Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Netzantenne. Sie betrifft insbesondere
ein synthetisches Senderadar mit Strahlbildung durch Berechnung,
das insbesondere für
die Überwachung
des Luftraums bestimmt ist.The
The present invention relates to a network antenna. It concerns in particular
a synthetic transmitter radar with beam formation by calculation,
that in particular for
The supervision
the airspace is determined.
Es
ist bekannt, insbesondere aus der französischen Patentanmeldung FR 87 08186 (Veröffentlichungsnummer FR 2709835 ), ein Luftüberwachungsradar
mit einer über
eine große
Fläche
aufgeteilten Antenne herzustellen. Das Funktionsprinzip dieses Radartyps
ist in dem Wert von J. Darricaud: Physique et theorie du radar,
Band 3, 3. Ausgabe, 1994, Seiten 538 und folgende beschrieben. Die
Antenne eines solchen Radars umfasst beispielsweise ein Netz von
Sendemodulen und ein Netz von Empfangsmodulen. Das Sendenetz umfasst
somit beispielsweise elementare Antennen, die auf einem Kreis mit
einem Durchmesser von mehreren Dutzend Metern bzw. mehreren Hundert
Metern aufgeteilt sind. Die kreisförmige Anordnung ist nicht verpflichtend,
die Aufteilung der elementaren Antennen kann nämlich Linien folgen, die nicht
kreisförmig
sind. Jede elementare Antenne ist beispielsweise an der Spitze eines
Masten angeordnet, an dessen Basis sich Mittel zum Senden einer
Hyperfrequenzwelle befinden, wobei die Einheit ein Sendemodul bildet.
Ebenso umfasst das Empfangsnetz elementare Fühler, die beispielsweise auf
einem Kreis von großer
Abmessung aufgeteilt sind, der beispielsweise zum vorhergehenden
konzentrisch ist. Die Digitalisierung des empfangenen Signals erfolgt
im Bereich eines elementaren Fühlers,
dann wird das digitalisierte Signal an ein Zentrum zur Bildung eines
Strahls durch Berechnung (FFC) gesandt. Eine solche aufgeteilte
Antenne hat insbesondere den Vorteil, dass sie wenig verletzbar
ist. Eine Attacke von außen
kann nämlich
leicht ein oder mehrere elementare Module zerstören, aber sehr schwer die Gesamtheit
oder den Großteil
des Netzes. Im Falle eines Angriffs werden nur einige elementare
Module zerstört,
aber nicht die Gesamtheit. Die Antenne kann somit weiterhin funktionieren. Sie
weist somit eine geringe Verletzbarkeit auf, zumindest erfolgt eine
langsame Verschlechterung im Falle eines Angriffs.It is known, in particular from the French patent application FR 87 08186 (Publication number FR 2709835 ) to produce an aerial surveillance radar with a large area split antenna. The principle of operation of this type of radar is described in the value of J. Darricaud: Physique et theorie du radar, vol. 3, 3rd edition, 1994, pages 538 et seq. The antenna of such a radar comprises, for example, a network of transmitting modules and a network of receiving modules. The transmission network thus comprises, for example, elementary antennas, which are distributed on a circle with a diameter of several dozen meters or several hundred meters. The circular arrangement is not mandatory, the division of the elementary antennas can namely follow lines that are not circular. Each elementary antenna is arranged, for example, at the top of a mast, at the base of which there are means for transmitting a hyperfrequency wave, the unit forming a transmission module. Likewise, the receiving network comprises elementary sensors, for example, which are divided on a circle of large dimension, which is concentric, for example, to the preceding. The digitization of the received signal occurs in the region of an elementary probe, then the digitized signal is sent to a beamforming calculation center (FFC). In particular, such a split antenna has the advantage that it is less vulnerable. An attack from the outside can easily destroy one or more elementary modules, but very difficult to destroy all or most of the network. In the case of an attack, only a few elementary modules are destroyed, but not the entirety. The antenna can thus continue to work. It thus has a low vulnerability, at least there is a slow deterioration in the event of an attack.
Jedes
Sendemodul entsendet in einem Unterband des momentanen Sendebandes
des Radars. Wenn somit das Sendeband des Radars gleich B kHz gewählt wird,
und wenn das Sendenetz N Sendemodule umfasst, entsendet jedes Modul
in einem Unterband von B/N kHz, was in der Praxis ungefähr einige
Dutzend kHz ausmachen kann. Eine solche Antenne umfasst somit mehrere
Dutzend Sender und elementare Fühler,
die in einem Netz verteilt sind, das selbst in einen Kreis eingeschrieben
ist, der einige Hundert Meter erreichen kann. Mit einer metrischen
Wellenlänge
ist die so gebildete Antenne folglich löchrig, d.h. dass der Abstand
zwischen zwei aufeinander folgenden Sendern oder Fühlern größer als λ/2 ist, wobei λ die entsandte
Wellenlänge
ist. Daraus ergeben sich beim Senden und Empfangen sehr starke Nebenkeulen,
die somit die Erfassung der Ziele schwierig machen. Diese Nebenkeulen
sind nämlich
sehr störend,
da ihr Pegel bis zu –15
dB gehen kann.each
Transmitter module sends in a subband of the current transmission band
of the radar. Thus, if the transmission band of the radar is chosen equal to B kHz,
and if the broadcast network comprises N transmitter modules, each module transmits
in a subband of B / N kHz, which in practice is about a few
Can make up a dozen kHz. Such an antenna thus comprises several
Dozens of transmitters and elementary probes,
which are distributed in a network that itself inscribed in a circle
is that can reach a few hundred meters. With a metric
wavelength
Thus, the antenna thus formed is holey, i. that the distance
between two consecutive transmitters or probes is greater than λ / 2, where λ is the posted
wavelength
is. This results in sending and receiving very strong side lobes,
which make it difficult to grasp the goals. These sidelobes
are namely
very disturbing,
because their level is up to -15
dB can go.
Eine
Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, diese Nebenkeulen
zu kontrollieren. Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Netzantenne,
wie in Anspruch 1 definiert.A
The object of the invention is, in particular, these sidelobes
to control. For this purpose, the invention relates to a network antenna,
as defined in claim 1.
