NO171620B - Antennesystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt avsøkende antenner og særlig mikrobølgelandingssystemer som anvender et signalformat som krever flere antennefunksj oner for å gi signalene over sektorer med bred dekning. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et antennesystem for å utstråle bølgeenergi-signaler i en valgt romregion og i et ønsket strålings-mønster, omfattende en apertur som har en oppstilling av antenneelementer, et første middel som danner en første bølgeenergikilde for å levere en flerhet av første bølge-energisignaler, og et andre middel for å danne en andre bølgeenergikilde, uavhengig av nevnte første bølgeenergi-middel, for å levere en lik flerhet av andre bølgeenergi-signaler som er i alt vesentlig de samme som nevnte første bølgeenergisignaler.

Antenneteknikker er kjent som anvender fasestyrt gruppe-strålningsavsøkende stråleantenne i et mikrobølgelandings-system for å utvide sitt strålningsmønster til å tilfredsstille dataantennekravene. Slike teknikker anvender generelt fasemaskering (spoiling) av den fasestyrte gruppestrålerens apertur. Den grunnleggende begrensning av denne teknikk er at den ikke kan gi utenfor-dekning indikasjoner (OCI) signaler og 360° datasignalene uten å anvende en enkelt-gjenge, flerports rf vender. Denne teknikk er mangelfull fordi den er utsatt for enkeltpunktssvikt innenfor den fasestyrte gruppeståleren som kan bevirke vesentlige strålingsmønsterminima når anvendt i dataantennemodusen (lav forsterkning - bredt mønster). Disse minima er meget vanskelige, hvis ikke praktisk talt umulige, å overvåke og detektere. I tillegg vil enkeltpunktsystemsvikt også eksistere og kan skape vesentlig sikkerhetsrisiko i visse driftsbilder.

MLS signalformatet krever flere antennefunksjoner for å tilveiebringe signalene over sektorer med bred dekning. Formatet muliggjør også signaltransmisjon utenfor det normale dekningsvolumet, dvs. utenfor-dekning indikasjonssignaler

(OCI = out-of-coverage indication signals). Naturlig vekstevne i systemet, slik som 360° dataforbindelsedekning, krever også ytterligere antenner i mange praktiske tilfeller. På grunn av flertallet av antenner som kreves for MLS, blir en antennevender anvendt til å koble en sender sekvensmessig i tid til hver antenneport. Selvom redundante sendere og styreelektronikk kan foregå direktekoblet til å gi signalkontinuitet i tilfelle av en svikt, er de omvekslende komponenter (rf og logikk) en begrensende faktor ved understøttelse av kravene for signalkontinuitet ved anvendelser som krever høy pålitelighet.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe et MLS som anvender redundant rf vending av doble signalkilder til å minimalisere virkningen av vendersvikt.

Det er et annet formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe et MLS system med doble signalkilder koblet til en primær elementanordning via en passiv sirkulator og venderkombi-nasjon som tillater vedvarende operasjon endog under svikt (dvs. svikt-operativ).

Det er et annet formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe et MLS system med rf og strålestyringslogikk venderanord-ninger for å eliminere enkelte punktsvikt.

Det er annet formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe et mikrobølgelandingssystem (MLS) med en rekombinerende nettverks og venderanordning for å drive hjelpeantenner som har bred sektor og med begrenset funksjonsdyktighet.

Antennesystemet kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved en anordning som minimaliserer virkningen av komponentsvikt ved utstrålt energi og som forblir operativ endog under svikt i koblingskretser eller koblingsmidler som kobler en bølge-energikilde til oppstillingen av antenneelementer, idet nevnte komponentsvikt—minimaliserende anordning omfatter et tredje middel som danner en signalstyringskrets koblet til både den første bølgeenergikilden og den andre bølgeenergi-kilde og som selektivt kobler enten nevnte flerhet av første bølgeenergisignaler eller nevnte flerhet av andre bølge-energisignaler til antenneelementene, i kombinasjon med et fjerde middel som danner en avbøyningskrets for å avbøye en stråle som utstråles av oppstillingen av antenneelementer ifølge det forutbestemte mønster, idet nevnte stråle skyldes de leverte bølgeenergisignaler som er koblet til antenneelementene, idet avbøyningskretsene styrer signalveien fra enten den første bølgeenergikilden eller den andre bølge-energikilden til oppstillingen av elementer ved selektivt å styre signalstyringskretsen, og ytterligere kombinerende kretser samt overføringsbrytere i signalveien for derved å minimalisere virkningen av svikt hos en hvilken som helst komponent i signalveien og tillate selektiv styrt forbi-kobling av eventuelle komponenter som har sviktet for fortsatt utstråling av bølgeenergi.

Ytterligere utførelsesformer av antennesystemet vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse, samt patentkravene.

For en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse, sammen med andre og ytterligere formål, skal det så vises til en etterfølgende beskrivelse tatt i forbindelse med de vedlagte tegninger. Figur 1 er et blokkskjema over et mikrobølgelandingssystem (MLS) i henhold til oppfinnelsen innbefattende doble signalkilder og et rekombinerende nettverk for å drive hjelpeantenner. Figur 2 er et detaljert blokkskjema over en foretrukket utførelsesform av nevnte MLS vist i figur 1. Figur 3 er en skjematisk fremstilling av en Butler matrise til anvendelse som et rekombinerende nettverk i henhold til oppfinnelsen. Figur 4 er et funksjonelt blokkskjema over et mikrobølge-landingssystem (MLS) i henhold til oppfinnelsen innbefattende doble signalkilder og antennevendere for å mate doble hj elpeantenner. Figur 5 er et funksjonelt blokkskjema over et MLS i henhold til oppfinnelsen, innbefattende doble signalkilder som mates gjennom en sirkulator og antennevender for å mate doble hjelpeantenner. Figur 6 er et funksjonelt blokkskjema over et MLS i henhold til oppfinnelsen, innbefattende doble signalkilder som mates gjennom en sirkulator og et rekombinerende nettverk for å drive hjelpeantenner.

Standardene som er spesifisert av the Federal Aviation Administration og the International Civil Aviation Organi-zation (ICAO) definerer kravene til driftspålitelighet for de forskjellige nivåer av MLS. Det mest pålitelige nivået som er definert av standardene er kjent som kategori III. I kategori III systemer er det nødvendig å ha redundant operasjon av forskjellige delsystemer for å tilfredsstille driftskravene og å unngå et brudd i signalkontinuiteten på grunn av kritisk svikt. MLS signalformatet krever flere antennefunksjoner for å gi signalene over de nominelle dekningsgrensene. Formatet muliggjør også signaltransmisjon utenfor det normale dekningsvolumet, eksempelvis utenfor-frigivelse indikasjon (OCI = out-of-clearance indication). Naturlige vekstevner i systemet, slik som 360° datatrans-misjon, krever også ytterligere antenner i praktisk anvendelser. Flere antenner som behøves for MLS medfører bruken av antennevendere for å forbinde senderen sekvensmessig i tid med hver antenneport. Redundantsendere og styreelektronikker kan anvendes direktekoblet til å gi signalkontinuitet i tilfellet av en svikt. Imidlertid er en vendingskomponent (rf og logikk) et grunnleggende aspekt som ikke kan praktisk dupliseres. Dette byr på en begrensende faktor ved under-støttelse av kravene for signalkontinuitet i kategori III anvendelser.

I henhold til oppfinnelsen kan denne avhengighet av behovet for å anvende en omvekslignskomponent for å koble hjelpe-antennene minimaliseres ved å anvende et rekombinerende nettverk. Nettverket rekombinerer den effekt som ville vært utstrålt av hvert element i den fasestyrte gruppestråleren for den primære aperturen. Effekten rekombineres i en flerhet av stråleporter som er koblet til hjelpeantenner, slik som dataantenner, OCI-antenner, frigivelseantenner og C-bånd synkroniseringsantenner. Teknikken anvender en enkel-pols, tre-veis (SPDT) venderkomponent på utgangen av hver faseforskyver i anordningen for å skape en vendermekanisme som er naturlig redundant og som er begrenset funksjonsdyktig (fails soft).

Dessuten er det nødvendig å ha uavhengige, redundante sendere og strålestyringsenheter (BSU) for å tilfredsstille drifts-kravet. Tidligere ble slike sendere og BSU'er hver koblet gjennom en enkelt vender, slik at når én sviktet, ville den andre bli valgt. En naturlig mangel i denne forbindelse-løsning er at selvom senderne og nevnte BSU'er er redundante, er venderen ikke dette, og en vendersvikt medfører en kritisk systemsvikt. Oppfinnelsen fordeler omkoblingen av de redundante sendere og av nevnte BSU'er slik at omkobling ikke er avhengig av noen som helst vender. Alternativt kan en sirkulator og vender anvendes til å forbinde den redundante senderen med den funksjonsbegrensede gruppestråleren i en svikt-operativ konfigurasjon.

Idet der vises til figur 1, er de redundante senderne vist ved hjelp av den første signalkilden 10 og den andre signalkilden 20 som er uavhengig av den første signalkilden 10. Den første signalkilden 10 gir sitt signal via linje 30 til første effektdeler 40 som fordeler signalet til forskjellige utganger 51, 52, 53, 54 på den første effektdeleren 40. På tilsvarende måte gir den andre signalkilden 20 sitt signal via linje 60 til den andre effektdeleren 70 som fordeler det tilveiebragte signalet til sine forskjellige utganger 81, 82, 83, 84. Utmatningene fra effektdelerne 40 og 70 leveres til en første venderanordning 90.

