeilenrich­ tung gleichen Phasenverlauf je zweier übereinanderliegen­ der Zeilen wird der effektive Strahlerabstand in Zeilen­ richtung halbiert. Zwei übereinanderliegende Zeilen werden deshalb auch als Doppelzeile bezeichnet und sind im fol­ genden wie eine Zeile behandelt. Die weiteren Ausführungen gelten sowohl für Rechteck- als auch für Dreieck-Rasteran­ ordnungen der Strahlerelemente.

Die Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Antennen­ zeile ohne azimutale Schwenkmöglichkeit. Die Antennenun­ tergruppen SA umfassen eine Reihe von im Beispielsfall acht Strahlern sowie ein Untergruppen-Verteilungsnetzwerk SAV. Die mehreren Untergruppen einer Zeile sind über eine Zeilenverteilung ZV, in Fig. 3 als Parallelverzweigung ausgeführt, und über den gemeinsamen Zeilenphasenschieber P_Z mit der Spaltenverteilung SpV verbunden. Mittels der elektronisch steuerbaren Zeilenphasenschieber kann das An­ tennendiagramm senkrecht zur Zeilenebene geschwenkt wer­ den. Zur zusätzlichen Diagrammschwenkung im Azimut muß der Verlauf der Phasenbelegung in Zeilenrichtung (x-Richtung) veränderbar sein, wozu in Fig. 4 anstelle eines gemeinsa­ men Zeilenphasenschiebers je ein Untergruppen-Phasenschie­ ber P_SA am Eingang jeder Untergruppe angeordnet ist. Für eine gegen die Antennennormale geneigte Hauptstrahlrich­ tung des Diagramms wird in den Phasenschiebern P_SA ein in Zeilenrichtung von Untergruppe zu Untergruppe stufenweise progressiver Phasenverlauf eingestellt. Die relative Pha­ senlage der Strahlerelemente innerhalb einer Untergruppe bleibt konstant. Die regelmäßig Anordnung der Untergruppen bildet dann für sich ein grobes Überraster mit Raster­ schritten weit über einer Wellenlänge und verursacht die beschriebenen Grating Lobes.

Gebräuchlich ist bei einer Antenne mit Aufteilung einer Strahlerzeile in Untergruppen die Bildung lauter gleich großer Untergruppen und somit eine Gesamtlänge einer Strahlerzeile als ganzzahliges Vielfaches einer Untergrup­ penlänge. Dies hat vor allem fertigungstechnische Vorteile aufgrund lauter mechanisch gleich aufgebauter Untergrup­ pen.

Unter Beibehaltung des regelmäßigen Strahlerelementrasters kann das durch die Untergruppen gebildete Überraster auf­ gelöst werden, indem mehrere unterschiedliche Zei­ lenpositionen mit gegen die reguläre Zeilenposition in Zeilenrichtung verschobenen Untergruppengrenzen vorgesehen werden. Die sich für den Beispielsfall ergebenden mögli­ chen Zeilenpositionen sind in Fig. 5 skizziert. Dabei seien A die reguläre Zeilenposition und B bis G die gegen A nach links oder rechts verschobenen Zeilenpositionen mit der gleichen Untergruppengröße. Für die Aufeinanderfolge der Zeilen quer zur Zeilenrichtung können prinzipell An­ ordnungen mit regelmäßigem gegenseitigen Versatz einander­ folgender Zeilen und Anordnungen, bei welchen die Aufein­ anderfolge der Zeilenpositionen eine quasizufällige Folge bildet, unterschieden werden. Bei der Anordnung mit regel­ mäßig versetzten Zeilen wird eine erhebliche Reduktion der Grating Lobes in der Zeilenebene (Azimutebene) erreicht, wobei aber Grating Lobes in anderen Ebenen entstehen. Durch quasizufällige Aneinanderreihung verschiedener Zei­ lenpositionen in Spaltenrichtung ergibt sich eine unregel­ mäßige Aperturaufteilung, bei welcher die Grating Lobes gegenüber der regelmäßigen Anordnung in allen Ebenen stark abgesenkt sind. Der Zeilenaufbau bleibt in beiden Fällen im wesentlichen erhalten, so daß gegenüber bestehenden An­ tennen nur geringe Veränderungen erforderlich sind.

