DE3110532C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- 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
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- antenna
- signals
- spatial
- individual
- filtering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/38—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal
- G01S3/42—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal the desired condition being maintained automatically
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
- G01S13/68—Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements 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
- H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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:
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:
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.
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.
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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB801073A GB2072986B (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Phased array signal processing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3110532A1 DE3110532A1 (de) | 1982-01-14 |
DE3110532C2 true DE3110532C2 (de) | 1991-11-28 |
Family
ID=10512401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813110532 Granted DE3110532A1 (de) | 1980-03-26 | 1981-03-18 | Phasengesteuerte antenne |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4431995A (de) |
JP (1) | JPS56151375A (de) |
DE (1) | DE3110532A1 (de) |
GB (1) | GB2072986B (de) |
IT (1) | IT1194772B (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4223676A1 (de) * | 1992-07-17 | 1994-01-20 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zur adaptiven räumlichen Filterung bzw. Störunterdrückung beim Funksignalempfang |
DE19511752A1 (de) * | 1995-03-30 | 1996-10-10 | Siemens Ag | Verfahren zum hochauflösenden Auswerten von Signalen zur ein- oder zweidimensionalen Richtungs- oder Frequenzschätzung |
DE19722472A1 (de) * | 1996-05-29 | 1997-12-11 | Motorola Inc | Verfahren und System für eine digitale Strahlformung |
DE10137580A1 (de) * | 2001-08-01 | 2003-02-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Strahlungsdiagrammformung in einem Funkkommunikationssystem |
DE4206797A1 (de) * | 1991-03-12 | 2003-08-14 | Airsys Atm Ltd | Radarantennensystem |
DE102004020276A1 (de) * | 2004-04-26 | 2005-11-17 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Funkpeilung mehrerer spektral überlappender Funkstationen |
US7054663B2 (en) | 2001-08-01 | 2006-05-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for polar diagram shaping in a radio communications system |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4651155A (en) * | 1982-05-28 | 1987-03-17 | Hazeltine Corporation | Beamforming/null-steering adaptive array |
US5257030A (en) * | 1987-09-22 | 1993-10-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Antenna system |
JPS6479683A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna apparatus |
DE4014407A1 (de) * | 1990-05-04 | 1991-11-07 | Rohde & Schwarz | Hochfrequenzpeiler |
DE9116931U1 (de) * | 1991-12-04 | 1994-11-03 | Rohde & Schwarz GmbH & Co KG, 81671 München | Hochfrequenzpeiler für Kraftfahrzeuge |
US5691728A (en) * | 1996-03-25 | 1997-11-25 | Trw Inc. | Method and apparatus for bias error reductioon in an N-port modeformer of the butler matrix type |
DE19753932A1 (de) * | 1997-12-05 | 1999-06-10 | Cit Alcatel | Verfahren zur Bestimmung der Empfangsrichtung mittels einer Gruppenantenne, Funkfeststation und Funksystem |
US6115409A (en) * | 1999-06-21 | 2000-09-05 | Envoy Networks, Inc. | Integrated adaptive spatial-temporal system for controlling narrowband and wideband sources of interferences in spread spectrum CDMA receivers |
US7103383B2 (en) * | 2002-12-31 | 2006-09-05 | Wirless Highways, Inc. | Apparatus, system, method and computer program product for digital beamforming in the intermediate frequency domain |
US7474262B2 (en) * | 2005-07-01 | 2009-01-06 | Delphi Technologies, Inc. | Digital beamforming for an electronically scanned radar system |
US7639171B2 (en) * | 2007-09-27 | 2009-12-29 | Delphi Technologies, Inc. | Radar system and method of digital beamforming |
US8736484B2 (en) * | 2010-08-11 | 2014-05-27 | Lockheed Martin Corporation | Enhanced-resolution phased array radar |
US9379439B2 (en) * | 2014-02-14 | 2016-06-28 | The Boeing Company | Adaptive interference suppression via subband power measurements of a phased-array antenna |
US10877151B2 (en) * | 2015-07-31 | 2020-12-29 | Teledyne Instruments, Inc. | Small aperture acoustic velocity sensor |
US11525911B2 (en) * | 2019-11-14 | 2022-12-13 | GM Global Technology Operations LLC | Radar system control to perform cross-traffic management in a vehicle with a trailer |
TWI762243B (zh) * | 2021-03-17 | 2022-04-21 | 緯創資通股份有限公司 | 頻率調變連續波雷達、數位訊號處理方法與表徵資訊偵測方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1493732A (en) * | 1975-07-24 | 1977-11-30 | Standard Telephones Cables Ltd | Radio direction finding equipment |
GB1508952A (en) * | 1976-02-24 | 1978-04-26 | Standard Telephones Cables Ltd | Radar receiver |
-
1980
- 1980-03-26 GB GB801073A patent/GB2072986B/en not_active Expired
-
1981
- 1981-03-18 DE DE19813110532 patent/DE3110532A1/de active Granted
- 1981-03-19 US US06/245,504 patent/US4431995A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-03-25 IT IT20713/81A patent/IT1194772B/it active
- 1981-03-26 JP JP4328781A patent/JPS56151375A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4206797A1 (de) * | 1991-03-12 | 2003-08-14 | Airsys Atm Ltd | Radarantennensystem |
DE4206797B4 (de) * | 1991-03-12 | 2005-10-13 | Airsys Atm Ltd., Chessington | Verfahren zum Betreiben eines Radarantennensystems und Radarantennensystem |
DE4223676A1 (de) * | 1992-07-17 | 1994-01-20 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zur adaptiven räumlichen Filterung bzw. Störunterdrückung beim Funksignalempfang |
DE19511752A1 (de) * | 1995-03-30 | 1996-10-10 | Siemens Ag | Verfahren zum hochauflösenden Auswerten von Signalen zur ein- oder zweidimensionalen Richtungs- oder Frequenzschätzung |
DE19722472A1 (de) * | 1996-05-29 | 1997-12-11 | Motorola Inc | Verfahren und System für eine digitale Strahlformung |
DE19722472C2 (de) * | 1996-05-29 | 1999-05-12 | Motorola Inc | Prozessoren und Verfahren zur Strahlformung |
DE10137580A1 (de) * | 2001-08-01 | 2003-02-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Strahlungsdiagrammformung in einem Funkkommunikationssystem |
US7054663B2 (en) | 2001-08-01 | 2006-05-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for polar diagram shaping in a radio communications system |
DE10137580B4 (de) * | 2001-08-01 | 2009-01-08 | Nokia Siemens Networks Gmbh & Co.Kg | Verfahren zur Strahlungsdiagrammformung in einem Funkkommunikationssystem |
DE102004020276A1 (de) * | 2004-04-26 | 2005-11-17 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Funkpeilung mehrerer spektral überlappender Funkstationen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2072986A (en) | 1981-10-07 |
GB2072986B (en) | 1984-06-13 |
JPS56151375A (en) | 1981-11-24 |
DE3110532A1 (de) | 1982-01-14 |
IT8120713A0 (it) | 1981-03-25 |
US4431995A (en) | 1984-02-14 |
IT1194772B (it) | 1988-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3110532C2 (de) | ||
DE69930384T2 (de) | Adaptive gruppenantenne | |
DE60010108T2 (de) | Verfahren zum adaptieren einer antennenkeule an laufende betriebsbedingungen, anordnung zur bildung einer adaptierten antennenkeule und adaptives antennensystem | |
DE2402050C3 (de) | Vorrichtung zur Verbesserung des Signal/Rauschabstands von Signalen, die von mehreren Antennen empfangen werden | |
DE60218244T2 (de) | Digitale adaptive Subarray-Strahlformung und deterministische Summen-und Differenz-Strahlformung mit Störungsauslöschung und Aufrechterhaltung des Monopulsverhältnisses | |
DE69526892T2 (de) | Bündelerreger mit adaptiven Filtern mit beschränkten Koeffizienten zur Unterdrückung von Interferenzsignalen | |
DE3884974T2 (de) | Geformte Antennengruppe. | |
DE69812783T2 (de) | Gruppenantenne mit Störungschutz | |
DE69819273T2 (de) | Antenne gebildet durch eine Vielzahl von akustischen Detektoren | |
DE60209290T2 (de) | Gruppenantennensystem mit superhohem Gewinn und Steuerungsverfahren dafür | |
DE69314412T2 (de) | Antenne mit Nebenkeulenunterdrückung | |
DE69208820T2 (de) | Verarbeitungsverfahren für Antennendiagramme | |
DE60125723T2 (de) | Schätzung des antenneneinfallswinkels unter verwendung des gewichtsvektors für die aufwärtsverbindung | |
EP0959367A2 (de) | Verfahren zur räumlichen Richtstrahlbildung in Peilanlagen | |
DE60204617T2 (de) | Nullrichtungssteuerverfahren für Antennenanordnung | |
DE19748604B4 (de) | Verfahren zur Bestimmung eines Seiten- und/oder eines Höhenwinkels bei einem mehrstrahligen Radarsystem sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE19627218B4 (de) | Radarvorrichtung | |
DE19648327B4 (de) | Verfahren zur Richtstrahlbildung in Peilanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
EP0487940B1 (de) | Pulsdoppler-Radargerät | |
DE69214590T2 (de) | Verfahren zur Reduzierung von Nebenkeulen in Antennencharakteristiken | |
DE4223676C2 (de) | Verfahren zur adaptiven räumlichen Ausfilterung eines gewünschten Signals und zur Unterdrückung von Störersignalen beim Funksignalempfang | |
DE69206927T2 (de) | Verfahren zur Verarbeitung von Antennencharakteristiken | |
DE3786787T2 (de) | Monopulsantenne mit verbesserter nebenstrahlungsunterdrückung. | |
DE3909874C2 (de) | Verfahren zur Digitalisierung und Signalverarbeitung von Empfangssignalen eines Phased-Array-Empfangssystems und Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens | |
EP3082273B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur reduktion von korrelierten störsignalen in mehrkanal-empfängersystemen mit digitaler strahlformung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: GRAF, G., DIPL.-ING., PAT.-ASS., 7000 STUTTGART |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: KLUNKER, H., DIPL.-ING. DR.RER.NAT. SCHMITT-NILSON |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |