DE2947762A1 - ARRANGEMENT FOR DETECTING THE ANTENNA TRACKING ERROR IN A TELECOMMUNICATION SYSTEM - Google Patents

Description

DB 417DB 417

Ital.Anm.Nr.3O211 A/78 10676/H/Ro.Italian note no. 3O211 A / 78 10676 / H / Ro.

vom 27. November 1978dated November 27, 1978

Societa Italiana TelecomunicazioniSocieta Italiana Telecomunicazioni

Siemens s.p.a. Piazzale Zavattari, 12, Mailand/ItalienSiemens s.p.a. Piazzale Zavattari, 12, Milan / Italy

Anordnung zur Ermittlung des Antennen-Nachführungsfehlers in einem Fernmeldesystem. Arrangement for determining the antenna tracking error in a telecommunications system.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Im wesentlichen handelt es sich um eine Schaltungsanordnung, die es ermöglicht, aus einem Pilotsignal den Nachführungsfehler, insbesondere der Sende-Empfangs-Antenne der Erdfunkstelle eines Satelliten-Fernmeldesystems zu ermitteln.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1. Essentially it is a circuit arrangement that enables the tracking error, in particular of the transmit-receive antenna, from a pilot signal to determine the earth station of a satellite telecommunications system.

Die in zunehmendem Maße zur Nachrichtenübermittlung eingesetzten Satelliten-Fernmeldesysteme arbeiten normalerweise mit HöchstfrequenzSignalen im GHz-Bereich; zur Zeit wird das Frequenzband 4-6 GHz verwendet, doch versucht man bereits, mit Frequenzen von 12-14 GHz oder noch höheren Frequenzen, zu arbeiten. Diese hohen Frequenzen haben den Vorteil, daß sie den Einsatz von Antennen großer Richtfähigkeit gestatten, die notwendig sind, damit ein zur Auswertung ausreichender Bruchteil der ausgestrahlten Leistung zu der um Zehntausende von Kilometern entfernten Antenne eines Zieles, also eines Satelliten bzw. einer Erdfunkstelle gelangt. Wegen der hohen Richtfähigkeit der Antenne und der großen Entfernungen muß die Antenne der Erdfunkstelle durch möglichst genaue Nachführung auf den Satelliten ausgerichtet werden. Zu diesem ZweckThe satellite communications systems that are increasingly being used for communications are normally operating with high-frequency signals in the GHz range; at the moment it will Frequency band 4-6 GHz used, but attempts are already being made with frequencies of 12-14 GHz or even higher frequencies, to work. These high frequencies have the advantage that they allow the use of antennas with great directivity, which are necessary so that a sufficient fraction of the broadcast power to evaluate the tens of thousands from a distant antenna of a target, i.e. a satellite or an earth station. Because of the high The antenna of the earth station must be able to direct the antenna and the great distances by tracking as precisely as possible be aimed at the satellite. To this end

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sendet der Satellit ein Pilotsignal, das von der Antenne empfangen und zu einem Fehlersignal verarbeitet wird, mit dem nach zweckmäßiger Verstärkung und unter Verwendung eines Motors die Antenne um zwei Achsen - meistens die senkrechte und die horizontale Achse - gedreht werden kann.The satellite sends a pilot signal that is received by the antenna and is processed into an error signal with which, after appropriate amplification and using a motor, the Antenna around two axes - mostly the vertical and the horizontal axis - can be rotated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Anordnung anzugeben, die sich für Fernmeldesysteme eignet, welche sowohl mit linearer Polarisation unabhängig vom Polarisationswinkel als auch mit rechts- oder linkszirkularer Polarisation arbeiten können.The invention is based on the object of specifying a structurally simple arrangement which is suitable for telecommunication systems suitable, which both with linear polarization independent of the polarization angle and with right or left circular Polarization can work.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung gelöst.This object is achieved by the arrangement characterized in claim 1.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Wechsel von der linearen Polarisation zur Zirkularpolarisation beim Sendesystem (oder umgekehrt) keine weiteren Einstellungen erforderlich sind.A particular advantage of the invention is that a change from linear polarization to circular polarization no further settings are required for the sending system (or vice versa).

An einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:In a non-limiting embodiment, the Invention described in more detail below. In the drawing show:

Fig. 1 teilweise das Blockschaltbild einer Empfangsstation mit der hier beschriebenen Schaltungsanordnung;Fig. 1 partially shows the block diagram of a receiving station with the circuit arrangement described here;

Fig. 2 die Empfangsantenne und die Komponenten des der empfangenen elektromagnetischen Welle zugeordneten elektrischen Feldes;Fig. 2 shows the receiving antenna and the components of the electrical associated with the received electromagnetic wave Field;

Fig. 3 und 4 den Verlauf der durch das elektrische Feld nach Fig. 2 angeregten Wellentypen;3 and 4 show the course of the wave types excited by the electric field according to FIG. 2;

Fig. 5 ein linear polarisiertes elektromagnetisches Feld dar;Figure 5 illustrates a linearly polarized electromagnetic field;