Die Berandung der Apertur bleibt bei Verschiebung der Strahlerzeilen allerdings nicht mehr erhalten. Soll wei­ terhin eine in Spaltenrichtung kontinuierlich verlaufende Aperturberandung vorliegen, wie in Fig. 5 mit R bezeich­ net, so bleiben bei den Zeilenpositionen B bis G zwischen der Aperturberandung und der ersten vollständig innerhalb der Apertur liegenden Untergruppe Bereiche, die kürzer sind als eine reguläre Untergruppe. Diese können durch verkürzte Randuntergruppen RU mit einem (Position B) bis zu sieben (Position G) Strahlerelementen ausgefüllt sein. Zeilenaufbauten in verschobenen Positionen B bis G mit derart verkürzten Randuntergruppen seien im folgenden mit B′ bis G′ bezeichnet. Demgegenüber seien die Untergruppen mit acht Strahlerelementen im folgenden als normalgroße Untergruppen oder Untergruppen in Normalgröße bezeichnet. Der Vorteil lauter gleich aufgebauter Untergruppen wird auf diese Weise aber weitgehend aufgehoben, da nunmehr ne­ ben den normalgroßen Untergruppen sieben verschiedene Größen für Randuntergruppen auftreten, wobei die beiden Randgruppen einer verschobenen Zeile komplementär sind (also z. B. an der linken Berandung zwei, an der rechten Berandung sechs Strahlerelemente).

Vorzugsweise werden daher nicht alle möglichen Zeilenposi­ tionen eingesetzt, sondern nur eine Auswahl unter allen möglichen Positionen A bis G bzw. B′ bis G′. Im Beispiels­ fall ist eine Beschränkung auf die Positionen C′, E′ und G′ mit Verschiebungen gegenüber A um zwei, vier oder sechs Elementabstände, wodurch sich die Zahl der zusätzlich zu den normal großen Untergruppen benötigten Randuntergruppen auf drei verringert (Positionen C′, E′ und G′ in Fig. 6), vorteilhaft.

Eine weitere günstige Möglichkeit, die Vielfalt der Rand­ untergruppen zu verringern, ist darin zu sehen, daß Rand­ untergruppen mit weniger als der Hälfte der Strahlerele­ mente (gegenüber normal großen Untergruppen) ganz wegge­ lassen, die Zeilen in den entsprechenden Positionen also um ein bis drei Elemente verkürzt sind (C′′ in Fig. 6). Er­ gänzend kann in ähnlicher Weise vorgesehen sein, Randun­ tergruppen mit mehr als der Hälfte der Elemente auf die Hälfte der Elemente zu verkürzen (G′′ in Fig. 6). Die um eine halbe Untergruppenlänge gegen A verschobenen Zeilen weisen vorteilhafterweise an der linken und der rechten Berandung jeweils eine Randuntergruppe der halben Normal­ größe auf (E′ in Fig. 6). Unter Umständen kann auch auf eine der beiden Randuntergruppen verzichtet werden, wo­ durch sich beispielsweise die Möglichkeit bietet, für die verschobenen Zeilenpositionen die gleichen Zeilenvertei­ lungen zu benutzen wie für die unverschobene Zeilenposi­ tion A. Die vorstehend genannten Maßnahmen können auch in Kombination eingesetzt sein, wobei dann beispielsweise für eine um zwei Strahlerabstände verschobene Zeile (C in Fig. 5) durch Wegfall der Zweier-Randuntergruppe an der linken Aperturberandung (C′′ in Fig. 6) und durch Verkürzen der Sechser-Randuntergruppe auf vier Elemente (wie G′′ in Fig. 6) an der rechten Aperturberandung die Zeile um ins­ gesamt vier Elemente kürzer ausfällt als eine reguläre Zeile A, aber dieselbe Anzahl an Untergruppen und somit auch dieselbe Anzahl an Phasenschiebern aufweist.

Die Untergruppen-Verzweigungsnetzwerke SAV sind vorzugs­ weise als Parallelverzweigungen aufgebaut. Die Verzwei­ gungsnetzwerke der verkürzten Untergruppen können aus denen der normal großen Untergruppen auf einfache Weise in der Art abgeleitet werden, daß die Netzwerkleitungen zu nicht besetzten Strahlerelementplätzen reflexionsfrei ab­ geschlossen sind. Für eine Sechs-Element-Randuntergruppe ist in Fig. 7 ein Verteilungsnetzwerk skizziert, bei wel­ chem die Zuleitung zu den nicht besetzten beiden äußeren Strahlerelementplätzen mit einem Widerstand W reflexions­ frei abgeschlossen ist.