Venderanordningen 90 er en gruppe av enkeltpols, to-veis-vendere 100. Hver SPDT vender 100 har innganger 101 og 102 med en enkel utgang 103. Posisjonen av hver vender styres av enten hovestrålestyreenheten (BSU) 130 eller reserve BSU 140. Generelt vil hver inngang 101 på hver SPD vender 100 bli koblet til en av utgangene 51, 52, 53, 54 på den første effektdeleren 40. Den tilsvarende inngang 102 på SPDT venderen 100 vil bli koblet til en av de korresponderende utganger 81, 82, 83, 84 på den andre ef f ektdeleren 70. Under normal drift vil den første signalkilden bli valgt og gi effekt til systemet via den første effektdeleren 40 og samtlige SPDT vendere 100 vil være i OPP posisjonen slik at hver inngang 101 vil være koblet til venderutgang 103. Ved deteksjon av en svikt i den første signalkilden 10 ville BSU 130 operere SPDT venderne 100 via styring 104 og bevege hver vender 100 til NED posisjonen slik at inngangen 102 ville være koblet til venderutgang 103. Dette ville medføre at den andre signalkilden 20 via effektdeler 70 gir den nødvendige rf effekt til nevnte MLS. Som følge derav vil svikt i en av SPDT venderne 100 ikke fullstendig sette nevnte MLS ut av funksjon og ville kun påvirke den bestemte porten gjennom hvilken den vender som har sviktet er tilkoblet.

Utmatningen fra den første venderanordningen 90 er koblet til faseforskyveranordningen 120 for å styre avsøkningen av den utstrålte strålen som reaksjon på styresignaler tilveiebragt av enten BSU 130 eller reserve BSU 140 via tredje venderanordning 121. Venderanordningen 131 er en gruppe av enkeltpols, to-veis vendere 132. Hver SPDT vender 132 har innganger 133, 134 med en enkelt utgang 135. Posisjonen for hver vender styres av enten nevnte hoved BSU 130 eller av reserve BSU 140. Generelt vil hver inngang 133 på hver SPDT vender 132 bli koblet til en av utgangene på hoved BSU enheten 130. Den tilsvarende inngang 134 på SPDT venderen 132 vil bli koblet til en av de korresponderende utganger på reserve BSU 140. Under normal drift vil nevnte hoved BSU 130 bli valgt og vil gi styresignaler til faseforskyveranordning 120. Samtlige SPDT vendere 132 vil være i den venstre posisjonen slik at hver inngang 133 vil være koblet til vender utgang 135. Ved deteksjon av en svikt i nevnte hoved BSU 130, vil overvåker og venderlogikk 150 operere nevnte SPDT vender 132 og bevege hver til den høyre posisjonen slik at inngang 134 vil bli koblet til venderutgang 135. Dette ville resultere i at reserve BSU 140 gir styresignaler til faseforskyveranordning 120. Som en følge derav vil svikt i en hvilken som helst av SPDT venderne 102 ikke skape et enkeltpunkts systemsvikt og kan ikke fullstendig sette nevnte MLS ut av funksjon. En vendersvikt ville kun påvirke den bestemte faseforskyveren med hvilken den vender som har sviktet er tilhørende.

Generelt vil styring av systemets drift ligge under hoved BSU 130 koordinert med overvåker og venderlogikk 150. Logikk 150 analyserer vedvarende forskjellige overvåkningsut-matninger som tilveiebringes av en eller flere overvåkere (ikke vist). Som vist i fig. 1 styrer hver BSU 130, 140 den første venderanordningen 90, den andre venderanordningen 170 (beskrevet nedenfor) og den tredje venderanordningen 131. Styreinnretningen er vist på denne måte fordi, som vist i figur 2, dette muliggjør en modulær konfigurasjon. Der kan også være et krav til redundans (ikke vist) med hensyn til overvåkere 150.

Utmatningen fra f asef or skyveranor tiningen 120 som innbefatter faseforskjøvne signaler blir så tilveiebragt via fordelt forsterkeranordning 160 til den andre venderanordningen 170. Forsterkeranordningen 160 består av en flerhet av samtidig virkende (in-line) forsterkere, en for hver utgangsport i faseforskyveranordningen 120. Venderanordningen 170 består av en gruppe av enkeltpols, to-veis vendere 180. Hver vender har en inngang 181 og to utganger 182, 183. Hver utgang 182 er koblet til et tilsvarende element i primærelementanordningen 190 for å kraftforsyne primærantennens elementer for å gi en avsøkende MLS stråle. Hver utgang 183 er koblet til den tilsvarende inngang på rekombinerende nettverk 200 for å kraftforsyne hjelpeantenneelementene. Posisjonen av hver SPDT vender 180 i den sekundære vender-ranordningen 170 styres av BSU 130 eller BSU 140 via tredje venderanordning 131. I NED posisjonen vil hver SPDT vender 180 kraftforsyne primærelementanordningen 190 via utgang 183. I OPP posisjonen vil hver SPDT vender 180 kraftforsyne det rekombinerende nettverk 200 via utgang 182.

