DE4222802A1

DE4222802A1 - Electronic antenna device for radar

Info

Publication number: DE4222802A1
Application number: DE4222802A
Authority: DE
Inventors: Bernard Maitre; Bernard Brix
Original assignee: Dassault Electronique SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 2009-02-26
Also published as: ITMI921314A1; FR2903233A1; ITMI921314A0; GB9209510D0

Abstract

Die Antennenvorrichtung weist Antennenschaltungen auf, die ein aus einer Vielzahl von Antennenelementen (Ai) gebildetes Antennengitter umfassen, wobei jedes Antennenelement mit mindestens einem Phasenverschiebe-Element (PHIi) gekoppelt ist; ferner Sendeeinrichtungen mit einem Frequenzgenerator (GF) und mindestens einem Sendeverstärker (AE); - Empfangseinrichtungen mit Vorschaltstufen (RP, RT), an , sowie Duplexer- und Verteilereinrichtungen (DB), die die Antennenschaltungen mit den Sende- und Empfangseinrichtungen verbinden. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Sendeverstärker (AE) zwischen dem Frequenzgenerator (GF) und einem Verteiler/Demultiplexer (DE) angeordnet, dessen Ausgänge mit Phasenschiebern hoher Stufe (PEi) verbunden sind und an die sich der Eingang von Duplexern (DXi) anschließt, von denen jeder zu einem jeweiligen Antennenelement (Ai) führt, während der Empfangsausgang jedes Duplexers (DXi) mit einem jeweils vorgeschalteten rauscharmen Empfangskanal (RPi, RTi) verbunden ist, der einen autonomen Phasenschieber niedriger Stufe (PRi) aufweist, dessen Ausgang zu einem jeweiligen Eingang eines Verteilers/Multiplexers (DR) geführt ist, der die selektiven Empfangsstufen (RS) speist.The antenna device has antenna circuits comprising an antenna grating formed of a plurality of antenna elements (Ai), each antenna element being coupled to at least one phase-shifting element (PHIi); further transmitting means having a frequency generator (GF) and at least one transmission amplifier (AE); - Receiving devices with power stages (RP, RT), and, as well as duplexer and distributor devices (DB), which connect the antenna circuits with the transmitting and receiving devices. According to the invention, at least one transmission amplifier (AE) is arranged between the frequency generator (GF) and a distributor / demultiplexer (DE) whose outputs are connected to high-level phase shifters (PEi) and to which the input of duplexers (DXi) adjoins, of which each leading to a respective antenna element (Ai), while the receiving output of each duplexer (DXi) is connected to a respective upstream low noise receiving channel (RPi, RTi) having a low level autonomous phase shifter (PRi) whose output is connected to a respective input of a Distributor / multiplexer (DR) is fed, which feeds the selective receiving stages (RS).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Antennenvorrichtung für Radar, und insbesondere auf eine elektronische Antennenvorrichtung, die folgendes aufweist:

– Antennenschaltungen mit einem aus einer Vielzahl von Antennenelementen gebildeten Antennengitter, wobei jedes Antennenelement mit mindestens einem Phasenverschiebe-Element gekoppelt ist;
– Sendeeinrichtungen mit einem Frequenzgenerator und mindestens einem Sendeverstärker;
– Empfangseinrichtungen mit Vorschaltstufen, an die sich selektive Empfangsstufen anschließen, und
– Duplexer- und Verteilereinrichtungen, die die Antennenschaltungen mit den Sende- und Empfangseinrichtungen verbinden.

The invention relates to an electronic antenna device for radar, and more particularly to an electronic antenna device comprising:

Antenna circuits having an antenna grid formed of a plurality of antenna elements, each antenna element coupled to at least one phase shift element;
- Transmitting devices with a frequency generator and at least one transmission amplifier;
- Receiving devices with upstream stages, followed by the selective receiving stages, and
- Duplexer and distributor devices that connect the antenna circuits with the transmitting and receiving devices.