030023/0841030023/0841

— ο — ■- ο - ■

Fig. 6, 7 und 8 die Positionen der drei Differenzphasenschieber DP.., DP2, DP jeweils bei linearer, rechtszirkularer und linkszirkularer Polarisation;Fig. 6, 7 and 8 the positions of the three differential phase shifters DP .., DP2, DP each with linear, right-circular and left circular polarization;

Fig. 9 und 10 die Richtungen der Ausgänge der Schaltungen OMT und OMT- zum Aussondern von Wellentypen;9 and 10 show the directions of the outputs of the circuits OMT and OMT- for rejecting modes;

Fig. 11 und 12 Darstellungen zur Berechnung der an den Ausgängen der Schaltungen OMT und 0MT„ bei linearer Polarisation vorliegenden Felder; und11 and 12 representations for calculating the to Outputs of the circuits OMT and 0MT "with linear polarization present fields; and

Fig. 13 und 14 Darstellungen zur Berechnung der an den Ausgängen der Schaltungen OMT und OMT- bei Zirkularpolarisation vorliegenden Felder.13 and 14 representations for calculating the at the outputs of the circuits OMT and OMT- with circular polarization present fields.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild des Erregers (Illuminators) einer Fernmeldeantenne dargestellt, die mit einer automatischen Nachführungseinrichtung ausgerüstet ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei angenommen, daß die Antenne genau ausgerichtet ist. Es sind mit ζ die Antennenachse und mit χ und y zwei zueinander orthogonale, auf der Antennenachse ζ senkrecht stehende und daher zur Antennenöffnungsfläche parallele Achsen bezeichnet. Hat die Antenne einen Nachführungsfehler, so kann die von ihrer Achse angenommene Lage z¹ durch die beiden Winkelfehler ε und εIn Fig. 1 the block diagram of the exciter (illuminator) of a telecommunication antenna is shown, which is equipped with an automatic tracking device. Referring to Figure 2, assume that the antenna is properly aligned. With ζ the antenna axis and with χ and y two mutually orthogonal axes that are perpendicular to the antenna axis ζ and therefore parallel to the antenna opening surface are designated. If the antenna has a tracking error, the position z ¹ assumed by its axis can be determined by the two angle errors ε and ε

χ yχ y

beschrieben werden, die in der Ebene xz bzw. yz liegen. Es seienwhich lie in the plane xz or yz. Be there

ferner E und E die zu den Achsen χ und y parallel liegenden χ yfurthermore E and E are those lying parallel to the axes χ and y χ y

Komponenten des der empfangenen elektromagnetischen Welle zugeordneten elektrischen Feldes.Components of the received electromagnetic wave associated electric field.

Nach Fig. 1 wird die von der Antenne empfangene Energie durch das Horn H aufgenommen und in einen zylindrischen Hohlleiter G geleitet. Die Felder E und E von Fig. 2 erregen den Hohlleiter G gemäß "unendlichen" Wellentypen; der Durchmesser des Hohlleiters G ist so bemessen, daß die Ausbreitung der Wellentypen TE₁₁, TM₀₁, TE₃₁ ermöglicht wird.According to FIG. 1, the energy received by the antenna is absorbed by the horn H and conducted into a cylindrical waveguide G. The fields E and E of FIG. 2 excite the waveguide G according to "infinite" wave types; the diameter of the waveguide G is dimensioned so that the propagation of the wave types TE ₁₁ , TM ₀₁ , TE _{31 is} made possible.

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In Fig. 3 sind die Verteilungen des elektrischen Feldes
dargestellt, das im Hohlleiterquerschnitt 1-1 (Fig. 1) bei den Wellentypen TE₁₁ und TE₁ auftritt. Die beiden VerteilungenIn Fig. 3 are the electric field distributions
shown, which occurs in the waveguide cross-section 1-1 (Fig. 1) with the wave types TE ₁₁ and TE ₁ . The two distributions

TE¹ _ΛΛ und TE" werden durch die Felder E und E von Fig. 2 itt* lic« γ λ TE ¹ _ΛΛ and TE "are represented by the fields E and E of FIG. 2 itt * lic« γ λ

bei beliebiger Nachführungslage hervorgerufen. Die beiden Verteilungen TE'₂₁ und TE" sind ebenfalls durch E und Ε_χ angeregt, wenn die Antenne einen Nachführungsfehler aufweist.caused by any tracking position. The two distributions TE _'21 and TE "are also _{excited by E and Ε χ} if the antenna has a tracking error.

Der Wellentypkoppler C entnimmt aus dem Hohlleiter G die dem Wellentyp TE'₂₁ zugeordnete Energie und sendet diese über
ein Dämpfungsglied A¹ und einen Phasenschieber P¹ in einen
Hohlleiter R'-i· Der Wellentypkoppler C" entnimmt aus dem Hohlleiter G die dem Wellentyp TE"₂₁ zugeordnete Energie und sendet diese über ein Dämpfungsglied A" und einen Phasenschieber P" in einen Hohlleiter R'^.The Wellentypkoppler C removes from the waveguide G to the shaft type TE _'21 associated energy and sends it via
an attenuator A ¹ and a phase shifter P ¹ into one
Waveguide R'-i · The wave type coupler C "takes the _{energy assigned to the wave type TE" 21} from the waveguide G and sends it via an attenuator A "and a phase shifter P" into a waveguide R '^.

