FI116009B - Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI116009B
FI116009B FI20022213A FI20022213A FI116009B FI 116009 B FI116009 B FI 116009B FI 20022213 A FI20022213 A FI 20022213A FI 20022213 A FI20022213 A FI 20022213A FI 116009 B FI116009 B FI 116009B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
elements
phase
antenna elements
antenna
separate
Prior art date
Application number
FI20022213A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20022213A0 (fi
FI20022213A (fi
Inventor
Pentti Karhunen
Petri Haapanen
Juha Salmivaara
Original Assignee
Vaisala Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaisala Oyj filed Critical Vaisala Oyj
Priority to FI20022213A priority Critical patent/FI116009B/fi
Publication of FI20022213A0 publication Critical patent/FI20022213A0/fi
Priority to CN2003801065944A priority patent/CN1735996B/zh
Priority to US10/539,050 priority patent/US7218279B2/en
Priority to PCT/FI2003/000965 priority patent/WO2004055940A1/en
Priority to JP2004560547A priority patent/JP2006510314A/ja
Priority to EP03780198A priority patent/EP1573857A1/en
Priority to AU2003288299A priority patent/AU2003288299A1/en
Publication of FI20022213A publication Critical patent/FI20022213A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI116009B publication Critical patent/FI116009B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

1 116C09
Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi
Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista menetelmää tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi.
5
Keksintö koskee myös laitteistoa tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi.
Aiemmin tunnetussa tekniikassa suuntaaminen on suoritettu joko mekaanisella kalustamisella tai viivelinjamatriisin avulla, joka on toteutettu koaksiaalisilla viive-elementillä ja 10 vastaavilla releillä, jotka kytkevät halutun viive-elementin antennielementtiin.
Mekaaninen kallistaminen vaatii kallista mekaanista ratkaisua. Viivelinjamatriisi on hyvin käytännöllinen ratkaisu, mutta mekaaniset releet ovat epäluotettavia ja releiden mahdollisten virhetoimintojen tunnistus on myös vaikeaa.
15
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on selvitä edellä kuvattujen menetelmien haitoista ja antaa täysin uuden tyyppinen menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi kallistamalla sitä neljässä eri suunnassa ja suuntaamalla se pystysuoraan.
20 Keksinnön tavoite ratkaistaan käyttämällä erillisiä syöttöjohtoja kullekin keilan suunnalle : · · · signaalien syöttämiseksi antennielimiin. Vaihe-eroja yksittäisten antennielementtien välil- lä säädetään hybridikytkinelementeillä.
• \ Tarkemmin lausuttuna keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, mitä on lausuttu :: 25 patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
..!: Lisäksi keksinnön mukainen laitteisto on tunnettu siitä, mitä on lausuttu patenttivaati- ’ ·. · ‘ muksen 4 tunnusmerkkiosassa.
•,,, · 30 Keksintö taijoaa huomattavia etuja perinteiseen tekniikkaan verrattuna.
• · · 2 116009
Keksintö parantaa keilan suuntaamiseen käytettävän säätöjärjestelmän luotettavuutta.
Sillä saavutetaan myös säästöjä valmistuskustannuksissa.
Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti esimerkinomaisten suoritusmuotojen 5 avulla, jotka on esitetty liitteeksi oheistetuissa kuvissa, joista: kuvio 1 esittää tuuliluotaimen peruskokoonpanon, kuvio 2 esittää lohkokaaviona vaiheenjakoverkon, jossa on 90° vaiheinkrementit. Ensim-10 mäiset arvot esittävät lähtösignaalivaiheet, kun tulosignaali syötetään porttiin INI. Suluissa olevat arvot esittävät lähtövaiheet, kun signaali syötetään porttiin IN2. Kaikki vaiheet ovat suhteellisia ’’minimiviiveen vaiheeseen”, kuvio 3 esittää lohkokaaviona vaihejakoratkaisun tuuliluotainta varten. 90° vaihesiirros 15 rivien välillä kallistaa pääkeilaa kulmalla, joka riippuu antennielementtien aallonpituudesta ja etäisyydestä, kuvio 4 esittää lohkokaaviona vaihejakoverkon, jossa on 45° vaiheinkrementti, • * ·': 20 kuvio 5 esittää lohkokaaviona vaihej akoverkon, jossa on 45° vaiheinkrementti j a pys- • 4 *: · · * tysuora keila.
: e *. I Tuuliluotaimet ovat riippuvaisia ilman taitekertoimen pienten epäsäännöllisyyksien aihe- ’·.'·· uttamasta sähkömagneettisen energian siroamisesta.
