SE514305C2 - Metod och anordning för bestämning av ett skanningsläge för en skannande reflektor hos en antennanordning - Google Patents

Description

25 30 35 514 305 2 I en aspekt av uppfinningen avser den en antenn- anordning som innefattar en skannande reflektor, en fast matare som samverkar med reflektorn för utsändning av radarstrålning och en detektor för detektering av reflek- torpassage av åtminstone två olika, bestämda skannings- positioner under reflektorns skannande. Antennanordningen innefattar vidare tidgivningsorgan för bestämning av passagetider vid nämnda passager, och prediktionsorgan för prediktering av reflektorns skanningsposition vid en godtycklig tidpunkt på basis av nämnda passagetider och en bestämd skanningsrörelse hos reflektorn.

I en annan aspekt av uppfinningen avser den en metod för bestämning av en skanningsposition för den skannande reflektorn i den ovan beskrivna antennanordningen.

Metoden innefattar stegen att: - under reflektorns skannande mäta passagetider för reflektorns passage av åtminstone två bestämda och åtskilda skanningspositioner; - prediktera reflektorns skanningsposition vid en godtycklig tidpunkt med hjälp av nämnda passagetider och en bestämd skanningsrörelse hos reflektorn.

I enlighet med föreliggande uppfinning upprättas noggranna förhållanden mellan position och tid genom inrättandet av mätningen av passagetider vid två eller flera åtskilda, bestämda skanningspositioner. Antennens skannande reflektor drivs på ett bestämt sätt vad beträf- far dessa rörelser. Följaktligen är reflektorns momentana position teoretiskt känd. På grund av mekaniska och andra avvikelser existerar emellertid i praktiken en grad av onoggrannhet. Uppfinningen reducerar väsentligt den onog- grannheten. Med hjälp av nämnda teoretiskt kända rörelse och de faktiska och exakta tidsmätningarna i de bestämda, och noggrant kända, passagelägena möjliggörs noggranna prediktioner av skanningspositionen vid godtyckliga tid- punkter. Med uttrycket godtyckliga tidpunkter skall för- stàs andra tidpunkter än de uppmätta passagetiderna. 10 15 20 25 30 35 514 305 3 Ytterligare ändamål och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att diskuteras nedan med hjälp av exemplifierande utföringsformer.

Kort beskrivning av ritningen Fig. 1 visar schematiskt, i en vy ovanifrån, ett exempel pà en antennanordning av den typ som har skan- nande reflektor.

Fig. 2 visar schematiskt, i perspektivvy, ett exempel på en skannande reflektor enligt Fig. 1, vilken är försedd med en detekteringsanordning enligt en ut- föringsform av uppfinningen.

Fig. 3 visar ett blockschema över en kretsanordning för drift och styrning, vilken ingår i en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar en kurva för en typisk rörelse hos den skannande reflektorn.

Detalíerad beskrivning av utföringsformerna Såsom visas i Fig. 1 innefattar en antennanordning i enlighet med en föredragen utföringsform en skannande eller huvudreflektor 2, en fast underreflektor reflektor, 4 och fast matare 6, som samverkar med reflektorerna 2 och 4 för utsändning av radarstrålning. Radarstràlningen som utgår från mataren 6 har en vertikal polarisation och undergàr en första reflektion av underreflektorn 4, som reflekterar strålningen mot huvudreflektorn 2. Därefter undergàr strålningen en andra reflektion av huvudreflek- torn 2, vilken dessutom vrider stràlningen till horison- tell polarisation. Därefter utsänds den horisontellt polariserade strålningen från antennanordningen, eftersom underreflektorn 4 är transparent för horisontellt polari- serad strålning.

Huvudreflektorn 2 skannar fram- och återgàende, d.v.s. den skannar fram och tillbaka under det att den vrider sig kring en centrumaxel, vilken är placerad vid 10 15 20 25 30 35 514 305 4 matarens 6 mitt. Denna antennanordnings konstruktion är attraktiv eftersom den utsända strålningen när man vrider huvudreflektorn en vinkel v vrids två gånger denna vinkel, d.v.s. 2v. Vidare är de rörliga delarnas massa liten.

Vidare innefattar antennanordningen servoorgan som visas i Fig. 3, för den skannande driften av huvudreflek- torn 2. Nämnda servoorgan kan exempelvis innefatta en motor, en takometer o.s.v., såsom beskrivs i det svenska patentet nr. 9501706-7 och såsom schematiskt visas i Fig. 3.

För att man skall kunna bestämma huvudreflektorns 2 skanningsposition vid vilken tidpunkt som helst är antennanordningen, i enlighet med denna uppfinning, försedd med en detektor för detektering av reflektor- passage av åtminstone två olika, bestämda skannings- positioner under huvudreflektorns 2 skannande. Detektorn innefattar ett aktiveringsorgan 8 och ett sensororgan 10.

