DE60110023T2

DE60110023T2 - Kalibrierungsverfahren für Gruppenantenne

Info

Publication number: DE60110023T2
Application number: DE60110023T
Authority: DE
Inventors: Richard Earl Miller; Robert Michael Reese
Original assignee: Lockheed Corp; Lockheed Martin Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: ATE293291T1; EP1215751B1; EP1215751A1; JP4008703B2; JP2002217633A; US6356233B1; ES2240315T3; DE60110023D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gruppenantennen, insbesondere auf Gruppenantennenstrukturen, um die Kalibrierung der aktiven Elemente der Gruppe zu unterstützen.
Unsere Gesellschaft ist von elektro-magnetischer Kommunikation und Wahrnehmungen abhängig geworden. Die Kommunikation wird vereinfacht durch Funk, Fernsehen und persönliche Kommunikationsgeräte, beispielsweise Zellulartelefone, und Wahrnehmungen durch Radar und Lidar. Als Kommunikation in ihren Kinderschuhen war, war es ausreichend, Funksignale im Wesentlichen in allen Richtungen in der horizontalen Ebene zu senden, wobei für diesen Zweck ein vertikaler Strahler oder Turm ausreichend war. Frühe Sensoren suchten, Richtungsergebnisse zu erzeugen, beispielsweise die Richtungsnull, die zum Finden der Richtung bei einer Antenne des Adcock-Typus verwendet wird. Als es möglich wurde, Kurzwellensignale, beispielsweise Mikrowellensignale, effizient und relativ preiswert zu erzeugen, wurden Richtungsergebnisse mit Formreflektorantennen möglich, die eine relativ breite Strahlungsapertur bereitstellten, welche für hohen Gewinn und Richtfähigkeit erforderlich ist. Diese Antennen waren über ein halbes Jahrhundert in Gebrauch, und sie werden weiterhin Verwendung finden, da sie relativ einfach aufzubauen und gehalten werden können. Diese Reflektorformantennen haben jedoch den wesentlichen Nachteil, dass sie real bewegt werden müssen, um den abgestrahlten Antennenstrahl oder die Strahlen zu verschieben.
Die Fachwelt weis; dass Antennen Reziprokantennen sind, welche elektrische oder elektro-magnetische Signale zwischen nichtgeführten (Strahlungsmodus) und geführten Moden übertragen. Der "nichtgeführte" Verbreitungsmodus ist der, der auftritt, wenn sich die elektro-magnetische Strahlung im "freien Raum" ohne Einschränkungen verbreitet, und der Ausdruck "freier Raum" umfasst auch diejenigen Zustände, bei denen Streuung und unerwünschte Umgebungsstrukturen die Verbreitung stören oder verwirren. Der "geführte" Modus umfasst diejenigen Moden, bei denen die Verbreitung durch Übertragungsleitungsstrukturen beschränkt ist, oder Strukturen, die eine Wirkung wie diejenigen einer Übertragungsleitung haben. Der geführte Wellenverbreitungsmodus tritt bei starren Hohlleitern auf, und in einem Koaxialkabel oder anderen Übertragungsleitungsstrukturen, beispielsweise Mikrostrips oder Strip-Leitern. Der geführte Wellenmodus umfasst auch die Übertragung, welche durch die elektrische Strukturen und Einzeldraht-Übertragungsleitungen geführt wird. Da die Antenne ein Übertrager bzw. Umformer ist, besteht kein wesentlicher Unterschied zwischen dem Betriebsübertragungs- und Empfangsmodus. Aus historischen Gründen werden bestimmte Wörter auf dem Gebiet der Antennen in einer Weise verwendet, welche das Verständnis von Antennen in heutiger Zeit nicht widerspiegeln. Beispielsweise ist der Ausdruck, der verwendet wird, das Richtstrahlungsmuster einer Antenne zu beschreiben, "Strahl", was in etwa im Zusammenhang von Übertragungsantennen bedeutungsvoll ist, wobei dieser auch bei einer Empfangsantenne angewandt wird, ungeachtet, dass es grundsätzlich keine entsprechende Strahlung in Verbindung mit einer Antenne gibt, die in ihrem Empfangsmodus betrieben wird. Die Fachwelt versteht, dass die Form eines Antennen-"Strahls" identisch ist sowohl beim Betriebsübertragungsmodus als auch beim Empfangsmodus, mit der Bedeutung, dass im Empfangsmodus dieser lediglich die Übertragungscharakteristik der Antenne als Funktion eines festen Winkels ist. Andere Kenndaten von Antennen, beispielsweise die Impedanz und die gegenseitige Kopplung sind in ähnlicher Weise identisch zwischen Übertragungs- und Empfangsantennen. Ein weiterer Ausdruck in Verbindung mit Antennen, der eine zeitgenössische Bedeutung hat, der von der tatsächlichen Bedeutung verschieden ist, ist die Definition des leitungs-gebundenen (leitungsgeführten) Ports, der häufig als "Speise"-Port bezeichnet wird, unabhängig davon, ob dieser sich auf eine Übertragungs- oder Empfangsantenne bezieht.
Gruppenantennen sind Antennen, bei denen eine große Strahlungsapertur unter Verwendung von mehreren Antennenelementen erreicht wird, die sich über die Aperatur erstrecken, wobei jedes der Antennenelemente oder der Elementantennen einen Element-Port hat, der über einen "Strahlenbildner" mit einem gemeinsamen Port gekoppelt ist, der dazu angesehen werden kann, der Speise-Port der Gruppenantenne zu sein. Der Strahlenbildner kann so einfach sein wie eine Struktur, welche im Empfangsmodus die Signale, welche durch jedes Antennenelement empfangen werden, summiert, ohne irgendeine relative Phasenverschiebung von sich selbst einzuführen, oder der im Betriebsübertragungsmodus an seinem gemeinsamen Port das zu übertragende Signal empfängt und dieses unter den Antennenelementen gleich aufteilt. Die Fachwelt weiß, dass die Vorteile einer Gruppenantenne besser realisiert werden können, wenn das Signal, welches zu jedem Antennenelement einer Gruppenantenne übertragen wird, bezüglich der Phase individuell gesteuert werden kann. Wenn die Phase gesteuert wird, ist es möglich, den Strahl der Gruppenantenne über einen begrenzten Bereich zu "lenken", ohne körperliches Herumdrehen der Struktur. Das Einbringen von Phasenschiebern in den Speisepfad von Elementantennen und aus diesem Grund den Strah lenbildner selbst bringt notwendigerweise unerwünschten Widerstand oder Wärmeverluste oder "Dämpfung" in den Signalpfad. Diese Verluste reduzieren wirksam das Signal, welches an einem Empfänger verfügbar ist, der mit einem Gruppenantennen-Speise-Port im Betriebsempfangsmodus gekoppelt ist, und reduziert außerdem die Leistung, welche die Antennenelemente vom Speise-Port erreichen, wenn diese in einem Betriebsübertragungsmodus ist.
Um die Nützlichkeit von Gruppenantennen zu maximieren, ist es üblich, elektronische Verstärker in das Gruppenantennensystem einzubringen, um bei der Überwindung der Verluste zu helfen, welche dem Strahlenbildner und den Phasenschiebern zuschreibbar sind, wenn es welche gibt, und damit verbundener Hardware, beispielsweise Filter und dgl.. Bei einer Gruppenantenne wird ein derartiger Verstärker in Verbindung mit jedem Antennenelement verwendet. Für den Empfang von schwachen Signalen ist es üblich, einen Verstärker zu verwenden, der für einen verlustarmen Betrieb optimiert ist, um somit das Signal, welches durch das Antennenelement empfangen wird, zu verstärken, ohne dass das Rauschen, welches dem Signal anhaftet, welches durch das Antennenelement selbst empfangen wird, übermäßig mitwirkt. Zur Übertragung von Signalen wird üblicherweise ein "Leistungs"-Verstärker jedem Antennenelement oder jeder Gruppe von Antennenelementen zugeordnet, um die Leistung des Übertragungssignals an einer Stelle in der Nähe der Antennenelemente anzuheben. Bei Gruppenantennen, die sowohl zur Übertragung als zum Empfang verwendet werden, können sowohl Empfangs- als auch Übertragungsverstärker verwendet werden.