O 25
Koska tuuli kuljettaa näitä epäsäännöllisyyksiä, niitä voidaan käyttää keskimääräisen ...: tuulen ’’indikaattoreina”. Tuuliluotain lähettää radioenergiakeilan taajuuksien kapealla » « ‘ · · · ’ kaistalla. Jos sironta-avaruudessa on liikekomponentti kohti luotainta tai poispäin siitä, • ' t - takaisin saatava signaali on siirtynyt taajuudeltaan määrällä, joka on verrannollinen tämän :: 30 liikkeen nopeuteen. Sironta-avaruudessa olevien epäsäännöllisyyksien radiaalinen nopeus • · · ja täten tuulen nopeus saadaan lasketuksi mittaamalla tämä Doppler-siirtymä. Radiaalinen 116009 nopeus yhdessä suunnassa ei yksin riitä tuulivektorin määrittelemiseksi; tarvitaan mittaus ainakin kolmessa suunnassa. Tavallisesti käytetään viittä keilaa tuulen spatiaalisesta vaihtelevuudesta johtuvien virheiden vähentämiseksi.
5 Tavanomaisessa kokoonpanossa, kuten sellaisessa joka on esitetty kuviossa 1, mittaukset tehdään käyttäen viittä keilaa: yksi 64 on kallistettu itään, yksi 67 pohjoiseen, yksi 65 etelään, yksi 66 länteen ja yksi 63 on pystysuorassa. Luotaimen keilat on yleensä suunnattu suuriin elevaatiokulmiin. Kallistus suoritetaan vaiheenj ako verkolla 60, joka säätää antennimatriisin 61 vaiheistusta. Yksittäiset antennielementit 61 on vaiheistettu niin, että 10 keila saadaan kohdistetuksi haluttuun suuntaan. Antennimatriisi 61 on tässä ratkaisussa tyypillisesti paikallaan pysyvä.
Kuvio 2 esittää hybridikytkinvaiheenjakoverkon perusratkaisun. Tämän ratkaisun perus-elimiä ovat hybridikytkimet 3 ja 4. Nämä elementit, esimerkiksi elin 3, sisältää kaksi tu-15 loa 70 ja 71 ja kaksi lähtöä 5 ja 6. Signaaliteho jaetaan tasan lähtöjen 5 ja 6 välillä. Jos signaali syötetään tuloon 70, lähdön 6 vaihesiirros on -90° verrattuna toiseen lähtöön 5. Kun signaali syötetään vastaavasti tuloon 71, lähdön vaihesiirros on -90° verrattuna toiseen lähtöön 6. Tulot 70 ja 71 ovat erotettuja. Elin 4 toimii samalla tavoin.
• · · i * ’. 20 Jos pystysuora keila jätetään pois, yksinkertaista tehonjakoverkkoa voidaan käyttää vain * · . kahden tulon 9 ja 10 kanssa kahden keilan muodostamiseksi eri suuntiin. Vain yhtä hyb- • ridikytkinten 3 ja 4 riviä käytetään vaihejaon toteuttamiseksi antenniriveille. Kuvion 2 kahdella verkolla 21 ja 22 ja yhdellä SP4T-vaihtokytkimellä 20 (tai kolmella SPDT- « » , “. vaihtokytkimellä) ja lisäksi tarvittavalla määrällä tehonjakajia 23, 24,25 voidaan muo- 25 dostaa kaikki neljä keilaa, kuten on esitetty kuviossa 3. Mahdollista on myös luoda pie- : . ’. nempiä vaiheinkrementtejä, mutta inkrementit ovat aina 90° jaettuna kahden potenssilla.
« * * > ;‘ : Kuviossa 4 on esitetty vaiheenj ako verkko, jossa vaiheinkrementti on 45°. Tässä ratkai- • * · t sussa käytetään neljää hybridikytkintä 36-39 ja signaaliteho jaetaan tasan kytkimille te- , · · ·, honjakajilla 30-35. Vaihe lähdöissä 40-47 pyörähtää täydet 360° verkon sisässä. Verkol- • » • · · • 30 la syötettävää antennikenttää voidaan siten laajentaa helposti jakamalla kukin verkkoläh- I 1 ,.. döistä.
• » 4 116009
Tasainen vaihejako ja täten pystysuora keila saadaan toteutetuksi käyttämällä lisänä riviä 180°hybridikytkimiä 54-57 ja lisäksi vielä syöttöjohtoa (58), kuten kuviossa 5. Jos 180° hybridikytkintä syötetään ensimmäisestä tulosta, kahdella lähdöllä on sama vaihe. Jos 5 180° hybridikytkintä syötetään toisesta tulosta, kahdella lähdöllä on 180° vaihe-ero toi siinsa nähden. Pystysuoran keilan muodostamiseksi kytkinten tuloja 541-571 syötetään tasaisen vaihejaon signaaleilla tulojohdosta 58. Kallistetut keilat saadaan muodostetuksi syöttämällä kytkinten 54-57 toisia tuloja 542-572 kahdella keskenään kvadratuurisella hybridikytkimellä 52 ja 53 .jotka muodostavat suurenevan tai pienenevän vaihejaon 45° 10 inkrementein, kun niitä syötetään vastaavasti tuloista 50 ja 51. Kun jätetään pois kytkimet 53, 55 ja 57, saadaan 90° vaihejako.
Kaikkien viiden keilan muodostamiseksi kaksi kuvion 5 kaltaista jako verkkoa on yhdistettävä samalla tavoin kuin on kuvattu kuviossa 3. Tässä tapauksessa on käytettävä vii-15 siasentoista SP5T-vaihtokytkintä ja toinen pystysuoran keilan syöttöjohto 58 kuviossa 5 voidaan jättää pois.
• I a * * • o * • « » • > * « * I * t · * • *

