DE3725066A1 - Microwave antenna with radiation diagram synthesis - Google Patents
Microwave antenna with radiation diagram synthesisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenantenne zum Aussen den oder Empfangen von Mikrowellenenergie, mit Strahlungs diagramm-Synthese, insbesondere für Antistörmaßnahmen.The invention relates to an outdoor microwave antenna or receiving microwave energy, with radiation Diagram synthesis, especially for anti-interference measures.
Moderne Militärflugzeuge sind im allgemeinen mit Störvor richtungen ausgestattet, die modulierte Wellen in dem Frequenzgebiet ausstrahlen, in welchem Radarsysteme ar beiten, die zur Erfassung derartiger Flugzeuge verwendet werden. Die Radarsysteme, welche die so von den Störquel len ausgestrahlten Wellen hoher Leistung empfangen, wer den gesättigt und praktisch unfähig, ein Objekt zu erken nen. Dies gilt auch dann, wenn die von der Störquelle ge sendete Welle nur in Richtung eines Nebenzipfels des Strahlungsdiagramms der Radarantenne ankommt, weil die von der Störquelle ausgehende Leistung sehr hoch ist. In analoger Weise können Mikrowellen-Nachrichtenvermittlun gen gestört werden. Modern military aircraft generally have sturgeons equipped with modulated waves in the Radiate frequency range in which radar systems ar work used to capture such aircraft will. The radar systems that are so disturbed by Störquel len emitted waves of high power received who the saturated and practically unable to recognize an object nen. This also applies if the ge from the source of interference sent wave only towards a sub-peak of the Radiation pattern of the radar antenna arrives because of the power from the source of interference is very high. In analogously, microwave messaging be disturbed.
Um diesem Mangel abzuhelfen, ist es bekannt, der Radar antenne eine bestimmte Anzahl von Hilfsantennen hinzuzu fügen, deren Aufgabe darin besteht, die von den Störquel len ausgestrahlten Signale zu empfangen und die Störquel len zu lokalisieren. Die Anzahl dieser Hilfsantennen muß wenigstens gleich der Anzahl von Störquellen sein. Die von den Hilfsantennen abgegebenen Signale werden mit den Signalen gemischt, welche die Hauptantenne liefert, so daß im Ergebnis eine verschwindende Störenergie oder zu mindest stark gedämpfte Störenergie erhalten wird. Diese Lösung ist jedoch mit Mängeln behaftet, insbesondere mit dem Mangel, daß ebenso viele Hilfsantennen benötigt wer den, wie Störquellen vorhanden sind, wodurch die prakti sche Ausführung erschwert wird.To remedy this deficiency, it is known the radar antenna add a certain number of auxiliary antennas add, whose task is that of the Störquel len received signals and the interference source to localize len. The number of these auxiliary antennas must be be at least equal to the number of sources of interference. The signals emitted by the auxiliary antennas are compared with the Mixed signals, which the main antenna provides, so that as a result a vanishing disruptive energy or too at least strongly damped interference energy is obtained. This Solution, however, is flawed, especially with the lack that just as many auxiliary antennas are needed how interference sources are present, whereby the practi execution is difficult.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mängeln abzuhelfen, indem eine einzige Hilfsantenne verwendet wird, deren gewünschtes Strahlungsdiagramm durch elektro nische Steuerung syntheseartig eingestellt werden kann. Eine solche Hilfsantenne gewährleistet nacheinander die Erfassung jeder Störquelle und die Erzeugung eines solchen Strahlungsdiagrammzipfels in Richtung der Störquelle, daß nach dem Mischen mit den von der Hauptantenne gelieferten Signalen als Ergebnis eine verschwindende oder zumindest stark gedämpfte Störenergie erhalten wird.The invention is based on the problem of these shortcomings remedied by using a single auxiliary antenna is, their desired radiation pattern by electro African control can be set like a synthesis. Such an auxiliary antenna ensures successively Detection of each source of interference and the generation of such Radiation diagram tip in the direction of the source of interference that after mixing with those supplied by the main antenna Signals as a result a vanishing or at least strongly damped interference energy is obtained.