Die neue Generation von Radareinrichtungen arbeitet mit elektronischer Strahlschwenkung. Als Voraussetzung hierfür weisen sie eine Vielzahl von Antennenelementen anstelle einer einzigen oberirdischen Antenne auf. Diese bilden zusammen ein sogenanntes "Antennengitter". Die elektronische Strahlschwenkung und weitere entsprechende Funktionen werden durch Einwirkung auf die Phasenverschiebung (bzw. die zeitliche Verschiebung) erreicht, der die zu jedem Antennenelement geführten Sendesignale sowie die von jedem Antennenelement kommenden Empfangssignale unterzogen werden.The new generation of radar equipment works with electronic Beam steering. As a prerequisite for this they have a variety of Antenna elements instead of a single above-ground antenna on. These together form a so-called "antenna grid". The electronic beam swing and more appropriate features are by acting on the phase shift (or the time shift) reached, the which led to each antenna element Transmission signals as well as the received signals from each antenna element be subjected.

Die Sendeeinrichtungen des Radars umfassen einen Frequenzgenerator und mindestens einen Sendeverstärker; die Empfangseinrichtungen weisen vorgeschaltete rauscharme Breitband-Verstärkungsstufen auf, an die sich Empfangsstufen mit feinerer Selektivität anschließen.The Transmitting devices of the radar comprise a frequency generator and at least one transmission amplifier; the receiving devices have upstream low-noise broadband amplification stages on, followed by receiving stages with finer selectivity.

Die elektronischen Antennenvorrichtungen müssen auch noch zwei weitere Funktionen erfüllen. Die Weichen- bzw. Duplexer-Funktion trennt zwischen Empfangen und Senden. Bei den Antennengittern ist mindestens eine Verteiler-Funktion erforderlich, da sowohl die Sendesignale als auch die Empfangssignale auf die Gesamtanordnung aller Antennenelemente verteilt werden müssen.The Electronic antenna devices also need two more Fulfill functions. The Switch or duplexer function separates between receive and transmit. The antenna grids require at least one distributor function, because both the transmission signals and the received signals on the Overall arrangement of all antenna elements must be distributed.

Die derzeit üblichen Antennenkonstruktionen mit elektronischer Strahlschwenkung weisen im allgemeinen die Bauform einer sogenannten "passiven Antenne" auf. Kurz gesagt bedeutet dies, daß die Sende-, Empfangs- und Duplexer-Schaltungen praktisch die gleichen wie bei einer Antenne mit mechanischer Strahlschwenkung sind. Es wurde nur einfach jedem Antennenelement jeweils ein eigener Phasenschieber zugeordnet. Dieser Phasenschieber muß bei sogenannten passiven Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung wechselseitig (zweiseitig gerichtet) sein.The currently common Have antenna designs with electronic beam tilting in general, the design of a so-called "passive antenna" on. In short, this means that the transmission, Receive and duplexer circuits are virtually the same as with an antenna with mechanical beam swing are. It only became each antenna element has its own phase shifter assigned. This phase shifter must be in so-called passive Antennas with electronic beam tilting reciprocally (bidirectionally) be.

Die Planung geht heute mehr in Richtung einer sogenannten "aktiven Antenne". Bei einer Antenne dieser Art sind ein Sendeverteiler und ein separater Empfangsverteiler vorgesehen. Die Funktionen der Phasenverschiebung, der Verstärkung, des Duplexbetriebs und dgl. sind für jedes Antennenelement in dem Kanal realisiert, der das jeweilige Antennenelement mit dem betreffenden Verteiler verbindet. Für den Sendebetrieb bleibt nur der Frequenzgenerator, der dem Verteiler vorgeschaltet ist, außerhalb der Antenne. Hinter dem Empfangsverteiler beginnen die selektiven Empfangsstufen.The Planning today is more in the direction of a so-called "active antenna". With an antenna This type is a transmission distributor and a separate receiving distributor intended. The functions of the phase shift, the gain, the Duplex operation and the like are for realizes each antenna element in the channel which is the respective one Antenna element connects to the relevant distributor. For broadcasting remains only the frequency generator upstream of the distributor is, outside the antenna. Behind the receiving distributor, the selective ones start Receiving stages.

Diese Konzeption einer aktiven Antenne ist Gegenstand intensiver Untersuchungstätigkeit, da dieser Antennentyp bedeutende Vorteile hinsichtlich der Vielzahl von Möglichkeiten zur empfangsseitigen Verarbeitung bietet.These Design of an active antenna is the subject of intensive investigation, because this type of antenna offers significant advantages in terms of variety of possibilities offers for receiving-side processing.

Sucht man beispielsweise im Band X einen erhöhten Wert des Produkts als Sendebandbreite und Sendeleistung, so stößt man deshalb auf Probleme mit der Realisierbarkeit und/oder Kostenprobleme. Die Realisierung durch ausreichende Miniaturisierung von Verstärkern, die solche Leistungen erbringen können, ist in der Praxis eine sehr komplizierte Aufgabe.addiction For example, in band X, an increased value of the product as Transmission bandwidth and transmit power, so you come across problems with the feasibility and / or cost issues. The realization by adequate miniaturization of amplifiers that perform such can provide is a very complicated task in practice.

Trotz dieser klaren Vorteile verzögert sich infolgedessen die Markteinführung einer praktischen Realisierung mit aktiver Antenne in den Fällen, in denen hohe Leistungen erforderlich sind. Wo eine solche Realisierung zur Verfügung steht, wird sie jedoch wegen ihrer hohen Kosten für den praktischen Einsatz ungeeignet.In spite of delayed these clear benefits as a result, the market launch a practical realization with active antenna in cases where which high performance is required. Where such a realization to disposal However, due to its high cost, it becomes practical Use inappropriate.

Der Anmelderin stellte sich das Problem, dieses Hindernis zu überwinden, in dem sie trotz allem einen Weg suchte, die vorgenannten Vorteile der großen Zahl von Empfangsmöglichkeiten zu nutzen.Of the Applicant faced the problem of overcoming this obstacle in spite of everything, she sought a way, the advantages mentioned above the big Number of reception options to use.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektronische Antennenvorrichtung zu schaffen, bei der die Signalverluste im Ultrahochfrequenzbereich besser sind als bei den derzeit vorhandenen passiven Antennen und an das entsprechende Verhalten aktiver Antennen, die in Zukunft hergestellt werden sollen, herankommt.A Another object of the invention is to provide an electronic Antenna device to create, in which the signal losses in the ultra-high frequency range are better than the existing passive antennas and to the corresponding behavior of active antennas in the future are to be produced, come on.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, den Einsatz von Radarsystemen zu ermöglichen, die eine starke Sendeleistung über eine große Bandbreite erfordern.Of the Invention is also the task of enabling the use of radar systems, which transmits a strong transmission power a big Require bandwidth.

Diese Aufgabe wird mit einer Antennenvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens ein Sendeverstärker zwischen dem Frequenzgenerator und einem Verteiler/Demultiplexer angeordnet ist, dessen Ausgänge mit Phasenschiebern hoher Stufe verbunden sind und an die sich der Eingang von Duplexern anschließt, von denen jeder zu einem jeweiligen Antennenelement führt, während der Empfangsausgang jedes Duplexers mit einem Empfangskanal verbunden ist, der im Anmit einem jeweils vorgeschalteten rauscharmen Empfangskanal verbunden ist, der einen autonomen Phasenschieber niedriger Stufe aufweist, dessen Ausgang zu einem jeweiligen Eingang eines Verteilers/Multiplexers führt, der die selektiven Empfangsstufen speist.This object is achieved with an antenna device of the type mentioned in that at least one transmission amplifier between the frequency generator and a distributor / Demultiple xer whose outputs are connected to high-level phase shifters and to which the input of duplexers connects, each leading to a respective antenna element, while the receiving output of each duplexer is connected to a receiving channel which is in contact with a respective low-noise receiving channel having a low-level autonomous phase shifter whose output leads to a respective input of a distributor / multiplexer feeding the selective receiving stages.

