NL8402613A - Inrichting voor het combineren van de uitgangssignalen van meerdere op eenzelfde frequentie afgestemde zendeenheden. - Google Patents

Description

ή ϊ

Inrichting voor het combineren van de uitgangssignalen van meerdere op eenzelfde frequentie afgestemde zendeenheden.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het combineren van de uitgangssignalen van meerdere op eenzelfde 5 frequentie afgestemde en deel van deze inrichting uitmakende zendeenheden, welke inrichting per tweetal zendeenheden is voorzien van een regelketen voor het opwekken van een regelsignaal met behulp waarvan de, door het tweetal zendeenheden geleverde uitgangssignalen in fase met elkaar worden gecombineerd.

10 Indien een tweetal uitgangssignalen gecombineerd worden tot één signaal Σ is een eerste voorwaarde voor een maximaal vermogen van het Σ-signaal, dit is de som van de vermogens van het genoemde · tweetal uitgangssignalen, een gelijke frequentie van het te combineren stel uitgangssignalen.-Een tweede voorwaarde voor 15 een maximaal vermogen van het Σ-signaal is dat de vermogens van het te combineren tweetal uitgangssignalen aan elkaar gelijk zijn.

Een derde en tevens laatste voorwaarde voor een maximaal vermogen van het Σ-signaal is dat het gereduceerde faseverschil φ van de te combineren uitgangssignalen 0° is. Aan de eerste voorwaarde 20 wordt eenvoudig voldaan door het tweetal zendeenheden waarvan de uitgangssignalen gecombineerd moeten worden te sturen met een gemeenschappelijk frequentiestuursignaal. Aan de tweede voorwaarde wordt eenvoudig voldaan door het tweetal zendeenheden waarvan de uitgangssignalen gecombineerd moeten worden aan elkaar gelijk te 25 kiezen. Het probleem is nu teruggebracht tot het zo klein mogelijk maken van het gereduceerde faseverschil^. Een inrichting om cp klein te maken is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage no. 66.14897. Laatstgenoemde inrichting heeft echter als nadeel dat genoemde uitgangssignalen eerst worden gedetekteerd en gecorrigeerd voor 30 een eventueel faseverschil φ en vervolgens gecombineerd tot één signaal.

Een eventuele fasefout die ontstaat na de detektie van een eventuele fasefout met behulp van een detektie-element, bijvoorbeeld ten gevolge van looptijdverschilien van de te 8402613 < /1 -2-. · ' combineren uitgangssignalen, wordt niet meer gedetekteerd en gecorrigeerd. Ook ontstaan er faseföuten ten gevolge van een slechte staande golfverhouding aan de ingang van het detektie-element en ten gevolge van een DC-voorspanning en "fase-offset" in 5 het detektie-element. Op deze manier kan er een fasefout tot zelfs in de orde van 30° ontstaan zonder dat hiervoor gecorrigeerd wordt.

De uitvinding poogt deze nadelen op te lossen en bestaat hierin dat de regel'keten is voorzien van een op de desbetreffende 10 zendeenheden aangesloten som- en verschiIvormer, en een hierop aangesloten detektie-eenheid voor het uit de, van de som- en verschiIvormer afkomstige signalen bepalen van het genoemde regelsignaal en dat elke inrichting voor het combineren van uitgangssignalen van meerdere op eenzelfde frequentie afgestemde en 15 deel van de desbetreffende inrichting uitmakende zendeenheden op zichzelf weer kan dienen als zendeenheid, waarvan het uitgangssignaal kan worden gecombineerd met dat van een der genoemde zendeenheden.

De inrichting volgens de uitvinding kan nog verbeterd 20 worden indien de inrichting wordt voorzien van een geheugen waarin de grootte van die regelsignalen, met behulp waarvan de uitgangssignalen van het desbetreffende tweetal zendeenheden voor één of meer frequenties volledig in fase zijn gecombineerd wordt -opgeslagen, waarbij, nadat de afgifte van de laatstgenoemde uit-25 gangssignalen alsmede de werking van de regelsignalen onderbroken is geweest of bij het overgaan op een andere frequentie, de regelsignalen behorende bij een gewenste frequentie na uit het geheugen te zijn gelezen direct kunnen worden ingesteld.

Een energetisch voordelige uitvoering van de inrichting 30 bestaat hierin dat ieder tweetal zendeenheden waarvan de uitgangssignalen gecombineerd worden, een gelijk vermogen hebben; dit is een voorwaarde voor een maximaal Σ-signaal. Een bijzonder aantrekkelijke uitvoering van de inrichting ontstaat indien ieder tweetal zendeenheden waarvan de uitgangssignalen gecombineerd worden, 35 equivalent is . Dit laatste is vooral van belang, voor het combi- 84 0 26 1 3 - 3 - neren van meer dan twee zendeenheden; er moet dan gebruik gemaakt worden van 2n (n = 1, 2, 3, ...) equivalente zendeenheden die als eerste stap twee aan twee gecombineerd worden tot nieuwe zendeenheden, waarna deze stap zo vaak herhaald wordt voor de nieuwe 5 zendeenheden totdat er éen gemeenschappelijk Σ-signaal ontstaat.

Dit is economisch voordelig daar er gebruik gemaakt wordt van 2n (n = 1, 2, 3, ...) equivalente zendeenheden en energetisch voordelig vor het Σ-signaal daar bij iedere stap gelijke vermogens gecombineerd worden.

10 De uitvinding en verdere voordelen en kenmerken zullen aan de hand van bijgaande figuren nader worden toegelicht, waarvan fig. 1 een vereenvoudigd schema voorstelt van de inrichting overeenkomstig een mogelijke uitvoering van de uitvinding; fig. 2a een diagram toont van het vermogen van het som-15 signaal als functie vancp; fig. 2b een diagram toont van het vermogen van het verschiIsignaal Δ als functie van φ, fig. 2c een diagram toont van het faseverschil van het Σ-signaal en Δ-signaal als functie van φ; en 20 fig. 3 een vereenvoudigd schema toont voor het combineren van vier zendeenheden overeenkomstig de uitvinding.

Bij de in fig. 1 weergegeven inrichting wordt een frequen-tiestuursignaal F.S. via een powersplittêr 1 een tweetal zendeenheden 2 en 3 toegevoerd voor het op gelijke frequentie brengen 25 van de beide zendeenheden. Voor het op een maximale waarde afregelen van het gecombineerde signaal van de uitgangssignalen van de beidé zendeenheden 2 en 3 is in de toevoerleiding naar een van beide zendeenheden een instelbare fasedraaier 4 opgenomen, welke wordt gestuurd door een regelketen 5. Tot deze regelketen behoort 30 een op beide zendeenheden 2 en 3 aangesloten som- en verschil-vormer 6, waarin het somsignaal Σ (zijnde het gecombineerde zend-signaal) en het verschiIsignaal Δ van beide uitgangssignalen worden gevormd. Stel dat het uitgangssignaal van de zendeenheid 2 de amplitude A en het uitgangssignaal van de zendeenheid 3 een 35 amplitude B heeft bij een relatieve faseafwijking φ ten opzichte 8402613 • , - 4 - van de zendeenheid 2, dan wordt de amplitude |Σ| van het som-signaal Σ: IΣ | = / iA2 + ie2 + ABcoscp; voor de amplitude |Δ| van het Δ-signaal geldt dan: 5 ]A| = / iA2 + iB2 - ABcóscp.

Onder de voorwaarden A=B en φ=0° wordt de amplitude van het Δ-signaal nul en die van het Σ-signaal maximaal. Aan de eerste voorwaarde wordt voldaan indien de zendeenheden 2 en .3 identiek worden gekozen; van de daarbij behorende amplitudefuncties |Σ| en 10 |Δ| zijn de karakteristieken in fig. 2a en 2b weergegevén.

Het faseverschil Θ tussen het Σ-signaal en het Δ-signaal,, waarvoor onder deze voorwaarde geldt: θ = arcta s1'ncP—. + arcta since., U arctg 1 + COS(p + arctg 1 . cos<p/ wordt nu: 0=90° als 0<φ<180° en 0=-90° als -180°<φ<0°; 15 zie ook fig. 2c.