Die erfindungsgemäße Antenne umfaßt zu diesem Zweck eine Gruppe von einander überlagerten Kanälen, die durch Lei terebenen getrennt sind, wobei jeder Kanal an Sende/Emp fangs-Mittel angeschlossen ist und seinerseits enthält:For this purpose, the antenna according to the invention comprises a Group of channels superimposed by Lei the levels are separated, with each channel transmitting / emp catch funds is connected and in turn contains:
- - ein Strahlungselement, beispielsweise vom Typ einer Schlangenlinie, um eine Mikrowellenenergie abzustrah len (oder zu empfangen);- A radiation element, for example of the type one Snake line to emit microwave energy len (or to receive);
- - Dämpfung- und Phasenschiebermittel, die zwischen das Strahlerelement und die Sende/Empfangs-Mittel eingefügt und elektronisch steuerbar sind, wobei die Steuerung der Dämpfungs- und Phasenschiebermittel in solcher Weise erfolgt, daß die Synthese des gewünschten Anten nendiagramms erhalten wird.- Damping and phase shifter means that between the Radiator element and the transmission / reception means inserted and are electronically controllable, the control the damping and phase shifter means in such Way is that the synthesis of the desired antenna diagram is obtained.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of several embodiments and from the drawing to which reference is made. In the Show drawing:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der Antenne; Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of the antenna;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Dämpfungs-Phasenschiebermittel in jedem Kanal der erfindungsgemäßen Antenne; Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the attenuation phase shift means in each channel of the antenna according to the invention;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform verwendeten Elements; Fig. 3 is a block diagram of an element used in the embodiment shown in Fig. 2;
Fig. 4 ein Diagramm, welches zur Erläuterung der Fig. 4 dient; FIG. 4 is a diagram which serves to explain FIG. 4;
Fig. 5 eine praktische Ausführungsform eines Elemen tes der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform; und Fig. 5 shows a practical embodiment of an element of the embodiment shown in Fig. 2; and
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Dämpfungs- Phasenschiebermittel, die in jedem Kanal enthalten sind. Fig. 6 shows another embodiment of the damping phase shifter means contained in each channel.
In den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugs zeichen entsprechende Elemente. Weiterhin wird die erfin dungsgemäße Antenne beispielshalber im Sendebetrieb be schrieben, wobei es sich versteht, daß sie auch zum Emp fangen verwendet wird. In the various figures, the same reference designation sign corresponding elements. Furthermore, the invented antenna according to the invention, for example, in transmission mode wrote, it being understood that they also for Emp catch is used.
Die in Fig. 1 perspektivisch gezeigte Ausführungsform der Antenne enthält eine Gruppe von Kanälen C₁, C₂, C₃, die im wesentlichen koplanar liegen und durch Leiterplatten P₀, P₁, P₂ . . . voneinander getrennt sind. Die verschiedenen Kanäle sind mit Sende/Empfangs-Mitteln 11 verbunden, die schematisch durch einen Block in der Figur dargestellt sind und insbesondere Speisemittel zum Ausstrahlen von Mikrowellenenergie enthalten. Die Verbindung erfolgt über einen Leistungsverteiler 10, dessen Aufgabe darin besteht, die Leistung unter den verschiedenen Kanälen C₁, C₂ aufzuteilen.The embodiment of the antenna shown in perspective in Fig. 1 contains a group of channels C₁, C₂, C₃, which are substantially coplanar and through circuit boards P₀, P₁, P₂. . . are separated from each other. The various channels are connected to transmission / reception means 11 , which are represented schematically by a block in the figure and in particular contain feed means for emitting microwave energy. The connection is made via a power distributor 10 , the task of which is to divide the power between the different channels C₁, C₂.
Jeder Kanal C enthält einen Strahler S₁, S₂ . . . , der die Mikrowellenenergie abstrahlen soll, welche ihm über den Leistungsverteiler 10 sowie über Dämpfungs-Phasenschieber AD₁, AD₂, AD₃ . . . zugeführt wird. Jeder Strahler S₁, S₂ ist durch eine schlangenförmige oder gewellte Leitung ge bildet, insbesondere eine wellenförmig aufgedruckte me tallische Leitung, die auf einer Trägerplatte D₁, D₂, D₃ . . . aus dielektrischem Material aufgebracht ist, deren Breite im wesentlichen gleich der des Kanals ist, in wel chem sie eingesetzt ist. Diese Breite ist ungefähr gleich der halben Wellenlänge λ der abgestrahlten Energie. Jeder Strahler S₁, S₂ . . . ist an einem seiner Enden mit dem Dämpfungs-Phasenschieber AD₁, AD₂ . . . und an seinem ande ren Ende mit Absorbermitteln AB₁, AB₂, AB₃ . . . verbunden. Der Dämpfungs-Phasenschieber AD ist beispielsweise gleich falls auf derselben dielektrischen Platte D aufgebaut, wie weiter unten beschrieben wird. Diese dielektrische Platte D ist beispielsweise aus glasfaserverstärktem Poly tetrafluoräthylen (Teflon), das allgemein für die Herstel lung von gedruckten Schaltungen verwendet wird und dessen Dicke in der Größenordnung von 0,8 mm liegt. Die Platte D ist auf ihrer Rückseite senkrecht hinter dem Dämpfungs- Phasenschieber AD metallisiert, um die Masseebene für letzteren zu bilden; diese Metallisierung ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht.Each channel C contains a radiator S₁, S₂. . . , which is to emit the microwave energy, which it via the power distributor 10 and damping phase shifters AD₁, AD₂, AD₃. . . is fed. Each radiator S₁, S₂ is formed by a serpentine or corrugated line ge, in particular a wavy imprinted me metallic line that on a carrier plate D₁, D₂, D₃. . . is applied from dielectric material, the width of which is substantially equal to that of the channel in which chem is used. This width is approximately equal to half the wavelength λ of the radiated energy. Each radiator S₁, S₂. . . is at one of its ends with the damping phase shifter AD₁, AD₂. . . and at its other end with absorber means AB₁, AB₂, AB₃. . . connected. The damping phase shifter AD is, for example, the same if built on the same dielectric plate D, as will be described below. This dielectric plate D is, for example, made of glass fiber reinforced poly tetrafluoroethylene (Teflon), which is generally used for the production of printed circuits and whose thickness is of the order of 0.8 mm. The plate D is metallized on its back perpendicularly behind the damping phase shifter AD to form the ground plane for the latter; this metallization is illustrated in the drawing by a dashed line.
Die erfindungsgemäße Antenne weist ferner auf ihrer Rück seite eine metallische Platte PCC im wesentlichen parallel zur Ebene der Kanäle auf, um einen Kurzschluß zu bilden.The antenna of the invention also has on its rear side a metallic plate P CC substantially parallel to the plane of the channels to form a short circuit.
Im Betrieb sendet jeder Strahler S zur Vorderseite der Antenne (da die Rückseite durch einen Kurzschluß abge schlossen ist) eine abgestrahlte Energie aus, wobei das elektrische Feld bei der gezeigten Ausführungsform parallel zur Ebene der Strahler und senkrecht zu den Platten P zwi schen den Kanälen gerichtet ist, wie in der Figur durch einen Pfeil E verdeutlicht ist. Diese Energie wird vor der Ausstrahlung durch die Dämpfungs-Phasenschieber AD gedämpft und/oder phasenverschoben; diese Dämpfungs-Phasenschieber AD werden elektronisch und unabhängig voneinander in sol cher Weise gesteuert, daß das gewünschte Strahlungsdia gramm erhalten wird. Diese Steuerung ist in Fig. 1 nicht gezeigt. Insbesondere ist das Strahlungsdiagramm einer solchen Antenne in der einen Ebene festgelegt durch die Länge und die Form des wellenförmigen Strahlers S (der das Strahlungs-Amplitudengesetz bestimmt). In der anderen Ebene (die parallel zum Feld E ist) ist das Strahlungsdiagramm in Amplitude und Phase durch Einwirken auf die Dämpfungs- Phasenschieber AD in allen Richtungen steuerbar, die in dem Überdeckungssektor liegen, der für eine flache Antenne ±70° erreichen kann (bei zylindrischer Antennenform be trägt er 360°).In operation, each radiator S emits radiated energy to the front of the antenna (since the rear is closed by a short circuit), the electric field in the embodiment shown being parallel to the plane of the radiator and perpendicular to the plates P between the channels is, as shown by an arrow E in the figure. This energy is damped and / or phase-shifted by the damping phase shifters AD before it is transmitted; these attenuation phase shifters AD are controlled electronically and independently of one another in such a way that the desired radiation diagram is obtained. This control is not shown in Fig. 1. In particular, the radiation pattern of such an antenna in one plane is determined by the length and shape of the wave-shaped radiator S (which determines the radiation amplitude law). On the other level (which is parallel to field E) the radiation diagram in amplitude and phase can be controlled in all directions by acting on the attenuation phase shifters AD, which lie in the coverage sector which can reach ± 70 ° for a flat antenna (at cylindrical antenna shape, it is 360 °).
Fig. 2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Dämpfungs-Phasenschiebers AD, der bei der erfindungsge mäßen Antenne verwendet wird und im Transmissionsbetrieb arbeitet. Fig. 2 shows schematically a first embodiment of a damping phase shifter AD, which is used in the inventive antenna and works in transmission mode.
Jeder Dämpfungs-Phasenschieber AD nach Fig. 1 enthält bei dieser Ausführungsform einen ersten Koppler CP₁, bei dem es sich um einen 3 dB-Koppler vom Typ eines Wilkinson- Teilers handelt, mit einem Eingangssignal e aus dem Ver teiler 10 (Fig. 1) und zwei Ausgangssignalen, die mitein ander in Phase sind und gleich e/√2 sind. Jedes dieser Ausgangssignale des Kopplers CP₁ wird von einem Dämpfungs glied A₁ bzw. A₂ empfangen; diese Dämpfungsglieder A₁ und A₂ werden jeweils durch einen Strom I₁ bzw. I₂ gesteuert. Die Dämpfungsglieder haben die Wirkung, das von ihnen emp fangene Signal mit einem Koeffizienten a bzw. b zu behaf ten (der kleiner als 1 ist), welcher von den Steuerströmen I₁ und I₂ abhängt. Die Ausgänge der Dämpfungsglieder A₁ und A₂ liefern die Eingangssignale eines zweiten Kopplers CP₂ vom Typ eines 3 dB-Ringkopplers mit um 90° gegenein ander phasenverschobenen Ausgängen. Dieser Koppler gibt an seinem Ausgang ein Signal s folgender Form ab:Each damping phase shifter AD according to FIG. 1 contains in this embodiment a first coupler CP 1, which is a 3 dB coupler of the Wilkinson divider type, with an input signal e from the distributor 10 ( FIG. 1) and two output signals that are in phase with each other and are equal to e / √2. Each of these output signals of the coupler CP₁ is received by an attenuator A₁ or A₂; these attenuators A₁ and A₂ are controlled by a current I₁ and I₂, respectively. The attenuators have the effect of retaining the signal received by them with a coefficient a or b (which is less than 1), which depends on the control currents I 1 and I 2. The outputs of the attenuators A₁ and A₂ supply the input signals of a second coupler CP₂ of the type of a 3 dB ring coupler with 90 ° phase-shifted outputs. This coupler emits a signal s of the following form at its output:
In dem in Fig. 2 gezeigten Blockschaltbild ist nur der vom Koppler CP₂ verwendete Ausgang dargestellt; der andere Aus gang ist mit einem Absorberglied abgeschlossen. In gleicher Weise ist der zweite Eingang des Kopplers CP₁ in der Praxis in den Koppler integriert und wurde nicht dargestellt.In the block diagram shown in Figure 2, only the output used by the coupler CP₂ is shown; the other output is closed with an absorber element. In the same way, the second input of the coupler CP 1 is integrated into the coupler in practice and has not been shown.
Das Signal s ist also das von den wellenförmigen Strahlern S empfangene Signal. Es ist somit ersichtlich, daß der Realteil und der Imaginärteil des von den Strahlern empfan genen Signals jeweils elektronisch und unabhängig voneinan der einzeln durch die Dämpfungs-Phasenschieber AD einstell bar sind. Man kann auf diese Weise die Amplitude und die Phase der von jedem Kanal gesendeten Welle steuern.The signal s is therefore that of the wave-shaped radiators S received signal. It can thus be seen that the Real part and the imaginary part of that received by the emitters gene signal each electronically and independently of each other which is set individually by the damping phase shifter AD are cash. In this way, the amplitude and the Control the phase of the wave sent by each channel.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Dämpfungsglieder A₁, A₂, die allgemein mit A bezeichnet sind und bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform Verwendung finden. Fig. 3 shows an embodiment of the attenuators A₁, A₂, which are generally designated A and are used in the embodiment shown in Fig. 2.
Das Dämpfungsglied A weist einen 3 dB-Koppler 21 mit vier Anschlüssen 1, 2, 3 und 4 auf. Es empfängt am Anschluß 1 ein Signal vom Koppler CP₁ (Fig. 2) und liefert an seinem Anschluß 2 ein Signal, das für den Koppler CP₂ bestimmt ist. Die Anschlüsse 3 und 4 sind über eine Vorrichtung 22 bzw. 23 mit Masse verbunden. Die Funktion dieser Vorrich tungen 22 und 23 besteht darin, denselben Reflexionskoeffi zienten R durch ein externes Signal I gesteuert zu modulie ren. Wenn ein Signal mit dem Signalwert 1 nur an den An schluß 1 angelegt wird, kann durch Berechnung gezeigt wer den, daß dieses Signal nach einem ersten Durchlaufen des Kopplers 21, nach Reflexion mit dem Reflexionskoeffizien ten R für beide Anschlüsse 3 und 4 und zweitem Durchlaufen des Kopplers 21 am Anschluß 2 mit dem Koeffizient jR be haftet austritt. Diese Vorrichtung transformiert somit den Reflexionskoeffizienten R in einem Transmissionskoeffizien ten T = jR.The attenuator A has a 3 dB coupler 21 with four connections 1 , 2 , 3 and 4 . It receives a signal at the connector 1 from the coupler CP₁ ( Fig. 2) and provides at its connector 2 a signal which is intended for the coupler CP₂. The connections 3 and 4 are connected to ground via a device 22 and 23, respectively. The function of these devices 22 and 23 is to modulate the same reflection coefficient R controlled by an external signal I. If a signal with the signal value 1 is only applied to terminal 1 , it can be shown by calculation that this Signal after a first pass through the coupler 21 , after reflection with the reflection coefficient R for both ports 3 and 4 and a second pass through the coupler 21 at port 2 with the coefficient jR be liable to emerge. This device thus transforms the reflection coefficient R into a transmission coefficient T = jR.
Die elektrischen Kenndaten der Vorrichtungen 22 und 23 und
ihrer Kombination mit dem Koppler 21 (Impedanzen, Leitungs
längen) sind so gewählt, daß:
R = a exp (jϕ), worin ϕ eine Konstante ist und a eine
reelle Zahl ist, die -1 und +1 variiert.The electrical characteristics of the devices 22 and 23 and their combination with the coupler 21 (impedances, line lengths) are chosen so that:
R = a exp (jϕ), where ϕ is a constant and a is a real number that varies -1 and +1.
Die Vorrichtungen 22 und 23 sind beispielsweise durch eine PIN-Diode gebildet, deren Polarisationsstrom I variiert wird, um die Variation von a und infolgedessen die Varia tion des Reflexionskoeffizienten R zu erhalten.The devices 22 and 23 are formed, for example, by a PIN diode whose polarization current I is varied in order to obtain the variation of a and, consequently, the variation of the reflection coefficient R.
In Fig. 4 ist die Änderung von a in Abhängigkeit vom Strom I gezeigt; bei dem gezeigten Beispiel sind die Vorrichtungen mit PIN-Dioden verwirklicht (vom Typ HP 3379).In FIG. 4, the change of a function of the current I is shown; in the example shown, the devices are implemented with PIN diodes (of the HP 3379 type).
Der Koeffizient a ist gleich +1 für einen Strom I von etwa 20 µA; er durchläuft den Wert Null für I ≅ 0,5 mA; er wird gleich -1 für I ≅ 10 mA. The coefficient a is equal to +1 for a current I of approximately 20 µA; it passes through the value zero for I ≅ 0.5 mA; he will equal to -1 for I ≅ 10 mA.
Fig. 5 zeigt eine praktische Ausführungsform des in Fig. 3 gezeigten Dämpfungsgliedes. In dieser Figur ist auch der Koppler 21 gezeigt, der als Ringkoppler in Mikrostreifen leitungstechnik aufgebaut ist. Die Anschlüsse 3 und 4 die ses Kopplers sind jeweils mit einem Mikrostreifenleitungs abschnitt 24 bzw. 25 sowie mit einer Diode d₁ bzw. d₂, welche die Vorrichtungen 22 und 23 bilden, verbunden. Die Dioden d₁ und d₂ sind über eine metallisierte Bohrung 31 bzw. 32 mit Masse verbunden (Masseebene, welche auf der Rückseite der dielektrischen Platte D liegt, wie in Fig. 1 gezeigt ist). Die Anschlüsse 1 und 2 des Kopplers 21 sind mit den Kopplern CP₁ und CP₂ über Koppelkapazitäten c₁ bzw. c₂ verbunden. Die Polarisation der Dioden d₁ und d₂ wird in bekannter Weise über "Mikrowellenfallen" verwirklicht. Es ist eine Mikrostreifenleitung 28 mit hoher Impedanz und der Länge λ/4 gezeigt, welche eine Mikrostreifenleitung 29 verlängert, die dieselbe Länge, jedoch eine niedrige Impe danz aufweist. Die Drahtverbindung, welche den Polarisa tionsstrom I heranführt, endet in der Nähe des Übergangs zwischen den beiden Leitungen 28 und 29. Das andere Ende der Leitung 28 ist an einem beliebigen Punkt des Dämpfungs gliedes A vor den Kapazitäten C₁ und C₂ angeschlossen. Ins besondere aus Symmetriegründen ist es zwischen den Anschlüs sen 3 und 4 des Kopplers 21 angeschlossen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Fig. 5 shows a practical embodiment of the attenuator shown in Fig. 3. In this figure, the coupler 21 is also shown, which is constructed as a ring coupler in microstrip line technology. The connections 3 and 4 of this coupler are each connected to a microstrip line section 24 or 25 and to a diode d 1 or d 2, which form the devices 22 and 23 . The diodes d₁ and d₂ are connected via a metallized hole 31 and 32 to ground (ground plane, which is on the back of the dielectric plate D, as shown in Fig. 1). The connections 1 and 2 of the coupler 21 are connected to the couplers CP 1 and CP 2 via coupling capacitances c 1 and c 2, respectively. The polarization of the diodes d₁ and d₂ is realized in a known manner via "microwave traps". A microstrip line 28 with a high impedance and the length λ / 4 is shown, which extends a microstrip line 29 which has the same length but a low impedance. The wire connection, which brings the polarization current I, ends near the transition between the two lines 28 and 29 . The other end of the line 28 is connected at any point of the attenuator A before the capacitances C₁ and C₂. In particular, for reasons of symmetry, it is connected between the connections 3 and 4 of the coupler 21 , as shown in FIG. 5.
Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs form der Dämpfungs-Phasenschieber, die bei der erfindungsge mäßen Antenne verwendet werden. Fig. 6 shows the block diagram of a further embodiment of the damping phase shifter used in the antenna according to the invention.
Der Dämpfungs-Phasenschieber AD, der in dieser Figur ge zeigt ist, enthält drei 3 dB-Koppler, deren Ausgänge gegen einander um 90° phasenverschoben sind und die mit CP₃, CP₄, CP₅ bezeichnet sind. Jeder dieser Koppler weist vier mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnete Anschlüsse auf. Die Anschlüsse 1 und 2 des Kopplers CP₃ sind mit dem Verteiler 10 bzw. dem Strahler S (Fig. 1) verbunden und bilden den Eingang (e) bzw. Ausgang (s) des Dämpfungs-Phasenschiebers AD. Die Anschlüsse 3 und 4 des Kopplers CP₃ sind mit dem Anschluß 1 bzw. 2 der Koppler CP₄ und CP₅ verbunden. Die Anschlüsse 2 und 1 der Koppler CP₄ bzw. CP₅ sind mit einem Absorptions glied verbunden. Die Anschlüsse 4 bzw. 3 der Koppler CP₄ und CP₅ sind über Koppelkapazitäten c₇ bzw. c₆ mit je einer von zwei Dioden d₅ und d₆ verbunden, die an Masse ange schlossen sind. Die Dioden d₅ und d₆ werden durch einen Strom I₃ beispielsweise über nicht dargestellte Mikrowel lenfallen polarisiert. In analoger Weise sind die Anschlüs se 3 und 4 der Koppler CP₄ und CP₅ über Dioden d₃ bzw. d₄ mit Masse verbunden. Diese Dioden werden durch einen Strom I₄ polarisiert. Es handelt sich beispielsweise um PIN- Dioden (vom Typ HP 3379).The attenuation phase shifter AD, which is shown in this figure, contains three 3 dB couplers, the outputs of which are 90 ° out of phase with one another and which are designated by CP₃, CP₄, CP₅. Each of these couplers has four connections labeled 1, 2, 3 and 4 . The connections 1 and 2 of the coupler CP₃ are connected to the distributor 10 or the radiator S ( FIG. 1) and form the input (s) or output (s) of the damping phase shifter AD. The connections 3 and 4 of the coupler CP₃ are connected to the connection 1 and 2 of the couplers CP₄ and CP₅. The connections 2 and 1 of the couplers CP₄ or CP₅ are connected to an absorption element. The connections 4 and 3 of the couplers CP₄ and CP₅ are connected via coupling capacitances c₇ and c₆ to one of two diodes d₅ and d₆, which are connected to ground. The diodes d₅ and d₆ are polarized by a current I₃, for example via microwaves not shown. In an analogous manner, the connections 3 and 4 of the couplers CP₄ and CP₅ are connected to ground via diodes d₃ and d₄. These diodes are polarized by a current I₄. These are, for example, PIN diodes (of the HP 3379 type).
Es wird nun die Arbeitsweise dieser Vorrichtung beschrie ben.The operation of this device will now be described ben.
Es sei R₁ der Reflexionskoeffizient am Ausgang der Anschlüs se 4 bzw. 3 der Koppler CP₄ bzw. CP₅; R₂ sei der Reflexions koeffizient für die Anschlüsse 3 und 4 dieser selben Kopp ler. Die Koeffizienten R₁ und R₂ sind wie zuvor der Koeffi zient R von Strömen I₁ und I₂ abhängig. Die Dioden d₅ und d₆ (und die sie verbindenden Leitungsabschnitte) sind so abgestimmt, daß R₁ reell ist. Weiterhin ist der Leitungs abschnitt, durch welchen die Dioden d₃ und d₄ angeschlos sen sind, um λ/8 kürzer als der Leitungsabschnitt, durch welchen die Dioden d₅ und d₆ angeschlossen sind, so daß eine Phasenverschiebung um π/2 zwischen R₁ und R₂ auftritt.Let R₁ be the reflection coefficient at the output of the terminals 4 and 3 of the couplers CP₄ and CP₅; R₂ is the reflection coefficient for connections 3 and 4 of these same couplers. The coefficients R₁ and R₂ are, as before, the coefficient R dependent on currents I₁ and I₂. The diodes d₅ and d₆ (and the line sections connecting them) are tuned so that R₁ is real. Furthermore, the line section through which the diodes d₃ and d₄ are ruled out by λ / 8 shorter than the line section through which the diodes d₅ and d₆ are connected, so that a phase shift of π / 2 occurs between R₁ and R₂.
Durch Berechnung kann gezeigt werden, daß die Reflexions koeffizienten an den Anschlüssen 3 und 4 des Kopplers CP₃ denselben Wert aufweisen, der gleichBy calculation it can be shown that the reflection coefficients at the connections 3 and 4 of the coupler CP₃ have the same value, which is the same
Der Koppler CP₃ gibt somit an seinem Anschluß 2 das Ein gangssignal e mit einem Koeffizient t behaftet aus:The coupler CP₃ thus outputs at its terminal 2 the input signal e with a coefficient t:
Darin sind der Realteil und der Imaginärteil durch die Polarisationsströme I₁ und I₂ steuerbar.In it are the real part and the imaginary part through the Polarization currents I₁ and I₂ controllable.
Durch die oben beschriebene Erfindung kann somit eine Antenne verwirklicht werden, bei welcher der Realteil und der Imaginärteil der abgestrahlten Energie unabhängig voneinander für jeden Kanal abgestrahlt werden können, um auf diese Weise eine einzige Hauptkeule in der ge wünschten Richtung zu erzeugen. Allgemein kann das Feld an der Antennenoberfläche als Summe von elementaren Strah lungsgesetzen geschrieben werden, die jeweils einem Zipfel des Strahlungsdiagramms entsprechen, dessen Richtung, Amplitude und Phase einstellbar ist. Durch diese Antenne kann somit gleichzeitig und voneinander unabhängig der Gewinn in Amplitude und Phase in einer großen Anzahl von Richtungen eingestellt werden.The invention described above can thus Antenna can be realized, in which the real part and the imaginary part of the radiated energy is independent can be radiated from each other for each channel, to have a single main lobe in the ge desired direction to generate. Generally the field on the antenna surface as the sum of elementary rays laws are written, each one corner of the radiation diagram, its direction, Amplitude and phase is adjustable. Through this antenna can thus simultaneously and independently of each other Gain in amplitude and phase in a large number of Directions can be set.
Die Erfindung ist insbesondere bei der Nachrichtenvermitt lung und bei Radarsystemen anwendbar, wenn Antistörmaßnah men benötigt werden. Es wird dann eine einzige Hilfsanten ne verwendet, die jeder Störquelle in der nachfolgend be schriebenen Weise begegnet. Es wird eine Antennenkeule synthetisch gebildet, durch welche der Raum (elektronisch) abgetastet wird, bis eine Störquelle erfaßt wird; dann wird eine Keule synthetisch hergestellt, deren Kennwerte so bestimmt sind, daß man nach Mischen mit den Signalen aus der Hauptantenne eine Nullstelle (oder ein Minimum) in der Richtung der erfaßten Störquelle erhält. Dann wird die Abtastung fortgesetzt, bis eine zweite Störquelle erfaßt ist, woraufhin eine zweite Antennenkeule synthetisch erzeugt wird, die mit der ersten überlagert wird, usw. für jede der nacheinander erfaßten Störquellen. Die Erfindung kann als ebene Antenne verwirklicht werden, um eine kompakte Ausführung zu ermöglichen. Es sind aber auch zylinderför mige Ausführungen möglich.The invention is particularly in the messaging tion and applicable to radar systems when anti-interference measures men are needed. Then it becomes a single helper ne used that each source of interference in the following be encountered the written way. It becomes an antenna beam synthetically formed, through which the space (electronic) is scanned until a source of interference is detected; then a club is produced synthetically, its characteristics are so determined that after mixing with the signals from the main antenna a zero (or a minimum) in the direction of the detected source of interference. Then the Scanning continues until a second source of interference is detected , whereupon a second antenna lobe is generated synthetically that is superimposed on the first, etc. for each the successively recorded sources of interference. The invention can can be realized as a plane antenna to a compact Allow execution. But they are also cylindrical Possible designs possible.
Claims (8)
- - ein Strahlerelement (S), das eine Mikrowellenenergie aus strahlen oder empfangen kann;
- - Dämpfungs- und Phasenschiebermittel (AD), die zwischen das Strahlerelement (S) und die Sende/Empfangs-Mittel (11) geschaltet und elektronisch steuerbar sind, um auf diese Weise ein vorbestimmtes Strahlungsdiagramm synthetisch zu erzeugen.
- - A radiator element (S) that can radiate or receive microwave energy;
- - Damping and phase shifter means (AD), which are connected between the radiating element (S) and the transmitting / receiving means ( 11 ) and are electronically controllable in order to synthetically generate a predetermined radiation diagram in this way.
- - einen ersten 3 dB-Koppler (CP₁) mit zwei gleichphasigen Ausgängen, welcher das Eingangssignal von den Dämpfungs- Phasenschiebermitteln empfängt;
- - zwei steuerbare Dämpfungsglieder (A₁, A₂), welche je eines der zwei Ausgangssignale des ersten Kopplers empfangen;
- - einen zweiten 3 dB-Koppler (CP₂) mit zwei um 90° gegen einander phasenverschobenen Ausgängen, wobei diese Koppler die von den Dämpfungsgliedern gelieferten Si gnale empfangen und sie kombinieren, um den Realteil und den Imaginärteil eines komplexen Signals zu bilden, welches das Ausgangssignal (s) der Dämpfungs-Phasen schiebermittel (AD) bildet.
- - A first 3 dB coupler (CP₁) with two in-phase outputs, which receives the input signal from the damping phase shift means;
- - Two controllable attenuators (A₁, A₂), each receiving one of the two output signals of the first coupler;
- - A second 3 dB coupler (CP₂) with two 90 ° phase-shifted outputs, these couplers receive the signals supplied by the attenuators and combine them to form the real part and the imaginary part of a complex signal, which is the output signal (s) of the damping phase slide means (AD).
- - einen ersten 3 dB-Koppler (CP₃) mit vier Anschlüssen, wovon ein erster den Eingang (e) der Dämpfungs-Phasen schiebermittel (AD) bildet und ein zweiter ihren Ausgang (s) bildet;
- - einen zweiten 3 dB-Koppler (CP₄) mit vier Anschlüssen, wovon der eine mit dem dritten Anschluß des ersten Kopplers (CP₃) verbunden ist;
- - einen dritten 3 dB-Koppler (CP₅) mit vier Anschlüssen, wovon der eine mit dem vierten Anschluß des ersten Kopp lers (CP₃) verbunden ist;
- - eine erste Gruppe von zwei Dioden (d₅, d₆), von denen die eine mit dem vierten und die andere mit dem dritten Anschluß des zweiten bzw. dritten Kopplers verbunden ist und die durch denselben Strom (I₃) polarisiert sind;
- - eine zweite Gruppe von zwei Dioden (d₃, d₄), von denen die eine an den dritten und die andere an den vierten Anschluß des zweiten bzw. des dritten Kopplers ange schlossen ist und welche durch denselben Strom (I₄) po larisiert sind;
- - und daß die durch die Dämpfungs-Phasenschiebermittel (AD) dem Eingangssignal (e) aufgeprägte Dämpfung und Phasenverschiebung durch diese beiden Polarisations ströme (I₃, I₄) gesteuert sind.
- - A first 3 dB coupler (CP₃) with four connections, a first of which forms the input (s) of the damping phase shifter means (AD) and a second forms its output (s);
- - A second 3 dB coupler (CP₄) with four connections, one of which is connected to the third connection of the first coupler (CP₃);
- - A third 3 dB coupler (CP₅) with four connections, one of which is connected to the fourth connection of the first coupler (CP₃);
- - A first group of two diodes (d₅, d₆), one of which is connected to the fourth and the other to the third terminal of the second or third coupler and which are polarized by the same current (I₃);
- - A second group of two diodes (d₃, d₄), one of which is connected to the third and the other to the fourth terminal of the second or third coupler and which are polarized by the same current (I₄);
- - And that the damping phase shift means (AD) the input signal (e) impressed attenuation and phase shift currents through these two polarization (I₃, I₄) are controlled.
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