Slik som med den første venderanordningen 90, tillater den andre venderanordningen tilførte energisignaler enten å bli levert til primærelementanordningen 190' eller til hjelpeelementanordningen 210 uten tilførsel av slike signaler som er avhengige av hvilken som helst enkelt-pols, to-veis vender eller som er utsatt for en hvilken som helst enkeltpunkts svikt.

Et MLS har generelt flere driftsmodi. I en modus avsøkes en TIL-FRA stråle for å gi luftfartøy innenfor avsøkningsstrålen informasjon vedrørende asimut eller elevasjon. I andre operasjonsmodi vil hjelpeantenner utstråle signaler som gir supplerende landingsinformasjon. Primærelementanordningen 190 innbefatter en flerhet av antenneelementer som, når de tilføres bølgeenergisignaler, gir en stråle av utstrålt energi. Strålen blir elektronisk avsøkt TIL og FRA ved å variere fasen for inngangssignalene til antenneelementene. Fasen varieres ved hjelp av faseforskyvere 120.

Under hjelpeoperasjonen vil en eller flere hjelpeantenner utstråle informasjon. Hjelpeelementanordningen 210 er en gruppering av forskjellige hjelpeantenner som anvendes til å gi den supplerende informasjon til luftfartøyet innenfor rekkevidden av nevnte MLS. Innenfor den kjente teknikk blir hjelpeantenner generelt kraftforsynt direkte fra signalkilden. Som angitt ovenfor blir en antennevender anvendt til å velge den bestemte antennen eller gruppe av antenner som er koblet til signalkilden. Som en følge derav er pålitelig-heten for hjelpeantennens operasjon avhengig av enkelt-antennevenderen som velger antennen og kobler den til signalkilden.

I motsetning til dette anvender oppfinnelsen en andre venderanordning 170 som leverer effekt til et rekombinerende nettverk 200 for å mate hjelpeelementanordningen 210. Under hjelpeoperasjon av nevnte MLS er hver SPDT vender 180 i NED-posisjonen slik at tilførte signaler gis til rekombinerende nettverk 200. Antallet av innmatninger til det rekombinerende nettverk 200 er lik antallet av innmatninger til primærelementanordningen 110. Antallet av utmatninger fra det rekombinerende nettverk 200 er avhengig av antallet av elementer i hjelpeelementanordningen og kan eksempelvis være 4 eller 8. Det rekombinerende nettverk er et hvilket som helst standard nettverk, slik som en Blass eller Butler anordning, som rekombinerer signalene på inngangen i henhold til en forutbestemt koblingsløsning og gir de kombinerte signalene på utgangene hos nettverket 200.

Under hjelpeoperasjonen styrer strålestyreenheten 130 faseforskyverne 120 slik at fasen av signalene som innmates i det rekombinerende nettverket 200 resulterer i bestrålning av den spesielle utgang fra nettverket 200 som er koblet til den bestemte hjelpeantennen i anordningen 210. Eksempelvis kan man anta at OCI hjelpeantennen må bestråles. Videre kan det antas at OCI antennen er koblet til den første utgangsporten på det rekombinerende nettverket 200. Ettersom karak-teristika for det rekombinerende nettverket er kjent og koblingsløsningen innenfor nettverket er forutinnstilt, vil passende bestrålning av inngangene på nettverket 200 medføre at utgangen 1 primært bestråles. På denne måte blir operasjonen av hver hjelpeantenne ikke avhengig av noen enkelt antennevender.

Figur 2 illustrerer en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen i figur 1. Doble signalkjeder 300 og 301 mater separat doble effektdeler 302, 303. Nærmere bestemt mater en første sender (TX1) den første effektdeleren 302 og en andre sender (TX2) mater den andre effektdeleren 303. Utmatningene fra hver av ef f ektdelerne kobles til inngangen på en av modulene 305-308 som innbefatter en enkelt pols, to-veis vender 305a-308a, en faseforskyver 305b-308b, en andre enkeltpols, to-veis vender 305c-308c og en tredje enkeltpols, to-veis vender 305d-308d. Moduler 305-308 omfatter kombinasjonen av første vender anordning 90, faseforskyver 120, andre venderoppstilling 270 og tredje venderoppstilling 131 som vist i figur 1. Hoved BSU buss 311 gir styresignalene mellom hoved BSU 309 og hver av SPDT venderne. Hoved BSU buss 311 gir også et av inngangssignalene til SPDT 305d-308d. Reserve BSU buss 312 gir vender styresignaler og det andre inngangssignalet til SPDT 305d-308d. For enkelthets skyld er koblingsorganer til venderne fra nevnte BSU'er vist som busser. Imidlertid kan hver SPDT direkte kobles til en separat port hos nevnte BSU.