Voor 0<φ<180°, waarbij door middel van een negatieve correctiewaarde de faseafwijking φ bijgeregeld wordt, is sin0 positief. Echter voor -180°<cp<0°, waarbij door middel van een positieve correctiewaarde de faseafwijking φ wordt bijgeregeld, 20 is sin0 negatief. De polariteit van sin0 kan derhalve worden benut om de polariteit van de te gebruiken correctiewaarde vast te stellen. Op dit inzicht berust de werking van de regelketen 5, welke daartoe is voorzien van een op de som- en verschiIvormer 6 aangesloten fasegevoelige detektor 7 voor het aan de hand van 25 Δ-signaal en een afgetakt gedeelte van het Σ-signaal bepalen van de polariteit van sin0.

Bij gebruik van een fasegevoelige detector 7 van het type met een uitgangssignaal U=k.|Σ|.[Δ|.sin0 wordt na substitutie het uitgangssignaal U=k'sincp verkregen, waaruit blijkt dat het uit-30 gangssignaal behalve een polariteitbepalende factor voor de fase-correctie, ook nog een maat is voor het faseverschil φ.

Het uitgangssignaal U wordt daarom in een eerste comparator 8, welke deel uitmaakt van de regelketen 5, vergeleken met $4 0 26 1 3 - 5 - r * een eerste referentiewaarde (U f,j) om vast te stellen of de instelwaarde van de fasedraaier 4 met een positieve dan wel met een negatieve waarde moet worden gecorrigeerd. Voorts omvat de regelketen 5 nog een tweede comparator 9, welke aan de hand van 5 een tweede referentiesignaal na9aat/ of de uitgangs- spanning U klein genoeg is en derhalve φ nog steeds binnen de gewenste nauwkeurigheid is.

Het regelcriterium is echter niet bruikbaar voor fase· afwijkingen nabij φ=±180°, daar de comparator 9 ook dan aangeeft 10 dat de faseafwijking binnen de gewenste nauwkeurigheid is gebracht.

Het onderscheid tussen de situaties bij cp=0° en φ=±180° wordt wel verkregen aan de hand van het Δ-signaal. Indien cp=0° zal het Δ-signaal nul zijn en indien φ=±180° zal het Δ-signaal maximaal zijn. Hiertoe is de regelketen 5 nog voorzien van een met het 15 Δ-signaal van de som- en verschiIvormer 6 te voeden comparator 10, welke werkzaam is bij een zekere referentiewaarde iU Aan de hand van de uitgangssignalen van de comparatoren 9 en 10 wordt in een regelschakeling 11 vastgesteld of er wel of geen wijziging van de instelwaarde van de fasedraaier 4 dient plaats 20 te vinden, en zo ja, dan wordt een nieuwe instelwaarde van de fasedraaier 4 vastgesteld aan de hand van successieve approximatie met behulp van de eerste comparator 8 en de regelketen 5.

De te gebruiken instelwaarde wordt bijgehouden in een geheugen 12.

Een van de regelschakeling afkomstige instelwaarde is binair uit- -25 gedrukt en wordt voor de analoog in te stellen fasedraaier m.b.v. een D/A-omzetter 13 omgezet in een analoge signaalspanning.

De fasedraaier 4 kan achtereenvolgens voor meerdere frequenties worden ingesteld terwijl de bijbehorende instelwaarden worden opgeslagen in het geheugen 12, zodat bij een tijdelijke uitvat 30 van de zendeenheidsignalen of de regelsignalen ten gevolge van een storing of het overschakelen op een andere frequentie, de regelsignalen behorende bij de gewenste frequentie gelezen kunnen worden uit het geheugen 12 en direkt weer kunnen worden ingesteld.

Bij een pulsvormig uitgangssignaal wordt het faseverschil φ geregeld 35 tijdens de puls en de grootte van bijbehorende regelsignalen wordt 8402613 4 « - 6 - vervolgens constant gehouden en opgeslagen in het geheugen, zodat bij de volgende puls, zonder inloopperiode, de juiste regel-signalen staan ingesteld.

Indien het faseverschil φ bij een bepaalde frequentie 5 ten gevolge van bijv. temperatuurvariaties buiten de tweede of .derde referentiewaarde komt, wórdt het regelsignaal opnieuw ingeregeld en de grootte ervan opgeslagen in het geheugen.