Der zylindrische Hohlleiter G₁ gestattet nur die Ausbreitung der den Feldverteilungen TE'.. und TE".... entsprechenden Wellentypen in den orthogonalen Richtungen y_ und x_ von Fig. 3. Der Wellentyp TM₀₁ wird daher vollständig reflektiert und zusammen mit allen Wellentypen, die sich im Hohlleiter G nicht ausbreiten können, durch das Horn H wieder ausgestrahlt. Ein Wandler OMT₁ für orthogonale Wellentypen überträgt die die Hohlleiter R'.. und R"- durchlaufende Energie in einen zylindrischen Hohlleiter G-» der nur die Ausbreitung des Wellentyps TE₁₁ gestattet. Die den Wellentypen TE'₂₁ ^unc^ ^TE"21 ^zu9^eordnete Energie wird daher in
den Hohlleiter G₂ so übertragen, daß sie sich in diesem gemäß
den beiden Wellentypen bzw. Feldverteilungen TE'... und TE"... ausbreitet, die zueinander orthogonal und entsprechend den
Richtungen x. und y. von Fig. 4 ausgerichtet sind. Die somit
definierten Bezugsrichtungen x_, y , χ , y dienen zur Be-The cylindrical waveguide G ₁ only allows the wave types corresponding to the field distributions TE '.. and TE ".... to propagate in the orthogonal directions y_ and x_ of FIG. 3. The wave type TM ₀₁ is therefore completely reflected and together with all wave types which cannot propagate in the waveguide G are re-emitted by the horn H. A converter OMT ₁ for orthogonal wave types transmits the energy passing through the waveguides R '.. and R "- into a cylindrical waveguide G-» which only propagates the Wave type TE ₁₁ permitted. The the modes TE _'21 ^unc ^ ^{TE "to} 9 ^eor 21 dnete energy is therefore in
the waveguide G ₂ transmitted so that it is in this according to
the two wave types or field distributions TE '... and TE "... spreads, which are orthogonal to one another and corresponding to the
Directions x. and y. of Fig. 4 are aligned. The thus
defined reference directions x_, y, χ, y are used to

L· Li U Δ L · Li U Δ

Stimmung der Winkelstellung der noch zu beschreibenden Bauteile der Fig. 1 .Mood of the angular position of the components of FIG. 1 still to be described.

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Setzt man eine gegebene Feldverteilung voraus, so kann man eine eindeutige Übereinstimmung zwischen dieser und einem Vektor definieren. Auf Grund dieser Übereinstimmung sind in der folgenden Tabelle in der linken Spalte die betrachteten Feldverteilungen, in der mittleren Spalte die Beträge der entsprechenden Vektoren und in der rechten Spalte die Richtungen der Vektoren angegeben:If one assumes a given field distribution, then one can clearly agree between this and a Define vector. Due to this correspondence, the field distributions under consideration are shown in the left column of the following table, in the middle column the amounts of the corresponding vectors and in the right column the directions of the Vectors given:

TE»TE » ' V'V HEHE
yy -Ei)-Egg)
χ χχ χ ^y2Z ^y 2Z 1)1) TE"TE " VV HEHE
χχ ^{+ E}xV ^{+ E} xV 2)2) TE·
11Δ TE
11Δ ^ΤΔ" ^Τ Δ " K (E £K (E £
y yy y ^Δ^ Δ 3)3) TE"TE "
11Δ11Δ VV V / ¹U* fV / ¹ U * f
y *·y * 4)4)

In Fig. 1 ist mit 2-2 der Bezugsquerschnitt für die beiden ersten Vektoren und mit 5-5 der Bezugsquerschnitt für die beiden zweiten Vektoren bezeichnet. Die angegebenen Beziehungen sind an sich bekannt und leicht herleitbar und gelten für kleine Nachführungsfehler der Antenne. H und K sind komplexe Konstanten.In Fig. 1, 2-2 is the reference cross-section for the first two vectors and 5-5 is the reference cross-section for the two called second vectors. The specified relationships are known per se and can be easily derived and apply to small ones Tracking error of the antenna. H and K are complex constants.

Die Vektoren Χ_Δ und Υ_Δ haben nur dann die gleiche Konstante K, wenn die Wellentypen TE₂₁ durch die Koppeleinheit AD aus dem gleichen Querschnitt des Hohlleiters G entnommen werden. Benutzt man, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, zwei benachbarte Wellentypkoppler C und C", so läßt sich die Gleichheit der Konstanten nach 3) und 4) der obigen Tabelle mit Hilfe der Dämpfungsglieder A¹ und A" und der Phasenschieber P' und P" erreichen. Diese vier Bauteile sind jedoch nicht unentbehrlich und können unter Umständen ganz oder teilweise entfallen.The vectors Χ _Δ and Υ _Δ only have the same constant K if the wave types TE ₂₁ are taken from the same cross section of the waveguide G by the coupling unit AD. If, as in the illustrated embodiment, two adjacent mode couplers C and C "are used, the equality of the constants according to 3) and 4) of the above table can be determined with the aid of the attenuators A ¹ and A" and the phase shifters P 'and P " However, these four components are not indispensable and can be wholly or partially omitted under certain circumstances.

Der Differenzphasenschieber DP₁ verzögert ein parallel zu einer Richtung a-j-a., polarisiertes Feld zeitlich um 90° gegen ein parallel zur orthogonalen Richtung b..-b₁ polarisiertes Feld.The differential _{phase shifter DP 1} delays a field polarized parallel to a direction aja., Temporally by 90 ° against a field polarized parallel to the orthogonal direction b ..- b ₁ .

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Der Differenzphasenschieber DP_ bewirkt eine zeitliche 90°- Verzögerung in Bezug auf seine Differenzphasenverschiebungs-Richtungen a₂-a~ und b₂-b₂, während der Differenzphasenschieber DP eine zeitliche 180°-Verzögerung in Bezug auf seine Differenzphasenverschiebungs-Richtungen a-a und b-b bewirkt. Diese drei Phasenschieber können jeweils um ihre eigene Achse mit Hilfe von (nicht dargestellten) Drehkupplungen gedreht werden. Ihre Winkelstellung hängt von der Polarisationsart des durch die Antenne empfangenen Feldes ab.The differential phase shifter DP_ causes a 90 ° temporal delay in relation to its differential phase shift directions a ₂ -a ~ and b ₂ -b ₂ , while the differential phase shifter DP causes a 180 ° temporal delay in relation to its differential phase shift directions aa and bb . These three phase shifters can each be rotated about their own axis with the aid of rotary couplings (not shown). Their angular position depends on the type of polarization of the field received by the antenna.

Es seien nun die drei möglichen Fälle betrachtet, wobei die durch die Hohlleiterabschnitte eingeführten Phasenverschiebungen (gleich für beide Polarisationsarten) vernachläßigt werden, weil sie keinen Einfluß auf die Endergebnisse haben:The three possible cases are now considered, with the phase shifts introduced by the waveguide sections (same for both types of polarization) can be neglected because they have no effect on the final results to have:

Für den Fall linearer Polarisation und unter der Voraussetzung, daß das von der Antenne empfangene Feld den Betrag E hat und um einen Winkel α gegenüber der Achse y von Fig. 2 versetzt ist (siehe Fig. 5), sind die Winkel zwischen den erwähnten Differenzphasenverschiebungs-Richtungen der drei Phasenschieber und den Bezugsrichtungen in den Fig. 6a, 6b, 6c dargestellt. Dies bedeutet, daß die Differenzphasenschieber DP₁ und DP- zuvor nach den Richtungen x_ und y_ ausgerichtet wurden, während der Phasenschieber DP um 2 2,5° gegenüber dem Wandler OMT gedreht wurde. Anschließend werden die drei Differenzphasenschieber gleichzeitig um einen Winkel gedreht, der gleich dem halben Polarisationswinkel α ist, was durch an sich bekannte (nicht dargestellte) Schaltungen geschieht, die den genannten Winkel ermitteln und zu der Empfangseinrichtung RIC gehören. In the case of linear polarization and provided that the field received by the antenna has the magnitude E and is offset by an angle α with respect to the axis y of FIG. 2 (see FIG. 5), the angles between the mentioned differential phase shifts -Directions of the three phase shifters and the reference directions shown in FIGS. 6a, 6b, 6c. This means that the differential _{phase shifters DP 1} and DP- were previously aligned in the directions x_ and y_, while the phase shifter DP was rotated by 2 2.5 ° with respect to the converter OMT. The three differential phase shifters are then rotated simultaneously by an angle which is equal to half the polarization angle α, which is done by circuits known per se (not shown) that determine the angle mentioned and belong to the receiving device RIC.

Für den Fall der Zirkularpolarisation sind die von Differenzphasenverschiebungs-Richtungen mit den Bezugsrichtungen gebilde-In the case of circular polarization, those are of differential phase shift directions formed with the reference directions

03 0 023/08A103 0 023 / 08A1

ten Winkel für rechtszirkulare Polarisation in Fig. 7 und für linkszirkulare Polarisation in Fig. 8 dargestellt. Die Stellungen der Phasenschieber DP₁ und DP₂ sind so, wie dies bei Fernmeldesystemen mit Zirkularpolarisation üblich ist. Der Phasenschieber DP wird um 45° gegenüber dem Wandler OMT₁ gedreht. th angle for right-hand circular polarization in FIG. 7 and for left-hand circular polarization in FIG. 8. The positions of the phase shifters DP ₁ and DP ₂ are as is customary in telecommunications systems with circular polarization. The phase shifter DP is rotated by 45 ° with respect to the converter OMT _1.