Dabei ist der autonome Phaenschieber hinter den Vorschaltstufen angeordnet, wobei die Vorschaltstufen ihrerseits im wesentlichen aus einem rauscharmen Breitband-Verstärker, dem gegebenenfalls ein Schutzelement vorgeschaltet ist bestehen.there the autonomous phase shifter is arranged behind the ballast stages, in turn, the bias stages essentially consist of a low-noise Broadband amplifier, optionally preceded by a protective element is made.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description and the attached Drawing. Show it:

1 das Prinzipschaltbild der elektronischen Antennenvorrichtung für ein Radar mit elektronischer Strahlschwenkung bei passiver Antenne; 1 the schematic diagram of the electronic antenna device for a radar with electronic beam swing at passive antenna;

2 ein ähnliches Schaltbild, jedoch für ein Radar mit aktiver Antenne; und 2 a similar circuit diagram, but for a radar with active antenna; and

3 das erfindungsgemäß vorgeschlagene Schaltbild. 3 the circuit diagram proposed according to the invention.

Die Darstellungen in der beigefügten Zeichnung haben bestimmten Charakter. Somit sind die Zeichnungen als Bestandteil der Beschreibung aufzufassen. Sie könnten nicht nur zur Ergänzung der Zeichnung sondern auch gegebenenfalls zur Definition des Erfindungsumfangs herangezogen werden.The Illustrations in the attached Drawing have a certain character. Thus, the drawings as part of the description. You could not only as a supplement the drawing but also, where appropriate, to define the scope of the invention be used.

In 1 weist der Sendeteil eines Radars einen Frequenzgenerator GF auf, an den sich ein Sendeverstärker AE anschließt, welcher vorteilhafterweise mindestens eine Lauffeld- bzw. Wanderfeldröhre TOP umfaßt. Der Frequenzgenerator ist erforderlich, da beispielsweise die Sendefrequenz eines Radars häufig aus unterschiedlichen Gründen Veränderungen erfährt.In 1 the transmitting part of a radar to a frequency generator GF, to which a transmission amplifier AE connects, which advantageously comprises at least one Lauffeld- or traveling field tube TOP. The frequency generator is required because, for example, the transmission frequency of a radar often undergoes changes for different reasons.

Die wirksame Bandbreite der Antenne wird somit durch das gesamte Band definiert, zu dessen Abdeckung der Radar unter Berücksichtigung seiner verschiedenen Sende- und Empfangsfrequenzen ausgelegt sein muß.The effective bandwidth of the antenna is thus through the entire band Defined, which covers the radar under consideration be designed its different transmission and reception frequencies got to.

Der Empfangsteil beginnt im allgemeinen mit einer Schutzstufe RP, die herkömmlicher Bauart sein kann. Daran schließt sich eine Vorschalt-Empfangsstufe an, die einen rauscharmen Verstärker RT bildet, der von vorneherein die gleiche Bandbreite wie die Antenne besitzt. Anschließend sind selektive Empfangsstufen RS zwischengeschaltet, in denen die Verarbeitung der Radarsignale beginnt.Of the Receiving part generally begins with a protection level RP, the conventional Design can be. That concludes a Vorschalt receiving stage, which is a low-noise amplifier RT forms from the outset the same bandwidth as the antenna has. Subsequently are selective receive stages RS interposed, in which the processing the radar signals begins.

Diese Teile, der Sendeteil und der Empfangsteil, sind jeweils mit den entsprechenden Anschlüssen eines Duplexers DX verbunden.These Parts, the transmitting part and the receiving part, are each with the corresponding connections a duplexer DX connected.

Bei einem passiven Radar mit elektronischer Strahlschwenkung wird der zweiseitig gerichtete Teil des Duplexers DX mit einem zweiseitig gerichteten Verteiler DB verbunden, dessen Ausgänge mit verschiedenen Antennenelementen A1 bis An verbunden sind, wobei das aktuelle Element mit A1 bezeichnet ist. Auf jedem Kanal i ist ein Phasenschieber bzw. Phaseneinsteller PHi vorgesehen, der wechselseitig, also in zwei Richtungen, wirksam ist und in beiden Richtungen dieselben Charakteristiken aufweist.at a passive radar with electronic beam steering is the two-sided part of the duplexer DX with a two-sided directed distributor DB, whose outputs are connected to different antenna elements A1 to An are connected, wherein the current element is denoted by A1 is. On each channel i is a phase shifter or phase adjuster PHi provided, the mutually, ie in two directions, effective is and has the same characteristics in both directions.

Bei der Ausbildung des zweiseitig gerichteten Verteilers DB stellen sich keine grundlegenden Probleme. Es ist dem Fachmann im Gegenteil bekannt, daß die Konstruktion wechselseitiger Phasenschieber mit geringem Zwischenschaltverlust eine empfindliche Aufgabe darstellt. Die zu diesem Zweck am häufigsten eingesetzten Phasenschieber sind auf sogenannten Ferrit-Werkstoffen aufgebaut (nicht mit den herkömmlichen Ferriten in der Chemie zu verwechseln). Diese Werkstoffe haben komplexe Eigenschaften. Es war somit möglich, bei solchen Phasenschiebern eine gute "Wechselseitigkeit" zu erzielen.at the formation of the two-sided distributor DB no fundamental problems. It is the expert on the contrary known that the Construction of mutual phase shifters with low intermediate switching loss represents a sensitive task. The most common for this purpose used phase shifters are based on so-called ferrite materials built (not with the conventional To confound ferrites in chemistry). These materials have complex Properties. It was thus possible To achieve a good "reciprocity" in such phase shifters.

Dem Fachmann ist es bekannt, daß der wechselseitig wirkende Verteiler DB und jeder wechselseitige Phasenschieber PHi die hindurchgehenden (Nutz-)Signale dämpfen. Andererseits erfährt das Rauschen des vorgeschalteten Empfängers keine solche Dämpfung, da alle Empfangsstufen vorgeschaltet sind. Dies beeinträchtigt das Signal-Rausch-Verhältnis.the It is known to those skilled in the art that the mutual acting distributors DB and each PHi phase shifter attenuate the passing (useful) signals. On the other hand, that experiences Noise of the upstream receiver no such damping, since all receive levels are upstream. This affects that Signal-to-noise ratio.

2 veranschaulicht das Schaltschema einer aktiven Antennenvorrichtung, wie sie derzeit vorgesehen wird. 2 Figure 12 illustrates the schematic diagram of an active antenna device as currently envisioned.

Der Frequenzgenerator GF ist mit einem Sendeverteiler DE verbunden, von welchem aus jeder Kanal einzeln zu einem Antennenelement Ai geführt ist. Ein Kanal weist einen Phasenschieber PEi auf, an den sich Sendeverstärker im Ultrahochfrequenzbereich AE1i und AE2i anschließen, die in der Technik gedruckter Schaltungen auszuführen sind, was allerdings, wie bereits angedeutet, Probleme bei Kosten und/oder Realisierbarkeit schafft. Anschließend ist ein Duplexer DXi angeordnet, der das Antennenelement Ai speist. Der Empfangsausgang dieses Duplexers wird an eine Schutzstufe RPi geführt, an die sich ein vorgeschalteter Verstärker RTi und danach ein Empfangs-Phasenschieber PRi anschließen. Die Ausgänge der verschiedenen Empfangs-Phasenschieber werden in einem Verteiler DR umgruppiert, der die selektiven Empfangsstufen RS speist.The frequency generator GF is connected to a transmission distributor DE, from which each channel is guided individually to an antenna element Ai. A channel has a phase shifter PEi, which is followed by transmission amplifiers in the ultra-high frequency range AE1i and AE2i, which are to be implemented in the printed circuit art, which, however, as already indicated, creates problems in terms of cost and / or realizability. Subsequently, a duplexer DXi is arranged, which feeds the antenna element Ai. The receiving output of this duplexer is fed to a protection stage RPi, followed by an upstream amplifier RTi and then a receive phase shifter PRi SEN. The outputs of the various receive phase shifters are regrouped in a distributor DR, which feeds the selective receive stages RS.

Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Dämpfungselemente (Verteiler DE und Phasenschieber PEi) den Sende-Verstärkerstufen vorgeschaltet sind. Im Sendebetrieb wird somit die von ihnen herbeigeführte Dämpfung dadurch ausgeglichen, daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers AEi um einen entsprechenden Wert erhöht wird.Of the Advantage of this device is that the damping elements (distributor DE and phase shifter PEi) are connected upstream of the transmitter amplifier stages. In the transmission mode thus caused by them damping is characterized balanced, that the gain of the amplifier AEi increased by a corresponding value becomes.

Im Empfangsbetrieb wirkt sich die von den Phasenschiebern PRi und dem Verteiler DR herbeigeführte Dämpfung gleichzeitig auf das von den Antennenelementen Ai empfangene Signal und auf das in Höhe der Vorschaltstufen RTi erzeugte Rauschen aus; somit führt sie nicht zu einer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Radars.in the Reception mode affects that of the phase shifters PRi and the Distributor DR induced damping simultaneously to the signal received by the antenna elements Ai and on top of that the bias stages RTi generated noise; thus it leads not to affect the capacity of the radar.

Die Realisierbarkeit einer solchen Vorrichtung hängt zunächst von der Ausführbarkeit von Sendeverstärkern ab, die bei geringer Dynamik mit hoher Leistung arbeiten können.The The feasibility of such a device depends first on the feasibility of transmit amplifiers which can work at low power with high performance.

Andererseits muß auch die Möglichkeit gegeben sein, zusätzlich zu den Sende- und Empfangsverstärkern mit Blick auf die Antennenelemente Sendeverteiler DE und Empfangsverteiler DR, sowie Phasenschieber PEi und PRi mit den zugehörigen Steuerstromkreisen integrieren zu können.on the other hand must also the possibility be given, in addition to the transmit and receive amplifiers with a view to the antenna elements transmitting distributor DE and receiving distributor DR, as well as phase shifter PEi and PRi with the associated control circuits to be able to integrate.

Diese Phasenschieber, deren Verluste nicht mehr kritisch sind, können in Form vereinfachter Phasenschieber ausgeführt werden, beispielsweise mit Dioden. Im hier angesprochenen Fall erfolgt die Phasenverschiebung auf niedriger Stufe: Die Impulsstufe ist für den Empfang niedrig, wie dies üblich ist. Die Stufe ist für den Sendebetrieb niedrig, da die Phasenverschiebung vor der Verstärkung stattfindet. Es ist dabei darauf zu achten, daß als Voraussetzung hierfür die bei der Verstärkung die Phase über die gesamte Betriebsbandbreite gut erhalten bleiben muß.These Phase shifters, whose losses are no longer critical, can be used in Form simplified phase shifter are performed, for example with diodes. In the case mentioned here, the phase shift takes place at low level: The pulse level is low for reception, such as this is usual is. The level is for the transmission mode low because the phase shift takes place before the amplification. It is important to ensure that as a prerequisite for the the reinforcement the phase over the entire operating bandwidth must be well preserved.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß es möglich ist, zwischen den passiven und aktiven Antennen einen Zwischenschaltkreis auszubilden, dessen Prinzipschaltbild in 3 dargestellt ist.Investigations by the applicant have shown that it is possible to form an intermediate circuit between the passive and active antennas, the block diagram in 3 is shown.

Dem Sendeverteiler DE sind auch hier der Frequenzgenerator GF und die Lauf- bzw. Wanderfeldröhre AE als Leistungsverstärker vorgeschaltet.the Transmission distributor DE are here also the frequency generator GF and the Running or traveling field tube AE as a power amplifier upstream.

Dem Empfangsverteiler DR sind selektive Empfangsstufen RS nachgeschaltet.the Receive distributor DR are selective receiving stages RS downstream.

Jedes Antennenelement Ai ist einem Duplexer DXi zugeordnet. Der Empfangskanal weist die Empfangsstufe RPi, den Verstärker RTi und den Phasenschieber PRi auf, die genauso wie oben beschrieben ausgebildet sein können. Der Sendekanal des Elements weist nur einen Phasenschieber PEI auf.each Antenna element Ai is assigned to a duplexer DXi. The reception channel has the receiving stage RPi, the amplifier RTi and the phase shifter PRi, which may be formed as described above. Of the Transmit channel of the element has only one phase shifter PEI.

Wenn der Fachmann diese Möglichkeit untersucht, wird er sofort auf die folgenden Probleme stoßen:

– Überlagerung eines verlustarmen Leistungsverteiler (Sendebetrieb) mit einem oder mehreren Empfangsverteilern;
– Ausbildung eines Phasenschiebers auf der Stufe des Sendekanals, welcher die gesamte Sendeleistung eines Kanals abdecken kann. Und aus praktischen Gründen empfiehlt es sich nicht, die wechselseitig wirksamen Ferrit-Phasenschieber der passiven Antennen trotz ihrer geringen Verlustleistungen einzusetzen, da deren Ansteuerung sehr kompliziert ist und hierfür Leistung zugeführt werden muß.

If the expert examines this possibility, he will immediately encounter the following problems:

- Overlay a low-loss power distributor (transmission mode) with one or more receiving distributors;
- Forming a phase shifter at the stage of the transmission channel, which can cover the total transmission power of a channel. And for practical reasons, it is not recommended to use the mutually effective ferrite phase shifters of the passive antennas, despite their low power losses, since their control is very complicated and this power must be supplied.

Es muß außerdem tatsächlich noch eine Möglichkeit gegeben sein, in dem gegenüber jedem Antennenelement vorhandenen begrenzten freien Raum nicht nur den Phasenschieber mit seinen Steuerstromkreisen sondern auch die für den Empfang benötigten komplementären Schaltungen unterzubringen.It In addition, actually still has a possibility be given in the opposite Not only does each antenna element have limited free space the phase shifter with its control circuits but also the for the Reception required complementary Accommodate circuits.

Dies wird dadurch möglich, daß als Phasenschieber PEI Phasenschieber mit Leistungsdioden vom PIN-Typ eingesetzt werden, die sich relativ einfach steuern lassen.This becomes possible by that as Phase shifter PEI phase shifter with PIN type power diodes can be used, which are relatively easy to control.

Bei dem Phasenschieber PRi kann es sich um einen Phasenschieber handeln, der insbesondere aus Galliumarsenid in Monolith-Technik ausgeführt ist und mit FET-Transistoren zum Schalten der Ultrahochfrequenzleitungen veränderlicher Länge arbeitet.at the phase shifter PRi may be a phase shifter, in particular made of gallium arsenide in monolithic technology and with FET transistors for switching the ultra-high frequency lines variable Length works.

Die wesentliche Schwierigkeit bei der Ausführung der Verteiler kann folgendermaßen beigelegt werden:

– es wird eine herkömmliche Schlitzantenne vorgesehen;
– in dem Feld nahe dieser Antenne werden unabhängige interne Empfangselemente plaziert; die Sende-Verteilerfunktion wird durch diese Paarung einer Schlitzantenne mit internen Empfangselementen realisiert;
– die Ausgänge dieser internen Empfänger sind durch eine "Dreiplatten"-Konstruktion hindurchgeführt und werden dann an ihre jeweiligen Sendekanäle angekoppelt, die aus den je weiligen Phasenschiebern DEi, nachgeschalteten Richtungsgabeln DXi und externen Antennenelementen Ai bestehen;
– neben jedem Sendekanal ist ein Empfangskanal mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau vorgesehen;
– der Ausgang bzw. die Ausgänge jedes Empfangskanals sind in der Dreiplatten-Konstruktion wieder zusammengeführt, die in bekannter Weise die Summierungen oder andere gewichtete Rekombinationen der Signale auf den verschiedenen Kanälen ausführt;
– In der Praxis können die Steuerstromkreise von zwei Paaren von Sende-/Empfangskanälen gemeinsam genutzt und zwischen diesen angeordnet werden. Die Nutzsignalausgänge liegen am Rande der Dreiplattenkonstruktion, ebenso die Versorgungs- und Steueranschlüsse, insbesondere für die Phasenschieber.