Claims (6)

1. Menetelmä useita erillisiä antennielementtejä (62) sisältävän kiinteän antennimatriisin (61) käsittävän sähkömagneettisen tuuliluotaimen keilojen (63-67) suuntaamiseksi, jossa 5 menetelmässä: - tulosignaali syötetään antennimatriisiin (61), - tulosignaalin vaihetta säädetään erillisten antennielementtien (62) osalta 10 luotaimen keilan (63-67) suuntaamiseksi, ja - kutakin kelasuuntaa varten käytetään erillisiä syöttöjohtoja signaalien syöttämiseksi antennielementteihin (62), 15 tunnettu siitä, että: - erillisten antennielementtien (62) välisiä vaihe-eroja säädetään hybridikyt-kinelementtien avulla. « · · • · • · ' i * ’: 20
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 90° hybridikytkinele- •,' J menttejä käytetään eri suuntiin kallistetun neljän keilan muodostamiseksi.
:.' : 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään lisäksi riviä » I I ’... ’ 180° hybridikytkinelementtejä pystysuoran keilan muodostamiseksi. 25
• * · 4. Laitteisto useita erillisiä antennielementtejä (62) sisältävän kiinteän antennimatriisin * · (61) käsittävän sähkömagneettisen tuuliluotaimen keilojen (63-67) suuntaamiseksi, joka • t ‘‘ * laitteisto käsittää: ’ * * - elimet signaalin syöttämiseksi antennielementteihin (62), 30 * i · •: · ‘ i - elimet erillisten antennielementtien (62) välisten vaihe-erojen säätämisek si, ja 6 11CGG9 - erillisiä syöttöelimiä käytetään signaalien syöttämiseksi antennielement-teihin (62), 5 tunnettu siitä, että - vaiheensäätöelimet ovat hybridikytkinelementtejä.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käytetään 90° hybridi-10 kytkinelementtejä eri suuntiin kallistetun neljän keilan muodostamiseksi.
5 116 G G 9
6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käytetään lisäksi riviä 180° hybridikytkinelementtejä pystysuoran keilan muodostamiseksi. 116C09
FI20022213A 2002-12-17 2002-12-17 Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi FI116009B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20022213A FI116009B (fi) 2002-12-17 2002-12-17 Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi
CN2003801065944A CN1735996B (zh) 2002-12-17 2003-12-16 指向气象风向仪的波束的方法和设备
US10/539,050 US7218279B2 (en) 2002-12-17 2003-12-16 Method and apparatus for pointing the beam of a wind profiler
PCT/FI2003/000965 WO2004055940A1 (en) 2002-12-17 2003-12-16 Method and apparatus for pointing the beam of a wind profiler
JP2004560547A JP2006510314A (ja) 2002-12-17 2003-12-16 ウィンド・プロファイラのビームを位置決めするための方法および装置
EP03780198A EP1573857A1 (en) 2002-12-17 2003-12-16 Method and apparatus for pointing the beam of a wind profiler
AU2003288299A AU2003288299A1 (en) 2002-12-17 2003-12-16 Method and apparatus for pointing the beam of a wind profiler

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20022213 2002-12-17
FI20022213A FI116009B (fi) 2002-12-17 2002-12-17 Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20022213A0 FI20022213A0 (fi) 2002-12-17
FI20022213A FI20022213A (fi) 2004-06-18
FI116009B true FI116009B (fi) 2005-08-31