Sowohl die Weglassung äußerer Strahlerelemente einer ver­ schobenen Zeile (C′′, G′′ in Fig. 6) als auch der Ab­ schlußwiderstand W in Fig. 7 sind von relativ geringem Einfluß auf Leistungsbilanz und Amplitudenbelegung der Apertur, da die Antennenapertur im Regelfall nicht mit ho­ mogenem, sondern mit getapertem Amplitudenverlauf belegt ist und daher auf die äußersten Strahlerelemente nur ge­ ringe Leistungsanteile entfallen.

Bei dem in Fig. 8 skizzierten Ausschnitt aus der Antennen­ apertur sind für die quer zur Zeilenrichtung aufeinander­ folgenden Zeilen jeweils Zeilenpositionen mit von Zeile zu Zeile um gleiche Längen, im skizzierten Beispielsfall um den zweifachen Strahlerabstand, versetzten Untergruppen­ grenzen vorgesehen. Dabei ergeben sich vier unterschiedli­ che Zeilenpositionen A, C′, E′ und G′, die sich quer zur Zeilenrichtung zyklisch wiederholen. Es ergibt sich wieder eine gewisse Regelmäßigkeit in der Apertureinteilung. Bei Apertureinteilungen der in Fig. 8 skizzierten Art sind aber gegenüber der Einteilung wie in Fig. 1 Grating Lobes in der Zeilenebene (Azimutebene), die durch Zeilenrichtung und Diagrammhauptstrahlrichtung aufgespannt ist, weitge­ hend unterdrückt. Andererseits entstehen in Ebenen, die zwischen Zeilenebene und Spaltenebene "schräg" verlaufen, neue Grating Lobes. Diese Verdrängung von Grating Lobes aus der Azimut-Ebene in andere Ebenen ist von besonderem Vorteil für Anwendungen, bei welchen einerseits die Neben­ keulenunterdrückung im Azimut von besonderer Wichtigkeit ist und andererseits außerhalb der Azimutebene liegende Nebenkeulen keine gravierenden Nachteile bedeuten. Dies gilt beispielsweise für die Unterdrückung von bodenge­ stützten Störern bei Boden- oder Schiffs-Radaranlagen. Die Verdrängung der Grating Lobes aus der Zeilenebene wird auch bei nur mittlerer Gesamtzahl von Strahlerzeilen mit hoher Wirkung erreicht, so daß die in Fig. 8 skizzierte Anordnung mit regelmäßig versetzten Untergruppengrenzen auch für kleinere Gruppenantennen günstig ist, bei denen wegen geringer Zeilenzahl die statistisch verteilende Wir­ kung einer quasizufälligen Anordnung nur beschränkte Wir­ kung zeigt.

In Fig. 9 ist ein Ausschnitt aus der Antennenapertur bei unregelmäßiger Anordnung von Zeilenpositionen A, C′, E′ und G′ (vgl. Fig. 6) skizziert. Fig. 9 zeigt den prinzi­ piellen Verlauf der relativen Phasen ϕ_rel in der Antennen­ apertur bei aus der Antennennormale in der Zeilenebene geschwenktem Richtdiagramm. Die durchgezogene Treppenlinie gibt den Phasenverlauf entlang der unverschobenen Zeilen wieder, der bei regelmäßiger Aperturaufteilung, wie z. B. in Fig. 1 oder 2, in allen Strahlerzeilen gleich ist und dann zu den starken Grating Lobes führt. Bei unregelmäßi­ ger Aperturaufteilung mit verschobenen Zeilen ergeben sich dann entsprechende Phasenverläufe der mit unterbrochenen, punktierten oder strichpunktierten Linien eingetragenen Treppenfunktionen, deren Zuordnung zu den verschiedenen Zeilenpositionen gleichfalls eingetragen ist. Über die ge­ samte Apertur gesehen ergibt sich damit eine Art Ver­ schmierung der relativ groben Phasenstufen. Im mit dieser Anordnung erzielten Diagramm äußert sich dies im wesentli­ chen in der Art, daß die bei der regelmäßigen Anordnung in einigen Grating Lobes mit hohem Nebenkeulenpegel konzen­ trierte Strahlungsleistung bei der unregelmäßigen Apertur­ aufteilung auf einen großen Raumwinkelbereich verteilt und dabei die maximalen Nebenkeulenpegel erheblich abgesenkt werden. Die Anordnung mit der in Fig. 8 skizzierten Aper­ tureinteilung kann, wie bereits ausführlich beschrieben, durch Wegfall der Zweier-Randuntergruppen und/oder durch Verkürzung der Sechser-Randuntergruppen auf vier Elemente auf eine Aufteilung mit nur zwei verschieden großen Unter­ gruppen vereinfacht werden, ohne daß nennenswerte Dia­ grammveränderungen auftreten. Die Unterschiede sind dann trotz erheblich reduzierter Grating-Lobe-Pegel gegenüber der regelmäßigen Anordnung nur noch gering, so daß beste­ hende Anlagen umgerüstet oder neue Anlagen mit nur gerin­ gem zusätzlichem Entwicklungs-, Konstruktions- und Ferti­ gungsaufwand erstellt werden können.