In Fig. 1 ist mit OMT ein Wandler für orthogonale Wellentypen bezeichnet, der die Energie, die sich im Hohlleiter G₁ gemäß den beiden nach den Richtungen r¹ bzw. r" der Fig. 9 polarisierten Wellentypen TE₁₁ ausbreitet, in die Hohlleiter R* und R" sendet. Darstellungsgemäß ist die Richtung r' parallel zu y_ und die Richtung r" parallel zu x_. OMT- ist dagegen ein Wandler für orthogonale Wellentypen, der die Energie, die sich im Hohlleiter G₁ gemäß den beiden in Fig. 10 gezeigten Richtungen r¹- bzw. r"₂ polarisierten Wellentypen TE₁₁ ausbreitet, in die Hohlleiter R'~ und R" sendet. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, ist die Richtung r'₂ um 45° gegenüber y. und die Richtung r"₂ um -45° gegenüber y versetzt.In FIG. 1, OMT denotes a transducer for orthogonal wave types which propagates the energy into the waveguide R _{in the waveguide G 1} according to the two _{wave types TE 11} ^{polarized in the directions r 1} and r ″ in FIG * and R "sends. According to the illustration, the direction r 'is parallel to y_ and the direction r "is parallel to x_. OMT-, on the other hand, is a converter for orthogonal wave types, which converts the energy that is in the waveguide G ₁ according to the two directions r ¹ - shown in FIG. or r " ₂ propagates polarized wave types TE ₁₁ , into the waveguides R '~ and R". As can be seen from FIG. 10, the direction r' ₂ is 45 ° compared to y. and the direction r " ₂ is -45 ° offset from y.

Wie im folgenden gezeigt wird, haben die in den Hohlleitern R¹, R'₂ und R"₂ vorliegenden Signale solche Eigenschaften, daß sie die automatische Nachführung der Antenne dann ermöglichen, wenn die Polarisation des empfangenen Signals linear, rechtszirkular und linkszirkular ist. Bei übergang von einer Polarisationsart auf die andere muß man nur einfach die Winkelstellung der drei Differenzphasenschieber ändern. Eine weitere Nachführung ist weder für den Erreger (Illuminator) noch für den mit den Hohlleitern R¹, R'₂ und R"₂ verbundenen Autokollimationsempfanger erforderlich. Entspricht die lineare Polarisation den in der Zeichnung angegebenen Bedingungen, so gilt:As will be shown below, the ^{signals present in the waveguides R 1} , R ' ₂ and R " _{2 have} such properties that they enable the antenna to be automatically tracked when the polarization of the received signal is linear, right-hand circular and left-hand circular Transition from one type of polarization to the other one simply has to change the angular position of the three differential phase shifters. No further tracking is necessary either for the exciter (illuminator) or for the autocollimation receiver connected ^{to the waveguides R 1} , R ' ₂ and R " _2. If the linear polarization corresponds to the conditions given in the drawing, the following applies:

E-E cos et 5)E-E cos et 5)

B-E ain oc 6)B-E ain oc 6)

030023/0841030023/0841

Ersetzt man 5) und 6) durch 1) und 2), so gilt für den Querschnitt 2-2 in Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 11:If 5) and 6) are replaced by 1) and 2), the following applies to the cross-section 2-2 in Fig. 1 with reference to Fig. 11:

Ty,- HE cos oc 7)Ty, - HE cos oc 7)

I- HB ein cc 8)I- HB a cc 8)

Durch Projektion längs der Richtungen y.. _ und χ.._ ergibt sich für denselben Querschnitt 2-2 in Fig. 1 :Projection along the directions y .. _ and χ .._ results for the same cross section 2-2 in Fig. 1:

Nach den Differenzphasenschiebern DP₁ und DP_ gilt für den Querschnitt 4-4 in Fig. 1:After the differential _{phase shifters DP 1} and DP_, the following applies to the cross-section 4-4 in Fig. 1:

Im gleichen Querschnitt 4-4 erhält man durch Projektion längs der Richtungen r¹ und r":In the same cross-section 4-4 one obtains by projection along the directions r ¹ and r ":

r·- T₁₂COeI-X₁₂Bl_n f. HE 9) r« - X_1E coe * f T_1E ein * - O 10)r · - T ₁₂ COeI-X ₁₂ Bl _n f. HE 9) r «- X _1E coe * f T _1E a * - O 10)

Ersetzt man unter Bezugnahme auf Fig. 12 die Ausdrücke 5) und 6) durch 3) und 4), so gilt für den Querschnitt 5-5 in Fig. 1:If, with reference to Fig. 12, the expressions 5) and 6) are replaced by 3) and 4), the following applies to the cross-section 5-5 in Fig. 1:

Τ_Δ- KE ( £ coeec-ί eiact) 11)Τ _Δ - KE (£ coeec-ί eiact) 11)

Χ_Δ-ΚΒ(ί coe <*+£ ein et) 12)Χ _Δ -ΚΒ (ί coe <* + £ a et) 12)

030023/0841030023/0841

Durch Projektion längs der Richtungen y.. . und x.. gilt für denselben Querschnitt 5-5:By projection along directions y ... and x .. holds for the same Cross section 5-5:

Nach dem Differenzphasenschieber DP gilt für den Querschnitt 6-6 in Fig. 1:After the differential phase shifter DP applies to the cross section 6-6 in Fig. 1:

1_Δ- ·Δ~- 2 * ^ΑΔ1 _Δ - · Δ ~ - 2 * ^Α Δ

,"¹A, " ¹ A

Durch Projektion längs der Richtungen r'- und r"₂ und unter Berücksichtigung von 11) und 12) erhält man im gleichen Querschnitt 6-6:By projecting along the directions r'- and r " ₂ and taking into account 11) and 12) one obtains 6-6 in the same cross-section:

r« -T_ ooe⁴⁵ «* ■ - -*- ⁴⁵ r «-T_ ooe ⁴⁵ « * ■ - - * - ⁴⁵

1Δ°°^{β +} ^Δ⁸¹" ^{+ Τ}11Δ °° ^{β +} ^ Δ ⁸¹ " ^{+ Τ} 1

1Δ d.h.1Δ i.e.

r« -XE£ 13)r «-XE £ 13)

2 y2 y

ρ« . KB ε 14)ρ «. KB ε 14)

2 χ2 χ

Für rechtszirkulare Polarisation läßt sich das von der Antenne empfangene Feld wie folgt darstellen:For right-hand circular polarization this can be derived from the Represent the antenna received field as follows:

16)16)

030023/0841030023/0841

294776?294776?

Unter Berücksichtigung der in Fig. 7 dargestellten Winkelstellung der Differenzphasenschieber sei auf Fig. 13 Bezug genommen. Ersetzt man 15) und 16) durch 1) und 2), so gilt im Querschnitt 2-2 in Fig. 1:In consideration of the angular position of the differential phase shifters shown in FIG. 7, reference is made to FIG. 13. If 15) and 16) are replaced by 1) and 2), the following applies in cross-section 2-2 in Fig. 1:

T - HE ^{1 + i} T - HE ^{1 + i}

Durch Projektion längs der Richtungen y.. _ und X₁- gilt im selben Querschnitt 2-2 in Fig. 1:By projection along the directions y .. _ and X ₁ - the following applies in the same cross section 2-2 in Fig. 1:

HBHB

Nach dem Phasenschieber DP. gilt im Querschnitt 3-3 von Fig. 1After the phase shifter DP. applies in cross section 3-3 of FIG. 1

^Χ1Σ 7= ^Χ 1Σ 7 =

Λ/2
Durch Projektion längs der Richtungen y und x_ gilt im glei- Λ / 2
By projecting along the directions y and x_, the following applies in the same way

L LL L

chen Querschnitt 3-3:cross section 3-3:

Die gleichen Beziehungen gelten auch nach Durchlaufen des Differenzphasenschiebers DP-, so daß für den Querschnitt 4-4 gilt:The same relationships also apply after passing through the differential phase shifter DP-, so that for the cross-section 4-4 is applicable:

r¹ = HE 17)r ¹ = HE 17)

r" = 0 18)r "= 0 18)

030023/0841030023/0841

Ersetzt man unter Bezugnahme auf Fig. 14 die Ausdrücke 15) und 16) durch 3) und 4), so gilt im Querschnitt 5-5 in Fig. 1:If, with reference to Fig. 14, the expressions 15) and 16) are replaced by 3) and 4), the following applies in cross section 5-5 in Fig. 1:

Y -EY -E

Δ 2Δ 2

Δ" 2Δ "2

Durch Projektion längs der Richtungen y^_ und X₁- gilt im gleichen Querschnitt 5-5 in Fig. 1:By projection along the directions y ^ _ and X ₁ - the following applies in the same cross section 5-5 in Fig. 1:

Nach dem Differenzphasenschieber DP gilt im Querschnitt 6-6 in Fig. 1:After the differential phase shifter DP, 6-6 applies in the cross section in Fig. 1:

²⁰⁾²⁰⁾

Für linkszirkulare Polarisation läßt sich das von der Antenne empfangene Feld wie folgt darstellen:For left-hand circular polarization, the field received by the antenna can be represented as follows:

E .lill 21)E .lill 21)

y 2y 2

E .-J₅Il-I 22)E.-J ₅ Il-I 22)

ζ 2ζ 2

030023/0841030023/0841

Ersetzt man unter Berücksichtigung der in Fig. 8 dargestellten Winkelstellung der Differenzphasenschieber die Ausdrücke 21) und 22) durch 1) und 2), so gilt im Querschnitt 2-2 der Fig. 1 :If, taking into account the angular position of the differential phase shifters shown in FIG. 8, the expressions are replaced 21) and 22) through 1) and 2), then in cross-section 2-2 of Fig. 1:

T - H2 ^j - ¹ T - H2 ^j - ¹

Durch Projektion längs der Richtungen y., _ und x. gilt im gleichen Querschnitt 2-2:By projection along the directions y., _ And x. applies in same cross section 2-2:

T₁ - JL(T ₊ χ).T ₁ - JL (T ₊ χ).

^1Σ γ~ ^1Σ γ ~

Nach dem Differenzphasenschieber DP. gilt im Querschnitt 3-3 in Fig. 1 : ^After the differential phase shifter DP. applies in cross-section 3-3 in Fig. 1: ^

X --j-S.
"V 2X --jS.
"V 2

Durch Projektion längs der Richtungen y und χ gilt im gleiBy projecting along the directions y and χ, the same applies

Zj ZjZj Zj

chen Querschnitt:cross section:

Nach dem Differenzphasenschieber DP„ gilt im Querschnitt 4-4 in Fig. 1 :According to the differential phase shifter DP, “4-4 applies in the cross section in Fig. 1:

r' = HE 23)
r" = 0 24)r '= HE 23)
r "= 0 24)