Family

ID=8565092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20022213A FI116009B (fi) 2002-12-17 2002-12-17 Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7218279B2 (fi)
EP (1) EP1573857A1 (fi)
JP (1) JP2006510314A (fi)
CN (1) CN1735996B (fi)
AU (1) AU2003288299A1 (fi)
FI (1) FI116009B (fi)
WO (1) WO2004055940A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060125602A1 (en) * 2004-12-09 2006-06-15 Joshua Posamentier Active multiplexer for a multiple antenna transceiver
US9310481B2 (en) * 2012-05-31 2016-04-12 LogLinear Group, LLC Wide band clear air scatter doppler radar
JP5781018B2 (ja) * 2012-06-08 2015-09-16 三菱電機株式会社 風計測装置
BR102012013956B1 (pt) * 2012-06-11 2022-02-22 Embraer S.A. Sistema de radar meteorológico
US9851470B2 (en) * 2013-03-12 2017-12-26 LogLinear Group, LLC Single beam FMCW radar wind speed and direction determination
DE102015013060B4 (de) 2015-10-06 2018-08-09 KATHREIN Sachsen GmbH Antennenspeisenetzwerk
US10324190B2 (en) * 2015-10-23 2019-06-18 Mitsubishi Electric Corporation Wind measuring apparatus

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3392394A (en) * 1964-04-15 1968-07-09 Melpar Inc Steerable luneberg antenna array
US4633256A (en) * 1984-12-10 1986-12-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Method and apparatus for four-beam radar
CN2158581Y (zh) * 1993-03-13 1994-03-09 陈幼君 E面相位效正角锥喇叭天线
FR2729505A1 (fr) * 1995-01-18 1996-07-19 Alcatel Espace Antenne multifaisceaux forte capacite a balayage electronique en emission
US5936592A (en) * 1998-06-05 1999-08-10 Ramanujam; Parthasarathy Reconfigurable multiple beam satellite reflector antenna with an array feed
US6348890B1 (en) * 1999-08-26 2002-02-19 Hrl Laboratories, Llc Phased array antenna beamformer
US6427531B1 (en) * 1999-11-09 2002-08-06 Prasan Chintawongvanich Active acoustic phased array antenna system
US6437738B1 (en) * 2001-02-12 2002-08-20 Us Commerce Hexagonal-annulus phased array antenna for radar wind profiling on moving platforms

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006510314A (ja) 2006-03-23
US7218279B2 (en) 2007-05-15
WO2004055940A1 (en) 2004-07-01
EP1573857A1 (en) 2005-09-14
AU2003288299A1 (en) 2004-07-09
FI20022213A0 (fi) 2002-12-17
FI20022213A (fi) 2004-06-18
CN1735996A (zh) 2006-02-15
CN1735996B (zh) 2010-06-09
US20060077099A1 (en) 2006-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1985187B (zh) 单脉冲雷达装置及天线切换开关
CN108051803B (zh) 多波束球面相控阵天线跟踪目标过顶的方法
US4633256A (en) Method and apparatus for four-beam radar
CN106291454B (zh) 一种干涉仪近场测试装置、测试方法及校准方法
KR20160018519A (ko) 다기능 레이더 조립체
WO2021082147A1 (zh) 一种模块化毫米波雷达
US20160291144A1 (en) Sequential multi-beam radar for maximum likelihood tracking and fence search
FI116009B (fi) Menetelmä ja laitteisto tuuliluotaimen keilan suuntaamiseksi
CN107883959A (zh) 一种基于相控阵原理的WiFi室内多人定位方法
US7038620B1 (en) Warped plane phased array monopulse radar antenna
US3378843A (en) Monopulse tracking radar system capable of locating a plurality of unresolved targets
CN110376552A (zh) 一种低成本环形相控阵雷达系统及工作方法
CA1290430C (en) Technique for roll stabilization and partitioning of phased array antenna receiving apertures
AU750292B2 (en) Device for position determination by means of radio waves
CN110797660B (zh) 测向天线及测向方法
US3728729A (en) Radio navigation beacon including antenna element commutation
CN115877332A (zh) 一种相控阵雷达天线收发通道的标校配平方法
JP2550707B2 (ja) フェーズドアレイレーダ
IT9021752A1 (it) Radar
CA1112743A (en) Aircraft landing-guiding apparatus
JP2551301B2 (ja) フェーズドアレー空中線の監視装置
RU2183329C1 (ru) Моноимпульсный радиолокатор
JPH0784025A (ja) 受信装置
JPH02266704A (ja) マイクロストリップアレイアンテナ
JPS63142702A (ja) アンテナ測定法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 116009

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed