DE69506290T2

DE69506290T2 - Einrichtung zur Kompensation des Richtungsfehlers bei einer Antenne mit elektronischer Ablenkung

Info

Publication number: DE69506290T2
Application number: DE69506290T
Authority: DE
Inventors: Claude F-92402 Courbevoie Cedex Aubry; Andre F-92402 Courbevoie Cedex Peyrat
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: JP3477884B2; JPH07235824A; DE69506290D1; FR2715511B1; US5650786A; EP0664574A1; EP0664574B1; FR2715511A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation von Peilungsfehlern, die durch Fehler von Phasenschiebern einer Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung oder von Antennenkoeffizienten mit rechnerischer Bildung von Strahlenbündeln verursacht werden.
Sie findet insbesondere auf Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung Anwendung, wenn ein oder mehrere Phasenschieber mit elektronischer Steuerung, die in der Antenne verwendet werden, um ihr Strahlenbündel abzulenken, fehlerhaft sind, wobei diese Fehler eine Verschlechterung der Genauigkeit der Peilung des Strahlenbündels im leeren Raum hervorrufen.
In einer Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung erfolgt die Peilung des Strahlenbündels zu einem gegebenen Zeitpunkt in eine gegebene Richtung im Raum dadurch, daß auf die Phase der Strahlung von Strahlerquellen, die Elementarquellen genannt werden und die Antenne bilden, eingewirkt wird. Damit die Änderungen der Peilungsrichtung schnell erfolgen, wird die Modifizierung der Phase der Elementarquellen durch Einfügen von Phasenschiebern mit elektronischer Steuerung, die in Serie zwischen einen Höchstfrequenz-Leistungsverteiler und die Elementarquellen geschaltet sind, erhalten. Ein Phasenschieber kann mehrere Elementarquellen bedienen, die übernommene allgemeinste Lösung besteht jedoch darin, für jede Elementarquelle einen Phasenschieber vorzusehen.
Die elektronische Steuerung der Phasenschieber erfolgt in der Weise, daß die abgestrahlte Energie in großem Abstand in einer gewünschten Richtung fokussiert wird. Dies geschieht durch Versetzen der verschiedenen Phasenschieber in einen bestimmten Phasenzustand, der in einer dem Fachmann bekannten Weise festgelegt wird. Das Kap. 7 der zweiten Ausgabe des Werks von Merril I. Skolnick "Radar Handbook", erschienen bei McGraw Hill, gibt eine umfangreiche Beschreibung der verwendeten Techniken und ihrer Anwendungen auf Radare.
In der Praxis wird gezeigt und bestätigt, daß es bei Vorliegen einer ausreichenden Anzahl von Elementarquellen nicht notwendig ist, zur Sicherstellung guter Leistungen für die Phasenschieber eine große Anzahl von Phasenzuständen vorzusehen. In der Praxis werden die Phasenschieber daher durch digitale Daten in Form von Nachrichten gesteuert, die die Phase durch N Bits darstellen, was 2N Phasenpositionen entspricht, die theoretisch um 360º/2N beabstandet sind. Der Abstand entspricht somit in dem Beispiel, in dem N = 3 ist, 45º, oder in dem Beispiel, in dem N = 4 ist, 22,5º. Bei der für den Phasenschieber verwendeten Technologie ist es wirtschaftlich wünschenswert, insbesondere im Fall von Dioden-Phasenschiebern, oder gleichgültig, insbesondere im Fall von Ferrit-Phasenschiebern, die Anzahl N von Bits maximal zu reduzieren. In der Praxis ist es möglich, eine Beschränkung auf N = 1 bis 4 vorzunehmen.
Die Fehler, die die Phasenschieber und den daraus sich ergebenden Leistungsabfall beeinflussen, stellen ein Phänomen dar, das eher hingenommen als bekämpft wird. Hinzufügungen von ergänzenden Sicherheitsspannen zu jenen, die zum Halten der Leistungen sämtlicher im Betriebzustand befindlicher Phasenschieber notwendig sind, ermöglichen, sich damit abzufinden. Diese Sicherheitsspannen sind so bemessen, daß bei einer gegebenen Anzahl von fehlerhaften Phasenschiebern unabhängig von ihrer Verteilung in der Antenne die erforderlichen Leistungen stets gehalten werden.
Die bekannten Verfahren zum Kompensieren der Wirkung von Fehlern von Phasenschiebern bestehen somit insbesondere darin, für die Antenne Leistungen vorzusehen, die dann, wenn in den Phasenschiebern keine Fehler vorhanden sind, viel höher als notwendig sind, damit bei Vorhandensein von Fehlern in den Phasenschiebern die geforderten Leistungen stets erhalten werden. Die Phasenschieber werden überwacht, um entweder ständig oder in kurzen Intervallen zu bestimmen, ob sie betriebsbereit sind. Die Anzahl der zweifelhaften Phasenschieber wird ständig aktualisiert und überwacht, um die Bedienungsperson oder die mit der Wartung beauftragten Dienste zu warnen, wenn ihre Anzahl sich der maximalen Anzahl nähert oder diese erreicht, welche das System erträgt, ohne unter das geforderte Leistungsniveau abzufallen. Ein Wartungsvorgang ist notwendig, um die zweifelhaften Phasenschieber zu ersetzen.
In dem besonderen Fall des Systems MLS, das seinen Namen nach dem angelsächsischen Ausdruck "Microwave Landing System" besitzt und das die abschließende Führung für die Landung auf Flughäfen betrifft und Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung verwendet, für die die Peilungsgenauigkeit eine vorrangige Eigenschaft ist, beschreibt das Patent der Vereinigten Staaten von Amerika US 4.041.501 eine besondere Ausführung einer MLS-Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung, weiterhin beschreibt das weitere Patent US 4.359.740 ein Mittel zum Beseitigen von Peilungsfehlern, die in einer Antenne durch den Fehler eines Phasenschiebers hervorgerufen wird. Die in diesem letzteren Patent beschriebene Erfindung wird auf Phasenschieber mit Dioden angewendet, die als 0-180º- Zelle einen 3 dB-Koppler verwenden, der mit zwei Umschaltdioden verbunden ist, die unabhängig voneinander gesteuert werden. Sobald ein Fehler eines Phasenschiebers erfaßt wird, werden die zwei Dioden der 0-180º-Zelle in zwei unterschiedliche Zustände umgeschaltet. Einer hiervon ist dann der Durchgangszustand und daher ein Zustand mit niedriger Impedanz und eventuell niedriger Kapazität. Im Ergebnis wird dann das Höchstfrequenzsignal, das den Phasenschieber durchquert, unterbrochen oder sehr stark gedämpft. Daher nimmt es an der Strahlung der Antenne nicht mehr teil, wodurch der Peilungsfehler im leeren Raum des Strahlenbündels, der sich aus dem Fehler des betreffenden Phasenschiebers ergibt, beseitigt wird. Dies ergibt sich direkt aus der Tatsache, daß durch die Erzeugung eines Amplitudenlochs auf seiten des entsprechenden Strahlerelements, durch die eine Auswirkung von Phasenfehlern verhindert wird, das Antennendiagramm symmetrisch verformt wird und die Richtung der maximalen Strahlung unverändert bleibt.
Diese Verfahren weisen mehrere Nachteile auf. Da die Verfahren erfordern, daß für die geforderten Leistungen ein Spielraum vorgesehen wird, benötigen sie einen teueren Entwurf. Die zugehörigen Mehrkosten stehen direkt mit dem erwünschten Leistungsniveau und mit der Anzahl von Fehlern, die das System erträgt, in Verbindung. Diese Mehrkosten können erheblich sein, falls das erforderliche Leistungsniveau hoch ist oder falls die Anzahl von zu tolerierenden Fehlern groß ist.
Das Verfahren, das in dem Patent US 4.359.740, das der Patentanmeldung DE 29 04 095 entspricht, beschrieben ist, schafft eine Lösung lediglich in dem Fall, in dem der Phasenschieber Dioden besitzt und eine 0-180º-Zelle verwendet, die zwei Dioden enthält und durch Reflexion des Hochfrequenzsignals arbeitet. Es ist hingegen unwirksam, wenn die Hochfrequenzsignal-Kappungsvorrichtung selbst fehlerhaft ist.
Das Ziel der Erfindung ist, die obengenannten Nachteile zu beseitigen, indem sie insbesondere die Beseitigung von Peilungsfehlern im leeren Raum aufgrund eines oder mehrerer Fehler von Phasenschiebern zu beseitigen ermöglicht, ohne daß diese letzteren komplizierter ausgebildet werden müssen.
Hierzu hat die Erfindung eine Anordnung zur Kompensation von Peilungsfehlern zum Gegenstand, die durch Fehler von Phasenschiebern einer Antenne mit ebener elektronischer Strahlschwenkung mit einer in bezug auf die Amplitude symmetrischen Leistungsverteilung verursacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel enthält, die einen fehlerhaften Phasenschieber und dessen symmetrischen Phasenschieber in ergänzende Phasenzustände versetzen.
Die Erfindung hat die Hauptvorteile, daß sie den Entwurf der Antenne von den Zwängen der Auswirkungen von Fehlern auf die Genauigkeit der Peilung befreit, daß sie auf sämtliche Typen von elektronischen Phasenschiebern anwendbar ist, daß sie nicht den Einbau von Mitteln in den Phasenschieber erfordert, welche verhindern, daß dieser Strahl ausgestrahlt wird, wenn er fehlerhaft ist, daß sie eine flexible Verwendung ermöglicht, daß sie einfach auszuführen ist und daß sie wirtschaftlich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich mit Hilfe der Beschreibung, die im folgenden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird, worin:
- Fig. 1 den Aufbau einer Antenne mit ebener elektronischer Strahlschwenkung zeigt;
- Fig. 2 einen Blockschaltplan des Einbaus von für die Anordnung gemäß der Erfindung konstitutiven Mitteln zeigt;
- Fig. 3 ein Beispiel einer aktiven Antenne zeigt, die eine Anordnung gemäß der Erfindung verwenden kann.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Antenne mit ebener elektronischer Strahlschwenkung. Sie enthält Elementarstrahlerquellen 1. Damit die Änderungen der Peilungsrichtung schnell erfolgen, wird die Modifizierung der Phase der Elementarquellen 1 durch Phasenschieber 2 mit elektronischer Steuerung erhalten, die zwischen einen Höchstfrequenzleistungsverteiler 3 und die Elementarquellen 1 in Serie geschaltet sind. Jeder Elementarquelle 1 ist beispielsweise ein Phasenschieber 2 zugeordnet. Der Eingang des Leistungsverteilers 3 ist beispielsweise mit dem Ausgang eines Leistungssenders 4 verbunden.
Das Prinzip der Erfindung nutzt eine besondere Formulierung des Peilungsfehlers, die zeigt, daß andere Mittel als insbesondere die Verhinderung der Strahlung vorhanden sind, um den durch den Fehler eines Phasenschiebers verursachten Peilungsfehler zu beseitigen.
Für eine Antenne mit ebener elektronischer Strahlschwenkung, die N ausgerichtete Quellen enthält, ist die Amplitude des elektrischen Feldes in großer Entfernung in Richtung des Richtungscosinus u&sub0; dann, wenn die Antenne so positioniert ist, daß sie in Richtung des Richtungscosinus u zeigt, im leeren Raum durch die folgende Beziehung gegeben:
wobei n die Nummer einer Elementarquelle ist, An die Amplitude des von ihr ausgestrahlten Signals ist, λ die Wellenlänge in Luft ist und xn seine Abszisse ist und wobei φn den Phasenfehler in dem der Elementarquelle Nr. n zugeordneten Phasenschieber darstellt.
Falls der fragliche Phasenschieber korrekt arbeitet, gilt bis auf Ausführungs- und Quantifizierungsfehler: φn = 0. Die Richtung der erhaltenen Peilung wird durch Suchen des Strahlungsmaximums in Abhängigkeit vom Richtungscosinus u&sub0; erhalten, das durch Nullsetzung der Ableitung der Funktion Eu(u&sub0;) ² erhalten wird, also:
wobei die Nullsetzung für u&sub0; = u + δu erhalten wird, wobei δu den Peilungsfehler darstellt.
Die Berechnung des Peilungsfehlers δu ist im allgemeinen Fall verhältnismäßig kompliziert, sie vereinfacht sich jedoch erheblich unter den folgenden Hypothesen, die in den meisten praktischen Anwendungsfällen verwirklicht sind:
- die Anzahl der fehlerhaften Phasenschieber ist gegenüber der Anzahl der Phasenschieber klein, beispielsweise kleiner als 10%,
- die Gesamtzahl von in Betrieb befindlichen Phasenschiebern ist ausreichend groß, damit die vorangehende Hypothese Sinn macht, beispielsweise ist die Gesamtzahl größer oder gleich 20.
Sobald diese Hypothesen berücksichtigt werden, ist das Rechenergebnis ein Peilungsfehler δu, der durch die folgende Beziehung gegeben ist,
wobei P die Gesamtheit der Nummern von fehlerhaften Phasenschiebern darstellt.
Es ist deutlich, daß die Phasenschieber, die nicht fehlerhaft sind, zum Fehler δu nichts beitragen, und daß sich dieser Fehler aufhebt, wenn kein Phasenschieber fehlerhaft ist.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, den Peilunsfehler δu nicht dadurch zu beseitigen, daß die Amplituden Ap beseitigt werden, sondern dadurch, daß der Ausdruck im Zähler der Beziehung (3) beseitigt wird, d. h. der Ausdruck
wobei die Antenne selbstverständlich eine symmetrische Verteilung hat, d. h. in der die Elementarquellen bis auf mechanische Toleranzen mit Bezug auf das Strahlungszentrum symmetrisch angeordnet sind, wobei bis auf Ausführungsfehler die Amplituden übereinstimmen und die Phasen entgegengesetzt sind.
Für diese Antenne ist es dann möglich, die das Feld angebende Beziehung (1) durch die folgenden Beziehungen umzuformulieren:
Wenn sich darüber hinaus der Ursprung der Abszissen im Symmetriezentrum befindet, strahlt jede Quelle mit Abszisse xn ein Signal mit Amplitude An aus, das eine Phase 2π(xn/λ)u besitzt, um in die Richtung des Richtungscosinus u zu peilen, während ihre symmetrische Quelle mit Abszisse x-n = -xn ein Signal mit Amplitude A-n = An und mit entgegengesetzter Phase 2π(x-n/λ) u = -2π(xn/λ)u ausstrahlt.
Die Anordnung gemäß der Erfindung enthält Mittel, die hier, sobald ein Phasenschieber ausfällt, ermöglichen, den symmetrischen Phasenschieber zu jedem Zeitpunkt in einen Zustand zu versetzen, der bis auf 2π denjenigen Zustand ergänzt, indem sich der fehlerhafte Phasenschieber befindet. Falls daher der fehlerhafte Phasenschieber im Zustand mit Phase φ ist, wird sein symmetrischer Phasenschieber in den Zustand mit Phase π - φ oder 3π - φ oder allgemeiner (2k + 1) π - φ, mit k eine ganze Relativzahl, versetzt.
In einer ersten möglichen Ausführung wird der fehlerhafte Phasenschieber beispielsweise in einem Zustand mit fester Phase φ&sub0; verriegelt und ständig in diesem Zustand gehalten. Sein symmetrischer Phasenschieber wird dann in einen Zustand mit ergänzender Phase π - φ&sub0; oder 3π - φ&sub0; verriegelt und ständig in diesem Phasenstand gehalten.
In einer zweiten möglichen Ausführung werden die Phasenzustände, die im fehlerhaften Phasenschieber verfügbar bleiben, beispielsweise fortgesetzt genutzt, wobei der symmetrische Phasenschieber zu jedem Zeitpunkt in den ergänzenden Phasenzustand versetzt wird.
Die Phasenzustände der zwei Phasenschieber verändern sich daher mit dem Strahlenbündel der Antenne und bleiben dabei bis auf 2π ergänzend.
Die Peilungsfehler, die sich aus dem Fehler ergeben, werden daher ohne Rückgriff auf die Beseitigung des vom fehlerhaften Phasenschieber ausgestrahlten Signals beseitigt. Der aus dem Fehler eines eine Quelle p versorgenden Phasenschiebers sich ergebende Peilungsfehler ist nämlich durch die folgende Beziehung gegeben:
Sobald der fehlerhafte Phasenschieber in einem Phasenzustand φ&sub0; verriegelt ist und dessen symmetrischer Phasenschieber in einem ergänzenden Phasenzustand, z. B. π - φ&sub0; oder 3π - φ&sub0; verriegelt sind, ist klar, daß der Peilungsfehler, der sich aus der Verriegelung im festen Ergänzungszustand, z. B. φ&sub0; - π oder 3π - φ&sub0;, ergibt, gleich und entgegengesetzt zu dem Fehler ist, der durch den festen Zustand φ&sub0; des fehlerhaften Phasenschiebers verursacht wird, und dies unabhängig von der Peilungsrichtung und von der Strahlungsfrequenz. Sobald nämlich der fehlerhafte Phasenschieber im gewählten Zustand φ&sub0; verriegelt ist, erzeugt er einen durch die Beziehung (5) gegebenen Fehler, während der symmetrische Phasenschieber, sobald er z. B. im Zustand π - φ&sub0; oder 3π - φ&sub0; verriegelt ist, einen Fehler δu-p erzeugt, der durch die folgende Beziehung gegeben ist:
mit
oder
Aus x-p = -xp folgt:
was die beiden Fälle sinφ-p = sinφp betrifft. Da A-p = Ap und x-p = -xp gilt, folgt:
A-px-psinφ-p = -Apxpsinφp
und daher δu-p = -δup.
Folglich ergibt die Addition der Fehler δu-p und δup einen Gesamtfehler null unabhängig vom Richtungscosinus u und daher von der Peilung des Strahlenbündels und unabhängig von der Wellenlänge λ des ausgestrahlten Signals.
Im Fall der obengenannten zweiten möglichen Ausführung, in der der Phasenschieber nicht in einem Zustand mit fester Phase verriegelt wird, sondern in dem seine verfügbaren Phasenzustände fortgesetzt genutzt werden, kann die zu einem gegebenen Zeitpunkt angegebene Steuerung die gleiche wie bei nicht vorhandenem Fehler sein oder aber den Typ des erfaßten Fehlers berücksichtigen, um beispielsweise den gewünschten Zustand mittels der verfügbar bleibenden Phasenzustände am besten zu approximieren. In den beiden Fällen hängt die wirklich erhaltene Phase φA von der angegebenen Steuerung und von dem den Phasenschieber beeinflussenden Fehler ab. Der symmetrische Phasenschieber ist dann nicht in einem festen Zustand verriegelt, sondern empfängt zu jedem Zeitpunkt einen Befehl, der ihn in eine zur Phase φA ergänzende Phase φB versetzt, die im fehlerhaften Phasenschieber verwirklicht wird, d. h. z. B. φB = π - φA oder 3π - φA.
Die Anordnung gemäß der Erfindung kann beispielsweise für die Antennen mit überlagerten Strahlenbündeln eines Landesystems MLS verwendet werden. In diesem Fall strahlt jede der zwei Antennen des Systems, die Azimut-Antenne und die Höhenwinkelantenne, ein fächerförmiges Strahlenbündel aus, d. h. ein Strahlenbündel, das in einer Dimension einen kleinen Winkel und in der anderen einen großen Winkel besitzt. Die räumliche Schwenkung dieser Strahlenbündel wird durch elektronische Strahlschwenkung mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 50 Mikrosekunden pro Grad ausgeführt. Die Anordnung gemäß der Erfindung ermöglicht, ein hinsichtlich der Peilungsgenauigkeit und daher der Flugzeugführungsgenauigkeit verbessertes MLS- System aufgrund der Tatsache zu erhalten, daß die Peilungsfehler der Antennen mit überlagerten Strahlenbündeln, die durch Fehler der Phasenschieber mit elektronischer Steuerung verursacht werden, durch die Anordnung der Erfindung kompensiert werden.
Eine Antenne mit elektronischer Azimut-Strahlschwenkung eines MLS-Systems ist beispielsweise aus einer ebenen Gruppe von regelmäßig beabstandeten Strahlerführungen gebildet, die über eine Leistungsverteilung versorgt und mit dem Ausgang eines Senders verbunden sind. Die Antenne enthält beispielsweise N Strahlerführungen, wobei N geradzahlig ist. Diese Führungen sind beispielsweise für den rechten Teil von 1 bis N/2 und für den linken Teil von -1 bis -N/2 numeriert. Die numerierten Führungen n und -n sind in bezug auf die Symmetrieebene der Antenne symmetrisch, ferner ist die Leistungsverteilung ebenfalls symmetrisch.
Jeder Strahlerführung ist ein Phasenschieber mit beispielsweise 4 Bits zugeordnet. Es gibt daher N Phasenschieber, die jeweils 2&sup4; = 16 Phasenzustände von 0º bis 337,5º mit einer Schrittweite von 22,5º annehmen können. Diese Phasenschieber enthalten beispielsweise eine Folge aus vier Phasenverschiebungszellen um 180º, 90º, 45º bzw. 22,5º. Jede Zelle verwendet beispielsweise zwei Dioden, die entweder in den Durchlaßzustand oder in den Sperrzustand gesteuert werden. Zwei Dioden derselben Zelle empfangen zu jedem Zeitpunkt bis auf den Fall eines Fehlers völlig gleiche Steuersignale, d. h. sie sind zu jedem Zeitpunkt entweder im Durchlaßzustand, der einem ersten Phasenzustand entspricht, oder im gesperrten Zustand, der dem zweiten Phasenzustand der Zelle entspricht.
Die Anordnung gemäß der Erfindung enthält beispielsweise Mittel zum ständigen Überwachen des Zustands der Dioden. Der Zustand der Dioden wird beispielsweise über die Steuerschaltung durch den Stromwert in der Steuerleitung und durch den Spannungswert in der Steuerleitung überwacht, wobei jede Diode eine Steuerleitung besitzt. Eine Diode, die normal arbeitet, verbraucht nämlich im Durchlaßzustand einen erheblichen Strom bei geringer Spannung und im gesperrten Zustand einen Strom, der nahezu null ist, bei einer Spannung von mehreren Volt. Ein Defekt einer Diode versetzt diese entweder in einen offenen Kreis, was ein seltener Fall ist, oder in einen Kurzschluß, was der allgemeine Fall ist. Die Steuerschaltung überwacht sich beispielsweise von selbst und überträgt an das Steuersystem der Phasenschieber, das Peilungseinrichtung genannt wird, den Gesamtzustand der Steuerschaltung und der Phasenschieber. Die Anordnung gemäß der Erfindung befindet sich beispielsweise in dieser Peilungseinrichtung. Sie nutzt z. B. die Hardware- Schaltungen dieser letzteren gemeinsam und enthält beispielsweise eine Software, die ergänzend zur Software der Peilungseinrichtung implantiert ist.
Fig. 2 zeigt anhand eines Beispiels und in einem Blockschaltplan den Einbau einer Anordnung gemäß der Erfindung in einer Peilungseinrichtung 21. Ein Bus 22, der sämtliche Steuerleitungen der Dioden der Phasenschieber 2 umfaßt, verbindet über diese Leitungen die Phasenschieber 2 mit der Peilungseinrichtung 21. Diese letztere enthält beispielsweise die Anordnung gemäß der Erfindung, die wenigstens aus Mitteln 23 gebildet ist, die einen fehlerhaften Phasenschieber und dessen symmetrischen Phasenschieber in ergänzende Phasenzustände versetzt. Sie ist beispielsweise außerdem aus Mitteln 24 zum Lesen des Zustands der Phasenschieber gebildet. Diese Zustände werden beispielsweise in der obenerwähnten Weise durch den Vergleich der Ströme und der Spannungen der Dioden der Phasenschieber mit den über die Steuerleitungen des Busses 22 transportierten Positionierungsbefehlen verglichen. Die weiteren Funktionen der Peilungseinrichtung 21, die dem Fachmann bekannt sind, sind nicht dargestellt. Die Phasenschieber 2 sind beispielsweise mit einem Mittel 25 zum Herstellen ihres Zustandes ausgerüstet, wobei diese Mittel beispielsweise durch Vergleichen der Spannungen der Dioden mit den über den Bus 22 transportierten Steuerspannungen wirken.
Um den Fall zu behandeln, in dem ein erfaßter Fehler eine einzige Diode einer Phasenzelle betrifft, die zwei Dioden enthält, die in einem Phasenschieber verwendet werden, kann eine Behandlung der anderen Diode der Zelle in der Weise ausgeführt werden, daß der Fehler einer einzigen Diode nur die Verriegelung in einem der beiden normalen Zustände der Phasenzelle hervorruft, zu der die Diode gehört. Die zweite Diode der Zelle kann beispielsweise in denselben Höchstfrequenz- Impedanzzustand wie die fehlerhafte Diode durch Mittel zum Steuern des Zustandes der Dioden der Anordnung gemäß der Erfindung versetzt werden. Wenn daher beispielsweise die fehlerhafte Diode einen offenen Kreis bildet, wird die zweite Diode in den verriegelten Zustand versetzt. Die beiden Dioden weisen dann für ein Hochfrequenzsignal einen Impedanzzustand, offener Kreis, auf, der gleich demjenigen ist, den sie einnehmen würden, wenn sie beide im Betriebszustand und gesperrt wären. Auf diese Weise führt jeder Fehler einer einzelnen Diode zur Verriegelung der Phasenzelle, zu der sie gehört, in einen der beiden normalen Zustände.
Die Anordnung gemäß der Erfindung kann nicht nur auf eine passive Antenne angewendet werden, die über eine Leistungsverteilung und über Phasenschieber mit Dioden von einem zentralen Sender versorgt wird, sondern auch auf eine aktive Antenne, die eine Sendefunktion enthält, wie in Fig. 3 gezeigt ist. In diesem Fall versorgen mehrere Verstärker 31, die an die Ausgänge einer Verteilung 32 mit niedrigem Pegel angeschlossen sind, die verschiedenen Elementarstrahlerquellen. Die Phasenschieber 2 sind diesmal beispielsweise auf der Eingangsseite der Verstärker 31 angeordnet und eventuell mit diesen integriert, wobei die Gesamtheit beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung verwirklicht sein kann.
Indem der Peilungsfehler, der mit dem Fehler eines oder mehrerer Phasenschieber oder mit ihrer Steuerung in Verbindung steht, beseitigt wird, befreit die Anordnung gemäß der Erfindung den Entwurf von Antennen von Zwängen, die sich aus der Auswirkung von Fehlern auf die Genauigkeit der Peilung ergeben. Sie ermöglicht daher durch Beseitigung einer Hauptursache für die Ungenauigkeit einen einfacheren und daher billigeren Entwurf. Sie kann übrigens auf sämtliche Typen von Phasenschiebern mit elektronischer Steuerung unabhängig von der verwendeten Technologie angewendet werden, insbesondere kann sie auf Ferrit-Phasenschieber, auf Dioden-Phasenschieber oder auf Phasenschieber in MMIC-Technologie angewendet werden, wobei diese Anfangsbuchstaben vom angelsächsischen Ausdruck "Microwave Monolitic Integrated Circuits" stammen. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, in einen Phasenschieber Mittel einzubauen, die diesen bei einem Fehler daran hindern zu strahlen. Dieser Vorteil ist wichtig, da der Phasenschieber ein Element ist, das in einer Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung in zahlreichen Exemplaren verwendet wird und folglich einen großen Anteil der Kosten der Antenne ausmacht. Jede Erhöhung der Komplexität des Phasenschiebers wirkt sich daher auf die Kosten der Antenne negativ aus. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist außerdem aufgrund der Tatsache, daß für die Wahl der Phasen φ&sub0; und beispielsweise π - φ&sub0; oder 3π - φ&sub0;, was äquivalent ist und bei denen der fehlerhafte Phasenschieber und sein symmetrischer Phasenschieber jeweils verriegelt sind, eine große Anzahl von Lösungen vorhanden sind, eine Verwendungsflexibilität auf. Daraus folgt, daß selbst in dem Fall, in dem die symmetrischen Phasenschieber jeweils 1 Bit besitzen, das im einen oder im anderen ihrer zwei Phasenzustände und daher in einem Fehler verriegelt sind, ein ausreichender Freiheitsgrad bleibt, um die beiden Phasenschieber in nahezu allen Fällen in Phasenzustände zu versetzen, die die gewünschte Bedingung lediglich kraft der Einwirkung auf die verbleibenden Bits erfüllen.