Die
Erfindung hat insbesondere als Hauptvorteile, dass sie keine besondere
Ausführung
im Bereich der Signalverarbeitungsschaltungen erfordert, dass sie
einfach im Einsatz und wirtschaftlich ist.The
In particular, the invention has as its main advantages that they are not particular
execution
in the field of signal processing circuits requires that they
easy to use and economical.
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung unter Bezug nahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor,
die darstellen:Further
Features and advantages of the invention will become apparent from the following
Description with reference to the accompanying drawings,
which represent:
1 eine
Netzantenne; 1 a network antenna;
2 eine
Darstellung des Problems der Nebenkeulen auf Grund des löchrigen
Antennennetzes; 2 a representation of the problem of sidelobes due to the holey antenna network;
3 ein
Unternetz einer erfindungsgemäßen Antenne,
gekennzeichnet durch seinen Schritt, wobei diese letztgenannte lineare
Unternetze umfasst; 3 a subnet of an antenna according to the invention, characterized by its step, the latter comprising linear sub-networks;
die 4 und 5 die
Position der Sende- und Empfangskeulen in Bezug auf die Ausrichtung
der nicht löchrigen
linearen Unternetze;the 4 and 5 the position of the transmit and receive lobes with respect to the orientation of the non-holey linear subnetworks;
6 die
Position der Keulen für
ein löchriges
Netz; 6 the position of the lobes for a holey net;
7 ein
Netzwerk, das die Position der Keulen für ein Netz darstellt, das zwei
löchrige
Unternetze umfasst; 7 a network representing the location of the lobes for a network comprising two holey subnetworks;
die 8, 9a, 9b und 10 Beispiele
eines Netzwerkes für
ein Netz, das drei Unternetze je nach den Schritten dieser letztgenannten
umfasst;the 8th . 9a . 9b and 10 Examples of a network for a network comprising three subnetworks according to the steps of the latter;
11 ein
Netzwerk, das zwei Einheiten von Unternetzen entspricht, deren Schritte
homothetisch sind; 11 a network that corresponds to two units of subnets whose steps are homothetic;
12 ein
Beispiel für
eine Anordnung der Netze in einer erfindungsgemäßen Antenne. 12 an example of an arrangement of the networks in an antenna according to the invention.
1 stellt
schematisch eine Netzantenne dar, beispielsweise jene eines synthetischen
Senderadars mit Strahlbildung durch Berechnung, insbesondere durch
die Anordnung seiner Elemente. Dieses Radar umfasst ein Netz von
P elementaren Sendemodulen E1, ... . Ei, ... . Ep und ein
Netz von N elementaren Empfangsmodulen R1,
... . Rj, ... . RN.
Das Sendenetz 1 ist vorzugsweise im Inneren des Empfangsnetzes 2 angeordnet. Das
Senden erfolgt durch die Gesamtheit der P strahlenden Elemente E1, ... . Ei, ...
. EN, die gleichzeitig unterschiedliche
Signale entsenden. Das Empfangen ist durch die Gesamt heit der N
Empfänger
R1, ... . Rj, ...
. RN sichergestellt, die gleichsam gleichzeitig
die vom Senden stammenden Echos empfangen. 1 schematically represents a network antenna, for example, those of a synthetic transmitter radar with beam formation by calculation, in particular by the arrangement of its elements. This radar comprises a network of P elementary transmission modules E 1 ,. E i , .... E p and a network of N elementary reception modules R 1 , .... R j , .... R N. The broadcasting network 1 is preferably inside the receiving network 2 arranged. The transmission is effected by the totality of the P radiating elements E 1 ,. E i , .... E N , which send different signals at the same time. The reception is by the totality of the N receiver R 1 , .... R j , .... R N , which simultaneously receive the echoes originating from the transmission.
Beim
Empfang besteht die Filterung, die an die Echos angepasst ist, die
von einer gegebenen Blickrichtung ausgehen, beispielsweise darin:
- – das
an jedem Empfänger
nach den P gesendeten Komponenten empfangene Signal zu zerlegen;
- – eine
Einheit von NxP Phasen (eine pro Sender und pro Empfänger) anzulegen,
wobei diese Einheit von der Blickrichtung abhängt;
- – die
so phasenverschobenen NxP Signale zu addieren.
On reception, there is the filtering adapted to the echoes emanating from a given line of sight, for example: - To decompose the signal received at each receiver after the P transmitted components;
- - create a unit of NxP phases (one per transmitter and per receiver), this unit depending on the direction of vision;
- - to add the phase-shifted NxP signals.
Es
gibt weitere Arte der Organisation der Verarbeitung, wobei beispielsweise
mit Unterbändern
verarbeitet wird, oder reine Verzögerungen an Stelle der Phasenverschiebungen
angelegt werden.It
There are other types of processing organization, for example
with subbands
or pure delays instead of the phase shifts
be created.
2 stellt
das Problem der Nebenkeulen auf Grund des löchrigen Antennennetzes dar.
Das Empfangsnetz 2 ist das einzige in dieser Figur dargestellte.
Ein Ziel 20 sende zu den elementaren Empfängern R1, ... . Rj, ...
. RN die von den Sendern des Netzes entsandten
Signale zurück.
In einer gegebenen Richtung 21, die zum Netz 2 konzentrisch
ist, kommt es zu einer Verteilung der Empfangskeulen, d.h. der Hauptkeule 22 und
ihrer Nebenkeulen. Diese Keulen werden durch Strahlbildung durch
Berechnung und Impulskompression durch Verarbeitungsmittel erhalten,
die mit den elementaren Empfangsmodulen verbunden sind. Die Nebenkeulen 23 sind
auf einer Distanz cTe/2 auf jeder Seite
der Hauptkeule mit einem hohen und somit störenden Pegel verteilt, wobei
Te die Dauer eines entsandten Impulses ist.