Een voordeel van de inrichting volgens de uitvinding is, dat de .fasegevoelige detektor 7 geplaatst is achter de som- en 10 verschiIvormer 6. Indien 'er bijv. tussen de ingangen van de fasegevoelige detektor 7 een fasefout ontstaat ten gevolge van een slechte staande golfverhouding zal de amplitude van het uitgangssignaal van de fasegevoelige detektor 7 veranderen; de plaats van het nulpunt van siihG verandert echter niet, zodat er 15 geen systematische fout optreedt in de regeling'van φ, de regeling vindt immers plaats op grond van het teken van sinG. .

Ook een DC-voorspanning in de fasegevoelige detektor 7 heeft minder uitwerking daar de fase φ naar hul wordt geregeld.

Het is namelijk mogelijk om de fasegevoelige detektor 7 dusdanig 20 uit te voeren dat deze als uitgangssignaal |A|sinG heeft, waarbij |Σ( als referentiesignaal optreedt (L.0.-signaal) en derhalve constant moet zijn. Daar φ naar nul wordt geregeld zal |Σ| inderdaad constant genoeg zijn (zie fig. 2a). Tevens zal het Δ-signaal naar nul gaan als φ naar nul gaat (zie fig. 2b), zodat de DC-25 voorspanning, die evenredig is met }Δ|, in de fasegevoelige detektor 7 ook naar nul gaat. Ook fasefouten ten gevolge van fouten tijdens het combineren van de uitgangssignalen van de zend-eenheden zullen worden gecorrigeerd daar de fasedetektie plaats vindt na het combineren van de uitgangssignalen.

30 De beschreven inrichting leent zich ook uitstekend om tenminste met behulp van overeenkomstig uitgevoerde inrichtingen een samengestelde inrichting met de door de uitvinding gedefinieerde kenmerken te creëren. In zo'n samengestelde inrichting kan elke inrichting als in het voorafgaande aan de hand van fig. 1 35 is omschreven, weer worden opgevat als een (sub~)zendeenheid.

8402613 ψ ♦ - 7 -

Daar van een tweetal te combineren zendeenheden het maximale Σ- signaal wordt verkregen indien o.a. de beide vermogens of amplitude van de uitgangssignalen van het te combineren paar zendeenheden gelijk zijn, is het voordelig om 2n gelijke elemen-5 taire zendeenheden te kiezen en deze te combineren zoals aangegeven in fig. 3 voor n=2. Bij de in fig. 3 weergegeven inrichting wordt een frequentiestuursignaal F.S. via een powersplitter 14 een tweetal als zendeenheid werkzame subzendeenheden 15.en 16 toegevoerd voor het op gelijke frequentie brengen van de beide 10 subzendeenheden. Voor het op een maximale waarde afregelen van het gecombineerde signaal, dat uit de uitgangssignalen van de subzendeenheden 15 en 16 wordt verkregen, is de inrichting voorzien van een regelketen 17 voor de instelling van een regelbare fase-draaier 18 in de toevoerleiding naar één van de beide subzendeen-15 heden 15 en 16. De regelketen 17 levert tevens het gecombineerde uitgangssignaal Σ. Elk van de subzendeenheden 15 en 16 is op zijn beurt uitgevoerd als beschreven is in fig. 1. Derhalve wordt in elke subzendeenheid 15 resp. 16 een m.b.v. een powersplitter 27 resp. 28 verkregen frequentiestuursignaal F.S. een tweetal 20 elementaire zendeenheden 19 en 20 resp. 21 en 22 toegevoerd voor het per subzendeenheid op gelijke frequentie brengen van de daarin voorkomende elementaire zendeenheden. Voor het per sub- zendeenheid op maximale waarde afregelen van het gecombineerde signaal, dat uit de uitgangssignalen van de afzonderlijke 25 elementaire zendeenheden 19 en 20 resp. 21 en 22 wordt verkregen, is elke subzendeenheid 15 resp. 16 voorzien van een regelketen 23 resp. 24 voor de instelling van een regelbare fasedraaier 25 resp.