Die Entstehung von Grating Lobes bei der Diagrammschwen­ kung ist immer auch begleitet von einem Gewinnabfall in der Hauptkeule des Diagramms. Dieser Nachteil wird durch die beschriebene unregelmäßige Aperturaufteilung nicht be­ seitigt. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, zusätzlich zur Zeilenmitte hin die Größe der Untergruppen zu reduzieren. Da bei getaperter Amplitudenbelegung die Strahlerelemente im Bereich der Zeilenmitte mit wesentlich höherer Leistung beaufschlagt werden als die äußeren Ele­ mente, ist auch ihr Einfluß auf den Pegel der Grating Lo­ bes bzw. den Gewinnabfall der Hauptkeule stärker. Kürzere Untergruppen verursachen von vornherein einen geringeren Leistungsanteil in den Grating Lobes bzw. geringere Verlu­ ste beim Diagrammgewinn. Zwei Beispiele für zur Zeilen­ mitte hin verringerte Größe der Untergruppen zeigen die Fig. 12 und 13, wobei als Zeilenverteilung eine Seri­ enspeiseleitung skizziert ist.

Im Beispiel nach Fig. 12 sind zwei verschiedene Größen von Untergruppen vorgesehen, wobei für die größeren Untergrup­ pen die auch in den vorhergehenden Beispielen gebrauchte Normalgröße von acht Strahlerelementen angenommen ist, während die verkürzten Untergruppen im Bereich der Zeilen­ mitte M vier Elemente umfassen, also halbe Normalgröße aufweisen. Als Bereich der Zeilenmitte kann z. B. je nach Verlauf der Amplitudentaperung ein Drittel bis die Hälfte der Zeilenlänge angesehen werden. Der in Fig. 12 skiz­ zierte Zeilenaufbau ist wieder als unverschobene Zeilenpo­ sition anzusehen. Bei verschobenen Zeilenpositionen erge­ ben sich in der beschriebenen Weise auch am Zeilenrand wieder verkürzte Untergruppen. In Verbindung mit Zeilen­ aufbauten für verschobene Zeilenpositionen, wie C′′, E′ und G′′ aus Fig. 6, ergibt sich als hervorzuhebender Vorteil, daß die sich aus der Zeilenverschiebung ergebenden ver­ kürzten Randuntergruppen und die verkürzten Untergruppen im Bereich der Zeilenmitte gleich groß sind und daher beim gesamten Antennenaufbau wiederum nur zwei konstruktiv unterschiedliche Untergruppengrößen auftreten. Ein weite­ rer Vorteil der verkürzten Untergruppen im Bereich der Zeilenmitte ist die geringere Belastung der Phasenschie­ ber. Während bei einheitlicher Untergruppengröße wegen der getaperten Amplitudenbelegung der Apertur die Phasenschie­ ber zu den in Zeilenmitte gelegenen Untergruppen für er­ heblich höhere Leistungen ausgelegt sein müssen als bei den außenliegenden Gruppen, wird durch die Verkürzung der Untergruppen in Zeilenmitte die Belastung der einzelnen Phasenschieber stärker nivelliert, so daß einheitlich bil­ ligere Phasenschieber eingesetzt werden können.

Bei Einsatz von Strahlerzeilen mit im Bereich der Zeilen­ mitte verkürzten Untergruppen nach Fig. 12 und Vereinfa­ chung der Randbereiche positionsverschobener Zeilen, wie C′′ und G′′ in Fig. 6, stellt sich der in Fig. 9 skizzierte Aperturausschnitt in der in Fig. 11 skizzierten Aufteilung dar. Die Unregelmäßigkeit der Zeilenverschiebungen ist in beiden Fällen gleich, so daß die Verteilung der Strah­ lungsleistung der Grating Lobes über größere Raumwinkel und die dadurch erzielte relative Pegelabsenkung für beide Aperturaufteilungen gleich angenommen werden kann. Durch die verkürzten Untergruppen im Bereich der Zeilenmitte M werden jedoch bei der Anordnung nach Fig. 12 von vornher­ ein geringere Leistungsanteile in die Grating Lobes abge­ zweigt. Schließlich ist der Aufbau nach Fig. 11 in der Hinsicht einfacher, als nur zwei Größen von Untergruppen eingesetzt sind. Der Einfluß der teilweise nicht besetzten Strahlerplätze am Zeilenrand ist, wie bereits beschrieben, wegen der Amplitudentaperung gering. Dem Nachteil zweier zusätzlicher Phasenschieber in einigen Zeilen steht der Vorteil der geringeren Maximalbelastung der Phasenschieber gegenüber.

Bei der in Fig. 13 skizzierten Aufteilung wird die von Zeilenmitte zum Zeilenrand abfallende Amplitudenbelegung der Apertur in der bei Fig. 12 prinzipiell beschriebenen Weise noch stärker ausgenutzt, indem die Untergruppen­ größen noch weiter abgestuft und die Größe der kürzesten Untergruppen noch weiter verringert sind.

Eine weitere Verringerung der Verluste beim Diagrammgewinn kann noch dadurch erzielt werden, daß bei der Einstellung der Phasenschieber die Steuerphasen für die einzelnen Un­ tergruppen so gewählt sind, daß die Phasenabweichungen von einem hypothetischen, linear progressiven Phasenverlauf über die Antennenapertur innerhalb einer Untergruppe für die Strahlerelemente mit der größten Leistung geringer sind als für die Strahlerelemente mit der kleinsten Lei­ stung.

Claims (12)

1. Phasengesteuerte Gruppenantenne mit einer Vielzahl von in einem festen geometrischen Raster mit mehreren paral­ lelen Strahlerzeilen in der Antennenapertur angeordneten Strahlerelementen, die innerhalb der Zeilen zu Untergrup­ pen mit einem elektronisch steuerbaren Phasenschieber zu jeder Untergruppe zusammengefaßt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Zeilenpositionen mit gegenseitig um ganzzahlige Vielfache des Strahlerelementabstands versetz­ ten Grenzen der Untergruppen vorgesehen sind und daß die Ge­ samtzahl der Strahlerzeilen zu zumindest annähernd glei­ chen Teilen auf die mehreren Zeilenpositionen verteilt ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Zeilenrichtung aufeinanderfolgende Zeilen jeweils um gleiche Längen gegeneinander versetzt sind.

3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Zeilenrichtung die Aufeinanderfolge der Zeilenpo­ sitionen der einzelnen Zeilen eine Quasi-Zufallsfolge bil­ det.

4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Normalgröße für die Untergruppen vorgegeben ist und die Länge der Strahlerzeilen ein ganz­ zahliges Vielfaches dieser Normalgröße beträgt.

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturberandung quer zur Zeilenrichtung quasikontinu­ ierlich verläuft und die Randuntergruppen der Strahlerzei­ len teilweise gegenüber der Normalgröße verkürzt sind.

6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Randuntergruppen, die weniger als die Hälfte der Strahler­ elemente der normalgroßen Untergruppen enthalten, wegge­ lassen sind.

7. Antenne nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für verkürzte Randuntergruppen, die mehr als die Hälfte der Strahlerelemente der normalgroßen Un­ tergruppen aufweisen, dasselbe Leistungsverteilungsnetz­ werk wie für normalgroße Untergruppen eingesetzt ist, wo­ bei die zu nicht besetzten Strahlerelementplätzen führen­ den Netzwerkleitungen reflexionsfrei abgeschlossen sind.

8. Antenne nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Zeilenmitte hin kürzere Untergruppen vorgesehen sind mit kleinerer Anzahl von Strahlerelementen als in normalgroßen Untergruppen.

9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzeren Untergruppen im Bereich der Zeilenmitte die­ selbe Größe haben wie verkürzte Randuntergruppen.

10. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß für die Strahlerzeilen aller Zeilenpositionen die gleichen Zeilenspeisungen zur Lei­ stungsverteilung innerhalb einer Zeile auf die einzelnen Untergruppen eingesetzt sind.

11. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerwerte für die elektro­ nisch steuerbaren Phasenschieber so gewählt sind, daß in­ nerhalb einer Untergruppe die Phasenabweichung vom konti­ nuierlichen Phasenverlauf über die Antennenapertur für mit höherer Sendeleistung gespeiste Strahlerelemente geringer ist als für Strahlerelemente mit geringerer Leistung.

12. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Untergruppen zugeordneten Pha­ senschieber zur elektronischen Diagrammschwenkung in zwei Ebenen dienen.