Wenn zum Beispiel Te = 100 μs ist, beträgt die Distanz
cTe/2 ungefähr 15 Kilometer. In den Richtungen 21', 21'', die zu jenen des Ziels unterschiedlich sind,
somit um das gesamte Radar herum, erzeugt die Löchrigkeit der Sende- und Empfangsnetze
sowohl hinsichtlich Standort als auch hinsichtlich Peilwinkel auch
Nebenkeulen auf derselben Distanzausdehnung. 2 represents the problem of sidelobes due to the holey antenna network. The receiving network 2 is the only one shown in this figure. A target 20 send to the elementary receivers R 1 , .... R j , .... R N returns the signals sent by the transmitters of the network. In a given direction 21 that to the net 2 is concentric, there is a distribution of the receiving lobes, ie the main lobe 22 and her sidelobes. These lobes are obtained by beamforming by computation and pulse compression by processing means connected to the elementary receive modules. The sidelobes 23 are distributed at a distance cT e / 2 on each side of the main lobe with a high and thus disturbing level, where T e is the duration of a posted pulse. For example, if T e = 100 μs, the distance cT e / 2 is about 15 kilometers. In the directions 21 ' . 21 '' , which are different from those of the target, thus around the entire radar, the patency of the transmitting and receiving networks, both in terms of location and in terms of bearing angles, also produces sidelobes on the same distance extent.
3 stellt
die Position der elementaren Emfangsmodule R1,
R2, ... . Rk, Rk+1, ... . Rp in
einem Unterempfangsnetz dar. Bei einer erfindungsgemäßen Antenne
sind die elementaren Sende- und/oder Empfangsmodule nämlich in
Untersende- und/oder -empfangsnetzen verteilt. Die Unternetze sind
linear, d.h. dass die Module ausgerichtet sind. Der Abstand zwischen
zwei aufeinander folgenden Modulen Rk, Rk+1 ist ein ganzes Vielfaches eines gemeinsamen
Vektors P →as, der jedem Unternetz eigen ist, wobei das ganze Vielfache
gleich 1 sein kann. Der Vektor P →as wird in der Folge Schritt des
Unternetzes genannt. Jedes Sende- oder Empfangsunternetz ist somit
zur Gänze
beschrieben durch:
- – den Schritt des Unternetzes,
d.h. durch drei Raumkomponenten;
- – die
Position des Zentrums C oder eines anderen Punktes des Netzes durch
drei Koordinaten;
- – die
Anzahl P von Elementen R1, R2,
... . Rk, Rk+1,
... . Rp des Unternetzes.
3 represents the position of the elementary reception modules R 1 , R 2 ,. Rk , Rk + 1 , .... R p in a Unterempfangsnetz. In an antenna according to the invention, the elementary transmitting and / or receiving modules are namely distributed in sub-transmitting and / or receiving networks. The subnetworks are linear, ie the modules are aligned. The distance between two consecutive modules R k , R k + 1 is a whole multiple of a common vector P → as, which is unique to each subnet, where the whole multiple can be equal to 1. The vector P → as is called step of the subnet in the sequence. Each transmitting or receiving subnet is thus fully described by: - The step of the subnet, ie by three spatial components;
- The position of the center C or another point of the network by three coordinates;
- - the number P of elements R 1 , R 2 , .... Rk , Rk + 1 , .... R p of the subnet.
Diese
Daten ermöglichen
es nämlich,
die Position jedes Elements Rk des Unternetzes
wieder zu finden.This data makes it possible to find the position of each element R k of the subnet again.
Der
Schritt kann durch den Einheitsvektor V dargestellt werden, der
der Ausrichtung des Unternetzes und seines Mehrdeutigkeitsfaktors
A entspricht, so dass: Schritt
= A(λ/2)V → (1)d.h. The step may be represented by the unit vector V corresponding to the subset of the subnet and its ambiguity factor A such that: Step = A (λ / 2) V → (1) ie
Bei
einer erfindungsgemäßen Antenne
berücksichtigen
die Unternetze, wie oben definiert, Ausrichtungs- und Schrittanforderungen
zwischen den Elementen, um insbesondere die Funktion der räumlichen Mehrdeutigkeit
zu kontrollieren, d.h. um es zu ermöglichen, leicht die Anordnung
und den Pegel der Nebenkeulen zu erkennen, die durch Strahlbildung
durch Berechnung erhalten werden, wenn der Pegel und die Anordnung
der Hauptkeule bekannt sind. Es ist somit möglich zu bewirken, dass die
Nebenkeulen in eine gegebene Richtung stark und in eine andere schwach
sind. Davon kann nun überdies
eine Methode zur Regelung eines Fehlalarms an den Nebenkeulen von
starken Zielen abgeleitet werden, und können schwache Ziele zwischen
den Nebenkeulen erfasst werden. Die Schritte der Unternetze einer
erfindungsgemäßen Antenne
sind somit nicht beliebig. Die besondere Auswahl dieser Schritte
stützt
sich insbesondere auf Betrachtungen von Geometrien der Strahlen,
die von den verschiedenen Unternetzen gebildet werden.at
an antenna according to the invention
consider
the subnets, as defined above, alignment and step requests
between the elements, in particular the function of spatial ambiguity
to control, i. to make it easy to arrange
and to detect the level of sidelobes caused by beam formation
are obtained by calculation when the level and the arrangement
the main club are known. It is thus possible to cause the
Side lobes strong in one direction and weak in one direction
are. Of that, moreover, can now
a method for controlling a false alarm on the side lobes of
strong goals can be derived, and weak goals can be between
the side lobes are detected. The steps of subnets one
antenna according to the invention
are therefore not arbitrary. The special selection of these steps
supports
particular consideration of geometries of the rays,
which are formed by the different subnets.
Es
wird zuerst ein einziges Unternetz SR betrachtet, das durch ein
Segment einer Geraden dargestellt ist, das in eine Richtung u fokussiert
ist, wie in 4 dargestellt, wobei dieses
Unternetz nicht löchrig
ist. Da das Unternetz linear ist, weist sein Netzdiagramm eine Umdrehungssymmetrie
um die Achse des Unternetzes 41 auf. Seine Hauptkeule weise
somit ein Maximum nicht nur in die Richtung u auf, sondern auch
in alle Richtungen, die von u durch Drehung 42 um die Achse 41 des
Netzes abgeleitet werden. Es wurde entschieden, jede Richtung durch
das Ende ihres Einheitsvektors darzustellen. Eine Richtung, beispielsweise
die Richtung u, ist somit durch einen Punkt auf der Kugel 45 mit
dem Radius 1 dargestellt. Wenn dieser Punkt in eine Ebene 43 projiziert
wird, die die Achse 41 des Unternetzes enthält, ist
der projizierte Punkt nun in einer Scheibe 44 mit dem Radius 1.
Die Gesamtheit der von u durch Drehung um die Achse 41 des
Unternetzes abgeleiteten Richtungen beschreibt einen Kreis 42 auf
der Kugel 45, projiziert auf die Ebene, ein Segment einer
Geraden 46 orthogonal zur Achse 41 des Unternetzes,
begrenzt durch die Scheibe 44.Consider first a single subnetwork SR represented by a segment of a straight line focused in a direction u, as in FIG 4 shown, this subnet is not holey. Since the subnet is linear, its network diagram has a rotational symmetry about the subnetwork axis 41 on. Its main lobe therefore has a maximum not only in the direction u, but also in all directions, that of u by rotation 42 around the axis 41 derived from the network. It was decided to represent each direction by the end of its unit vector. One direction, for example the direction u, is thus by a point on the sphere 45 with the radius 1 shown. If this point in a plane 43 is projected, which is the axis 41 of the subnet, the projected point is now in a disk 44 with the radius 1 , The entirety of u by rotation around the axis 41 derived subdirectory directions describes a circle 42 on the ball 45 , projecting onto the plane, a segment of a line 46 orthogonal to the axis 41 of the subnet, bounded by the disk 44 ,
5 stellt
nun ein Netz dar, das von N Unternetzen gebildet ist, von denen
nur drei SR1, SR2 und SR3 dargestellt sind. Das Netzdiagramm ergibt
sich aus der Addition der N Unternetzdiagramme. Wenn die Unternetze
in die vorhergehende Richtung u fokussieren, ist das resultierende
Diagramm in dieser Richtung u maximal. Da das Diagramm jedes Unternetzes
um seine Achse umdrehend ist, weist das Diagramm des Netzes lokale
Maxima in die von u durch Drehung um die Achse jedes Unternetzes
abgeleiteten Richtungen auf. 5 stellt
in Segmenten von Geraden 51, 52, 53,
die in die Scheibe 44 der Ebene 43 eingeschrieben
sind, die Projektion dieser lokalen Maxima dar. Diese Projektionen 51, 52, 53 geben
natürlich
die Position dieser Maxima in Bezug auf die Ebene 43 an,
die beispielsweise der Boden sein kann. Der Schnittpunkt 54 all
dieser Segmente gibt die Position der Hauptkeule an, wobei die lokalen
Maxima 51, 52, 53 hohen Nebenkeulen entsprechen. 5 now represents a network made up of N subnetworks, of which only three are represented SR1, SR2 and SR3. The network diagram results from the addition of the N subnet diagrams. When the sub-networks focus in the previous direction u, the resulting map is maximum in this direction u. Since the diagram of each subnet is revolving around its axis, the diagram of the network has local maxima in the directions derived from u by rotation about the axis of each subnet. 5 represents in segments of straight lines 51 . 52 . 53 that in the disk 44 the level 43 are the projections of these local maxima. These projections 51 . 52 . 53 of course give the position of these maxima in relation to the plane 43 on, which may be the floor, for example. The point of intersection 54 all of these segments indicate the position of the main lobe, with the local maxima 51 . 52 . 53 correspond to high side lobes.
6 stellt
den Fall eines löchrigen
Unternetzes SR' dar.
Ein Unternetz ist löchrig,
wenn seine Elemente, elementaren Sende- und Empfangsmodule um mehr
als eine halbe Wellenlänge
beabstandet sind, was dem Fall entspricht, in der Mehrdeutigkeitsfaktor
A größer als
1, nämlich
A > 1 für diesen
Wert ist, wie durch das Verhältnis
(2) definiert. Ein solches Unternetz, das in die Richtung u fokussiert
ist, weist nicht nur ein Maximum gegen u und die durch Drehung abgeleiteten
Richtungen auf, sondern auch in andere Richtungen. Diese Richtungen
sind in der Einheitsscheibe durch A Segmente von Geraden 61 dargestellt,
die vom Vektor H → = (2/A)V → beabstandet sind, wobei der Einheitsvektor die
Ausrichtung des Unternetzes SR' angibt,
und A der vorher definierte Mehrdeutigkeitsfaktor ist. Diese Segmente
stellen die Position der Hauptkeule des Antennendiagramms des Unternetzes
SR' dar. Der Mehrdeutigkeitsfaktor
A ist nicht unbedingt eine ganze Zahl. Wenn A keine ganze Zahl ist,
ist die Anzahl von Segmenten von Geraden die nächste ganze Zahl von A, d.h.
E(A) oder E(A + 1), wenn E den ganzen Teil von A bezeichnet. 6 represents the case of a holey subset SR '. A subnet is holey if its elements, elementary transmit and receive modules are spaced more than half a wavelength, which is the case where ambiguity factor A is greater than 1, namely A> 1 for this value is as defined by the ratio (2). Such a subnet focused in the direction u has not only a maximum against u and the directions derived by rotation, but also in other directions. These directions are in the unit disk by A segments of straight lines 61 which are spaced from the vector H → = (2 / A) V →, where the unit vector indicates the orientation of the subnet SR ', and A is the predefined ambiguity factor. These segments represent the position of the main lobe of the antenna pattern of the subnet SR '. The ambiguity factor A is not necessarily an integer. If A is not an integer, the number of segments of lines is the nearest integer of A, ie E (A) or E (A + 1), if E denotes the whole part of A.