Verstärker neigen dazu, nichtlinear zu sein, dahingehend, dass die Ausgangssignalamplitude eines Verstärkers in einem spezifischen Amplitudenverhältnis zur Eingangssignalamplitude bei Eingangssignalpegeln liegt, die unter einem bestimmten Pegel liegen, jedoch nichtlinear werden, dahingehend, wenn das Verhältnis kleiner wird (der Gewinn vermindert sich auf einen Wert unterhalb des Pegels bei kleinem Signal) mit ansteigendem Signalpegel. Strukturen, welche einer Sättigung oder anderen nichtlinearen Effekten unterworfen sind, werden als "aktiv" bezeichnet. Es sei angemerkt, dass ein aktives Element häufig als ein Element definiert wird, welches eine elektrische Vorspannung für den Betrieb erfordert oder nutzt. Die Sättigung tendiert dazu, den Elementen anzuhaften, wenn das zu handhabende Signal sich der Amplitude der angelegten Vorspannung nähert oder gleich ist. Verstärker sind üblicherweise nicht bidirektional, dahingehend, dass sie Signale, welche an einem Eingangs-Port empfangen werden, verstärken, und die verstärkten Signale werden an einem Ausgangs-Port erzeugt. Obwohl bidirektionale Verstärker möglich sind, begrenzen Zwänge, die für den bidirektionalen Betrieb erforderlich sind, deren Verwendbarkeit, so dass unidirektionale Verstärker allgemein für Gruppenantennen verwendet werden. Bei einer Gruppenantenne, die sowohl zur Übertragung als auch zum Empfang verwendet wird, ist jedes Antennenelement sowohl mit einem Leistungsverstärker als auch mit einem rauscharmen Verstärker verknüpft. Ein bidirektionaler, ein Duplex- oder Diplex-Betrieb, d.h., ein simultaner Betrieb sowohl bei Übertragung als auch beim Empfang ist mit der Verwendung von Zirkulatoren verbunden, welche Drei-Port-Einrichtungen sind, welche die Verbindung eines Antennenelements mit dem Ausgangs-Port eines Leistungsverstärkers und mit dem Eingangs-Port eines rauscharmen Verstärkers erlauben. Es sei angemerkt, dass Phasenschieber, welche jedem Strahlungselement einer Gruppe zugeordnet werden können, um das Lenken des Strahls zu erlauben, einer Sättigung oder nichtlinearen Effekten unterworfen sein können, und somit als "aktiv" für diesen Zweck angesehen werden können, obwohl diese nichtlinearen Effekte fast nicht so bezeichnet werden können, wie im Fall von Verstärkern, wobei in einigen Fällen die Sättigungseffekte von Phasenverschiebern ignoriert werden können. Einige Arten von Phasenschiebern beziehen sich auf die Wechselwirkung von diskreten elektronischen Elementen, die durch Temperatur und Alterung beeinträchtigt werden. Andere Arten von Phasenschiebern sind gegenüber Sättigungseffekten beinah immun, nämlich diejenigen, bei denen elektronische Schalter verwendet werden, um Längen einer Übertragungsleitung in und aus der Schaltung umzuschalten.
Eines der Probleme in Verbindung mit der Verwendung von Gruppenantennen, welche aktive Elemente haben, besteht in Änderungen der Kenndaten der aktiven Elemente als Funktion der Umgebungszustände und der Zeit. Beispielsweise kann sich der Gewinn eines Verstärkers als Funktion der Zeit oder Temperatur ändern, und die Gewinnänderung kann den Strahl, der durch den Strahlenbildner gebildet wird, sowohl im Übertragungs- als auch im Empfangsbetriebsmodus in Abhängigkeit von dessen Lage in der Gruppenantenne beeinträchtigen. Ähnlich kann sich die anhaftende Phasenverschiebung eines Verstärkers als Funktion der Zeit oder Temperatur ändern, was wiederum die Netzphasenverschiebung des Signals in bezug auf das bestimmte Antennenelement, mit dem es verknüpft ist, beeinträchtigt, was wiederum die Strahlungsformung oder Formgebung beeinträchtigt. Diese Effekte eines Alterns und der Temperatur bezüglich aktiver Einrichtungen in Verbindung mit den Elementantennen einer aktiven Gruppenantenne resultieren in einem Erfordernis zum Kalibrieren der verschiedenen aktiven Elemente.
Kalibrierungsverfahren, wie diese, welche in der US 4 270 129 offenbart sind, sind nicht für Komponentenvariationen aufgrund von Alterungs- und Umgebungszuständen verantwortlich, sondern erfordern eine periodische Wiederholung der Kalibrierungs-Prozedur, oder, wenn es die Umgebungszustände diktieren, das Aufrechterhalten der gewünschten Pegel der Seitenkeule.
Automatische Phasenkorrektursysteme, die in der Lage sind, die erforderliche Phasenverteilung für jeden Abtastwinkel der Antennen innerhalb der erforderlichen Toleranzgrenzen zu halten, um die gewünschten Pegel der Seitenkeule zu erreichen, sind in der US 4 532 518 offenbart. Eine Amplitudensteuerschaltung und eine variable Phasenschiebersteuerung, die bei elektronisch-lenkbaren Antennen verwendbar sind, vergleicht die Amplituden- und Phasenbefehlssignale für die Amplitudensteuerung und den Phasenschieber mit Befehlssignalen, welche von dem Amplitudenverhältnis und der Phasendifferenz zwischen einem RF-Signal und einem RF-Signal bei einer ausgewählten Lage hergeleitet werden. Die Differenzsignale, die aus diesem Vergleich resultieren, werden mit den Amplituden- und Phasenverschiebungs-Befehlssignalen addiert und an die Amplitudensteuerungs-Phasenschieberansteuerungen angelegt, um die Amplitudensteuerung und den Phasenschieber einzustellen.
Bei diesem System jedoch hat jedes Element einen Richtkoppler, so dass das Sampeln lediglich einmal bei der Übertragung und nicht beim Empfang auftritt. Dieses System arbeitet nicht für eine aktive Phasengruppe, wo es unterschiedliche elektrische Wege für den Übertragungs- und Empfangsbetrieb gibt.
Das schwierige Merkmal der Kalibrierung der aktiven Elemente einer Gruppenantenne besteht in der exakten Bestimmung, welches die Kenndaten des aktiven Elements (Elemente) sind, da die aktiven Elemente dazu tendieren, in der Antennenstruktur "eingegraben" zu sein. Wenn versucht wird, real auf die Eingangs- und Ausgangs-Ports der aktiven Elemente zuzugreifen, müssen Verbindungen zu den aktiven Elementen hergestellt werden und für jedes aktive Element unterbrochen werden, wobei das Herstellen und das Unterbrechen von Verbindungen selbst Fehler und Änderungen in das Betriebssystem einführt. Außerdem neigt der reale Zugriff auf die aktiven Elemente dazu, aufgrund der üblichen Lagen der Einrichtungen in der Nähe der Elementantennen unbequem zu sein. Die US-PS 5 459 474 , die am 17. Oktober 1995 auf den Namen von Mattioli et al. ausgegeben wurde, beschreibt eine Gruppenantenne, bei der jedes Strahlungselement mit einem Übertragungs-Empfangs-Modul verknüpft ist, und die Übertragungs-Empfangs-Module in Stangen angeordnet sind, die herausgezogen werden können, um die Module freizulegen. Obwohl wirksam neigen diese Stangenbefestigungen dazu, relativ voluminös, schwer und teuer zu sein. Die US-PS 5 572 219 , die am 5. November 1996 auf den Namen von Silverstein et al. herausgegeben wurde, beschreibt ein Verfahren zum Kalibrieren von Phasengruppenantennen durch die Verwendung eines entfernten Ortes und der Übertragung von Orthogonalcodes. Die US-PS 6 084 545 , wel che am 4. Juli 2000 auf den Namen von Lier et al. herausgegeben wurde, beschreibt ein Verfahren zum Kalibrieren einer Phasengruppenantenne, bei dem Notwendigkeit für entfernte Quellen beseitigt wird, und einen Nahfeld-Versuch substituiert. Zusammenwirkende entfernte Quellen neigen dazu, dass es schwierig wird, eine gewünschte Zeit und Lage zu erreichen, und die Nahfeld-Proben liegen notwendigerweise vor der Strahlungsapertur und stören die gewünschten Felder.
Verbesserte Verfahren zum Kalibrieren von Phasengruppen sind wünschenswert. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Kalibrieren der aktiven Elemente einer Gruppenantenne, welche zum Umsetzen eines elektro-magnetischen Signals zwischen einem nicht-gelenkten Strahlungspfad und einem gelenkten Strahlungspfad verwendet wird. Die aktive Gruppenantenne umfasst einen Strahlenbildner, der zumindest einen leitungs-gebundenen gemeinsamen Port aufweist, und zumindest N-Ausgangs-Ports, die mit dem gemeinsamen Port verknüpft sind. Der leitungs-gebundene gemeinsame Port kann so angesehen werden, dass dieser der "Speisungs"-Port für einen Strahl der Gruppenantenne ist. Die Antenne umfasst außerdem einen Strahlenbildner-Steuerungscomputer, der mit dem Strahlenbildner gekoppelt ist, um Signale damit umzusetzen, und um Strahlen auf der Basis von zumindest einer Strahlenbildner-Amplitude und von Phasenübertragungsfunktionen oder vorzugsweise beide zu bilden. Die Gruppenantenne besitzt außerdem mehrere N Strahlungselemente, die einer Gruppe angeordnet sind. Jedes der Strahlungselemente ist in der Lage, elektro-magnetische Signale mit ihrem eigenen Element-Port umzuformen bzw. zu übertragen. Mehrere 2P Kalibrierungs-Ports sind vorgesehen, wobei P bei einer bevorzugten Ausführungsform kleiner als N ist. A Richtkoppler sind vorgesehen. Jeder der P Richtkoppler besitzt erste, zweite, dritte und vierte Ports zum Koppeln eines Signals vom ersten Port mit dem zweiten Port und dem dritten Port und nicht mit dem vierten Port, und vom zweiten Port mit dem ersten und vierten Port, jedoch nicht mit dem dritten Port. Ein jeder der P-Richtkoppler besitzt einen ersten Port, der mit einem und lediglich einem der Kalibrierungs-Ports gekoppelt ist, dessen zweiter Port mit einem anderen und lediglich diesem einen der Kalibrierungs-Ports gekoppelt ist, dessen dritter Port mit einem "Kern" und lediglich mit diesen Kern der N Strahlungselemente verbunden ist, und dessen dritter Port mit einem und lediglich einem der N Ausgangs-Ports des Strahlenbildners gekoppelt ist. Als Ergebnis dieser Verbindungen von P Richtkopplern mit 2P Kalibrierungs-Ports und P Ausgangs-Ports von N-verfügbaren Ausgangs-Ports des Strahlenbildners haben N-P=R Nicht-Kern-Ports der Strahlungselemente keinen leitungs-gebundenen Weg zu einem Richtkoppler, und R Ports des Strahlenbildners sind nicht mit einem der Richtkoppler verbunden. Die Gruppenantenne weist außerdem eine lei tungs-gebundene Wellenverbindung zwischen jedem der R Ports des Strahlenbildners auf, welche nicht mit einem der Richtkoppler und einem entsprechenden der R Nicht-Kern-Strahlungselemente verbunden sind, wobei als Ergebnis davon alle N Elementantennen mit einem Ausgangs-Port des Strahlenbildners verbunden sind, und zwar entweder über einen Richtkoppler oder über eine andere leitungs-gebundene Verbindung. Zumindest (a) ein aktiver Verstärker oder (b) ein steuerbarer Phasenschieber ist mit zumindest einem der Pfade verbunden, die zwischen dem leitungs-gebundenen gemeinsamen Port und den zumindest N Ausgangs-Ports definiert sind, die mit dem gemeinsamen Port des Strahlenbildners verknüpft sind.
Die vorliegende Erfindung richtet sich außerdem auf ein Verfahren zum Kalibrieren der Gruppenantenne, welches den Schritt aufweist, ein Richtungskoppler-Kalibrierungssignal an einen ersten der Kalibrierungs-Ports anzulegen, um dadurch ein Signal zu einem ersten Port des ersten der Richtkoppler zu übertragen, und, als Antwort auf den Schritt zum Anlegen eines Richtkoppler-Kalibrierungssignals, Empfangen des zurückkehrenden Richtkoppler-Kalibrierungssignals an einem Kalibrierungs-Port, der mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler gekoppelt ist. Die Amplitude und die Phase des zurückkehrenden Richtkoppler-Kalibrierungssignals werden mit der entsprechenden Amplitude und der Phase des Kalibrierungssignals verglichen, um einen Kalibrierungsübertragungswert für die leitungsgebundene Wellenverbindung zwischen dem ersten der Richtkoppler und dessen verknüpften Kalibrierungs-Ports einzurichten. Der Kalibrierungsübertragungswert kann mit einem vorher festgelegten oder früher gespeicherten Wert verglichen werden, um dadurch einen Richtkoppler-Kalibrierungsreferenzwert für den ersten der Richtkoppler einzurichten. Der nächste Schritt bei der Kalibrierung ist (a) das Anlegen eines Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an den gemeinsamen Port des Strahlenbildners und das Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals von diesem Kalibrierungs-Port, der mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler gekoppelt ist, oder (b) das Anlegen eines Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an diesen einen der Kalibrierungs-Ports, der mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler gekoppelt ist, und das Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals vom gemeinsamen Strahlenbildner-Port, um dadurch zumindest eines von der Amplitude und der Phasenübertragung zwischen dem gemeinsamen Port des Strahlenbildners und dem vierten Port des ersten der Richtkoppler zu bestimmen. Wie in den Ansprüchen ausgeführt ist, ist die Terminologie "eine von A und B" etwas verschieden von "entweder A oder B, wobei dies die gleiche Bedeutung hat, wie durch den Fachmann verstanden wird. Aus dem Kalibrierungsübertragungswert und von zumindest der Amplitude oder der Phasenüber tragung zwischen dem gemeinsamen Port des Strahlenbildners und dem vierten Port des ersten der Richtkoppler werden zumindest entweder die Amplitude oder die Phasenkenndaten dieses Signalpfads, der sich vom gemeinsamen Port des Strahlenbildners zum vierten Port des ersten der Richtkoppler erstreckt, bestimmt. Der Strahlenienk-Steuerungscomputer wird durch Aktualisieren der Parameter eingestellt, wodurch die Steuerung stattfindet, was das Aktualisieren des Werts entweder der Amplitude oder der Phasenkenndaten (oder beides) dieses Signalwegs bedeuten kann, der sich vom gemeinsamen Port des Strahlenbildners zum vierten Port des ersten der Richtkoppler erstreckt.
Bei der Gruppenantenne nach der vorliegenden Erfindung werden die Längen der elektrischen Übertragungsleitungen, welche sich zwischen den Kalibrierungs-Ports und den ersten und zweiten Ports eines der Richtkoppler erstrecken, gleich eingestellt oder gesetzt, wodurch der Kalibrierungsübertragungswert für jedes der Kabel gleich einer Hälfte des Kalibrierungsübertragungswerts der leitungs-gebundenen Wellenverbindung mit einem der Richtkoppler ist.
Ein spezieller Modus des Verfahrens nach der Erfindung umfasst den weiteren Schritt, alle aktiven Elemente des Strahlenbildners mit Ausnahme für diejenigen aktiven Elemente, die in diesem Pfad liegen, über den Strahlenbildner zu entregen, der sich vom gemeinsamen Port des Strahlenbildners zu einem bestimmten Nicht-Kern eines der Strahlungselemente der Gruppe erstreckt. Dieser spezielle Modus umfasst außerdem den Schritt von entweder (a) Anlegen eines Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an den gemeinsamen Port des Strahlenbildners und das Extrahieren eines entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals von diesem einem der Kalibrierungs-Ports in Verbindung mit dem ersten Port des ersten der Richtkoppler, oder (b) Anlegen des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals auf diesen einen der Kalibrierungs-Ports in Verbindung mit den ersten Port des ersten der Richtkoppler und das Extrahieren eines entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals vom gemeinsamen Port des Strahlenbildners, um dadurch ein Nicht-Kern-Kalibrierungssignal zu erzeugen, einschließlich einer Maßnahme der gegenseitigen Kopplung zwischen dem einem der Kern-Strahlungselemente in Verbindung mit dem ersten der Richtkoppler und dem besonderen Nicht-Kern der Strahlungselemente der Gruppe. Schließlich weist dieser spezielle Modus den Schritt auf, den Strahlenlenk-Steuerungscomputer einzustellen, wobei die Parameter aktualisiert werden, mit denen die Steuerung stattfindet, mit einem Faktor als Antwort auf das Nicht-Kern-Kalibrierungssignal.
1 ist ein vereinfachtes Diagramm, welches eine aktive Gruppenantenne gemäß einem Merkmal der Erfindung zeigt;
2 zeigt eine mögliche dreidimensionale Anordnung von Elementantennen, die einer Gruppenebene liegen;
3 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm oder Diagramm, welches die Logik zum Durchführen der Kalibrierung gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß 1 umfasst eine aktive Gruppenantenne 10 einen Strahlenbildner 12, der mehrere Strahlenspeise- oder Eingangs-Ports 12i₁ , 12i₂ ,... 12i_Q hat, wobei jeder mit einem entsprechenden "Eingangs"- oder Speise-Port 14i₁ , 14i₂ ... 14i_Q einer hersteller-spezifischen Speisung 14 gekoppelt ist. Wie in der Fachwelt bekannt ist, erzeugen Signale, die an einen der Ports 12i₁ , 12i₂ ,... 12i_Q angelegt werden, einen Einzelantennenstrahl, womit somit die Ports als "Strahlen"-Ports bezeichnet werden können. Die Anordnung von 1 umfasst außerdem mehrere Elementantennen-Ports 14o₁ , 14o₂ , 14o₃ , 14o₄ , 14o₅ , 14o₆ , 14o₇ , 14o₈ , 14o₉ , 14o₁₀ , 14o₁₁ ,..., 14o_N-8 , 14o_N-7 ,..., 14o_N . Jede Elementantenne oder jeder "Ausgangs"-Port der hersteller-spezifischen Speisung 14 ist mit einer Übertragungsleitung oder einer leitungs-gebundenen Wellenpfad mit einem entsprechenden Übertragungs-Empfangs-Modul (TR-Modul) verbunden. Insbesondere ist der Element-Ausgangs-Port 14o₁ über einen Übertragungs- oder leitungs-gebundenen Pfad 16₁ mit dem TR-Modul TR₁ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₂ ist ähnlich mit dem TR-Modul Tr₂ über einen Übertragungsweg 16₂ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₃ ist über einen Übertragungspfad 16₃ mit dem TR-Modul TR₃ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₄ ist über einen Übertragungspfad 16₄ mit dem TR-Modul TR₄ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₅ ist über einen Übertragungspfad 16₅ mit dem TR-Modul TR₅ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₆ ist über einen Übertragungspfad 16₆ mit dem TR-Modul TR₆ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₇ ist über einen Übertragungspfad 16₇ mit dem TR-Modul TR₇ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₈ ist über einen Übertragungspfad 16₈ mit dem TR-Modul TR₈ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₉ ist über einen Übertragungspfad 16₉ mit dem TR-Modul TR₉ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₁₀ ist über einen Übertragungspfad 16₁₀ mit dem TR-Modul TR₁₀ verbunden, der Elementausgangs-Port 14o₁₁ ist über einen Übertragungspfad 16₁₁ mit einem TR-Modul TR₁₁ verbunden ..., der Elementausgangs-Port 14o_N-8 ist über einen Übertragungspfad 16_N-8 mit einem TR-Modul TR_N-8 verbunden, der Elementausgangs-Port 14o_N-7 ist über einen Übertragungspfad 16_N_₇ mit einem TR-Modul TR_N-7 verbunden,... und der Elementausgangs-Port 14o_N über eine Übertragungsleitung 16_N mit einem TR-Modul TR_N verbunden.