Enkeltpols, to-veis vendere 305a-308a tilsvarer den første venderanordningen 90 i figur 1. Vendere 305c-308c tilsvarer den andre venderanordningen 170. Venderne 3055b-308b tilsvarer den tredje venderanordningen 131. Faseforskyverne 305b-308b tilsvarer faseforskyveranordningen 120. For-sterkerne 305e-308e tilsvarer den fordelte forsterkeranordningen 160. Elementer 330-333 tilsvarer primærelementanordningen 190.

Operasjonen av den foretrukne utførelsesform som er vist i figur 2 er som følger. Under avsøkningssykluser instruerer hoved BSU 309 venderne via buss 311. Venderne 305a-308a plasseres i OPP-posisjonen, venderne 305c-308c plasseres i NED posisjonen og venderne 305d-308d plasseres i OPP-posisjonen. Dette medfører at senderen 300 gir signaler via den første effektdeleren 302 til de primære antennelementer 330-333. I tillegg mottar faseforskyverne 305b-308b styresignaler fra hoved BSU 309 via buss 311 som medfører avsøkningen av strålen som utstråles av elementene 330-333. Under hjelpemodi ville hoved BSU 309 anbringe venderne 305c-308c i OPP posisjonen. Dette vil medføre at tilførte bølgeenergisignaler gis til rekombinerende nettverk 350. I tillegg ville hoved BSU 317 styre faseforskyvere 305b-308b slik at de fasede signaler som gis til rekombinerende nettverk 350 ville bestråle den passende hjelpeantenneporten. Dette aspekt av oppfinnelsen er beskrevet nærmere nedenfor. I motsetning til dette, under avsøkningsmodi, justerer hoved BSU faseforskyveren 305b-308b til å utstråle en avsøkende stråle via den primære anordning av elementer 330-333.

I tilfellet av en svikt, ville overvåknings og vendings-logikken 320 evaluere svikten og korrigere problemet. Logikken 320 kan underrettes om en svikt via feltovervåkere, naturlige overvåkere innenfor systemet, informasjon utledet fra innebygget testutstyr eller fra informasjon som gis av eksterne kilder. Dersom eksempelvis den primære signalkilden 300 var inoperativ, ville hoved BSU 309 instruere SPDT vendere 305a-308a til å koble om til nedposisjonen. Denne instruksjon ville bli gitt via hovedbuss 311 slik at effektdeler 303 ville levere inngangssignalene via sekundær-kilde 301. Dersom en svikt i hovedstrålestyreenheten 317 detekteres, vil reserve BSU styre venderne 305d-308d og anbringe venderne i NED-posisjonen slik at reserve BSU 310 gir styresignaler via buss 312 til faseforskyver 305b-308b.

Figur 3 illustrerer en utførelsesform av rekombinerende nettverk 350 i form av en Butler (fakultet) anordningsmatrise som har 100$ kretsvirkningsgrad. Rekombinerende nettverk 350 har inngangsporter 1, 2, 3 og 4, forbundet ved hjelp av faseforskyvere 351 og koblere Cj^, c12»<c>13» c21 °§ <c>22 "t*1 utgangsporter A og B. Dette danner en fireelements, to-strålematrise. Tilveiebringelse av signaler med fase E^, E12> E13 °S E14 "til henholdsvis inngangsporter 1-4, vil medføre bestrålning av utgangsport A. På den annen side vil tilveiebringelse av signaler av fase E21, E22» E23 og E24 til respektive inngangsporter 1-4, medføre bestrålning av utgangsport B. For en mer detaljert beskrivelse av operasjonen av slike anordninger eller oppstillinger, henvises det til Microwave Scanning Antennas, redigert av R.C. Hansen, kapittel 3, Academic Press, 1966. ;Eksempelvis kan en dataantenne kobles til utgangsport A og en OCI antenne til utgangsport B. Under OCI sykluser, anbringer hoved BSU vender 305c-308c i OPP posisjonen og gir signaler til inngangsportene 1-4 som har henholdsvis fase E21, E22» E23 og E24. Under datasykluser anbringer hoved BSU 309 omeksler 305c-308c i OPP-posisjonen og gir signaler til inngangsportene 1-4 i rekombinerende nettverk 350 på de respektive faser E^, <E>^2» <E>13» E14* Dette resulterer i bestrålningen av kun port A og transmisjonen av slik informasjon ved hjelp av dataantennen. Valget av data og OCI antenne avhenger derfor ikke av enkelt rf vender.

Figurene 4, 5 og 6 illustrerer forskjellige alternative utførelsesformer av oppfinnelsen. De samme henvisningstall er blitt anvendt for den samme struktur som fremkommer i figurene 1, 4, 5 og 6.

I figur 4 blir det rekombinerende nettverket unødvendig dersom dataantennen er den eneste hjelpeantennen som ansees kritisk for systemets operasjon. Antennevenderen 400 er plasert mellom effektkilden 10 og den første effektdeler 40. En andre antennevender 401 er plassert mellom effektkilden 20 og den andre effektdeleren 70. Under hjelpeoperasjonsmodi aktiverer den styrende strålestyreenheten den passende antennevenderen til å gi et signal for utstrålning ved hjelp av den valgte dataantennen. Under normal operasjon i avsøkningsmodusen, ville antennevenderen 400 koble effekt-tilførselen 10 til første effektdeler 40. Under normal operasjon i hjelpemodusen, ville antennevenderen 400 koble effekttilførsel 10 til første dataantenne 411. Under den støttende (back-up) avsøkningsmodus, ville antennevenderen 401 koble effekttilførselen 20 til andre effektdeler 70. Under støtteoperasjon i hjelpemodusen, ville effekttilførsel 20 bli koblet til andre dataantenne 411 via antennevender 401. I figur 4, er hoved BSU 130 vist å ha styrebuss 412 koblet til faseforskyveranordning 120, første venderanordning 90 og antennevendere 400 og 401 til å styre operasjonen av disse delsystemer. På tilsvarende måte er reserve BSU 140 koblet ved hjelp av reservebuss 413 til de samme delsystemer. Alternativt kan hoved BSU 130 og reserved BSU 140 kobles til delsystemene via en tredje venderanordning som vist i figur 1 eller ved hjelp av en anordning eller oppstilling av ELLER porter eller andre logiske kretser som ville fungere som vendere.

Figur 5 illustrerer en annen alternativ utførelsesform av oppfinnelsen hvor en passiv ferrittsirkulator 402 anvendes til å sammenkoble de alternative effektkilder til effektdeleren 403. Sirkulatoren 402 er en standard .passiv ferromagnetisk innretning, slik som en passiv bølgeleder sammenføyning. Hver port A, B, C hos sirkulatoren 402 er relatert til en andre slik at når effekt mates til en hvilken som helst port, overføres den til den neste porten som angitt med pilene. Oppfinnelsen slik den er vist i figur

5, ville være nyttig når det er unødvendig å anvende vendingsanordninger, slik som vendingsanordningene 90, 131 eller 170. Selvom sirkulator 402 og effektdeler 403 kan ansees som enkle punktsvikt, er begge disse anordninger passive og har en meget høy grad av pålitelighet.

I den normale avsøkningsmodus vil antennevenderen 400 koble effekttilførselen 10 til sirkulatorens port A. Enkeltpols, en-veis venderen 415 vil være lukket at sirkulatoren ville overføre effekt fra port A til port C som er koblet til effektdeler 403. Under normal operasjon av hjelpemodusen, vil antennevender 400 koble effekttilførsel 40 til første dataantenne 410. Under støtteoperasjon (back-up) i avsøk-ningsmodusen, vil effekttilførsel 20 bli koblet til effektdeler 403 via antennevender 401 og sirkulator 402. Vender 415 vil være åpen slik at sirkulatoren ville se port A som en åpen krets og ville overføre effekt tilført punkt B til port C ved å gå forbi port B. I den støttende hjelpemodus ville antennevenderen 401 forbinde den andre dataantennen 411 med effekttilførselen 20.

En kortslutningssvikt hos venderen 415 bevirker ikke en signalkritisk svikt fordi den fortsetter å koble den primære effektkilden 10 til effektdeleren 403 via sirkulatoren 402. En åpen strømkretssvikt hos venderen 415 vil automatisk bevirke omkobling til støttetilførselen 20 som i realiteten krever en åpen strømkretsvender 415 til å overføre den forsterkede bærebølge til anordningens effektdeler 403. Derfor gir kombinasjonen av sirkulatoren 402 og venderen 415 en svikt-operativ konfigurasjon.

Figur 6 illustrerer en annen alternativ utførelsesform av oppfinnelsen der sirkulatoren 402 anvendes på den samme måte som i figur 5 for vekselvis å forbinde signalkildene til effektdeleren 403. I tillegg blir den andre venderanordningen 170 og den tredje venderanordningen 131 anvendt som beskrevet ovenfor.