26 in de toevoerleiding naar één van beide eLementaire zendeenheden 20 resp. 22. Elk van beide regelketens 23 resp. 24 levert het 30 gecombineerde uitgangssignaal van de desbetreffende subzendeenheid 15 resp. 16. De inrichting als beschreven in fig. 3 kan weer worden uitgebreid naar een inrichting voor het combineren van uitgangssignalen van 2n elementaire zendeenheden Cn = 3, 4, ...), waarbij als eerste stap de gehele inrichting van fig. 3 weer moet worden 35 opgevat als éên subzendeenheid, die weer gecombineerd moét worden 84 0 2 S 1 3 'é « - 8 - ) met eenzelfde subzendeenheid, zodat nu een inrichting verkregen wordt met acht identieke elementaire zendeenheden. Deze stap moet vervolgens herhaald worden totdat het. gewenste aantal elementaire zendeenheden bereikt is.

8402613

Claims (9)

1. Inrichting voor het combineren van de uitgangssignalen van meerdere op eenzelfde frequentie afgestemde en deel van deze inrichting uitmakende zendeenheden, waartoe deze inrichting per 5 tweetal te combineren zendeenheden is voorzien van een regelketen voor het opwekken van een regelsignaal met behulp waarvan de, door het tweetal zendeenheden geleverde uitgangssignalen in fase met elkaar worden gecombineerd, met het kenmerk, dat de regelketen is voorzien van een op de desbetreffende zendeenheden aangesloten 10 som- en verschiIvormer, en een hierop aangesloten detektie-eenheid voor het uit de, van de som- en verschiIvormer afkomstige signalen bepalen van het genoemde regelsignaal en dat elke inrichting voor het combineren van uitgangssignalen van meerdere op eenzelfde frequentie afgestemde en deel van de desbetreffende inrichting 15 uitmakende zendeenheden op zichzelf weer kan dienen als zend-eenheid, waarvan het uitgangssignaal kan worden gecombineerd met' dat van een der genoemde zendeenheden.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een geheugen waarin de grootte van die 20 regelsignalen, met behulp waarvan de uitgangssignalen van het desbetreffende tweetal zendeenheden voor eén of meer frequenties volledig in fase zijn gecombineerd wordt opgeslagen, waarbij, nadat de afgifte van de laatstgenoemde uitgangssignalen alsmede de werking van de regelsignalen onderebroken is geweest of bij het over-25 gaan op een andere frequentie, de regelsignalen behorende bij een gewenste frequentie na uit het geheugen te zijn gelezen direct kunnen worden ingesteld.

3. Inrichting volgens voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de genoemde detektie-eenheid is voorzien van een fasegevoelige 30 detektor welke is aangesloten op de som- en verschiIvormer, een eerste comparator waaraan het uitgangssignaal van de fasegevoelige detektor wordt toegevoerd alsmede een eerste referentiesignaal, een tweede comparator waaraan het uitgangssignaal van de fase- 8402613 >7 « - 10 - gevoelige detektor wordt toegevoegd alsmede een tweede referentie-signaal/ een regelschakeling welke reageert op de uitgangssignalen van de eerste comparator en welke aan de hand hiervan een reeks van verschi llende regelsignalen produceert dusdanig dat het faseverschil 5 tussen de uitgangssignalen van het desbetreffende tweetal zend-eenheden binnen de waarde van het tweede referentiesignaal komt, en'welke vervolgens de grootte van het uiteindelijk te gebruiken regelsignaal constant houdt zolang het faseverschil binnen de waarde van het tweede referentiesignaal blijft.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de genoemde reeks van verschillende regelsignalen geproduceerd wordt volgens het principe van successieve approximatie.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de detektie-eenheid een poortschakeling omvat die het 15 onderscheid tussen een faseverschil tfan 0° of 180° tussen de uitgangssignalen van het desbetreffende tweetal zendeenheden maakt met behulp van de verschil-of somvormer.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een powersplitter aanwezig is om een aan de inrichting 20 toegevoerd frequentiestuursignaal in twee delen te splitsen om hiermee het desbetreffende tweetal zendeenheden te sturen.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat tenminste één, door regelsignalen gestuurde, fasedraaieenheid aanwezig is tussen de genoemde powersplitter en het desbetreffende tweetal 25 zendeenheden.

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat bij ieder tweetal zendeenheden waarvan de uitgangssignalen gecombineerd worden, de betreffende zendeenheden een gelijk vermogen hebben.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat bij ieder tweetal zendeenheden waarvan de uitgangssignalen gecombineerd worden, de betreffende zendeenheden equivalent zijn. 0402613