Es sei angemerkt, dass die Begriffe, die in der Beschreibung von elektrischen Systemen und Einrichtungen verwendet werden, nicht die gleichen Bedeutungen haben müs sen wie die entsprechenden Wörter, die bei der üblichen Sprache verwendet werden. Einige Begriffe in Verbindung mit Antennen sind oben erwähnt. Zusätzlich erkennt der auf dem elektrischen Gebiet tätige Fachmann, dass ein "Modul" eine bestimmte Funktion bezeichnen kann, ob oder nicht das funktionelle Modul physikalisch modular ist oder nicht. Es ist die Funktion bevorzugt als die elektrische Einrichtung, die modular ist, wie bei Systemdiagrammen begrifflich erfasst, wie die nach 1.
In 1 ist ein "Ausgangs"-Port jedes TR-Moduls entweder unmittelbar über einen Übertragungs- oder Kopplungspfad oder indirekt über einen Richtkoppler mit einem entsprechenden der Elementstrahler verbunden. Insbesondere ist der Ausgangsport TR₁o des TR-Moduls TR₁ mit einem Element-Port A₁p einer Elementantenne A₁ über einen Richtkoppler D₁ verbunden, der Ausgangsport TR₂o des TR-Moduls TR₂ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₂ mit einer Elementantenne A₂ verbunden, der Ausgangsport TR₃o des TR-Moduls TR₃ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₃ mit einer Elementantenne A₃ verbunden, der Ausgangsport TR₄o des TR-Moduls TR₄ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₄ mit einer Elementantenne A₄ verbunden, der Ausgangsport TR₅o des TR-Moduls TR₅ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₅ mit einer Elementantenne A₅ verbunden, der Ausgangsport TR₆o des TR-Moduls TR₆ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₆ mit einer Elementantenne A₆ verbunden, der Ausgangsport TR₇o des TR-Moduls TR₇ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₇ mit einer Elementantenne A₇ verbunden, der Ausgangsport TR₈o des TR-Moduls TR₈ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₈ mit einer Elementantenne A₈ verbunden, und der Ausgangsport TR₉o des TR-Moduls TR₉ ist über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₉ mit einer Elementantenne A₉ verbunden. Der Ausgangs-Port TR₁₀o des TR-Moduls TR₁₀ ist mit einer Elementantenne A₁₀ über einen Richtkoppler D₂ verbunden, der Ausgangs-Port TR₁₁o des TR-Moduls TR₁₁ ist mit einer Elementantenne A₁₁ über eine Übertragungsleitung oder Koppelpfad C₁₁ verbunden. Außerdem ist in 1 der Ausgangs-Port TR_N-8 des TR-Moduls TR_N-8 mit einem Antennenelement A_N-8 über einen Richtkoppler D_L verbunden, der Ausgangs-Port TR_N-7o des TR-Moduls TR_N-7 ist mit einer Elementantenne A_n-7 über eine Übertragungsleitung oder einen Koppelpfad C_n-7 verbunden,.... und der Ausgangs-Port TR_No des TR-Moduls TR_N ist mit einer Elementantenne A_n über eine Übertragungsleitung oder einen Koppelpfad C_N verbunden.
Bei der Anordnung von 1 sind die Elementantennen A₁ .... A_N in neun Sätze gruppiert. Die Zahl neun ist beispielhaft ausgewählt, wobei andere Zahlen von Elementantennen in jedem Satz verwendet werden können. Innerhalb jedes Satzes von neun Elementanten nen wird eine Antenne, die dargestellt ist, die erste Elementantenne jedes Satzes zu sein, als "Kern"-Elementantenne betrachtet, und ist mit einem Richtkoppler verknüpft. Im Satz 1 der neun Elementantennen A₁ bis A₉ ist die Elementantenne A₁ so dargestellt, dass sie mit dem Port 3 des Richtkopplers D₁ verbunden ist. In ähnlicher Weise ist im Satz 2 der neun Elementantennen mit Beginn der Elementantenne A₁₀ und wobei die Elementantenne A₁₁ umfasst ist (nicht alle Elementantennen des Satzes 2 sind gezeigt), die Elementantenne A₁₁ so dargestellt, dass diese mit dem Port 3 des Richtkopplers D₂ verbunden ist. In 1 umfasst der letzte Satz M von neun Elementantennen Elementantennen A_N-8, A_N-7,... A_N. Die erste Elementantenne des Satzes M, nämlich die Elementantenne A_N-8, ist mit dem Port 3 des letzten Richtkopplers D_L verbunden. Somit gibt es für jeweils neun Elementantennen einen Richtkoppler im System, so dass die Anzahl N von Elementantennen neun Mal L sein muss. Für Zwecke dieser Erfindung sind diese Elementantennen in Verbindung mit Richtkopplern als "Kern"-Elementantennen bezeichnet. Somit gibt es für jede Kern-Elementantenne neun Nicht-Kern-Elementantennen.
2 ist eine Darstellung einer möglichen Anordnung von neun Elementantennen eines Satzes von Elementantennen. In 2 sind Elemente, die denjenigen von 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In 2 sind die neun Elementantennen des Satzes 1 in einer Untergruppe von 12 Reihen und 3 Spalten angeordnet. Wie gezeigt ist, ist das Kern-Antennenelement A₁ in der Mitte der Untergruppe in Spalte 2, Reihe 2 angeordnet. Die anderen Antennenelemente, nämlich die Antennenelemente A₂ bis A₉ sind um das Element A₁ herum angeordnet. Insbesondere liegt das Antennenelement A₂ in der Spalte 1, Reihe 1, das Antennenelement A₃ liegt in der Spalte 2, Reihe 1, das Antennenelement A₄ liegt in der Spalte 3, Reihe 1, das Antennenelement A₅ liegt in der Spalte 1, Reihe 2, das Antennenelement A₆ liegt in der Spalte 3, Reihe 2, das Antennenelement A₇ liegt in der Spalte 1, Reihe 3, das Antennenelement A₈ liegt in der Spalte 2, Reihe 3 und das Antennenelement A₉ liegt in der Spalte 3, Reihe 3. Die Lagen der Elementantennen innerhalb der Gruppe oder Hilfsgruppe können die Amplitude oder Phasenkorrektur beeinträchtigen, die durch den Strahlenbildner (nicht separat dargestellt) in Bezug auf die Signale angewandt wird, die durch die besonderen Elemente umgeformt (übertragen) wurden; beispielsweise kann eine dünn werdende Amplitudenverteilung in der Horizontalebene erforderlich sein (einer Ebene parallel zur Ebene, in welcher eine Reihe liegt) oder in der Vertikalebene (einer Ebene parallel zur Ebene, in welcher eine Spalte liegt), oder in beiden Ebenen, um die Effekte von Antennenseitenkeulen zu reduzieren oder zu verbessern. Wie man sieht, ist jedes der Nicht-Kern-Elementantennen von 2 benachbart zu seiner entsprechenden Kern-Elementantenne.
In 2 sind einige der aktiven Einrichtungen in Verbindung mit einem TR-Modul gezeigt. Das TR-Modul T₂ wird als Illustrationsbeispiel der Art von Einrichtungen herangezogen, die in allen Modulen vorgefunden werden. Im Modul TR₂ empfängt ein Vorwärts- oder Leistungsverstärker 232 die Signale, die von einer Quelle (nicht gezeigt) zu übertragen sind, und liefert das verstärkte Signal zu einem Eingangs-Port eines Zirkulators 230. Der Zirkulator 230 zirkuliert das zu übertragende verstärkte Signal zum nächsten Port in der Zirkulationsrichtung, die durch den Pfeil angedeutet ist. Das zu übertragende Signal verlässt den Zirkulator 230 und läuft weiter über einen Phasenschieber (Φ) 236 und einen Koppelpfad C₂ zur Elementantenne A₂, von der das Signal abgestrahlt wird. Wenn die Elementantenne A₂ das Signal empfängt, wird das empfangene Signal an einen Port des Zirkulators 230 angelegt, und es wird in der Richtung der Zirkulation zirkuliert, die durch den Pfeil angedeutet ist, zu einem weiteren Port, wo das Signal den Zirkulator verlässt und am Eingangs-Port eines verlustarmen Empfangsverstärkers 234 ankommt. Das durch den Verstärker 234 verstärkte Empfangssignal wird anderen Bereichen (nicht gezeigt) des Systems verfügbar gemacht.
In 2 ist eine TR-Modul-Spannungsversorgungsanordnung allgemein mit 210 bezeichnet. Wie gezeigt ist, umfasst die Modul-Spannungsversorgungsanordnung 210 einen Spannungsquellenleiter 212 und einen Schalter, der zwischen dem Spannungsquellenleiter 212 und jedem TR-Modul TR₁ bis TR₉ geschaltet ist (nicht alle Module sind so gezeigt, dass sie mit einem Schalter verbunden sind). In der Anordnung von 2 ist ein Schalter 214₂ eines Satzes 214 von Schaltern so dargestellt, um die Erregungsspannung, die an das TR-Modul TR₂ angelegt ist, zu steuern, der Schalter 214₃ steuert die Spannung, die an das TR-Modul TR₃ angelegt wird, und ein Schalter 214₄ steuert die Spannung, welche an das TR-Modul TR₄ angelegt wird. Entsprechende Schalter (nicht gezeigt) steuern die Leistung, welche an die anderen Module von 2 angelegt werden. Es sei angemerkt, dass die Schalter des Satzes 214 als mechanische Schaltsymbole dargestellt sind, wobei der Fachmann dies interpretieren wird, dass diese allgemeine Schalter sind, die ferngesteuerte Haibleiterschalter sein können. Bei den in betracht gezogenen Anwendungen werden die Schalter des Satzes 214 elektronische Schalter sein, welche durch einen Computer fernsteuerbar sind, und sie werden gemäß der Kalibrierung oder anderen Algorithmen geschaltet. Es sei außerdem angemerkt, dass der Ausdruck "zwischen", wie er bei elektrischen Systemen verwendet wird, eine Bedeutung hat, die von der verschieden ist, die in der üblichen Sprache verwendet wird. Insbesondere bedeutet das Wort "zwischen" die elektrische Kopplung zu zwei benamten Elementen unabhängig vom Pfad, der durch das Koppeln eingenommen wird, der real zwischen den mit Namen versehenen Elementen liegen kann oder nicht. Die Leistung oder Erregung für jedes TR-Mo dul und deren damit verknüpften aktiven Elemente können individuell sein und unabhängig durch einen entfernten Ort gesteuert werden.
Gemäß 1 besitzt jeder Richtkoppler D₁, D₂,... D_L, vier Ports, welche mit 2, 2, 3 und 4 bezeichnet sind. Richtkoppler sind durch den Stand der Technik bekannt, und ihre herausragenden Merkmale für Zwecke der vorliegenden Erfindung sind die, dass das Signal, welches an den Port 1 angelegt ist, die Ports 2 und 3 verlässt, jedoch nicht den Port 4, und das Signal, welches an den Port 2 angelegt wird, die Ports 1 und 4 verlässt, jedoch nicht den Port 3. In den 1 und 2 ist der Port 1 des Richtkopplers D₁ mit einem Richtkoppler-Kalibrierungs-Port D_1,1 über einen Pfad D_1,1L gekoppelt, der Port 2 des Richtkopplers D₁ ist mit einem Richtkoppler-Kalibrierungs-Port D_1,2 über einen Pfad D_1,2L gekoppelt, der Port 3 des Richtkopplers D₁ ist mit einem Speise-Port der Elementantenne A₁ gekoppelt, und der Port 4 des Richtkopplers D₁ ist mit dem Ausgangs-Port TR₁o des TR-Moduls TR₁ gekoppelt. In 1 sind die anderen entsprechenden Richtkoppler ähnlich mit anderen Richtkoppler-Kalibrierungs-Ports verbunden. Insbesondere ist der Port 1 des Richtkopplers D₂ mit dem Richtkoppler-Kalibrierungs-Port D_2,1 über einen Pfad D_2,1L gekoppelt, der Port 2 des Richtkopplers D₂ ist mit einem Richtkoppler-Kalibrierungs-Port D_2,2 über einen Pfad D₂ _, ₂L gekoppelt, der Port 3 des Richtkopplers D₂ ist mit dem Speise-Port der Elementantenne A₁₀ gekoppelt, und der Port 4 des Richtkopplers D₂ ist mit dem Ausgangs-Port TR₁₀o des TR-Moduls TR₁₀ gekoppelt, und der Port 1 des Richtkopplers D_L ist mit dem Richtkoppler-Kalibrierungs-Port D_L,1 über einen Pfad D_L,1L gekoppelt, der Port 2 des Richtkopplers D_L ist mit einem Richtkoppler-Kalibrierungs-Port D_L,2 über einen Pfad D_L,2L gekoppelt, der Port 3 des Richtkopplers D_L ist mit dem Speise-Port der Elementantenne A_N-8 gekoppelt, und der Port 4 des Richtkopplers D_L ist mit dem Ausgangs-Port TR_N-8o des TR-Moduls TR_N-8 gekoppelt. Diese Zusammenschaltungen ermöglichen es zusammen mit elektrischen Schaltern, welche mit den verschiedenen TR-Modulen gekoppelt sind, um es diesen zu ermöglichen, separat oder unabhängig erregt oder entregt zu werden, die verschiedenen Pfade über den Strahlenbildner separat zu kalibrieren und dadurch Unterschiede in den Leistungen der aktiven Elemente zu steuern oder zu kompensieren. Insbesondere kann die Amplitudenübertragungsfunktion oder der Verstärkungsfaktor der Verstärker bestimmt werden, und entweder auf einen Nominalwert korrigiert werden oder bei der Signalverarbeitung auf Seiten der Speisung der Gruppenantenne kompensiert werden.
Die insoweit beschriebene Gruppenantenne kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kalibriert werden. Um die Gruppenantenne zu kalibrieren ist es notwendig, die Kenndaten jeder funktionellen aktiven Einrichtung individuell zu bestimmen. Außerdem wird es notwendig sein, den Verstärkungsfaktor oder die Eingangs-Ausgangs-Amplitudenübertragungsfunktion jedes Verstärkers zu bestimmen, einschließlich des Übertragungs- oder Vorwärts-Richtungsverstärkers und des Empfangs- oder Rückkehr-Richtungsverstärkers. Wenn es irgendwelche Elemente gibt, einschließlich Verstärker, welche sich bezüglich der Phase als Funktion der Zeit oder der Umgebungsumstände ändern oder verschieben, sollte der Phasenwert bekannt sein. Wenn es weitere aktive Elemente im Übertragungspfad gibt, welche sich zwischen dem Eingangs- oder Strahlen-Ports 12 des Strahlenbildners und den Elementantennen erstrecken, müssen deren Amplituden- und oder Phasenübertragungsfunktionen ebenfalls bestimmt werden.
Im Wesentlichen erlaubt es das Vorhandensein der Richtkoppler in zumindest einigen der Pfade, die sich zwischen dem Strahlenbildner und den Elementantennen erstrecken, dass die Kennlinien der Pfade über den Strahlenbildner bestimmt werden können. Allgemein werden die Kalibrierungspfade selbst zunächst kalibriert und zwar bezüglich der Amplitude und/oder Phase, und diese Information wird zusammen mit der Amplituden- und/oder Phaseninformation, die von der Übertragung über die Kalibrierungspfade und die Strahlenbildnerpfade bestimmt wird, verwendet, wobei lediglich ein aktives Element oder ein unter Test stehendes TR-Modul erregt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die verschiedenen Verstärker oder aktiven Einrichtungen derart, dass die Port-Impedanzen sich nicht stark mit Verstärkererregung ändern, so dass Impedanzwirkungen, wenn die Verstärker entregt werden, nicht die Maßnahmen stören werden. Diese Verstärker sind bekannt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Gruppenantenne durch das in 3 herausgestellte Verfahren kalibriert. In 3 beginnt die Kalibrierungslogik am Startblock 310 und läuft weiter zu einem Block 312. Der Block 312 zeigt die Übertragung eines Direktkoppler-Kalibrierungssignals auf einem von zwei Direktkopplerkalibrierungs-Ports, beispielsweise den Port D_1,1 des Satzes, der die Ports D_1,1 und D_1,2 von 1 umfasst, und das Empfangen des Direktkoppler-Kalibrierungssignals auf dem anderen beiden Ports. Vom Block 312 von 3 läuft die Logik weiter zu einem Logikblock 314, der den Vergleich des empfangenen Richtkoppler-Kalibrierungssignals mit dem übertragenen Richtkoppler-Kalibrierungssignal zeigt, um dadurch die Phase und die Amplitudenkenndaten oder den Verlauf zu bestimmen, der den Kalibrierungsleitungen D_1,1L und D_1,2L von 1 zuschreibbar ist. Diese Berechnung umfasst den Schritt zum Zugreifen auf einen Speicher, der die Amplituden- und Phasenkenndaten des Pfads zwischen den Ports 1 und 2 des Richtkopplers D₁ bestimmt. Wenn die Richtkoppler des Systems ausreichend identisch sind, kann dies lediglich das Speichern von gemeinsamen Werten für die Kenndaten erforderlich machen, wobei jedoch die Speichererfordernisse nicht übermäßig sind, wenn die individuelle Information für jeden Richtkoppler gespeichert werden muss.
Vom Block 314 läuft die Logik von 3 weiter zu einem Block 316. Der Block 316 zeigt das Abschalten aller TR-Module mit Ausnahme dieses Moduls (TR1), welches mit dem Kern-Gruppenelement A₁ verknüpft ist, und das Anlegen eines Strahlenbildner-Kalibrierungssignals über den Pfad, der sich zwischen dem Strahlenbildner-Port, beispielsweise 14i₁ und einem Kalibrierungs-Port, beispielsweise D_1,2 von 1 erstreckt. Die Richtung, in welcher sich das Signal ausbreitet, wird davon abhängen, ob das besondere Kern-Element zur Übertragung, zum Empfang oder beides angepasst ist. Wenn lediglich Übertragung erwartet wird, wird das TR-Modul in Verbindung mit dem Kern-Element lediglich einen Übertragungs- oder "Leistungs"-Verstärker haben, beispielsweise 230 von 2, und die Übertragung des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals ist von einem Strahlenbildner-Port 14i_x (wobei x ein tiefgestelltes Zeichen zeigt) von 1 zum Port D_1,2. Wenn es dagegen lediglich einen Empfangsverstärker gibt, beispielsweise einen Verstärker 234 von 2, ist die Übertragung des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals vom Kalibrierungs-Port D_1,2 zum Strahlenbildner-Port 14i_x . Wenn die Gruppe für sowohl die Übertragung als auch den Empfang beabsichtigt ist, werden das TR-Modul in Verbindung mit jedem Antennenelement, insbesondere mit dem Kernelement, welches betrachtet wird, sowohl Übertragungs- als auch Empfangsverstärker haben, und der Test muss in beiden Richtungen durchgeführt werden (mit der Annahme natürlich, dass beide Ausbreitungsrichtung zu kalibrieren sind). Vom Block 316 von 3 läuft die Logik weiter zu einem Block 318, der die Berechnung der Amplitude und der Phasenkenndaten des Strahlenbildners und des TR-Moduls TR₁ zeigt. Mit der Annahme, dass die elektrischen Pfadlängen von Übertragungsleitungen D_1,1L und D_1,2L auf den gleichen Wert gesetzt sind, beispielsweise durch Fabrikation auf die gleiche körperliche Länge (oder unähnliche körperliche Längen, jedoch auf identische elektrische Längen getrimmt), ist die elektrische Länge des Übertragungspfads D_1,2 bekannt, dass diese ½(D_1,1 + D_1,2 – L_1,2) ist, wobei L_1,2 die elektrische Länge durch den Richtungskoppler D₁ vom Port 1 zum Port 2 ist. Der Berechnungsschritt, der durch den Block 318 dargestellt ist, erfordert wiederum das Zugreifen auf einen Speicher, in welchem die elektrischen Kenndaten des Pfads zwischen den Ports 2 und 4 des Richtkopplers D₁ gespeichert sind.
Vom Block 318 von 3 fließt die Logik zu einem Entscheidungsblock 320, der die Information in Bezug auf die Kenndaten des Strahlenbildner-Pfads, die in den Blöcken 312 bis 318 bestimmt wurde, mit den vorherigen Werten vergleicht. Wenn die Werte innerhalb gewisser Grenzen gleich sind, verlässt die Logik den Entscheidungsblock 320 über den Pfad "gleich" und fließt weiter zum Block 324. Wenn die Information verschieden ist, verlässt die Logik den Entscheidungsblock 320 über den Pfad "verschieden" und erreicht den Block 322. Der Block 322 zeigt das Aktualisieren des Steuerungscomputers mit den neuen Kalibrierungswerten für den Pfad zwischen dem ausgewählten Strahlenbildner-Port 14i_x und dem Strahlenbildner-Ausgangs-Port TR₁o. Die Schritte welche durch die Blöcke 312 bis 322 dargestellt sind, können für jedes der Kern-Elemente der Gruppenantenne 10 von 1 wiederholt werden (drei derartige Kern-Elemente sind gezeigt).
Von entweder dem Block 320 oder 322 von 3 erreicht die Logik einen Block 324, der die Übertragung und den Empfang von Kalibrierungssignalen zeigt, die mit einem Nicht-Kern-Element von 1 verknüpft sind. Der Block 324 umfasst den Schritt zum Erregen des TR-Moduls, welches mit dem ausgewählten der Nicht-Kern-Elemente verknüpft ist, beispielsweise dem Kern-Element A₂, welches mit dem Ausgangs-Port TR₂o des Strahlenbildners 14 verknüpft ist. Für dieses besondere Nicht-Kern-Element ist das TR-Modul das TR₂. Mit dem erregten oder aktivierten TR₂ und allen anderen TR-Modulen wird das inaktive Kalibrierungssignal zwischen einem Direktkoppler-Kalibrierungs-Port, beispielsweise D_1,1 und einem Strahlenbildner-"Eingangs"-Port 14_x für den in Betrachtung stehenden Antennenstrahl übertragen. Wenn man die Übertragung vom Strahlenbildner-Port 14i₁ zum Kalibrierungs-Port D_1,1 annimmt, besteht der Pfad über die hersteller-spezifische Speisung 14 und über das TR-Modul TR₂ zum Pfad C₂, danach die Nah-Feld-Kopplung oder wechselseitige Kopplung vom Antennenelement A₂ zum Antennenelement A₁, vom Port 3 zum Port 1 des Richtkopplers D₁ und danach zum Kalibrierungs-Port D_1,1. Die Übertragung in der entgegengesetzten Richtung überquert lediglich die gleichen Pfade in rückläufiger Reihenfolge. Vom Block 324 läuft die Logik von 3 weiter zu einen Block 326. Der Block 326 zeigt die berechnete Information über die Amplitude und die Phase des Pfads, der sich zwischen dem Strahlenbildner-"Eingangs"-Port 12_x und dem "Ausgangs"-Port TR₂o erstreckt. Diese Information wird dadurch bestimmt, dass lediglich vom Wert, der im Schritt 324 bestimmt wurde, die Information in Bezug auf den Richtkoppler D₁ und des Übertragungspfads D_1,1L von 1 subtrahiert wird. In den Berechnungen in Verbindung mit dem Block 326 von 3 ist die Notwendigkeit enthalten, auch die Information in Bezug auf (a) die Längen der Übertragungsleitung zwischen den Ausgangs-Ports des Strahlenbildners und den damit verknüpften Elementantennen, und (b) das wechselseitige Koppeln zwischen der Nicht-Kern-Elementantenne und der damit verknüpften Kern-Antenne zu subtrahieren. Diese Werte werden ebenfalls im Speicher gespeichert. Zu dem Ausmaß, wo die Umgebungseinwirkungen das wechselseitige Koppeln beeinträchtigen können, müssen diese kompensiert werden, oder es müs sen die Umgebungseinwirkungen beseitigt werden. Eine solche Wirkung könnte das Vorhandensein eines großen Körpers benachbart zur Antennenstruktur sein, oder ein Feuchtigkeitsüberzug der Elementantennen und der Grundebene der Gruppe. Einige der notwendigen Information kann derart sein, wie im Speicher gespeichert werden kann, und andere Information braucht dem Speicher nicht zugängig zu sein. Es wird angenommen, dass die Effekte der Feuchtigkeit gespeichert werden können, während die Effekte eines großen Objekts dies nicht können, wenn diese Parameter nicht definiert werden können, wobei in diesem Fall lediglich eine Lösung das Entfernen des Objekts sein könnte.
Vom Block 326 von 3 läuft die Logik weiter zu einem Entscheidungsblock 328, der bestimmt, ob die neue Information über das Koppeln innerhalb des Strahlenbildners die gleiche ist wie die aktuell gespeicherte oder nicht. Wenn die Information die gleiche innerhalb einer bestimmten Toleranz ist, verlässt die Logik den Entscheidungsblock durch den Ausgang "gleich", und läuft weiter zum Block "Stopp" 322. Wenn die Information verschieden ist, aktualisiert der neue Wert den aktuell gespeicherten Wert im Block 330, wiederum mit dem Vorbehalt, dass Bestätigungsmessungen gewünscht werden könnten, bevor eine Aktualisierung stattfindet. Natürlich können die Schritte, welche durch Blöcke 322 bis 330 gezeigt sind, für jedes der Nicht-Kern-Elemente und den verknüpften einem der Kern-Elemente durchgeführt werden, um dadurch die Strahlenbildnerpfade in Verbindung mit jedem der Antennenelemente zu kalibrieren.
Obwohl bei der Beschreibung angenommen wird, dass jedes Nicht-Kern-Antennenelement mit einem und lediglich einem der Kern-Elemente verknüpft ist, kann es wünschenswert sein, die Messung jedes Nicht-Kern-Elements mit mehr als einem Kern-Element durchzuführen, um so die Möglichkeit von nichtnormalen Ergebnissen zu reduzieren. Für jede von mehreren Messungen in Verbindung mit einem Nicht-Kern-Element mit verschiedenen Kern-Elementen können die Ergebnisse gemittelt werden, oder, wenn sie innerhalb einer bestimmten Toleranz sind, können die Ergebnisse einer der Messungen zur Verwendung gespeichert werden.
Andere Ausführungsformen der Erfindung werden dem Fachmann deutlich. Beispielsweise, obwohl der Phasenschieber in 2 so dargestellt ist, dass er am "Ausgang" des Zirkulators angeordnet ist, wird der Fachmann erkennen, dass zwei Phasenschieber anstelle davon verwendet werden können, in oder mit den anderen beiden Ports des Zirkulators. Obwohl angenommen wurde, dass irgendein Strahlenbildner-Port dazu verwendet werden könnte, die Kalibrierung irgendeines Bereichs des Strahlenbildners zu unterstützen, sollte verstanden werden, dass ein bestimmter Strahlenbildner-Port nicht intern mit einem be stimmten oder einen der Strahlenbildnerausgangs-Ports verbunden zu sein braucht, wobei in diesem Fall diejenigen Ausgangsports natürlich nicht von den nicht-verbundenen Eingangs-Ports kalibriert werden können. Während die Logik so gezeigt wurde, einen Entscheidungsblock 320 von 3 durch das Ausgangssignal "verschieden" zu verlassen, wenn die Ergebnisse zur gespeicherten Information nicht passen, wird der Fachmann erkennen, dass es wünschenswert sein kann, die Messung zu wiederholen und eine "permanente" Änderung der aufgezeichneten Information durchzuführen, lediglich dann, wenn ein neuer Test den Anfangstest bestätigt.
Somit liegt ein Gesichtspunkt der Erfindung in einem Verfahren zum Kalibrieren der aktiven Elemente einer Gruppenantenne, welches verwendet wird, elektro-magnetische Signale zwischen einem nicht-gelenkten Strahlungspfad und einem gelenkten Übertragungspfad umzuformen bzw. zu übertragen. Die aktive Gruppenantenne (10) umfasst einen Strahlenbildner (12) einschließlich zumindest eines leitungs-gebundenen gemeinsamen Ports (ein Port des Satzes 12i, beispielsweise Port 14i₂ ) und zumindest N Ausgangs-Ports (Satz 14o) in Verbindung mit dem gemeinsamen Port (14i₂ ). Der leitungs-gebundene gemeinsame Port (14i₂ ) kann so angesehen werden, der "Speisungs"-Port für einen Strahl der Gruppenantenne (10) zu sein. Die Gruppenantenne (10) besitzt außerdem einen Strahlenbildner-(12)-Steuerungscomputer (20), der mit dem Strahlenbildner (12) gekoppelt ist, um Signale dazwischen umzuformen und um Antennenstrahlen auf der Basis von zumindest einem der Strahlenformer (12)-Amplituden- und Phasenübertragungsfunktionen und vorzugsweise beiden zu bilden. Die Gruppenantenne (10) besitzt außerdem mehrere N Strahlungselemente (A₁ bis A_N), die in einer Gruppe angeordnet sind (2). Jedes der Strahlungselemente (A₁ bis A_N) ist in der Lage, elektro-magnetische Signale mit ihrem eigenen Elementen-Port umzuformen (beispielsweise A₁p). Mehrere 2P Kalibrierungs-Ports (D_1,1 bis D_L,2) sind vorgesehen, wobei P kleiner als N bei einer bevorzugten Ausführungsform ist. P Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) sind vorgesehen. Jeder der P Richtkoppler (D₁, D₂ ... D_L) umfasst erste (1), zweite (2), dritte (3) und vierte (4) Ports, um das Signal vom ersten Port (1) mit dem zweiten (2) und dem dritten (3) Port und nicht mit dem vierten (4) Port zu koppeln, und vom zweiten Port (2) mit dem ersten (1) und dem vierten (4) Port jedoch nicht mit dem dritten Port (3). Jeder der P Richtkoppler (D₁, D₂ ... D_L) hat einen ersten Port (1), der mit einem und lediglich einem der Kalibrierungs-Ports (D₁1 bis D_L2) gekoppelt ist, einen zweiten Port (2), der mit dem anderen und lediglich mit diesem einen der Kalibrierungs-Ports (D₁1 bis D_L2) gekoppelt ist, einen dritten Port (3), der mit einem "Kern" (A₁, A₁₀, A_N-8) und lediglich mit diesem Kern der N Strahlungselemente (A₁ bis A_N) verbunden ist, und einen vierten Port (4), der mit einem und ledig lich einem der N Ausgangs-Ports (TR₁o, TR₂o .... TR_No) des Strahlenbildners gekoppelt ist. Als Ergebnis dieser Verbindungen von P Richtkopplern (D₁, D₂,... D_L) mit 2P Kalibrierungs-Ports (D₁,1 bis D_L,2) und P Ausgangs-Ports von N verfügbaren Ausgangs-Ports (TR₁o, TR₂o, ... TR_No) des Strahlenbildners (12) haben N-P = R Nicht-Kern-Elemente der strahlenden Elemente keinen geführten Pfad zu einem Richtkoppler, und R Ports des Strahlenbildners (12) sind nicht mit einem der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) verbunden. Die Gruppenantenne (10) besitzt außerdem eine leitungs-gebundene Wellenverbindung (Hohlleiterverbindung) zwischen jedem der R Ports des Strahlenbildners (12), welche nicht mit einem der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) verbunden sind und entsprechend einem der R Nicht-Kern-Strahlungselemente, wobei als Ergebnis alle N Elementantennen (A₁ bis A_N) mit einem Ausgangs-Port (TR₁o, TR₁o,... TR_No) des Strahlenbildners (12) verbunden sind, entweder über einen Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) oder über eine andere leitungs-gebundene Wellenverbindung (C₂-C₉, C₁₁, C_N-7, C_N). Zumindest eines von (a) einem aktiven Verstärker (230, 232) und (b) einem steuerbaren Phasenschieber (236) ist mit zumindest einigen der Pfade verknüpft, die zwischen dem gemeinsamen leitungs-gebundenen Wellen-Port (14i₂ ) und den zumindest N Ausgangs-Ports (TR₁o, TR₂o,... TR_No) definiert sind, die mit dem gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) verknüpft sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Kalibrieren der Gruppenantenne (10) den Schritt (312) zum Anlegen eines Richtkoppler-Kalibrierungssignals an einen ersten der Kalibrierungs-Ports (D₁, D₁,1 bis D_L2), um dadurch ein Signal zu einem ersten Port eines ersten der Richtkoppler (D₁, D₂ ... D_L) zu übertragen, und, als Antwort auf den Schritt zum Anlegen eines Richtkoppler-Kalibrierungssignals Empfangen des rückkehrenden Richtkoppler-Kalibrierungssignals an einem Kalibrierungs-Port, der mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler (D₁, D₂ ... D_L) gekoppelt ist. Die Amplitude und die Phase des rückkehrenden Richtkoppler-Kalibrierungssignals werden mit der entsprechenden Amplitude und der Phase des Kalibrierungssignals verglichen, um einen Kalibrierungsübertragungswert für die leitungs-gebundene Wellenverbindung zwischen dem ersten der Richtkoppler (D₁, D₂ ... D_L) und deren verknüpfte Kalibrierungs-Ports (D₁, D₁,1 bis D_L2) einzurichten. Der Kalibrierungsübertragungswert kann außerdem durch einen Vergleich mit einem bekannten oder gespeicherten Wert (wenn dieser bekannt oder vorher festgelegt ist, muss er irgendwo gespeichert sein) der Übertragungskenndaten des Richtkopplers selbst eingestellt werden. Dies erlaubt, dass die Effekte des Richtkopplers von den Effekten der leitungsgebundenen Wellenverbindungen oder Übertragungsleitungen getrennt werden. Zumindest eines von der Amplitude und Phase und vorzugsweise beide der Kalibrierungsüber tragungswerte wird mit einem vorher festgelegten Wert verglichen, um dadurch einen Richtkoppler-Kalibrierungsreferenzwert für den ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) einzurichten. Der nächste Schritt (316) beim Kalibrieren ist (a) Anlegen eines Strahlenbildner(12)-Kalibrierungssignals an den gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) und Extrahieren entsprechend dem Strahlenbildner (12)-Kalibrierungssignal von diesem Kalibrierungs-Port, der mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) gekoppelt ist, oder (b) Anlegen eines Strahlenbildner(12)-Kalibrierungssignals an den einen der Kalibrierungs-Ports (D₁, D₁1 bis D_L2), welcher mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) gekoppelt ist, und Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner(12)-Kalibrierungssignals vom gemeinsamen Strahlenbildner (12)-Port (14i₂ ), um dadurch zumindest eines von der Amplitude und der Phasenübertragung zwischen dem gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) und dem vierten Port des ersten Richtkopplers (D₁, D₂,... D_L) zu bestimmen. Wie in den Ansprüchen herausgestellt, unterscheidet sich die Terminologie "eine von A und B" leicht gegenüber "entweder A oder B", hat die jedoch die gleiche Bedeutung, wie durch den Fachmann verstanden wird. Aus dem Kalibrierungsübertragungswert und von zumindest der Amplitude oder Phasenübertragung zwischen dem gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) und dem vierten Port des ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) werden zumindest die Amplitude oder die Phasenkenndaten dieses Signalpfads bestimmt (318), der sich vom gemeinsamen Pfad (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) zum vierten Port des ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) erstreckt. Der Strahlenlenksteuerungscomputer (12) wird durch Aktualisieren (320, 322) der Parameter eingestellt, durch die die Steuerung stattfindet, wenn notwendig, was das Aktualisieren des Werts von entweder der Amplituden- oder der Phasenkenndaten (oder beiden) dieses Signalpfads bedeutet, der sich vom gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) zum vierten Port des ersten der Richtkoppler (D₁ D₂,... D_L) erstreckt.
Bei einer speziellen Ausführungsform einer Gruppenantenne (10) nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung werden die elektrischen Übertragungsleitungslängen (oder realen Verbindungen D_1,1L und weiteres), die sich zwischen den Kalibrierungs-Ports (D₁, D₁,1 bis D_L,2) und den ersten (1) und dem zweiten (2) Ports einer der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) erstrecken, gleich gemacht oder gleichgesetzt, wodurch der Kalibrierungsübertragungswert für jedes Kabel gleich einer Hälfte des Kalibrierungsübertragungswerts der Hohlleiterverbindung zu dem einem der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) ist.
Ein spezieller Modus des Verfahrens nach der Erfindung umfasst den weiteren Schritt zum Entregen (im Block 324 mittels der Leistungssteuerung 214) aller aktiven Ele mente des Strahlenbildners (12) mit Ausnahme derjenigen aktiven Elemente, welche in diesem Pfad liegen, über den Strahlenbildner (12), der sich vom gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) zu einem bestimmten Nicht-Kern-Element der Strahlungselemente der Gruppe erstreckt. Dieser spezielle Modus umfasst außerdem den Schritt (324) von (a) Anlegen des Strahlenbildner (12)-Kalibrierungssignals an den gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12) und das Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner(12)-Kalibrierungssignals von dem einen der Kalibrierungs-Ports (D₁, D₁,1) über (D_L,2) in Verbindung mit dem ersten Port des ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) oder (b) Anlegen des Strahlenbildner(12)-Kalibrierungssignals an einen der Kalibrierungs-Ports (D₁, D₁1 bis D_L2) in Verbindung mit dem ersten Port des ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) und Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner (12)-Kalibrierungssignals vom gemeinsamen Port (14i₂ ) des Strahlenbildners (12), um dadurch ein Nicht-Kern-Kalibrierungssignal zu berechnen oder zu erzeugen (326) einschließlich einer Messung der wechselseitigen Kopplung zwischen einem der Kern-Strahlungselemente in Verbindung mit dem ersten der Richtkoppler (D₁, D₂,... D_L) und dem bestimmten Nicht-Kern der Strahlungselemente der Gruppe. Schließlich umfasst dieser spezielle Modus den Schritt (328, 330) zum Einstellen des Strahlenlenk-Steuerungscomputers (20) durch Aktualisieren der Parameter, durch die welche die Steuerung stattfindet, um einen Faktor entsprechend dem Nicht-Kern-Kalibrierungssignal.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren der aktiven Elemente einer Gruppenantenne (10), wobei die Gruppenantenne (10) dazu dient, ein elektro-magnetisches Signal zwischen einem nicht-leitungsgebundenen Strahlungs- und einem leitungsgebundenen Übertragungspfad zu übertragen, und aufweist: einen Strahlenbildner (12), der mehrere Strahlenspeise- oder Eingangsports (12i_Q ) aufweist, wobei der Strahlenbildner (12) zumindest einen gemeinsamen Hohlleiterwellenport (14i_Q ) und mehrere N Ausgangs-Ports (14o_N ) aufweist, die mit dem gemeinsamen Port (14i_Q ) verbunden sind, einen Strahlenbildner-Steuerungscomputer (20), der mit dem Strahlenbildner (12) gekoppelt ist, um Signale dazwischen zu übertragen und um Strahlen auf der Basis von zumindest einer von (a) der Strahlenbildner-Amplitude- und (b) der -Phasenübertragungsfunktion zu bilden; mehrere N Strahlungselemente (A_N), die in einer Gruppe angeordnet sind, wobei jedes der Strahlungselemente (A_N) in der Lage ist, elektro-magnetische Signale mit seinem eigenen Element-Port (AiP) zu übertragen; mehrere 2P-Kalibrierungs-Ports (D_L,1, D_L,2), wobei P kleiner als N ist; gekennzeichnet durch P Richtkoppler (D_L), wobei jeder der Richtkoppler einen ersten, zweiten, dritten und vierten Port (1, 2, 3, 4) aufweist, um das Signal vom ersten Port mit dem zweiten und dritten Port und nicht mit dem vierten Port und vom zweiten Port mit dem ersten und vierten Port, jedoch nicht mit dem dritten Port zu koppeln, wobei sein erster Port eines jeden der P-Richtkoppler (D_L) mit einem und lediglich einem der Kalibrierungs-Ports (D_L,1) gekoppelt ist, sein zweiter Port mit dem anderen und lediglich diesem einen der Kalibrierungs-Ports (D_L,2) gekoppelt ist, sein dritter Port mit einem Kern und lediglich mit diesem Kern der N Strahlungselemente (A_N) verbunden ist, wobei jede Kernstrahlungs-Elementantenne mit einem Richtkoppler (D_N) verknüpft ist, wobei sein vierter Port jedes der P Richtkoppler (D_L) mit einem und lediglich einem der N Ausgangs-Ports (14o_N ) des Strahlenbildners (12) gekoppelt ist, wodurch N-P=R-Nicht-Kerne der Strahlungselemente (A_N) es an einem leitungsgebunde nen Pfad zum Richtkoppler (D_L) fehlt, und R Ports des Strahlenbildners (12) nicht mit dem einem der Richtkoppler (D_L) verbunden sind; eine Hohlleiterwellen-Verbindung (C₂-C₉) zwischen jedem der R Ports des Strahlenbildners (12), die nicht mit einem der Richtkoppler (D_L) verbunden sind, und einem entsprechenden der R Nicht-Kern-Strahlungselemente (A_N); und zumindest eines von (a) einem aktiven Verstärker (232, 234) und (b) einem steuerbaren Phasenschieber (236), die mit zumindest einigen der Pfade verknüpft sind, die zwischen dem gemeinsamen Hohlleiterwellen-Port (14iQ) und den zumindest N Ausgangs-Ports (14o_N ), die mit dem gemeinsamen Port (14iQ) des Strahlenbildners (12) verknüpft sind, festgelegt sind; wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Anlegen eines Richtkoppler-Kalibrierungssignals an einen ersten der Kalibrierungs-Ports (D_L,1), um dadurch ein Signal zu einem ersten Port eines ersten der Richtkoppler (D_L) zu übertragen; Empfangen – als Antwort auf den Schritt zum Anlegen eines Richtkoppler-Kalibrierungssignals – des rückkehrenden Richtkoppler-Kalibrierungssignals an einem Kalibrierungs-Port (D_L _, ₂), der mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler (D_L) gekoppelt ist; Vergleichen der Amplitude und der Phase des rückkehrenden Richtkoppler-Kalibrierungssignals mit der entsprechenden Amplitude und Phase des Kalibrierungssignals, um einen Kalibrierungsübertragungswert für die Hohlleiterwellen-Verbindung (D_L,1L-D_L2L) für den ersten der Richtungskoppler (D_L) zwischen dessen verknüpfte Kalibrierungs-Ports (1, 2, 3, 4) einzurichten; eines von (a) Anlegen eines Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an den gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners und Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals von diesem Kalibrierungs-Port (1, 2, 3, 4), der mit dem zweiten Port des ersten der Richtkoppler (D_L) gekoppelt ist, und (b) Anlegen des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an diesen einen der Kalibrierungs-Ports (D_L,2), der mit dem zweiten Port (2) des ersten der Richtkoppler (D_L) gekoppelt ist, und Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals vom gemeinsamen Strahlenbildner-Port (14i_Q ), um dadurch zumindest eines von der Amplituden- und Phasenübertragung zwischen dem gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12) und dem vierten Port (4) des ersten der Richtkoppler (D_L) zu bestimmen; Bestimmen – von dem Kalibrierungsübertragungswert und von zumindest eines von der Amplituden- und Phasenübertragung zwischen dem gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12) und dem vierten Port (4) des ersten der Richtkoppler (D_L) – zumindest eines von den Amplituden- und Phasenkenndaten dieses Signalpfads, der sich vom gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12) zum vierten Port (4) des ersten der Richtkoppler (D_L) erstreckt; und Einstellen des Keulenlenk-Steuerungscomputers (20) durch Aktualisieren der Parameter, durch die die Steuerung stattfindet, durch Aktualisieren des Werts der einen von Amplituden- und Phasenkenndaten dieses Signalpfads, der sich vom gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12) zum vierten Port (4) des ersten der Richtkoppler (D₁) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, welches außerdem folgenden Schritt aufweist: Gleich-Einstellen elektrischer Kabellängen (D_L,1L, D_L, ₂L) zwischen den Kalibrierungs-Ports (D_L,1, D_L,2) und den ersten und zweiten Ports (1, 2) eines der Richtkoppler (D_L), wodurch der Kalibrierungsübertragungswert für jedes der Kabel (D_L,NL) gleich einer Hälfte des Kalibrierungsübertragungswerts der Hohlleiterwellen-Verbindung mit dem einem der Richtungskoppler (D_N) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, welches außerdem folgenden Schritt aufweist: Erregen derjenigen aktiven Elemente (TR_N), welche in diesem Pfad liegen, über den Strahlenbildner (12), der sich vom gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12) zu einem bestimmten Nicht-Kernelement der Strahlungselemente (A_N) der Gruppe (10) erstreckt; Entregen aller verbleibenden aktiven Elemente (TR_N) des Strahlenbildners (12); eines von (a) Anlegen des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an den gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12) und Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals von dem einen der Kalibrierungs-Ports (D_L,1), welcher mit dem ersten Port (1) des ersten der Richtungskoppler (D_L) verknüpft ist, und (b) Anlegen des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an den einen der Kalibrierungs-Ports (D_L,1), der mit dem ersten Port (1) des ersten der Richtkoppler (D_L) verknüpft ist, und Extrahieren des entsprechenden Strahlenbildner-Kalibrierungssignals vom gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12), um dadurch ein Nicht-Kern-Kalibrierungssignal zu erzeugen, einschließlich eines Messens der wechselseitigen Kopplung zwischen dem einen der Kernstrahlungselemente (A_N), das mit dem ersten der Richtkoppler (D_L) verknüpft ist, und dem bestimmten Nicht-Kern-Element der Strahlungselemente (A_N) der Gruppe (10); (c) Subtrahieren der Effekte der Länge von Übertragungsleitungen (16_N ) zwischen den Ausgangs-Ports (14o_N ) des Strahlenbildners (12) und den verknüpften Elementantennen (A_N), und (d) wechselseitiges Koppeln zwischen der Nicht-Kern-Elementantenne (A_N) und der verknüpften Kernantenne (A_N); und Einstellen des Keulenlenk-Steuerungscomputers (20) durch Aktualisieren der Parameter, mit denen die Steuerung stattfindet, mit einem Faktor, der auf das Nicht-Kern-Kalibrierungssignal anspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches außerdem den weiteren Schritt aufweist – zwischen dem Schritt zum Vergleichen der Amplitude und der Phase des rückkehrenden Richtkoppler-Kalibrierungssignals (D_N) mit der entsprechenden Amplitude und Phase des Kalibrierungssignals und dem Schritt von einem von (a) Anlegen des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an den gemeinsamen Port (14i_Q ) des Strahlenbildners (12) und (b) Anlegen des Strahlenbildner-Kalibrierungssignals an den einen der Kalibrierungs-Ports (D_L,1)-Vergleichen des Kalibrierungsübertragungswerts mit einem vorher festgelegten Wert, um dadurch einen Richtkoppler-Kalibrierungsreferenzwert für den ersten der Richtkoppler (D_L) einzurichten.