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DE3110532C2 - - Google Patents

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DE3110532C2
DE3110532C2 DE3110532A DE3110532A DE3110532C2 DE 3110532 C2 DE3110532 C2 DE 3110532C2 DE 3110532 A DE3110532 A DE 3110532A DE 3110532 A DE3110532 A DE 3110532A DE 3110532 C2 DE3110532 C2 DE 3110532C2
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DE
Germany
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antenna
signals
spatial
individual
filtering
Prior art date
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DE3110532A
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Paul Stortford Hertfordshire Gb Barton
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William David Sawbridgeworth Hertfordshire Gb Waddoup
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International Standard Electric Corp
Original Assignee
International Standard Electric Corp
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Publication date
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    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
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    • GPHYSICS
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    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/68Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays

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Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei derartigen Antennen ist es ein Hauptproblem, Signale aus unerwünschten Empfangsrichtungen zu unterdrücken. Hierbei sollen die Signale, die aus den gewünschten Richtungen einfallen, im wesentlichen unbeeinflußt bleiben und unverändert den nachfolgenden Signalverarbeitungseinrichtungen zugeführt werden können.
Aus der GB-PS 15 08 952 ist eine Antenne der eingangs angegebenen Art bekannt, bei der es sich um eine mechanisch gesteuerte Antenne mit einem Parabolspiegel handelt, die bei einem Nachführungsradargerät verwendet wird. Zur Unterdrückung von Signalen aus unerwünschten Richtungen wird eine räumliche Filterung verwendet, zu deren Realisierung in der Brennebene der parabolischen Antenne sechs zu deren Brennpunkt exzentrisch versetzte Hörner angeordnet sind. Signale mit einem Einfallwinkel, der außerhalb des durch die Hörner bestimmten Einfallswinkelbereichs liegt, werden von den Hörner nicht aufgenommen und daher in der den Hörnern nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung nicht berücksichtigt.
Die GB-PS 15 08 952 zeigt ein Nachführungsradargerät, bei dem die von den einzelnen Hörnern gelieferten Signale nach einer Frequenzumsetzung mittels einer akustische Oberflächenwellen ausnutzenden Verzögerungsleitung zusammengefaßt, durch ein frequenzmäßiges Bandpaßfilter geschickt und nach einer weiteren Frequenzumsetzung ausgewertet werden.
Aus der US-PS 40 34 376 ist eine phasengesteuerte Antenne bekannt, bei welcher zur Nachbildung einer Dopplerabtastung die Signale von den Einzelantennen je einer doppelten Frequenzumsetzung auf eine Null-Zwischenfrequenz unterzogen und danach auf eine Integrierschaltung gegeben werden, welche eine Filterung entsprechend den Signalimpulsen erzeugt. Die Ausgangssignale der einzelnen Integrierschaltungen werden mittels eines analogen Demultiplexers zusammengefaßt und auf ein Bandpaßfilter gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer phasengesteuerten Antenne eine wirksame Unterdrückung von Störsignalen aus unerwünschten Richtungen zu erzielen.
Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und 2 angegeben und können den Unteransprüchen gemäß vorteilhaft weitergebildet werden.
Bei der neuen Antenne wird von der Antennenzeilen- Signalverarbeitungstechnik (ASP) Gebrauch gemacht, um das direkte Signal der gewünschten Einfallsrichtung von den Signalen aus den unerwünschten Einfallsrichtungen (Mehrwegausbreitungssignale) zu trennen.