7 stellt
eine Erweiterung auf zwei löchrige
Unternetze dar, die ein Netzwerk der Nebenkeulen zeigt. Es wird
somit ein Netz angenommen, das zwei löchrige Unternetze umfasst,
die nach den Einheitsvektoren V →1, V →2 und Mehrdeutigkeitsfaktoren A1,
A2 ausgerichtet sind. Die Vektoren V →1, V →2 definieren die
Achsen V1 bzw. V2 der beiden Unternetzes. In der Ebene, die sowohl
die Achse V1 als auch die Achse V2 enthält, sind die Diagramme der
Hauptkeulen der Unternetze durch Segmente von Geraden 71 dargestellt,
die um H →1 = (2/A1) V →1 für
die erste und durch Segmente von Geraden 72, die durch H →2 = (2/A2)V →2 für
die zweite getrennt sind. Das Diagramm des Netzes weist somit Maxima
an den Schnittstellen zwischen diesen Segmenten 71, 72 auf.
Diese Maxima sind Punkte 73 auf einem dreieckigen Netzwerk.
Ein elementares Dreieck des Netzwerks hat als Höhen die Vektoren H →1, H →2, Der Vektor H →3,
der die dritte Höhe
beschreibt, ist nun vorgegeben, wenn die beiden ersten bekannt sind.
Es kann nun gezeigt werden, dass die drei Vektoren folgendes Verhältnis überprüfen: 7 represents an extension to two holey subnetworks showing a network of sidelobes. Thus, a network is assumed comprising two holey sub-networks aligned with the unit vectors V → 1 , V → 2 and ambiguity factors A 1 , A 2 . The vectors V → 1 , V → 2 define the axes V1 and V2, respectively, of the two subnets. In the plane containing both the axis V1 and the axis V2, the diagrams of the main lobes of the subnetworks are segments of straight lines 71 represented by H → 1 = (2 / A 1 ) V → 1 for the first and by segments of straight lines 72 separated by H → 2 = (2 / A 2 ) V → 2 for the second. The diagram of the network thus has maxima at the interfaces between these segments 71 . 72 on. These maxima are points 73 on a triangular network. An elementary triangle of the network has as heights the vectors H → 1 , H → 2 , the vector H → 3 , which describes the third height, is now given if the first two are known. It can now be shown that the three vectors check the following relationship:
Da H → =
(2/Ak)V →k ergibt sich
für k =
1, 2, 3: (A1/2)V →1 + (A2/2)V →2 + (A3/2)V →3 = 0 (4) Since H → = (2 / A k ) V → k, it follows for k = 1, 2, 3: (A 1 / 2) V → 1 + (A 2 / 2) V → 2 + (A 3 / 2) V → 3 = 0 (4)
Wenn
das Verhältnis
(4) mit der Wellenlänge λ multipliziert
wird, ergibt sich folgendes Verhältnis: Schritt1 + Schritt2 + Schritt3 = 0wobei
Schritt 1 und Schritt 2 die Schrittvektoren der beiden Unternetze
und Schritt 3 den Schrittvektor eines dritten fiktiven Unternetzes
darstellen.If the ratio (4) is multiplied by the wavelength λ, the ratio is as follows: Step1 + Step2 + Step3 = 0 wherein step 1 and step 2 represent the step vectors of the two subnetworks and step 3 represent the step vector of a third notional subnetwork.
8 stellt
das Diagramm der Hauptkeulen eines Netzes dar, das ein drittes Unternetz
umfasst, dessen Ausrichtung V →3 und Mehrdeutigkeitsfaktor
A3 derart sind, dass H →3 =
(2/A3)V →3. Der Vektor H →3 definiert die Höhe eines elementaren Dreiecks
des Netzwerks, das durch die beiden ersten Unternetze hervorgerufen
wird. Der Schrittvektor Schritt 3 des dritten Unternetzes überprüft somit
das Verhältnis
(5). In diesem Fall ergibt die Verbindung der drei Unternetze dasselbe
dreieckige Netzwerk wie mit den beiden ersten Unternetzen. Dasselbe
würde für die Verbindung
von zwei beliebigen Unternetzen unter diesen dreien gelten. 8th FIG. 12 illustrates the diagram of the main lobes of a network comprising a third subnet whose orientation V → 3 and ambiguity factor A 3 are such that H → 3 = (2 / A 3 ) V → 3 . The vector H → 3 defines the height of an elementary triangle of the network caused by the first two subnetworks. The step vector step 3 of the third subnet thus checks the ratio (5). In this case, the connection of the three subnetworks results in the same triangular network as with the first two subnetworks. The same would apply to the combination of any two subnets among these three.
Die 9a und 9b stellen
umgekehrte Beispiele dar, bei denen zwei löchrige Unternetze vorhanden
sind und das dritte die Bedingung H →3 = (2/A3)V →3 nicht berücksichtigt.
Im Falle der 9a ist der Einheitsvektor V →3, der die Richtung des dritten Unternetzes
definiert, nicht nach dem Vektor H →3 ausgerichtet,
und die Mehrdeutigkeit A3 ist derart, dass
die Segmente 91, die die Hauptkeule beschreiben, nicht
durch die Punkte 92 des Netzwerks verlaufen, das durch
die beiden ersten Unternetze definiert ist. Das Netzwerk ist enger
als im Falle der 8, und die Schnittpunkte 92, 99 sind
nicht mehr nach einem regelmäßigen Netzwerk
angeordnet. Die Aufhebung der Mehrdeutigkeit ist somit schwieriger.
In diesem Fall ist nur die Blickrichtung u den Hauptkeulen der drei
Unternetze gemeinsam. Die den beiden ersten Unternetzen gemeinsame
Mehrdeutigkeit wird durch ihre Verbindung mit dem dritten aufgehoben.The 9a and 9b represent reverse examples in which two holey sub-networks are present and the third does not consider the condition H → 3 = (2 / A 3 ) V → 3 . In case of 9a is the unit vector V → 3 defining the direction of the third subnet, not aligned with the vector H → 3 , and the ambiguity A 3 is such that the segments 91 that describe the main club, not by the dots 92 of the network defined by the first two subnets. The network is narrower than in the case of 8th , and the intersections 92 . 99 are no longer arranged according to a regular network. The removal of ambiguity is thus more difficult. In this case, only the line of sight u is common to the main lobes of the three subnets. The ambiguity common to the first two subnets is removed by their association with the third.
Im
Falle der 9b ist der Vektor V →3 sehr
wohl in die Richtung von H →3 ausgerichtet,
aber der Wert (2/A3') ist nicht gleich dem Modul von H →3 und auch nicht einem seiner Vielfachen
oder Untervielfachen, nicht einmal in einem rationalen Verhältnis. In
diesem Fall sind die Mehrdeutigkeiten 98 auf einem einzigen
Segment 91 ausgerichtet. Die den beiden ersten Netzen gemeinsame
Mehrdeutigkeit wird mit dem dritten teilweise aufgehoben.In case of 9b For example, the vector V → 3 is well oriented in the direction of H → 3 , but the value (2 / A 3 ') is not equal to the modulus of H → 3 or even one of its multiples or sub-multiples, not even in a rational one Relationship. In this case, the ambiguities 98 on a single segment 91 aligned. The ambiguity common to the first two networks is partially removed by the third.
Wenn
das Verhältnis
zwischen (2/A3)V →3 und H →3 rational ist, d.h. wenn m(2/A3)V →3 = nH3, wobei m
und n erste ganze Zahlen zwischen ihnen sind, befinden sich die
Hauptkeulen auf Segmenten, die um m (2/A3)V →3 = nH →3 beabstandet
sind. Da diese Beabstandung größer als
die vorhergehende ist, ist die Mehrdeutigkeit teilweise aufgehoben.
Wenn die Beabstandung m(2/A3) größer als
zwei ist, befindet sich nur ein Segment in dem Einheitskreis, und
es ergibt sich wieder der Fall der 9b. Die
Beabstandung m(2/A3) > 2 wird wieder If the ratio between (2 / A 3 ) V → 3 and H → 3 is rational, that is, if m (2 / A 3 ) V → 3 = nH 3 , where m and n are first integers between them, they are Main lobes on segments that are spaced apart by m (2 / A 3 ) V → 3 = nH → 3 . Since this spacing is greater than the previous one, the ambiguity is partially offset. If the spacing m (2 / A 3 ) is greater than two, there is only one segment in the unit circle and the case of 9b , The spacing m (2 / A 3 )> 2 becomes again
Die
Struktur einer erfindungsgemäßen Antenne
nutzt die vorherigen geometrischen Betrachtungen zur Aufteilung
der Sende- und Empfangskeulen. Insbesondere die Wahl der Schritte
jedes der drei löchrigen
Unternetze bestimmt die räumliche
Mehrdeutigkeit des Netzes, das von diesen drei Unternetzes gebildet
ist. Es ist somit möglich,
Schritte auszuwählen,
die gehen:
- – von der minimalen Mehrdeutigkeit
(keine andere gemeinsame Richtung als die Zeichengebungs richtung), wobei
dies insbesondere genutzt werden kann, um eine Richtung ohne Mehrdeutigkeit
zu messen, obwohl die Unternetze löchrig sind;
- – zur
maximalen Mehrdeutigkeit (sogar gemeinsame Richtungen für alle Paare
von Unternetzen), wobei dies insbesondere genutzt werden kann, um
die Aufteilung der Nebenkeulen zu kontrollieren, wobei es nun weiterer
Elemente bedarf, um die Mehrdeutigkeit aufzuheben, beispielsweise
weitere Unternetze oder weitere Frequenzen oder auch externe Informationen über die
Herkunftszone des Signals.
The structure of an antenna according to the invention uses the previous geometric considerations for the division of the transmit and receive lobes. In particular, the choice of the steps of each of the three holey subnets determines the spatial ambiguity of the network formed by these three subnets. It is thus possible to select steps that go: - - of the minimum ambiguity (no direction other than the direction of the sign), which can be used in particular to measure a direction without ambiguity even though the subnets are holey;
- To the maximum ambiguity (even common directions for all pairs of subnets), which can be used in particular to control the division of the sidelobes, now requiring further elements to remove the ambiguity, for example further sub-networks or other frequencies or else external information about the source zone of the signal.
Um
die maximale Mehrdeutigkeit mit drei Unternetzen zu erhalten, wie
beispielsweise in 8 dargestellt, müssen die
Schritte der Unternetze gemäß dem Verhältnis (5)
verbunden werden, d.h. Schritt1 + Schritt2 + Schritt3 = 0. Mit dieser
Verbindung zwischen den Unternetzen ist die Funktion der Mehrdeutigkeit
nach einem dreieckigen Motiv periodisch. Das Periodizitätsdreieck
ist durch seine Höhen H →k definiert, die in dieselbe Richtung wie
die Unternetze ausgerichtet sind, und eine Länge gleich 2/Ak aufweisen,
was sich zeigt durch H →k = (2/Ak)V →k für
k = 1, 2, 3 und wobei V →k der Einheitsvektor
ist, der die Richtung des k-ten Unternetzes angibt.To get the maximum ambiguity with three subnets, such as in 8th As shown, the steps of the subnetworks must be connected according to the relationship (5), ie, Step1 + Step2 + Step3 = 0. With this connection between the subnets, the function of ambiguity is periodic according to a triangular motive. The periodicity triangle is defined by its heights H → k aligned in the same direction as the sub-meshes and having a length equal to 2 / A k , which is shown by H → k = (2 / A k ) V → k for k = 1, 2, 3 and where V → k is the unit vector indicating the direction of the kth subnet.
10 zeigt
ein Beispiel eines Netzwerkes, das einer maximalen Mehrdeutigkeit
für drei
löchrige
Unternetze entspricht. Der dickste Punkt 101 stellt die
Zeichengebungsrichtung dar. Die anderen Punkte stellen die zugehörigen Richtungen
dar, die mit der räumlichen
Mehrdeutigkeit verbunden sind. Umgekehrt wäre es, um die minimale Mehrdeutigkeit
mit drei löchrigen
Unternetzen zu gewährleisten,
notwendig, dass der Schritt des dritten Unternetzes Schritt3 nicht
mit Schritt1 + Schritt2, der Vektorsumme der Schritte der beiden
anderen Netze, kolinear ist. Es ist auch möglich, zur minimalen Mehrdeutigkeit
zu gelangen, wobei mehr als drei Unternetze verbunden werden, wobei
beispielsweise ein Netz von sechs Unternetzen verwendet wird, von
denen drei das Verhältnis
(5) überprüfen, die
drei anderen ebenfalls, aber mit unterschiedlichen Schrittwerten
durch Änderung
der Ausrichtung und/oder des Moduls der Schritte. 10 shows an example of a network that corresponds to a maximum ambiguity for three holey subnetworks. The thickest point 101 represents the signing direction. The other points represent the associated directions associated with spatial ambiguity. Conversely, to ensure minimal ambiguity with three leaky sub-networks, it would be necessary for the step of the third sub-network step 3 not to be colinear with step 1 + step 2, the vector sum of the steps of the other two networks. It is also possible to arrive at minimal ambiguity connecting more than three subnetworks using, for example, a network of six subnets, three of which check the ratio (5), the other three as well, but with different incremental values by change the orientation and / or module of the steps.
Es
kann auf das Beispiel eines Netzes zurückgegriffen werden, das aus
drei Unternetzen gebildet ist, in dem das Verhältnis (5) überprüft wird. Für jedes Unternetz ist die Fokussierung
in eine gegebene Blickrichtung 101 durch einen Raumfilter
verwirklicht. Somit ist jede Blickrichtung mit drei Filtern verbunden.
Umgekehrt entsprechen drei gegebene Filter mehreren Richtungen 102, 103,
die von der ersten 101 abgeleitet sind, in der Ebene der
Richtcosinuswerte durch eine Translation, die durch den Vektor n1H →1 +n2H →2 + n3H →3 definiert
ist, wobei n1, n2,
n3 ganze Zahlen sind.It is possible to refer to the example of a network consisting of three sub-networks, in which the ratio (5) is checked. For each subnet, focusing is in a given line of sight 101 realized by a spatial filter. Thus, every line of sight is connected to three filters. Conversely, three given filters correspond to multiple directions 102 . 103 that from the first 101 in the plane of the directive cosine values by a translation defined by the vector n 1 H → 1 + n 2 H → 2 + n 3 H → 3 , where n 1 , n 2 , n 3 are integers.
11 stellt
den Fall eines Netzes mit sechs Unternetzen dar, wobei das Verhältnis (5)
getrennt auf zwei Einheiten von drei Unternetzen überprüft wird,
mit homothetischen Schritten in einem rationalen Verhältnis P/Q,
wobei P und Q erste ganze Zahlen zwischen ihnen sind, wobei P kleiner
ist als Q. Daraus ergibt sich, dass PH →k =
QH →k, wobei k = 1, 2, 3 und H →k die
Höhen darstellt,
die den drei Unternetzen der ersten Einheit entsprechen, und H'k die
Höhen darstellt,
die den drei Unternetzen der zweiten Einheit entsprechen. Das Netz
der räumlichen
Mehrdeutigkeit des ersten Unternetzes ist nun um einen Faktor P/Q
in Bezug auf das zweite Unternetz erweitert. Jede Richtung des Raums
ist Modulo diese Mehrdeutigkeit durch sechs Raumfilter definiert. 11 stellt
einen besonderen Fall dar, in dem P = 2 und Q = 3. Das größte Dreieck 110 stellt
die Mehrdeutigkeit der Einheit dar. Das Zwischendreieck 111,
das zweimal kleinere Seiten als das vorhergehende aufweist, stellt
die Mehrdeutigkeit der ersten Einheit von drei Unternetzen dar.
Das kleinste Dreieck 112, das dreimal kleinere Seiten aufweist,
stellt die Mehrdeutigkeit der zweiten Einheit von drei Unternetzen
dar. Es ist somit zu sehen, dass durch die Auswahl des Verhältnisses
P/Q zu einem Mehrdeutigkeitsdreieck 110 gelangt werden kann,
das um ein Verhältnis
P2 zum Zwischendreieck 111 größer ist.
Dies verringert umso mehr die durchzuführende Aufhebung der Mehrdeutigkeit
nach den Bearbeitungen an diesen Unternetzen. Insbesondere durch Beeinflussung
der Position der Zentren der Unternetze kann bewirkt werden, dass
die räumliche
Mehrdeutigkeit bei diesen Bearbeitungen aufgehoben werden kann.
Die Position der Zentren der Unternetze definiert auch die Breite
der endgültigen
Strahlen. 11 illustrates the case of a network with six subnetworks, wherein the ratio (5) is checked separately for two units of three subnetworks, with homothetic steps in a rational relationship P / Q, where P and Q are first integers between them, where P As a result, PH → k = QH → k , where k = 1, 2, 3 and H → k represent the heights corresponding to the three sub-sets of the first unit and H ' k represents the heights corresponding to the three sub-networks of the second unit. The spatial ambiguity network of the first subnet is now extended by a factor P / Q with respect to the second subnet. Each direction of the space is modulo this ambiguity defined by six spatial filters. 11 represents a special case where P = 2 and Q = 3. The largest triangle 110 represents the ambiguity of unity. The intermediate triangle 111 , which has two times smaller pages than the previous one, represents the ambiguity of the first unit of three subnets. The smallest triangle 112 , which has three times smaller sides, represents the ambiguity of the second unit of three subnets. It can thus be seen that by selecting the ratio P / Q to an ambiguity triangle 110 This can be achieved by a ratio P 2 to the intermediate triangle 111 is larger. This reduces all the more the cancellation of ambiguity after the edits on these subnets. In particular, by influencing the position of the centers of the subnetworks, it can be effected that the spatial ambiguity in these processing operations can be eliminated. The position of the centers of the subnets also defines the width of the final rays.
12 zeigt
ein Beispiel einer Position der Unternetze innerhalb eines Netzes,
das ein Sende- oder Empfangsnetz sein kann. Dieses Netz umfasst
eine erste Einheit von drei Unternetzen SR1, SR2, SR3 mit jeweiligen
Schritten Schritt1, Schritt2, Schritt3 und eine zweite Einheit von
drei Unternetzen SR'1,
SR'2, SR'3 mit jeweiligen
Schritten Schritt'1,
Schritt'2, Schritt'3. Die Schritte jeder
der Einheiten überprüfen das
Verhältnis
(5). Das so hergestellte Netz bildet beispielsweise ein Sechseck. 12 shows an example of a location of the subnetworks within a network, which may be a broadcast or receiving network. This network comprises a first unit of three sub-networks SR1, SR2, SR3 with respective steps Step1, Step2, Step3 and a second unit of three sub-networks SR'1, SR'2, SR'3 with respective steps Step'1, Step'2 , Step 3. The steps of each of the units check the ratio (5). The network thus produced, for example, forms a hexagon.
Weitere
Netzformen sind natürlich
möglich.
Eine erfindungsgemäße Antenne
umfasst mindestens drei Unternetze, und es werden die Schritte dieser
letztgenannten beeinflusst. So nimmt bei einer ersten möglichen Ausführungsart
der Schritt der Unternetze nur drei Werte Schritt1, Schritt2, Schritt3
an, die das vektorielle Verhältnis
(5) überprüfen. Es
ist somit möglich,
eine Einheit von drei Unternetzen herzustellen, die beispielsweise im
Dreieck oder im Y angeordnet sind. Bei einer weiteren Ausführungsart
nimmt der Schritt der Unternetze Werte unter mehreren Tripletts
an, die durch das Verhältnis
(5) verbunden sind. Dies ist beispiels weise bei der in 12 dargestellten
Antenne der Fall, bei der der Schritt die Werte unter den beiden
Tripletts von Vektoren (Schritt1, Schritt2, Schritt3) und (Schritt'1, Schritt'2, Schritt'3) annimmt. Bei einem
weiteren Ausführungsbeispiel
nehmen die Schritte der Sendeunternetze Werte unter einem ersten
Triplett (SchrittE1, SchrittE2, SchrittE3) und die Schritte der
Empfangsunternetze unter einem weiteren Triplett (SchrittR1, SchrittR2, SchrittR3)
an. Es ist auch möglich,
dass die Schritte der Sendeunternetze Werte unter zwei Tripletts
(Schritt1, Schritt2, Schritt3) und (Schritt'1, Schritt'2, Schritt'3) und die Schritte der Empfangsunternetze
unter diesen selben Tripletts annehmen. Die Tripletts können kolineare
Schritte haben, d.h. dass Schritt1 = a1Schritt'1, Schritt2 = a2Schritt'2,
Schritt3 = a3Schritt'3. In diesem Fall kann das Verhältnis zwischen
den Schritten von Untereinheiten von Unternetzen ein rationales
Verhältnis
sein, um ein Netzwerk des Typs aus 11 zu
ergeben, d.h. dass Schritt1/m1 = Schritt'1/m'1,
Schritt2/m2 = Schritt'2/m'2, Schritt3/m3 =
Schritt'3/m'3,
wobei die Koeffizienten mk und m'k erste
ganze Zahlen zwischen ihnen sind. Die Anordnung der Unternetze kann
auch dem Netzwerk der 9a oder 9b entsprechen,
das es nicht ermöglicht,
die räumliche
Mehrdeutigkeit aufzuheben, aber die Verbindung der Untereinheiten
ermöglicht
es, diese aufzuheben. Insbesondere die Schritte der Netzuntereinheiten überprüfen nicht
nur Schritt1/m1 = Schritt'1/m'1,
Schritt2/m2 = Schritt'2/m'2, Schritt3/m3 =
Schritt'3/m'3, sondern
auchfür k = 1, 2, 3 während |Schrittk| > λ/2.Other network forms are of course possible. An antenna according to the invention comprises at least three subnetworks, and the steps of the latter are influenced. Thus, in a first possible embodiment, the step of the subnetwork assumes only three values Step1, Step2, Step3, which check the vectorial ratio (5). It is thus possible to make a unit of three sub-networks arranged, for example, in the triangle or the Y. In another embodiment, the step of the subnets assumes values among a plurality of triplets connected by the ratio (5). This is example, when in 12 In the case of the illustrated antenna, the step assumes the values among the two triplets of vectors (step 1, step 2, step 3) and (step '1, step' 2, step '3). In another embodiment, the steps of the broadcasting sub-networks take values below a first triplet (step E1, step E2, step E3) and the steps of the receiving sub-networks under another triplet (step R1, step R2, step R3). It is also possible that the steps of the broadcasting subnetworks have values below two triplets (step 1, step 2, step 3) and (step 1, step 2, step 3) and the steps of the receiving subnetworks among these sel ben triplets accept. The triplets may have colinear steps, that is, step 1 = a 1 step ' 1, step 2 = a 2 step' 2 , step 3 = a 3 step ' 3 . In this case, the ratio between the steps of subunits of subnets can be a rational relationship to a network of the type 11 ie, that step 1 / m 1 = step ' 1 / m' 1 , step 2 / m 2 = step ' 2 / m' 2 , step 3 / m 3 = step ' 3 / m' 3 , where the coefficients m k and m ' k are first integers between them. The arrangement of subnetworks can also be the network of 9a or 9b which does not allow to remove the spatial ambiguity, but the connection of the subunits makes it possible to remove them. In particular, the steps of the network subunits check not only step 1 / m 1 = step ' 1 / m' 1 , step 2 / m 2 = step ' 2 / m' 2 , step 3 / m 3 = step ' 3 / m' 3 , but also for k = 1, 2, 3 during | stepk | > λ / 2.
Die
Erfindung ist für
im Netz verteilte Antennen für
das Senden und/oder Empfangen anwendbar. Sie ist für eine Radarfunktion
beschrieben. Sie kann für
andere Bereiche als jenen des Elektromagnetismus angewandt werden.
Sie kann insbesondere für
akustische oder optische Netze angewandt werden. Vorzugsweise erfordert die
Erfindung keine besondere Ausführung
im Bereich der Bearbeitung der Signale. Sie stellt Anforderungen
an die geometrische Struktur der Netze. Es versteht sich, dass die
Erfindung einfach im Einsatz und wirtschaftlich ist.The
Invention is for
distributed in the network antennas for
sending and / or receiving applicable. She is for a radar function
described. She can for
other areas than those of electromagnetism are applied.
She can especially for
acoustic or optical networks. Preferably, the requires
Invention no special design
in the field of processing the signals. She makes demands
to the geometric structure of the nets. It is understood that the
Invention is easy to use and economical.