03 J 023/084103 J 023/0841

29A776229A7762

Werden unter Bezugnahme auf Fig. 14 die Ausdrücke 21) und 22) durch 3) und 4) ersetzt, so gilt im Querschnitt 5-5 in Fig. 1If, with reference to FIG. 14, the expressions 21) and 22) are replaced by 3) and 4), then in cross section 5-5 in FIG. 1 applies

KBKB

Durch Projektion längs der Richtungen y. und χ,_Δ gilt im gleichen Querschnitt 5-5:By projection along directions y. and χ, _Δ applies in the same cross section 5-5:

Nach dem Differenzphasenschieber DP gilt im Querschnitt 6-6 in Fig. 1:After the differential phase shifter DP, 6-6 applies in the cross section in Fig. 1:

r· „ JL ( £ - j £ ) 25)r · "JL (£ - j £) 25)

X⁺¹VX ⁺¹ V

26)26)

Bekanntlich werden die aus den Hohlleitern R¹, R¹. und R"₂ des Erregers entnommenen Signale (r¹, r¹, und r"^) im Autokollimationsempfänger nach Verstärkung und nach Umsetzung auf eine entsprechende Frequenz an zwei Kohärenzdetektoren gegeben, in denen das Signal der Richtung r* als Bezugssignal benutzt wird und den Richtungen r¹», r"» die auszuwertenden Signale entsprechen. Auf Grund der bekannten Eigenschaft der Kohärenzdetektoren, nach welcher nur die Komponente ausgewertet wird, die in Phase mit dem Bezugssignal ist, während die Quadraturkomponente unterdrückt wird, und unter Berücksichtigung von 9), 13), 14), 17), 19), 20), 23), 25), 26) ergeben sich die Ausgangssignale Δ und Δ beider Kohärenzdetektoren wie folgt:As is known, the waveguides R ¹ , R ¹ . and R " _{2 of} the exciter extracted signals (r ¹ , r ¹ , and r" ^) in the autocollimation receiver after amplification and after conversion to a corresponding frequency given to two coherence detectors in which the signal of the direction r * is used as a reference signal and the directions r ¹ ', r''the signals to be evaluated, respectively. due to the known property of the coherent detectors after which only the component is evaluated, which is in phase with the reference signal is suppressed while the quadrature component, and, in consideration of 9) 13), 14), 17), 19), 20), 23), 25), 26) the output signals Δ and Δ of both coherence detectors result as follows:

y *y *

030023/0841030023/0841

Lineare Polarisation & _m χ C : Δ « A £ 27)Linear polarization & _m χ C: Δ «A £ 27)

y y¹ χ χyy ¹ χ χ

Zirkularpolarisation Δ - —~ t '> Δ - JT ί_χ 28)Circular polarization Δ - - ~ t '> Δ - JT ί _χ 28)

y Λ/2 ^y Λ/2y Λ / 2 ^y Λ / 2

Hierin ist A eine Konstante. Beim Übergang von der linearen auf die kreisförmige Polarisation tritt nur eine Änderung von 3 dB in der Amplitude der Signale Δ und Δ auf, wodurch der richtige Betrieb des gesamten Autokollimationssystems nicht beeinträchtigt wird.Here A is a constant. When moving from the linear on the circular polarization there is only a 3 dB change in the amplitude of the signals Δ and Δ, whereby the correct operation of the entire autocollimation system is affected.

Die Ausdrücke 27) und 28) sind nur dann gültig, wenn das Bezugssignal in Phase mit dem Realteil des auszuwertenden Signals ist. Dieser Fall kommt in der Wirklichkeit wegen einer Vielzahl möglicher Ursachen nicht vor, z.B. wegen der Tatsache, daß die Kette zur Verstärkung und Frequenzumsetzung des Signals gemäß Richtung r¹ unterschiedlich und unabhängig von der Kette der beiden anderen Signale ist. üblicherweise wird daher einem Kohärenzdetektor ein Phasenschieber vorgeschaltet, der einen Vorabgleich erfordert, um das auszuwertende Signal auf das Bezugssignal abzugleichen. Man beachte, daß bei linearer Polarisation ein nicht einwandfreier Abgleich lediglich eine Amplitudenverminderung im Ausgangssignal mit sich bringt, was den Vorabgleich besonders vereinfacht. In Fig. 1 sind weder dieser Phasenschieber noch der Kohärenzdetektor dargestellt, da sie normalerweise zu der Empfangseinrichtung RIC gehören.The expressions 27) and 28) are only valid if the reference signal is in phase with the real part of the signal to be evaluated. This case does not occur in reality because of a large number of possible causes, for example because of the fact that the chain for amplification and frequency conversion of the signal according to direction r ^{1 is} different and independent of the chain of the other two signals. A phase shifter is therefore usually connected upstream of a coherence detector, which requires a pre-adjustment in order to adjust the signal to be evaluated with the reference signal. It should be noted that with linear polarization, an incorrect adjustment only results in a reduction in the amplitude of the output signal, which particularly simplifies the preliminary adjustment. Neither this phase shifter nor the coherence detector are shown in FIG. 1, since they normally belong to the receiving device RIC.

03 0 023/084103 0 023/0841

Claims (4)

PatentansprücheClaims 1.} Anordnung zur Ermittlung des Antennen-Nachführungsfehlers in einem Fernmeldesystem, insbesondere in der Erdfunkstelle eines Satellitenverbindungssystems, dessen selbsttätig einem Ziel nachführbare Hornantenne einen das Horn mit einer Empfangseinrichtung verbindenden Hohlleiter hat, mit dem zwei Differenzphasenschieber in Reihe geschaltet sind, die differentielle Verzögerungen von 90° bewirken, mit einer ersten Einrichtung zum Aussondern von Wellentypen, die nach zwei zueinander orthogonalen1. } Arrangement for determining the antenna tracking error in a telecommunications system, in particular in the earth station of a satellite connection system, whose horn antenna that can be automatically tracked to a target has a waveguide connecting the horn to a receiving device, with which two differential phase shifters are connected in series, the differential delays of Cause 90 °, with a first device for separating out wave types that are orthogonal to each other after two 030023/0841030023/0841 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED Richtungen polarisiert sind, und mit einem Kohärenzdetektor in der Empfangseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Horn (H) und den ersten Differenzphasenschieber (DP₁) eine Koppeleinheit (AD) geschaltet ist, die aus demselben Querschnitt des Hohlleiters (G) zwei durch das von der Antenne aufgefangene Signal in dem Hohlleiter (G) angeregte höhere Wellentypen entnimmt und sie einem Einschaltungsglied (OMT₁) zuführt, das diese Wellentypen gemäß zwei orthogonalen Ebenen in einen Hohlleiter (G₂) einspeist, in welchen ein dritter Differenzphasenschieber (DP) zur Einführung einer differentiellen 180°-Verzögerung und eine zweite Einrichtung (OMT₂) zum Aussondern von Wellentypen geschaltet sind, die nach zwei zueinander orthogonalen, um 45° gegenüber denen des Einschaltungsgliedes (OMT.) versetzten Richtungen polarisiert sind, und daß jedes Ausgangssignal der zweiten Aussonderungseinrichtung (OMT₂) zu dem Kohärenzdetektor der Empfangseinrichtung (RIC) gelangt, der eines der Ausgangssignale der ersten Aussonderungseinrichtung (OMT) als Bezugssignal empfängt. Directions are polarized, and with a coherence detector in the receiving _{device, characterized in that a coupling unit (AD) is connected between the horn (H) and the first differential phase shifter (DP 1} ), which from the same cross section of the waveguide (G) two through the The signal picked up by the antenna takes higher wave types excited in the waveguide (G) and feeds them to a switching element (OMT ₁ ), which feeds these wave types according to two orthogonal planes into a waveguide (G ₂ ), in which a third differential phase shifter (DP) is used Introduction of a differential 180 ° delay and a second device (OMT ₂ ) for separating out wave types are connected, which are polarized according to two mutually orthogonal directions offset by 45 ° with respect to those of the switching element (OMT.), And that each output signal of the second Separation device (OMT ₂ ) reaches the coherence detector of the receiving device (RIC), the one receives the output signals of the first separator (OMT) as a reference signal. 2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Koppeleinheit (AD) zwei benachbarte Wellentypkoppler (C, C") enthält, von denen jeder dem Hohlleiter (G) einen der höheren Wellentypen entnimmt, und daß die die Ausgänge der Wellentypkoppler (C, C") mit den Eingängen des Einschaltungsgliedes (OMT₁) verbindenden Hohlleiterstrecken Mittel (Dämpfungsglieder A', A"; Phasenschieber P¹, P") zur Amplituden- und Phasenentzerrung enthalten, die die Amplituden- und Phasenbeziehungen zwischen den höheren Wellentypen in dem Querschnitt des Hohlleiters (G) wiederherstellen.2.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling unit (AD) contains two adjacent wave type couplers (C, C "), each of which takes one of the higher wave types from the waveguide (G), and that the outputs of the wave type coupler ( C, C ") with the inputs of the switching element (OMT ₁ ) connecting waveguide sections contain means (attenuators A ', A"; phase shifters P ¹ , P ") for amplitude and phase equalization, which the amplitude and phase relationships between the higher wave types in restore the cross-section of the waveguide (G). 3.) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß für ein Fernmeldesystem mit linearer Polarisation der dritte Differenzphasenschieber (DP)3.) Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that with a telecommunications system linear polarization the third differential phase shifter (DP) 030023/0841030023/0841 um 22,5° gegenüber dem Einschaltungsglied (OMT..) gedreht ist, und daß alle drei Differenzphasenschieber um einen Winkel gedreht werden, der gleich dem halben Polarisationswinkel (α) feststellen.is rotated by 22.5 ° in relation to the closing element (OMT ..), and that all three differential phase shifters are rotated by an angle equal to half the polarization angle (α) determine. 4.) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß für ein Fernmeldesystem mit Zirkularpolarisation der dritte Differenzphasenschieber (DP) um 45° gegenüber dem Einschaltungsglied (OMT₁) gedreht ist.4.) Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that for a telecommunications system with circular polarization, the third differential phase shifter (DP) is _{rotated by 45 ° with respect to the switching element (OMT 1} ). 030023/0841030023/0841