Claims (20)

1. Antennesystem for å utstråle bølgeenergisignaler i en valgt romregion og i et ønsket strålingsmønster, omfattende (a) en apertur (190) som har en oppstilling av antenneelementer, (b) et første middel som danner en første bølgeenergi-kilde (10, 30, 40) for å levere en flerhet av første bølge-energisignaler, og (c) et andre middel for å danne en andre bølgeenergikilde (20, 60, 70), uavhengig av nevnte første bølgeenergimiddel, for å levere en lik flerhet av andre bølgeenergisignaler som er i alt vesentlig de samme som nevnte første bølgeenergi-signaler (51, 52, 53, 54), karakterisert ved en anordning som minimaliserer virkningen av komponentsvikt ved utstrålt energi og som forblir operativ endog under svikt i koblingskretser eller koblingsmidler som kobler en bølgeenergikilde til oppstillingen av antenneelementer, idet nevnte komponentsvikt—minimaliserende anordning omfatter d) et tredje middel som danner en signalstyringskrets (90,402,403) koblet til både den første bølgeenergikilden (10,30,40) og den andre bølgeenergikilde (20,60,70) og som selektivt kobler enten nevnte flerhet av første bølgeenergi-signaler eller nevnte flerhet av andre bølgeenergisignaler til antenneelementene (190), i kombinasjon med (e) et fjerde middel som danner en avbøyningskrets (120,130,140,150,131) for å avbøye en stråle som utstråles av oppstillingen av antenneelementer ifølge det forutbestemte mønster, idet nevnte stråle skyldes de leverte bølgeenergi-signaler som er koblet til antenneelementene, idet avbøyningskretsene styrer signalveien fra enten den første bølgeenergikilden eller den andre bølgeenergikilden til oppstillingen av elementer ved selektivt å styre signalstyringskretsen, og ytterligere kombinerende kretser samt overføringsbrytere (120,170) i signalveien for derved å minimalisere virkningen av svikt hos en hvilken som helst komponent i signalveien og tillate selektiv styrt forbi-kobling av eventuelle komponenter som har sviktet for fortsatt utstråling av bølgeenergi.

2. Antennesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at aperturen omfatter en primær apertur som har en primær oppstilling av primære antenneelementer (190) og en hjelpeapertur som omfatter en hjelpeoppstilling av hjelpeantenne elementer (210), at rekombinerende middel er tilstede for å rekombinere en flerhet av tilførte bølge-energisignaler og for å tilføre de rekombinerte signaler til hjelpeaperturen, idet nevnte fjerde midler omfatter middel (120) for faseforskyvning av en flerhet av tilførte bølge-energisignaler, og idet der er innbefattet femte middel (170) for selektivt å koble nevnte flerhet av fasede signaler til enten de primære antenneelementer eller til det rekombinerende midlet.

3. Antennesystem som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte tredje middel omfatter en første oppstilling av vendere (90), hvor hver nevnte vender har utganger tilhørende de fjerde midlene, idet hver nevnte vender har første og andre innganger, og hvor den første inngangen er koblet til midlene (10, 30, 40) for tilførsel av en flerhet av første bølgeenergisignaler, og den andre inngangen er koblet til midler (20, 60, 70) for tilførsel av en flerhet av andre bølgeenergisignaler.

4. Antennesystem som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte rekombinerende midler omfatter et rekombinerende nettverk (200) som har en flerhet av innganger som er lik antallet av primære antenneelementer og som har utganger, hvor hver er koblet til kun ett av hjelpeantenneelementene (210).

5. Antennesystem som angitt i krav 4, karakterisert ved at det fjerde midlet omfatter: en oppstilling av faseforskyvere (120), en første strålestyringsenhet (130) for styring av nevnte faseforskyvere, en andre strålestyringsenhet (140) for å styre nevnte faseforskyvere, og sjette middel (131) for selektivt å koble en av enten nevnte første strålestyringsenhet eller nevnte andre strålestyringsenhet til nevnte oppstilling av faseforskyvere.

6. Antennesystem som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte sjette middel omfatter en andre oppstilling av vendere (131), hvor hver nevnte vender har utganger koblet til en styreport på en faseforskyver i anordningen av f aseforskyvere (120), idet hver nevnte vender har første og andre innganger (133, 134), idet den første inngangen er koblet til den første strålestyringsenheten (130) og den andre inngangen er koblet til den andre strålestyringsenheten (140).

7. Antennesystem som angitt i krav 6, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (160) for å forsterke hvert av de tilførte bølgeenergisignaler som leveres av det fjerde midlet.

8. Antennesystem som angitt i krav 7, karakterisert ved at det nevnte middel for å forsterke omfatter en fordelt oppstilling av forsterkere, en tilhørende hvert av de tilførte bølgeenergisignaler tilveiebragt av det fjerde midlet, idet nevnte forsterkere forsterker det tilhørende signalet.

9. Antennesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (160) for å forsterke hvert av de tilførte bølgeenergisignaler som tilveiebringes av det fjerde midlet.

10. Antennesystem som angitt i krav 9, karakterisert ved at det nevnte middel for å forsterke (160) omfatter en fordelt oppstilling av forsterkere, en tilhørende hvert av de tilførte bølgeenergisignaler som gis av det fjerde middel, idet nevnte forsterkere er innrettet til å forsterke det tilhørende signalet.

11. Antennesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte femte middel (170) omfatter en tredje oppstilling av vendere, hvor hver nevnte vender har innganger som er koblet til de første midlene (10, 30, 40), idet hver nevnte vender har første og andre utganger, idet den første utgangen, er koblet til et korresponderende primær antenneelement (190) og den andre utgangen er koblet til en tilsvarende inngang på det rekombinerende midlet (200).

12. Antennesystem som angitt i krav 11, karakterisert ved at nevnte første middel for å tilføre bølgeenergisignaler omfatter en første signalkilde (10) og en første effektdeler (40) i tilknytning til denne, og nevnte andre middel for å tilføre bølgeenergisignaler omfatter en andre signalkilde (20), uavhengig av nevnte første signalkilde, og en andre effektdeler (70) som er tilknyttet denne.

13. Antennesystem som angitt i krav 2, karakterisert ved at det nevnte femte middel (170) omfatter en tredje oppstilling av vendere, hvor hver nevnte vender har innganger som er koblet til det første midlet (10, 30,

40), idet hver nevnte vender har første og andre utganger, hvor den første utgangen er koblet til et korresponderende primært antenneelement (190) og den andre utgangen er koblet til en korresponderende inngang på det rekombinerende midlet (200).

14. Antennesystem som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte tredje middel (90) omfatter en første oppstilling av vendere, idet hver nevnte vender har utganger tilhørende det første midlet, og hvor hver nevnte vender har første og andre innganger, idet den første inngangen er koblet til midlene (10, 30, 40) for tilførsel av første bølgeenergisignaler, og den andre inngangen er koblet til midlene (20, 60, 70) for tilførsel av andre bølgeenergi-signaler .

15. Antennesystem som angitt i krav 14, karakterisert ved at nevnte rekombinerende middel (200) omfatter et rekombinerende nettverk som har en flerhet av innganger som er lik antallet av primære antenneelementer og som har utganger, hvor hver er koblet til kun en av hjelpe-antennene.

16. Antennesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte fjerde middel omfatter: en oppstilling av faseforskyvere (120), hvor hver har en sentral port, en første strålestyringsenhet (130) for å styre nevnte faseforskyvere, en andre strålestyringsenhet (140) for å styre nevnte forskyvere, og sjette middel (131) for selektivt å koble enten nevnte første strålestyringsenhet eller nevnte andre strålestyringsenhet til styreportene på nevnte faseforskyvere.

17. Antennesystem som angitt i krav 16, karakterisert ved at det sjette midlet (131) omfatter en andre oppstilling av vendere, idet hver nevnte vender har en utgang koblet til en styreport på en tilsvarende faseforskyver i oppstillingen av faseforskyvere (120), idet hver nevnte vender har første og andre innganger, hvor den første inngangen er koblet til den første strålestyringsenheten (130) og den andre inngangen er koblet til den andre strålestyringsenheten (140).

18. Antennesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at det dessuten omfatter: første og andre hjelpeaperturer (410, 411), syvende middel (400) for selektivt å koble nevnte første bølgeenergisignaler til nevnte første hjelpeapertur (410), og åttende middel (401) for selektivt å koble nevnte andre bølgeenergisignaler til nevnte andre hjelpeapertur (411).

19. Antennesystem som angitt i krav 18, karakterisert ved at nevnte første hjelpeapertur omfatter en første dataantenne (410), at nevnte andre hjelpeapertur omfatter en andre dataantenne (411), at nevnte åttende middel omfatter en første antennevender (400) som er koblet mellom nevnte første middel og nevnte tredje middel for selektivt å koble nevnte første bølgeenergisignaler til nevnte første dataantenne, og at nevnte femte middel omfatter en andre antennevender (401) som er koblet mellom nevnte andre middel og nevnte tredje middel for selektivt å koble nevnte andre bølgeenergisignaler til nevnte andre dataantenne.

20. Antennesystem som angitt i krav 19, karakterisert ved at nevnte tredje middel omfatter en sirkulator (402) som har en første inngang koblet til den første antennevenderen for å motta nevnte første bølge-energisignaler og som har en andre inngang koblet til den andre antennevenderen for å motta nevnte bølgeenergisignaler og som har en utgang, og dessuten omfattende en effektdeler (403) som har en inngang koblet til utgangen på sirkulatoren og som har utganger tilhørende nevnte apertur.