Die Erfindung wird im Zusammenhang mit einem Nachführradargerät, das auch bei niedrigen Erhebungswinkeln eingesetzt werden kann, beschrieben. Es wird die ASP-Technik verwendet, um in der Elevationsebene direkte Signale von indirekten oder Mehrwegeausbreitungssignalen zu trennen. Die Beeinflussung der direkten Signale durch die Mehrwegeausbreitungssignale hat eine Instabilität der Signalnachführung zur Folge. Es wird eine digitale Signalverarbeitung vorausgesetzt.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Empfängers,
Fig. 2 Einzelzeiten des Blockschaltbildes nach Fig. 1,
Fig. 3 Gewichtungen für ein rechteckförmiges, räumliches Bandpaßfilter, dessen Mitte auf die Hauptstrahlrichtung der Antenne ausgerichtet ist,
Fig. 4 Energieverteilungen als Funktion des Winkels der Ausgangssignale der räumlichen Filter,
Fig. 5 die winkelabhängigen Ausgangssignale einer räumlichen Filtermatrix mit Kammstruktur,
Fig. 6 Gewichtungen für ein Kammfilter, dessen Mitte auf die Hauptstrahlrichtung ausgerichtet ist,
Fig. 7 Modifikationen der Einrichtungen nach den Fig. 1 und 2, und
Fig. 8 die Wirkung der Kaskadierung von Kammfilter und Bandpaßfilter.
Bei der prinzipiellen Darstellung eines Empfängers in der Fig. 1 wird eine Mehrkanalverarbeitung angenommen. In einer Einrichtung 10 erfolgt die Umsetzung von der Hochfrequenz in eine Null-Zwischenfrequenz. Dieser Einrichtung ist ein Analog-Digitalwandler 11 nachgeschaltet, in dem gleichzeitig für alle n Kanäle Abtastwerte der Signale, die dem Analog- Digitalwandler zugeführt werden, gewonnen werden. Die Ausgangssignale des Analog-Digitalwandlers werden einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 12 zugeführt.
Anhand der Fig. 2 wird die Funktion der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 12 aus Fig. 1 näher erläutert. Es ist eine Doppler-Signalverarbeitungseinrichtung 13 vorhanden, in der zusätzlich zu der Winkelauswertung eine Dopplerauswertung erfolgt.
Die Dopplerauswertung erfolgt für jeden Kanal unabhängig mittels einer schnellen Fournier Transformation (FFT). Hierdurch wird das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert und man erhält eine Geschwindigkeittsabschätzung. Das größte Ausgangssignal wird als Dopplerzelle verwendet, in der die maximale Kohärenz vorhanden ist. Dieselbe Zelle wird für die FFT in jedem Kanal verwendet. Die Kohärenz muß in mehr als einem Kanal untersucht werden, da bei Nachführungen bei geringen Winkeln es möglich sein kann, daß in einem Kanal kein Signal vorhanden ist infolge einer gegenphasigen Überlagerung eines direkten Signals und eines Signals, das durch Reflexion erzeugt wurde.
Das Problem bei der Erfindung liegt bei der räumlichen Filterung, die in der Einrichtung 14 durchgeführt wird. sie ist ein linearer Vorgang und wird ausgeführt durch eine Matrix-Operation M, bei der mehrere Ausgangssignale erzeugt werden, von denen jedes ein unterschiedliches effektives Phasenzentrum hat, wobei die Phasenzentren, soweit möglich, die ursprüngliche Ausdehnung der Antennenaperatur überdecken. Ein einfaches Beispiel dieser Technik ist enthalten in dem Prozeß, der beschrieben ist von Davies D.E.N. "Independent Angular Steering of each zero of the directional pattern for a linear array", I.E.E.E. Transactions, Antennas and Propagation Vol. AP-15, Seiten 298, März 1967. Hier wird angegeben, wie voneinander unabhängig steuerbare Null-Stellen mit einer Kaskade von Netzwerken erzeugt werden können. Die in dieser Referenz beschriebene Arbeit bezieht sich nicht auf die räumliche Filterung, auf die bei der neuen Antenne Bezug genommen wird. Die an n Einzelantennen ankommenden Signale der Antenne werden so kombiniert, daß n-1 Ausgangssignale erzeugt werden. Jedes dieser Ausgangssignale ist das Produkt einer vektoriellen Addition von zwei benachbarten Eingangssignalen, von denen eines um µ Radianten phasenverschoben wurde. In diesem Fall hat M die Form
Die Spannweite der Phasenzentren am Ausgang ist mal die ursprüngliche Apertur. Wird eine Nullstelle in Richtung eines interferierenden Signals gerichtet, dann wird der Beitrag dieses Signals bei allen Strahlrichtungen, die für die Nachführfunktion gebildet werden, gedämpft. In Antennenausdrücken kann man sagen, daß die Ausgangssignale der räumlichen Filter eine lineare Zeile von Einzelantennen darstellen, die jeweils ein Winkelverhalten haben, das gegeben ist durch das Produkt des Strahlungsdiagramms eines einzelnen Elements in der "tatsächlichen" Antennenzeile E (R) und der Modifikation m (R), die gegeben ist durch die räumliche Filterung. Die aufeinanderfolgende Erzeugung von ausgerichteten Strahlen D1( R ), D2( R ) kann man sich gebildet denken durch das Produkt der modifizierten Elementen-Strahlungsdiagramme für ein Element und die unterschiedlichen Faktoren A1( R ), A2( R ) für die Antennenzeile, d. h.
Dr(R) = E(R) · m(R) · Ar(R).
A(R) wird geschwenkt und m(R) wird so gewählt, daß die Null-Stelle jeweils in Richtung des interferierenden Signals gerichtet ist, so daß alle Richtdiagramme so geformt werden, daß das unerwünschte Signal automatisch ausgeblendet wird.
Mit der Verwendung einer solch einfachen Matrix ist es nicht möglich, den gewünschten Grad der Ausrichtung und Bündelung zu erhalten, der notwendig ist für die Nachführfunktion bei kleinen Winkeln. Innerhalb des allgemeinen Konzepts der räumlichen Filterung wird die Verwendung von zwei speziellen Filteralgorithmen in Betracht gezogen, die besonders wichtig sind. Der erste Algorithmus ist analog zu einem Bandpaßfrequenzfilter und dämpft Signale, die außerhalb vorgegebener Winkelgrenzen anfallen. Für dieses Filter werden die Wichtungen wie nachfolgend angegeben gewählt:
oder
Hierbei gilt:
  • - P ist der Durchlaßbereich (zwischen -6 dB-Punkten) in Standardstrahlbreiten der Antennenapretur,
  • - die Bandmitte ist einem Winkel zugeordnet, der um Q Strahlbreiten gegenüber der Hauptstrahlrichtung der Antenne versetzt ist,
  • - n ist die Zahl der Einzelantennen der Antenne,
  • - m ist die Zahl der bei der Filterung erzeugten Ausgangssignale,
  • - l ist variabel und kann Werte von 1 bis n annehmen, und
  • - k läuft von 1+ (n-m) bis (n+m) (Gleichung 1) oder von (n-m+1) bis (n+m-1) (Gleichung 2).
Bei Gleichung 1 wird angenommen, daß n und m geradzahlig sind. Die resultierenden Gewichtungen für eine Antennenzeile mit acht Einzelantennen, wobei Q=O BW (BW=Strahlbreiten) und m=5 ist, sind in der Fig. 3 dargestellt (sie ergeben sich aus Gleichung 2). Typische modifizierte Ausgangssignale für einzelne Einzelantennen sind in der Fig. 4a für die dritte (mittlere) Einzelantenne und in Fig. 4b für die nullte und sechste (äußerste) Einzelantennen dargestellt. Die beiden letztgenannten Ausgangssignale werden normalerweise nicht weiter verarbeitet, da Interferenzreste in den Grenzbereichen der Sperrbereiche verbleiben.
Durch weitere Gewichtungen wird ein räumliches Kammfilter gebildet, durch das Signale aus bestimmten Winkeln stark gedämpft werden. Die Gewichtungen für das zentrale Ausgangssignal der Matrix, die notwendig sind, um eine Ausrichtung auf einen Winkel R (BW) in Bezug auf die Hauptstrahlrichtung zu ermöglichen, haben Bezug zu einer Hilbert- Reihe und sind gegeben durch
Hierbei ist n die Zahl der Einzelantennen einer Antennenzeile. Für eine Antennenzeile mit acht Einzelantennen ergeben sich folgende Faktoren:
Die Gewichtung für die nicht zentralen Ausgangssignale erhält man durch eine Verschiebung der o. g. Gewichtung nach rechts (oder links) der Aperturmittellinie und anschließend muß ein Ausgleich der "negativen" und "positiven" Gewichtungen erfolgen, so daß das resultierende Ausgangssignal von einem Signal unter dem Winkel R null ist. Im Falle für die Hauptstrahlrichtung wird dies anhand der nachfolgenden Matrix, die fünf Ausgangssignale ergibt, erläutert:
Die Koeffizienten a und b werden so gewählt, daß die Null- Bedingung erfüllt ist:
und
Das durch diese Matrix bestimmte Winkelverhalten ist in der Fig. 5 dargestellt. Die resultierenden Signale sind, unter Berücksichtigung der Schwenkung und Strahlausrichtung, das Produkt des Durchschnitts der Strahlungsdiagramme und des Schwenkfaktors der Antennenzeile.
Die einzelnen Zeilen der Matrix können weiterhin so verändert werden, daß die Summe der Quadrate der Gewichtungsfaktoren für die einzelnen Zeilen dieselben sind. In der Fig. 6 sind die Gewichtungsfaktoren dargestellt, die verwendet wurden, um sieben Ausgangssignale zu erhalten, die alle in der Hauptstrahlrichtung eine Null aufweisen und bei denen die oben beschriebene Bemessung angewandt wurde.
Die auf eine der oben beschriebenen Arten erhaltenen Raum-Filterausgangssignale werden einer Mehrfachstrahlformungsschaltung 15 zugeführt. Diese ist auf bekannte Weise realisiert in digitaler Form mittels FFT, deren Ausgangssignale die Summe aller Eingänge nach Anwendung unterschiedlicher Phasengradienten darstellen.
Der Strahlformungsschaltung nachgeschaltet ist eine Nachführschaltung 16, die die Ausgangssignale der Strahlformungsschaltung abtastet, um ein maximales Signal zu erhalten (entsprechend einer maximalen Kohärenz). Kennt man das spezielle Ausgangssignal der Strahlformungsschaltung mit dem größten Wert, dann ist es möglich, die inkrementalen Phasengradienten (die in der Strahlformungsschaltung angewandt wurden) zu identifizieren, wodurch es möglich ist, den Einfallswinkel des von dem zu ortenden Ziels reflektierten Signals zu bestimmen. Die Auflösung der Strahlformung ist in dieser Stufe begrenzt auf ()BW (wobei N die Zahl der Eingangssignale und M die Zahl der Punkte in der FFT ist). Dies entspricht den Phasen-Quantisierungsstufen der FFT. Es ist jedoch eine Interpolation, gestützt auf zwei Punkte um das maximale Signal des Strahlformungsnetzwerkes, möglich, und somit ist eine Auflösung innerhalb der Quantisierungsgrenze möglich. Es hat sich ergeben, daß eine FFT mit 4N-Punkten, der eine solche Interpolation nachgefügt wird, in der Praxis ausreichend ist.
Die Stabilität der Nachführung bei geringen Winkeln ist auch von dem Signalverhältnis des direkten Signals zu dem Mehrwegeausbreitungssignal abhängig und nicht nur von der absoluten Signalstärke des direkten Signals. Um in dieser Situation die räumliche Bandpaßfilterung optimal zu nutzen, wird die -6bB-Sperrgrenze so gelegt, daß sie ungefähr bei den niedrigsten zu erwartenden Zielwinkeln liegt. Obwohl bei dieser Wahl das Filter offensichtlich auch das direkte Signal dämpft, ist seine Wirkung auf das Mehrwegeausbreitungssignal wesentlich stärker und somit erhält man ein günstigeres Verhältnis von direktem Signal zu Mehrwegeausbreitungssignal. Das Verhältnis ist in diesem Fall günstiger, verglichen mit dem Fall, bei dem die Sperrgrenze in die Horizontebene gelegt wird, wobei das direkte Signal noch im Durchlaßbereich des Bandfilters und das entsprechende Mehrwegeausbreitungssignal bereits im Sperrbereich liegt.
Es ist weiterhin so, daß die äußeren Ausgangssignale der räumlichen Bandpaßfilterung ein weniger günstiges Strahlungsdiagramm ergeben. Eine verbesserte Unterdrückung der Störungen infolge von Mehrwegausbreitungen und folglich ein verbessertes Nachführverhalten erhält man dann, wenn man die Amplituden der räumlichen Bandpaßbilder-Ausgangssignale vor ihrer Zuführung zum Strahlformungsnetzwerk so verändert, daß man den äußeren weniger Gewicht beimißt.
Der Hauptvorteil der räumlichen Bandpaßfilterung ist ihre Stabilität darin, daß Signale aus allen Winkeln unterhalb des Horizonts gedämpft werden. Sie ist deshalb von besonderem Vorteil in den Fällen, bei denen diffuse Mehrwegeausbreitungssignale vorhanden sind, bei denen Ziele bei vollständig unbekannten Elevationswinkeln vorhanden sind, und in Situationen, bei denen in kleinen Winkelbereichen mehrere Ziele vorhanden sind.
Um das Kammfilter bei Nachführungen in kleinen Winkelbereichen zu verwenden, ist es notwendig, das Kamm-Muster genau in die Einfallsrichtung des Mehrwegeausbreitungssignals auszurichten. Es ist deshalb dann nicht von großem Wert, wenn es notwendig ist, Ziele in vollständig unbekannten Elevationen oder bei diffusen Mehrwegausbreitungen zu verfolgen. Der Hauptvorteil des räumlichen Kammfilters jedoch ist die Stärke, mit der die Dämpfung der unerwünschten Signale erfolgt, und seine Schnellheit. Dies macht es ideal zur Verwendung bei Zielverfolgungen in besonders niedrigen Winkeln und bei Situationen, bei denen es wahrscheinlich ist, daß das Mehrwegeausbreitungssignal ein gespiegeltes Signal ist und die Trennung zwischen direktem und Mehrwegeausbreitungssignal weniger als 0,3 Strahlbreiten ist.
Es ist möglich, beim Beginn der Nachführung und beim Aufsuchen des Ziels zunächst die räumliche Bandpaßfilterung anzuwenden und anschließend bei der optimalen Nachführung des Ziels bei niedrigsten Winkeln die Kammfilterung durchzuführen. Ob diese Lösung praktikabel ist, hängt wesentlich von der Geschwindigkeit des digitalen Signalprozessors in bezug auf die Annäherungsgeschwindigkeit des Ziel ab.
Auch bei der Verwendung der räumlichen Filterung ist es möglich, mehrere Ziele nachzuführen, da die Möglichkeit der Verarbeitung in mehreren Kanälen bis zur Strahlformung aufrechterhalten bleibt.
Der beschriebene Algorithmus für die räumliche Filterung illustriert den Nutzen der rechteckigen und der kammförmigen Charakteristika. Verfeinerungen der Algorithmen sind ebenfalls eingeschlossen. Sie ermöglichen beispielsweise die Reduzierung von Nebenkeulensignalen beim rechteckigen Filter und verbreitern etwas den Sperrbereich der Kammfiltermatrix.
Die neue Antenne wurde im Zusammenhang mit einem Radarnachführsystem beschrieben; sie ist jedoch auch für Überwachungsradargeräte und für Peilsysteme geeignet.
Eine modifizierte Einrichtung istt in der Fig. 7 dargestellt. Das räumliche Filter 14 wird hier nur als Bandpaßfilter verwendet und dazu ausgenützt, in einer Einrichtung 17 die Elevation abzuschätzen. Anschließend wird dann ein enges Kammfilter gebildet, und zwar in Kaskadenschaltung zu dem Bandpaßfilter. Es wird die Hilbert-Kammfilterbildung verwendet, die oben beschrieben wurde. Dieses Kammfilter reduziert dann den Pegel der Mehrwegeausbreitungssignale, 16 gelangen. Wenn eine neue Abschätzung des Elevationswinkels des Ziels erwünscht ist, dann wird diese Abschätzung durchgeführt und das Kammfilter neu ausgerichtet. Dies erfolgt mehrmals in einer adaptiven Weise.
Es ist natürlich eine Grenze vorhanden für den niedrigsten Winkel, auf den das Kammfilter ausgerichtet werden kann, bevor eine nicht mehr akzeptable Abschwächung der Zielsignalstärke eintritt. Dieser niedrigste Winkel liegt ungefähr bei bis einer normalen Strahlbreitentrennung oder in Ausdrücken des Elevationswinkels bis Strahlbreiten. Es muß natürlich ein Kompromiß gebildet werden hinsichtlich der Entscheidung bezüglich der gewünschten Schärfe des Null-Einzugs, der auf Kosten einer scharf begrenzten Bandpaßcharakteristik geht.
Bei einer Modifikation der neuen Antenne werden die n Einzelantennen der Antenne in Gruppen aufgeteilt, wobei die Einzelantennen innerhalb einer jeden Gruppe gewichtet und summiert werden. Die Ausgangssignale dieser Gruppen werden nacheinanderfolgend digitalisiert und dann in der oben beschriebenen Weise digital verarbeitet. Die Antennengruppen können überlappend oder nicht überlappend gewählt werden. Bei einer Überlappung kann man sekundäre Keulen reduzieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Antenne mit einem HF- oder ZF-Mehrfachstrahlbildungsnetzwerk gekoppelt ist, können die einzelnen Ausgangssignale für die einzelnen Strahlen digitalisiert und in dem digitalen Prozessor zurücktransformiert werden, um, zumindest angenähert, die ursprüngliche Antennenaperturverteilung zu rekonstruieren, bevor die beschriebene digitale Signalverarbeitung erfolgt.

Claims (7)

1. Antenne zur Bestimmung der Raumposition von Objekten,
mit mehreren Antennenelementen,
mit einer Frequenzumsetzeinrichtung (10), welche die Empfangssignale von den einzelnen Antennenelementen je in eine Null-Zwischenfrequenz umsetzt,
und mit einer Raumfiltereinrichtung (14), welche eine räumliche Filterung bezüglich Signalen aus unerwünschten Richtungen bewirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antennenelemente die Einzelantennen einer phasengesteuerten Antenne bilden,
daß der Frequenzumsetzeinrichtung (10) eine Analog/Digital- Wandlereinrichtung (11) nachgeschaltet ist zur gleichzeitigen Erzeugung digitaler Signale für alle Kanäle,
daß die Raumfiltereinrichtung (14) die digitalen Signale in allen Kanälen parallel matrixartig verarbeitet unter Bildung einer Anzahl von Ausgangssignalen, von denen jedes ein unterschiedliches effektives Phasenzentrum hat, wobei diese Phasenzentren weitgehend die Antennenapertur der phasengesteuerten Antenne überdecken,
und daß zum Erhalt einer räumlichen Bandpaßfilterung folgende Wichtung vorgenommen wird: oder wobei gilt:
  • - P ist der Durchlaßbereich (zwischen -6 dB-Punkten) in Standardstrahlbreiten der Antennenapretur,
  • - die Bandmitte ist einem Winkel zugeordnet, der um Q Strahlbreiten gegenüber der Hauptstrahlrichtung der Antenne versetzt ist,
  • - n ist die zahl der Einzelantennen der Antenne,
  • - m ist die Zahl der bei der Filterung erzeugten Ausgangssignale,
  • - l ist variabel und kann Werte von 1 bis n annehmen, und
  • - k läuft von 1+ (n-m) bis (n+m) (Gleichung 1) bzw. von (n-m+1) bis (n+m-1) (Gleichung 2).
2. Antenne zur Bestimmung der Raumposition von Objekten,
mit mehreren Antennenelementen,
mit einer Frequenzumsetzeinrichtung (10), welche die Empfangssignale von den einzelnen Antennenelemente je in eine Null-Zwischenfrequenz umsetzt,
und mit einer Raumfiltereinrichtung (14), welche eine räumliche Filterung bezüglich Signalen aus unerwünschten Richtungen bewirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antennenelemente die Einzelantennen einer phasengesteuerten Antenne bilden,
daß der Frequenzumsetzeinrichtung (10) eine Analog/Digital- Wandlereinrichtung (11) nachgeschaltet ist zur gleichzeitigen Erzeugung digitaler Signale für alle Kanäle,
daß die Raumfiltereinrichtung (14) die digitalen Signale in allen Kanälen parallel matrixartig verarbeitet unter Bildung einer Anzahl von Ausgangssignalen, von denen jedes ein unterschiedliches effektives Phasenzentrum hat, wobei diese Phasenzentren weitgehend die Antennenapertur der phasengesteuerten Antenne überdecken,
und daß zum Erhalt einer räumlichen Kammfilterung folgende Wichtung vorgenommen wird: wobei gilt:
  • - R ist ein Einfallswinkel bezüglich der Hauptstrahlrichttung der Antenne,
  • - l ist variabel und kann Werte vvon 1 bis n annehmen,
  • - m ist die Zahl der bei der Filterung erzeugten Ausgangssignale, und
  • - n ist die Zahl der Einzelantennen der Antenne.
3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Kammfilterung zusätzlich folgende Wichtung vorgenommen wird: odder mit der in Anspruch 1 angegebenen Bedeutung für die einzelnen Größen dieser Wichtungsformel.
4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumfiltereinrichtung ein räumliches Bandpaßfilter und ein räumliches Kammfilter aufweist, die zueinander in Kaskadenschaltung angeordnet sind, wobei zunächst zur Schätzung des Signaleinfallwinkels nur mit dem Bandpaßfilter und für eine anschließende Bestimmung des Signaleinfallwinkels mit dem Bandpaßfilter und dem Kammfilter gefiltert wird.
5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelantennen in Gruppen aufgeteilt sind,
daß die Wichtung an den Signalen von den Einzelantennen innerhalb einer jeden Gruppe durchgeführt wird und die gewichteten Signale dann summiert werden, und
daß die Ausgangssignale der Gruppen nacheinander digitalisiert und der Raumfiltereinrichtung (14) zugeführt werden.
6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die einzelnen Gruppen überlappen.
7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Dopplerverarbeitungseinrichtung (13) mit einer Fouriertransformationseinrichtung für jeden Kanal unabhängig eine schnelle Fourier-Transformation erfolgt,
daß die resultierenden Signale einem Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenz-Mehrfachstrahlformungsnetzwerk zugeführt werden und
daß die Ausgangssignale für die einzelnen Strahlen einer Digitalisierungseinrichtung und einer Rücktransformationseinrichtung und danach der Raumfiltereinrichtung (14) zugeführt werden.
DE19813110532 1980-03-26 1981-03-18 Phasengesteuerte antenne Granted DE3110532A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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DE19813110532 Granted DE3110532A1 (de) 1980-03-26 1981-03-18 Phasengesteuerte antenne

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