The main difficulty in the design of the distributors can be explained as follows:

A conventional slot antenna is provided;
In the field near this antenna independent internal receiving elements are placed; the transmit-splitter function is realized by this pairing of a slot antenna with internal receive elements;
The outputs of these internal receivers are passed through a "tri-plate" construction and are then coupled to their respective transmit channels consisting of the respective phase shifters DEi, downstream directional forks DXi and external antenna elements Ai;
- Next to each transmission channel, a reception channel with the structure described above is provided see;
The output (s) of each receive channel are reunited in the triplate design, which in known manner performs the summations or other weighted recombinations of the signals on the various channels;
In practice, the control circuits of two pairs of transmit / receive channels can be shared and arranged between them. The useful signal outputs are located at the edge of the three-plate construction, as are the supply and control connections, in particular for the phase shifters.

Betrachtet man die mit der Antennenvorrichtung gemäß 1 verbundenen Verlustleistungen Lo im Ultrahochfrequenzbereich, so ist es erfindungsgemäß möglich, diese Verlustleistungen unter etwa 4 dB zu halten. Dies erbringt den Vorteil, daß sehr viele unterschiedliche Möglichkeiten der Verarbeitung gegeben sind, da die Phasenverschiebungen unabhängig vom Sende- und Empfangsbetrieb erfolgen, und daß bei der Vornahme gewichteter Rekombinationen, die an die auf den Empfangskanälen vorhandenen Informationen angepaßt sind, völlige Freiheit gegeben ist. Es können mehrere Empfangsverteiler DR eingesetzt werden, an die sich ebenso viele selektive Empfangskanäle anschließen.Considering the with the antenna device according to 1 Connected losses Lo in the ultra-high frequency range, it is possible according to the invention to keep these power losses below about 4 dB. This provides the advantage that there are very many different possibilities of processing, since the phase shifts are independent of the transmitting and receiving operation, and that in carrying out weighted recombinations, which are adapted to the information present on the receiving channels, complete freedom is given. Several receiving distributors DR can be used, to which just as many selective receiving channels are connected.

Die hier beschriebene Schaltung bietet auch den weiteren Vorteil, daß eine Lauffeldröhre eingesetzt werden kann; dies bedeutet, daß bezüglich des Produkts aus der Sendeleistung und der Sendebandbreite keine Behinderung vorliegt, was bei den integrierten Vorrichtungen der Fall wäre, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 erforderlich sind.The circuit described here also offers the further advantage that a running field tube can be used; this means that there is no hindrance to the product of the transmission power and the transmission bandwidth, which would be the case with the integrated devices used in the embodiment according to FIG 2 required are.

Darüberhinaus liegen die Kosten der hier vorgeschlagenen Antenne deutlich unter den Kosten der Antennen, die für die künftigen aktiven Antennen vorgesehen werden können.Furthermore The costs of the antenna proposed here are significantly lower the cost of the antennas used for the future ones active antennas can be provided.

Claims

An electronic antenna device for radar, comprising: antenna circuits having an antenna grating formed of a plurality of antenna elements (Ai), each antenna element being coupled to at least one phase-shifting element (PHIi); - Transmitting devices with a frequency generator (GF) and at least one transmission amplifier (AE); - Reception devices with feed-forward stages (RP, RT), to which selective receiving stages (RS) connect, and - Duplexer and distributor devices (DB), which connect the antenna circuits with the transmitting and receiving devices. characterized in that at least one transmission amplifier (AE) between the frequency generator (GF) and a distributor / demultiplexer (DE) is arranged, the outputs of which are connected to phase shifters high level (PEi) and to which the input of duplexers (DXi) is connected each of which leads to a respective antenna element (Ai), while the receiving output of each duplexer (DXi) is connected to a respective upstream low noise receiving channel (RPi, RTi) having a low-level autonomous phase shifter (PRi) whose output is connected to one respective input of a distributor / multiplexer (DR), which feeds the selective receiving stages (RS).

Device according to claim 1, characterized in that that the High-level phase shifter (PEi) Phase shifter with power diodes (PIN).

Device according to Claim 1 or 2, characterized that the Low-level phase shifter (PRi) as a gallium arsenide phase shifter executed in monolithic technology are.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized that the Transmission amplifier (AE) a running-field tube having.