SE456536B - Testanordning i ett radarsystem med en elektriskt syyrd antenn - Google Patents

Description

456 536 10 15 20 25 upp samma signal pa respektive moduls utgang. Svårigheten ligger nu i att kunna mata in enkalibrerlngssignal med tillräcklig noggrannhet i ett stort antal moduler.

Det är tidigare känt att ansluta en extra kalibreringsantenn i den befintliga radarantennens fjärrfält eller närfålt sa att den extra antennens signaler mottas/sënds genom radarsystemet. Det är vidare känt att mata en testslgnal bakom antennen via vagledare, koax, stripline eller mlkrostrlpöverföring och utvärdera signalerna fran de olika elementen i syfte att fa de olika signalernas amplitud och fas sa lika som möjligt.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning grundar sig pa de ovan kända metoderna men utnyttjar ljusenergi som transmitteras över fiberoptiska ledare mellan antennelementen och radarsystemets centrala mottagare (känd). De signaler som matas via ljusledarna utgör testsignaler och dessa testsignaler omvandlas till RF-signaler och far passera genom systemets sändar-mottagarmoduler innan de utvärderas i mottagaren. Alternativt utgör testsignalerna RF-signaler genom nämnda modu- ler som omvandlas till ljussignaler, vilka transmitteras till systemets mottagare via fiberoptiska ledare där utvärdering sker. De bada alternativen ovan (mot- tagnings- respektive sändningsalternativet) kan även kombineras sa att kalibre- ring bade för sänd- och mottagningskanalerna kan utföras. Ändamålet med föreliggande uppfinning är saledes att åstadkomma en test- anordning för en radar med fasstyrd gruppantenn, vilken testanordning ger en noggrann fas- och amplitudlikhet mellan signalerna till eller fran de olika antennelementen.

Testanordningen är därvid kännetecknad sasom framgar av patentkravets 1 kännetecknande del.

F IGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar där figur l visar ett blockschema över testanordningen enligt uppfinningen i ett radarsystem vid mottagning; 10 15 20 25 30 456 536 figur 2 visar ett blockschema över en sändar-mottagarmodul ingående i systemet enligt figur 1; figur 3 visar testanordningen i systemet enligt figur 1 vid sändning; figur 4 visar en utföringsform av uppfinningen för test vid både sändning och mottagning.

UTFÖRANDEFORMER l blockschemat enligt figur 1 visas testanordningen enligt uppfinningen tillsam- mans med vissa enheter i det radarsystem vars mottagnlngssignaler skall testas med avseende på amplitud och fas efter att ha passerat sändar-mottagarmodu- lerna.

En högfrakvensgenerator l (en s k exciter) alstrar radarsystmets sändsignal med en viss vald frekvens inom radarfrekvensomradet (exempelvis inom X-bandet).

En utgång av generatorn l är ansluten till en sändar-mottagaromkopplare 8 för utsändning av sändsignalen till ett antal g sändar-mottagarmoduler M1, ML...- Mn, via ett fördelningsnät 9. I nätet 9 delas sändsignalen upp så att varje modul Ml-Mn erhåller en l/n-del av sändeffekten. Varje modul har som nedan framgår av figur 2 en sändgren och en mottagningsgren. I sändgrenen finns fasvridare för lobstyrning, en s k vektormodulator, två sänder-mott. omkopplare och effekt- förstärkare. Utgangen hos varje modul (vilken utgör ingång för mottagna signaler till systemet) är ansluten till antennelement Al, A2 respektive An.

Antennelementen bildar en elektriskt styrd gruppantenn, d v s en antenn, vara lobriktning kan ändras genom styrning av fasen hos sändsignalerna till de olika antennelementen Al-An. Sådana antenner är i och för sig kända inom radar- tekniken, jfr ovan.

Eftersom det relativa fasläget och amplitudlikheten mellan signalerna till de olika antennelementen är bestämmande för radarns antenndiagram är uppen- barligen av stor vikt att fasläget hos de enskilda elementen är noggrannt bestämt och att detta relativa fasläge ej ändras under drift av radarsystemet.

Speciellt upstar icke önskade sidolober i antennens strålningsdiagram i höjd och sidled, vilka skall hållas på så lågt värde som möjligt. Detta krav gör att, förutom att lika relativt fasläge eftersträvas, också likhet i amplitud hos de till antennelementen matade och fran elementen mottagna signalerna eftersträvas. 456 556 10 15 20 25 30 35 Anordningen enligt föreliggande uppfinning avser att komplettera radarsyste- met i syfte att möta kravet enligt ovan. ' Anordningen innehåller en ljusalstrande enhet 4, lämpligen en laser ansluten till utgången av högfrekvensgeneratorn l. Lasern 4 är ansluten till ett optiskt fördelningsnät 5 och avger en ljussignal av en viss bestämd frekvens vilken i fördelningsnätet 5 uppdelas í huvudsak lika pa ett knippe optiska fibrer 6.

Ljussignalerna genom fibrerna i knippet 6 är bärare av den fran högfrekvens- generatorn avgivna radarsignalen, vilken därmed ledes med en bestämd fas och amplitud till ett antal optiska detektorer 01, 02, ...0n. I var och en av dessa sker en omvandling av ljussignalerna till radiofrekventa signaler. Vardera detektorn Ul-Un är via riktkopplare (endast antydde i figur 1) anslutna närmast bakom respektive antennelement A1,...,An. Härigenom matas en HF-signal via en vfiberoptisk signalväg fran generatorn 1 till vardera sändar-mottagarmodulen M1-Mn. Denna HF-signal utgör en testsignal för kalibrering av radarsystemets mottagningsväg med avseende pa relativa amplituden och fasläget hos modu- lerna M1-Mn.

Figur 2 visar närmare utseendet av en sändar-mottagarmodul Ml-Mn. En fasvridande krets 10 är med sin ingång via en koaxförbindelse ansluten till sänder-mottagaremkopplaren 8 enligt figur 1. F asvridaren 10 har vidare en styringang för styrning av fasläget hos den inkommande eller mottagna signalen i syfte att pa känt sätt variera fasen till den signal som matas till antenn- elementet Aj. En vektormodulator ll är ansluten till fasvridarens utgang och utgörs av en amplitud-fasmodulatoxn Denna är styrbar sa att sändnings- eller mottagningssignalens fas och amplitud kan korrigeras i enlighet med principen enligt föreliggande uppfinning. Till utgången av modulatorn ll är en omkopplare S1 ansluten för att uppdela modulen i en sändnings- och en mottagningsväg. I sändningsvägen finns ett antal effektförstärkare 12 inkopplade och i mottag- ningsvägen en lagbrusig förstärkare 13 jämte en begränsarkrets 14 för skydds- . ändamål. En andra omkopplare S2 ansluter sändnings- eller mottagningsvägen till antennelementet Aj. Samtliga enheter i modulen utom vektormodulatorn ingar i kända utföranden. I ett utförande av modulen Mj kan fasvridaren 10 och vektormodulatorn ll vara gemensamma för bade sändning och mottagning som visats i figur Z. l system där krav på laga sidolober finns endast vid mottagning kan vektormodulatorn ll lämpligen vara placerad vid utgangen av förstärkaren 13 i mottagningsgrenen. 10 15 20 25 30 456 536 l syfte att i mottagningsläget åstadkomma lika amplitud och fas för modulerna M1-Mn då antennloben är riktad vinkelrätt mot antennelementets plan, d v s da antennen strålar "rakt fram", matas en testsignal från generatorn 1 genom enheterna 4,5, fiberknippet 6 och detektorerna 01-On. Testsignalerna till respektive antennelement och till respektive modul maste därvid vara lika i amplitud och fas, eftersom de utgör referens för modulernas kalibrering. Med omkopplarna S1 och S2 i läge II (mottagningsläget) passerar testsignalen genom förstärkaren 13 och genom vektormodulatorn 11, fasvridaren 10 samt nar den centrala mottagaren 2. Över förbindelserna (bussledningarna) bl och bz in- kommer pa samma sätt testsignalerna fran övriga moduler. Signalerna leds vidare över ledningen b3 till den fas- och amplitudmätande kretsen 3. I denna sker mätning och jämförelse av testsignalerna fràn två moduler först vad avser amplituden dem emellan. i mätkretsen 3 sker mätning och jämförelse avseende samtliga moduler, först vad avser amplituden och en referensmodul bestämmas genom exempelvis medelvärdesbildning. Avvikelsen i amplitud mellan referens- modulen och resp övrig modul ger korrigeringssignaler som utsändes över led- ningen b4 till resp moduls vektormodulator och inkommer över styringangen sa enligt figur 2. I vektormodulatorn sker därefter en korrigering av signal- amplituden i beroende av korrigeringssignalen över ingång sa.

Efter korrigering av amplituden sker en mätning av modulernas fasläge relativt referensmodulens fasläge. En korrigeringssignal bildas och utsändes från mät- enheten 3 över bussledningen b4 och denna över ingången sf till vektor- modulatorn ll, varvid en korrigering av fasläget sker i modulatorn ll hos den inkommande signalen. Faskorrigeringen utförs så att den mottagna signalen från den modul MJ. vars fasläge skall korrigeras fasvrides 1800 i fasvridaren 10. I mätenheten 3 sker därvid en jämförelse av referensfasen (0°) och hos den mottagna signalen från modulen Mi (1800 fasförskjuten) genom addition av referenssignalen och den mottagna signalen. Om modulen M. därvid har korrekt fasläge fås en felsignal: 0 till ingången sf. I annat fall fas en felsignal A4 vilken som korrektionssignal matas till ingången sf.

Testsignalen, vars frekvens kan bestämmas genom yttre kommando är lika med den frekvens som mottagaren är inställd för, och genereras i systemets HF- generator l. '456 536 10 15 20 25 30 För styrning av inkopplingsföljden vid amplitud- och faskorrigeringen av de olika modulerna M1 - Mn är en styrlogikenhet 7 anordnad. Enheten 7 är lämpligen anordnad i anslutning till detektor-mätenheten 3. Varje sänd- mottagarmodul Ml-Mn har i styrlogikenheten 7 sin speciella adress, sa att när respektive korrektionssignal är beräknad, utsändes den tillsammans med respektive moduls adress på den gemensamma bussledningen ba. Administrationen av denna kommunikation ombesörjes av styrlogikenheten 7.

Figur 3 visar blockschemat över ett annat utförande av testanordningen enligt uppfinningen för att enhetliga amplitud- och fas vid sändning, d v s ensning av modulernas sândgrenar. Blockschemat enligt figur 3 motsvarar schemat enligt figur l men har kompletterats med en elektrooptisk omvandlare ElgEn ansluten till utgangarna hos modulerna Ml-Mn för att motta sändsignalen vilken passerar varje modul fran systemets generator 1. Omvandlarna El-En utgörs vardera lämpligen av en laserdiod som moduleras av sändsignalen. Den optiska utgången hos vardera omvandlaren El-En är via ett knippe 15 av optiska fibrer anslutna till ett optiskt summaticnsnät 16. Nätet 16 har en utgang ansluten till ingången av en optoelektrisk omvandlare 17 vilken är ansluten till systemets mottagare 2. I vardera modulen enligt figur 2 är vektormodulatorn ll inkopplad sasom visats, d v s i den gemensamma signalgrenen.

En del av respektive moduls utsända effekt matas till omvandlarna El-En och till nätet 15 och omvandlas efter summationsnätet i omvandlaren 17. Fran summationsnätet 16 erhålles ett sam :pel av sändsignalen modulerad pâ en optisk bärfrekvens. Omvandlaren 17 är en envelloppdetektor (fotodiod) som eliminerar den optiska bärvägen och från omvandlaren 17 erhålles den ursprung- liga sändsignalen. Styrlogikenheten 7 kan administreras så att en eller flera moduler sänder samtidigt. Sändsignalen tillförs därefter via mottagaren 2 mätenheten 3, varvid amplitud och fas för respektive moduls sändgren (en- heterna l0,ll,12 i figur 2) kan uppmätas och korrektionssignaler till respektive modul kan beräknas och distribueras enligt ovan.

I en ytterligare utföringsform visad i figur li utnyttjas samma fiberknippe 6 enligt figur l även för sändsignalerna. Liksom i figur 3 är elektrooptiska omvandlare El-En anslutna (medelst riktkopplare) till modulernas Ml-Mn utgångar. Till varje omvandlarutgàng är en omkopplare SWl-SWn anslutna för 4.., m. 10 15 a-r 456 sssh att l sändläget vara inkopplade i läge l-I (jfr figur 2) och i mottagningsläget anta läge II-ll. Till utgången av fördelningsnätet 5 är ansluten ett fiberoptiskt omkopplingsnät 17 som exempelvis utgörs av optiska reläer. Nätet 17 styrs därvid synkront med omkopplarna SW1-SWn. F iberknippet 18 fran nätet 17 är anslutet till ett summerande nät 19 av samma slag som nätet S och 15. F rån nätet 19 ledes en optisk signal som representerar sändsignalen från de olika modulerna till en optoelektrisk omvandlare 20 av samma slag som omvandlaren 16 enligt figur 3 och signalen över dess utgång -ledes till radarsystemets mottagare 2 och mätenhet 3 för behandling enligt vad som ovan beskrivits.

De optiska summeringsnäten 15 och 19 liksom fördelningsnätet 5 kan utgöras av s k stjärnkopplare av känt slag exempelvis sådana som saluförs av CANSTAR under beteckningen TCS Nx l.

De fördelar som uppnås med den fiberoptiska överföringen enligt ovan är: låg vikt och liten volym hos ingående enheter, flexibelt överföringsmedium, inga fasvariationer vid böjning av fibrerna, goda temperaturegenskaper beträffande fasgången hos de överförda ljussignalerna, störningsokänslighet.

Claims (2)

'~45s 536 10 15 20 10 PATENTKRAV

1. Testanordning i ett radarsystem med en elektriskt styrd antenn för såväl sändning som mottagning innefattande med ett antal antennelement (Al-An) och innehållande ett antal sändar-rnottagarmoduler (Ml-Mn) för att kontinuerligt och för varje modul, enhetliga såväl amplitud som fas hos de från modulerna till den i systemet ingående centrala mottagaren (2) mottagna radarsignalerna (Figur 1), k ä n n e t e c k n a d av a) en ljusalstrande enhet (4), vilken i beroende av en testsignal alstrar en ljussignal, b) ett optiskt fördelningsnät (S) för att fördela ljussignalen till ett knippe (6) ljusledare (ll-ln) c) ett antal optoelektriska omvandlare (Gl-On) tillordnad var och en av nämnda moduler (MI-Mn) och optiskt kopplade till var och en av nämnda ljusledare (ll-ln) för att omvandla ljussignalerna från ljusledarna till elektriska signaler inom radarfrekvensområdet, d) en detekterings- och mâtningsenhet (3) ansluten till systemets mottagare (2), för att i modulernas mottagningsläge mäta amplitud och fas hos den testsignal - som passerat modulen, varvid nämnda mätning utförs i samtliga moduler samt e) en styrlogikenhet (7) för att utvälja en av nämnda moduler som referensmo- dul, varvid i mätenheten (3) en felsignal bildas för var och en av modulerna relativt nämnda referensmodul, vilken felsignal är anordnad att korrigera amplitud och fasi respektive moduler relativt nämnda referens. >

2. Testanordning i ett radarsystem med en elektriskt styrd antenn för såväl _ sändning som mottagning innefattande med ett antal antennelement (Al-An) och innehållande ett antal sändar-mottagarmoduler (Ml-Mn) för att kontinuerligt och för varje modul, enhetliga såväl amplitud som fas hos de genom modulerna från den i systemet ingående centrala sändaren utsända radarsignalerna, vilken via ett fördelningsnât (9) passerar nämnda moduler till antennelementen (Al-An), k ä n n e t e c k n a d av a) ett antal elektro-optiska omvandlare (El-En) kopplade till respektive utgång hos nämnda moduler (MI-Mn) b) ett knippe (15) ljusledare från nämnda omvandlare för att leda ljuset från omvandlarna (El-En) till en optisk summeringskrets (16), åï 10 456 536 c) en optoelektrisk omvandlare (17) för att omvandla den fràn summeringskret- sen erhållna optiska signalen till en elektrisk signal, vilken tillförs systemets mottagare (2), d) en detekterings- och mâtenhet (3) ansluten till systemets mottagare (2) för att i rnodulernas sändläge mäta amplitud och fas' hos sändsignalen genom mätning av den till mottagaren (2) fran den optoelektriska omvandlaren erhållna signalen, samt e) en styrlogikenhet (7) för att utvälja en av nämnda moduler som referensmo- dul, samt att i mätenheten (3) bilda en felsignal avseende amplitud och fas för övriga moduler relativt den utvalda referensmodulen, vilken felsignal är anord- nad att korrigera amplitud och fas i respektive modul.