Die Anordnung gemäß der Erfindung kann auch auf den Fall einer Antenne mit rechnerischer Bildung von Strahlenbündeln übertragen werden, sofern die Antenne eben und symmetrisch ist und sofern die Rechengesetze für die Strahlenbündel hinsichtlich der Amplitude und der Phase symmetrisch sind. In diesem Fall besteht die Erfindung dann, wenn einer der bei der Berechnung eines gegebenen Strahlungsdiagramms zu verwendenden Phasenwerte φ&sub0; als fehlerhaft oder auch nur als zweifelhaft angesehen wird, darin, für dieses Strahlungsdiagramm den betreffen den Phasenwert der symmetrischen Strahlungsquelle in den ergänzenden Phasenzustand zu versetzen. Auf diese Weise wird der mit dem fehlerhaften Phasenwert φ&sub0; in Verbindung stehende Peilungsfehler beseitigt.

Claims

1. Anordnung zur Kompensation von Peilungsfehlern, die durch Fehler von Phasenschiebern (2) einer Antenne mit ebener Strahlschwenkung mit einer in bezug auf die Amplitude und die Phase symmetrischen Leistungsverteilung verursacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (23) enthält, die einen fehlerhaften Phasenschieber und dessen symmetrischen Phasenschieber in winkelergänzende Phasenzustände versetzen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelergänzenden Phasenzustände, in die der fehlerhafte Phasenschieber und sein symmetrischer Phasenverschieber versetzt werden, feste Zustände sind, die sich in Abhängigkeit von der Peilung des Strahlenbündels der Antenne nicht ändern.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenzustände, die am fehlerhaften Phasenschieber verfügbar bleiben, weiterhin ausgewertet werden und der symmetrische Phasenschieber stets in den winkelergänzenden Phasenzustand desjenigen des fehlerhaften Phasenschiebers versetzt wird.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (24) zum Überwachen des Zustandes von Dioden der Phasenschieber (2) enthält.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie dann, wenn die Phasenschieber (2) aus Phasenzellen gebildet sind, die jeweils zwei Dioden enthalten, Mittel enthält, die den Zustand der Dioden in der Weise steuern, daß, wenn eine Diode einer Zelle fehlerhaft ist, die zweite Diode in denselben Höchstfrequenzimpedanzzustand wie die fehlerhafte Diode versetzt wird.

6. Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne mit elektronischer Strahlschwenkung aktiv ist, wobei die Höchstfrequenzverstärker (31) zwischen die Phasenschieber (2) und die elementaren Strahlerelemente (1) der Antenne in Serie geschaltet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenschieber (2) und ein Höchstfrequenzverstärker (31) in derselben Schaltung integriert sind.

8. Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne zu einem Landesystem des Typs MLS gehört.

9. Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in die Peilungseinrichtung der Antenne integriert ist.

10. Anordnung zur Kompensation von Peilungsfehlern, die durch fehlerhaft gewordene Werte von Rechenkoeffizienten der Phasen einer Antenne mit rechnerischer Bildung von Strahlenbündeln verursacht werden, wobei die Antenne eine ebene und symmetrische Struktur besitzt und in bezug auf die Amplitude und die Phase symmetrische Rechengesetze verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel enthält, die den fehlerhaften Phasenkoeffizienten und den Phasenkoeffizienten, der die symmetrische Strahlerquelle betrifft, in winkelergänzende Phasenzustände versetzen.