Aktiveringsorganet 8 är anordnat på huvudreflektorn 2 och åtskilt från dess centrumaxel, och utgörs av ett gaffel- formigt magnetelement 8 som har första och andra, åt- skilda utskott 12, 14. är fast placerat i antennanordningen, Närmare bestämt är Sensororganet, eller sensorn, 10 sensorn 10 anordnad nedanför huvudreflektorn 2 och för- skjuten från dess centrumaxel så att magnetelementet 8 passerar sensorn 10 under skanningen. Sensorn 10 utgörs företrädesvis av ett Hall-element 10. Hall-elementet 10 är anslutet till ett tidgivningsorgan 18 för bestämning av passagetider vid nämnda passager. Tidgivningsorganet är vidare anslutet till ett prediktionsorgan 20 för pre- diktering av huvudreflektorns 2 skanningsposition vid en godtycklig tidpunkt, d.v.s. vid vilken tidpunkt som helst förutom passagetidpunkterna vars lägen är kända. Tidgiv- ningsorganet 18 innefattar konventionella kretsar såsom räknare etc., vilka behövs för att utföra de uppgifter som beskrivs här. Implementationen av tidgivningsorganet 10 15 20 25 30 35 514 305 5 18 är uppenbar för fackmannen pà området och beskrivs därför inte närmare. Detta gäller även för prediktions- organet 20. Med andra ord är implementeringen av kretsar- na för prediktionsorganet 20 för utförande av predik- tionsberäkningar uppenbar för fackmannen på området.

Av Fig. 4 framgår att huvudreflektorn 2 skannar fram vid en lägre hastighet och väsentligen linjärt, medan den skannar tillbaka vid en högre hastighet men tämligen olinjärt. Nedan kommer den väsentligen linjära rörelsen att benämnas primärt svep och den olinjära rörelsen kom- mer att benämnas sekundärt svep. Naturligtvis är inget av svepen linjärt i närheten av vändpunkterna, vilka är betecknade A och B i Fig. 4.

När huvudreflektorn 2 skannar passerar utskotten 12, 14 Hall-elementet 10 ett ät gängen. Vid varje passage aktiverar utskottet 12 eller 14 Hall-elementet 10, som i sin tur alstrar en sensorsignal vilken inmatas i tidgiv- ningsorganet 18. Tidgivningsorganet 18 bestämmer tvä olika passagetider tl respektive t2, vid vilka de två sensorsignalerna tas emot av tidgivningsorganet 18 under ett primärt svep. Passagetiderna tl och tg lagras där- efter och använder prediktionsorganet 20 för bestämningen av skanningspositionen, d.v.s. skanningsvinkeln, för huvudreflektorn 2 vid en godtycklig tidpunkt. Avståndet mellan utskotten 12, tion till den sträcka som täcks av dem under ett primärt 14 har företrädesvis en sådan rela- svep att passagelägena, och följaktligen passagetiderna tl och tg, som antas vara linjärt. Således betraktas säväl den del ligger väl inom den del av det primära svepet av det primära svepet som ligger mellan passagetiderna tl och tg tl och tzsom linjära. Följaktligen baseras bestämningarna som ett parti bortom var och en av passagetiderna av skanningsvinklarna för godtyckliga tidpunkter inom det linjära partiet av det primära svepet pà antagandet om en bestämd, linjär skannande rörelse. Således bestäms den 10 15 20 25 30 35 514 305 6 momentana vinkeln v vid den godtyckliga tidpunkten t med hjälp av följande ekvation; v1*U2-t)+v2*(t-ID VU) = :z _ :1 där vl och v2 är skanningsvinklar vid passagerna, och följaktligen vid passagetiderna tl respektive tl I det visade exemplet är det primära svepet centre- rat i förhållande till lägena för passagerna av Hall- elementet 10. Med andra ord är tidsperioden från den första vändpunkten A till den första passagetiden tl lika med tidsperioden från den andra passagetiden tztill den andra vändpunkten B. Det behöver emellertid inte vara fallet. Det primära svepet kan även vara förskjutet, exempelvis i avsikt att kompensera för en onoggrann montering av antennanordningen. En sàdan förskjutning medges tackvare det ovan beskrivna valet av relation som placerar passagetidpunkterna med god marginal inom det linjära partiet av det primära svepet.

Ovan har en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning beskrivits. Denna skall endast ses som ett ej begränsande exempel. Många modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen, såsom den definieras av patent- kraven. Nedan följer nägra exempel pá sådana modifie- ringar.

Rörelsen behöver inte nödvändigtvis vara linjär för att medge prediktering av skanningspositionen. Exempelvis skulle den kunna vara ungefär sinusformig, o.s.v. Rörel- sen máste emellertid vara bestämd i avsikt att medge en noggrann prediktion av huvudreflektorns vinkel vid en godtycklig tidpunkt. Följaktligen skulle det vara möjligt att prediktera skanningspositioner under ovannämnda sekundära svep, vilket för övrigt görs i alternativa utföringsformer av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 514 305 7 Flera olika detektorarrangemang är användbara. I ett alternativ används tvà separata aktiveringselement, ett pà var sida av huvudreflektorns centrumaxel, varvid aktiveringselementen samverkar med var sin sensor. I ett annat alternativ används tvà åtskilda sensorer och ett aktiveringsorgan, som har endast ett aktiveringsparti.

Aktivatorn och sensorn kan byta plats med varandra. Alla typer än magnetiskt aktiverade detektorer kan användas.

Arrangemanget i den ovan beskrivna utföringsformen är emellertid föredraget med tanke pà den enkla, tillförlit- liga funktionen och dess kostnadseffektivitet.

I andra modifierade utföringsformer alstras fler än tvà passagetider i avsikt att ytterligare öka noggrann- heten i predikteringen av vinkeln. Detta sker emellertid till en kostnad av komplexitet. Följaktligen föredras den ovan beskrivna utföringsformen som alstrar passagetider.

Tackvare den stabila styrningen av huvudreflektorns rörelse, vilka styrning àstadkoms med hjälp av den ovan beskrivna motor-takometeranordningen, är prediktionerna tillräckligt noggranna trots att de endast baseras på tvà passagetider.

Tillämpligheten av uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskrivna antenntypen utan är tillämpbar på alla antenntyper vilka har en skannande reflektor.

Claims (12)

1. lO 15 20 25 30 35 514 305 8 PATENTKRAV Antennanordning innefattande en skannande reflektor (6), torn för utsändning av radarstràlning, t e c k n a d reflektorpassage av åtminstone två olika, bestämda (2) och en fast matare vilken samverkar med reflek- k ä n n e- av en detektor (8, 10) för detektering av skanningspositioner under reflektorns skannande, tidgiv- ningsorgan (18) för bestämning av passagetider vid nämnda passager, och prediktionsorgan (20) för prediktering av reflektorns skanningsposition vid en godtycklig tidpunkt pà basis av nämnda passagetider och en bestämd skannande rörelse hos reflektorn.

2. Antennanordning enligt krav 1, k ä n n e- t e c k n a d av att detektorn innefattar aktiverings- organ (8)och sensororgan (10), varvid reflektorn är försedd med nämnda aktiveringsorgan och varvid nämnda sensororgan är fast placerat och anslutet till nämnda tidgivningsorgan, varvid nämnda aktiveringsorgan aktiverar nämnd sensororgan vid de bestämda skanning- lägena.

3. Antennanordning enligt krav 3, k ä n n e- t e c k n a d av att nämnda aktiveringsorgan innefattar åtminstone tvà àtskilda magnetutskott (12, 14) och att nämnda sensororgan är magentiskt känsligt.

4. Antennanordning enligt krav 2 eller 3, k ä n- n e t e c k n a d av att sensororganet är anordnat nedanför reflektorn och är förskjutet fràn dess centrum- axel så att ett parti av reflektorn som är försett med nämnda aktiveringsorgan passerar sensorn under skan- ningen.

5. Antennanordning enligt något av kraven 2-4, k ä n n e t e c k n a d av att sensororganet innefattar ett Hall-element (10).

6. Antennanordning enligt något av föregående av att den bestämda patentkrav, k ä n n e t e c k n a d skanningsrörelsen är linjär åtminstone under ett parti av 10 15 20 25 30 35 514 305 9 ett svep, vilket parti omfattar reflektorpassage av åtminstone två efter varandra följande, bestämda skan- ninglägen.

7. Antennanordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k- n a d av att de åtminstone två efter varandra följande skanninglägena ligger väl inom svepets linjära parti, och därigenom medger kompensation av en snedmontering av antennanordningen genom förskjutning av svepet under kvarhållande av de åtminstone två efter varandra följande skanninglägena inom det linjära partiet av svepet.

8. Metod för bestämning av ett skanningläge för en skannande reflektor av en antennanordning, vilken vidare innefattar en fast matare som samverkar med reflektorn för utsändning av radarstrålning, k ä n n e t e c k n a d av stegen att: - under reflektorns skannande mäta passagetider för reflektorns passage av åtminstone två bestämda och åtskilda skanninglägen; - prediktera skanninglägena för reflektorn vid en godtycklig tidpunkt med hjälp av passagetiderna och en bestämd skanningrörelse hos reflektorn.

9. Metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att detektera passagen av de bestämda skanninglägena genom att aktivera ett sensororgan med hjälp av ett aktiveringsorgan som är anordnat vid ett parti av reflek- torn.

10. Metod enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att magnetiskt aktivera sensororganet.

11. ll. Metod enligt något av kraven 8-10, k ä n n e- t e c k n a d av att driva reflektorn linjärt åtminstone under ett parti av ett svep, vilket parti omfattar reflektorpassage av åtminstone två efter varandra följande, bestämda skanninglägen.

12. Metod enligt krav ll, av att de åtminstone två efter varandra följande skan- k ä n n e t e c k n a d ninglägena ligger väl inom det linjära partiet av svepet, 514 305 10 för att därigenom medge kompensation av en snedmontering av antennanordningen genom förskjutning av svepet under det att nämnda två efter varandra följande, bestämda skanninglägen hålls inom svepets linjära parti.