DE69012238T2

DE69012238T2 - Mehrfachkeulen-Antennensystem mit aktiven Modulen und mit Keulenbildung durch numerische Berechnung.

Info

Publication number: DE69012238T2
Application number: DE69012238T
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Pourailly; Joseph Roger
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2010-06-16
Also published as: FR2649544A1; FR2649544B1; DE69012238D1; EP0407243A1; EP0407243B1; JPH03108902A; US5034752A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antennensystem mit aktiven Modulen und Bildung des Strahlenbündels durch digitale Berechnung.
Bei der Strahlenbündelbildung durch Berechnung (FFC) wird mittels Signalen, die von in einer Gruppe angeordneten Elementarantennen geliefert werden, ein Summensignal aller dieser Signal erzeugt, nachdem sie durch geeignete Koeffizienten gewichtet worden sind; wenn eine Phasenbeziehung zwischen den von den Elementarantennen erfaßten einfallenden Wellen vorliegt, kann gezeigt werden, daß dabei unter gewissen Bedingungen das Summensignal das Signal ist, das durch die von den Elementarantennen gebildete Antennengruppe erhalten wurde, jedoch mit einer Anstrahlungsgesetzmäßigkeit, die durch die Gewichtungskoeffizienten definiert ist.
Die Strahlenbündelbildung durch digitale Berechnung besteht darin, diese gewichtete Summierung der von den Elementarantennen gelieferten Signalen digital auszuführen.
Eine elektronische Strahlschwenkung wird im übrigen durch Anwenden einer variablen und kontrollierten Phasenverschiebung auf die von den Elementarantennen gelieferten Signale realisiert (oder im Sendebetrieb durch Anlegen an letztere) so daß die Aufsummierung der verschiedenen Phasenverschiebungen, kombiniert mit der Schrittweite der Gruppe, eine Hauptkeule erzeugt, deren Richtung in bezug auf die Mittelachse der Gruppe einen abhängig von den Erfordernissen modifizierten veränderlichen Winkel bildet.
Typischerweise enthält eine Antenne mit Strahlenbündelbildung durch digitale Berechnung
- mehrere in einer Gruppe angeordnete Elementarantennen,
- mehrere aktive Sende- und/oder Empfangs-Verstärkermodule, deren Anzahl gleich der der Elementarantennen ist und von denen jeweils einer einer von diesen zugeordnet ist (wobei mit "aktiver Modul" eine Gruppe aktiver Elemente wie Leistungsverstärker zum Senden, rauscharme Verstärker für den Empfang, Phasenschieber, usw., bezeichnet wird, die nahe eines Strahlerelements einer Antennengruppe angebracht ist; allgemein bleibt die Energie innerhalb des aktiven Moduls bei der Höchstfrequenz des Radargeräts),
- mehrere FFC-Module, die jeweils ein von den aktiven Modulen kommendes Höchstfrequenzsignal empfangen und am Ausgang komplexe digitale Daten abgeben, die das am Eingang empfangene Signal repräsentieren (mit "FFC-Modul" wird ein solches Organ bezeichnet, dessen Eingang das Höchstfrequenzsignal nach einer rauscharmen Verstärkung empfängt und dessen Ausgangssignal die Form einer komplexen Zahl hat, die das analoge Eingangssignal repräsentiert - d. h. einer Zahl mit zwei Parametern entsprechend zwei um 90 Grad phasenverschobene Kanälen, nämlich dem "Sinus-Kanal" und dem "Cosinus- Kanal"), und
- FFC-Prozessormittel, die aus den von den verschiedenen FFC-Modulen gelieferten digitalen komplexen Daten gewichtete Summen dieser Daten bilden, wobei die Gewichtung einem Empfangskanal entspricht, der ein schmales Bündel des Strahlungsdiagramms der Antenne definiert.
Es sind derzeit zwei Techniken bekannt, um eine aktive Antennengruppe mit FFC-Modulen auszustatten.
Gemäß der ersten Technik wird ein FFC-Modul am Ausgang jedes Empfangskanals der aktiven Module angebracht.
Eine solche Technik ist beispielsweise in dem Aufsatz von D. Borgmann mit dem Titel "Steuerung und Formung von Strahlungscharakteristiken mit Gruppenantennen" beschrieben, der in der Zeitschrift "Wissenschaftliche Berichte", AEG-TELEFUNKEN, Band 54, Nr. 1 bis 2, 1981, Seiten 25 bis 43 erschienen ist.
In diesem Aufsatz ist ein Antennensystem mit Strahlenbündelbildung durch Berechnung beschrieben, bei dem die Signale der Elementarantennen aus dem jeder Antenne zugeordneten aktiven Modulen in Form digitaler komplexer Daten digitalisiert sind, wobei diese Daten zu einem FFC-Prozessor übertragen werden, der gewichtete Summen liefert, die schmale Strahlenbündel des Diagramms der Antenne definieren. Der Aufsatz gibt ferner die Geschwindigkeitseinschränkungen an, die sich aufgrund der verfügbaren Bauelemente ergeben.
Diese Lösung ermöglicht zwar alle möglichen Konfigurationen, jedoch hat sie den Nachteil, daß sie eine sehr große Anzahl von FFC-Modulen erfordert (wobei tatsächlich realisierte Antennengruppen typischerweise 4000 bis 5000 Elementarantennen und somit ebensoviele aktive Module enthalten).
Daraus ergeben sich zwei sehr nachteilige Folgen:
- vor allem sehr hohe Kosten (aufgrund der großen Anzahl der vorzusehenden FFC-Module);
- andererseits ein sehr großer Datenfluß, der durch den FFC- Prozessor zu verwalten ist, da dieser um so mehr komplexe Signale in Echtzeit verarbeiten muß, je mehr FFC-Module vorhanden sind, d. h. mehrere Millionen komplexe Signale.
Eine ähnliche Lösung für den Versuch, die mit der Kompliziertheit und dem Platzbedarf des FFC-Prozessors in Beziehung stehenden Nachteile zu beseitigen, ist in dem Dokument EP-A-0 257 964 beschrieben, in dem vorgeschlagen wird, den Prozessor vollständig mit Hilfe von Lichtleitfasern unterschiedlicher Länge und optischen Kombinations- und Teilereinheiten vollständig in optischer Form zu realisieren. Diese Lösung ist jedoch nicht frei von den bereits erwähnten Nachteilen.
Die zweite Technik besteht darin, die Elementarantennen der Gruppe in benachbarte Untergruppen einzuordnen, die durch Kombination der von den benachbarten aktiven Modulen abgegebenen Signale erhalten werden, wobei nur ein FFC-Modul für jede Untergruppe vorgesehen wird.
Diese Lösung reduziert natürlich die oben erwähnten Nachteile beträchtlich, da die Anzahl der FFC-Module stark herabgesetzt werden kann. Sie hat jedoch den Nachteil, daß sie nur ein Strahlenbündel mit guter Qualität ermöglicht, weil dann, wenn eine Abweichung von der Peilrichtung stattfindet, die berechneten Strahlenbündel häufig unannehmbare Strahlenkeulen der Gruppe aufweisen.
Um die Untergruppen in die Untersuchungsrichtung auszurichten, müssen eine elektronische Abtastung und wie im ersten Fall eine sequentielle und nicht mehr simultane Verarbeitung von Informationen durchgeführt werden, was diese Technik wegen des Aktualisierungstakts der Information nachteilig macht, wenn mehrere Richtungen verwaltet werden müssen (d. h. wenn mehrere Strahlenbündel benötigt werden), weil es sich hier um eine sequentielle Betriebsart handelt.
Eines der Ziele der Erfindung ist es, diesen verschiedenen Nachteilen abzuhelfen, indem ein FFC-Antennenaufbau mit aktiven Modulen vorgeschlagen wird, der es ermöglicht, gleichzeitig mehrere Strahlenbündel zu verwalten, wobei jedoch die Menge der durch den Prozessor zu verarbeitenden Informationen merklich eingeschränkt wird und in einer der Ausführungsformen außerdem in merklicher Weise die Anzahl der notwendigen FFC-Module reduziert wird.
In einer ersten Ausführungsformen wird somit hauptsächlich angestrebt, die Anzahl der FFC-Module zu reduzieren, indem jedem FFC-Modul eine Untergruppe zugeordnet wird, deren Diagramm sektoriell ist und die daher nur diejenigen Signale durchläßt, die aus der Raumzone kommen, in der die Multistrahlenbündel-Funktion erzeugt werden soll.
Diese Eigenschaft, die anschließend mit "spatiale Vorfilterung" bezeichnet wird, wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem FFC-Antennensystem der oben angegebenen Art dadurch ermöglicht, daß:
- das System außerdem mehrere Schaltungen zur spatialen Vorfilterung enthält, von denen jede am Eingang mehrere von den eingangsseitig angeordneten aktiven Modulen kommende Signale empfängt und am Ausgang an einen ausgangsseitig angeordneten zugehörigen FFC-Modul ein Signal liefert, das eine amplitudengewichtete Summe gewisser dieser am Eingang empfangenen Signale darstellt, wobei jeder FFC-Modul auf diese Weise einer Untergruppe der Gruppe elementarer Antennen zugeordnet ist, wobei die auf diese Weise gebildeten Untergruppen ineinander verschachtelt sind und die Gewichtung der Signale jeder Untergruppe so gewählt ist, daß ihr Diagramm ein Sektordiagramm ist, das im wesentlichen nur die aus einer eingeschränkten Zone des Raums kommenden Signale durchläßt,
- die Anzahl der Schaltungen zur spatialen Vorfilterung sowie die Anzahl der FFC-Module, die ihnen zugeordnet sind, kleiner als die Anzahl der Elementarantennen ist, und
- die FFC-Prozessormittel gleichzeitig die Ausgangssignale der Schaltungen zur spatialen Vorfilterung so verarbeiten, daß als Strahlungsdiagramm der Antenne eine äquivalente Anzahl gleichzeitiger, getrennter und eine homogene Qualität aufweisender Strahlenbündel erhalten wird.
In dieser zweiten Ausführungsform können die Mittel zur spatialen Vorfilterung insbesondere durch einen programmierbaren Automaten verwirklicht werden.
Vorteilhafterweise ist in den beiden Ausführungsformen die durch die FFC-Prozessorinittel durchgeführte Gewichtung eine adaptive Gewichtung, die die Konvergenz der Ausrichtung in die gesuchte Richtung des Raums gewährleistet.
Anschließend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der vorgenannten ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der vorgenannten zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das die an sich bekannte Struktur eines aktiven Moduls zeigt.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines an sich bekannten FFC-Moduls zeigt.
Fig. 5 ist ein Beispielsdiagramm jeder der ineinander verschachtelten Untergruppen, das für den Ausführungsmodus von Fig. 1 aufgenommen wurde.
Fig. 6 entspricht in diesem gleichen Fall den Diagrammen der Gruppe, die durch die einzigen FFC-Empfänger erhalten werden.
Fig. 7 entspricht der Kombination der Diagramme der Figuren 5 und 6, d. h. dem Enddiagramm des FFC-Strahlenbündels nach der Vorfilterung.
Fig. 8 zeigt die Möglichkeiten der elektronischen Abtastung durch die FFC-Module innerhalb des Diagramms von Fig. 5.
Figuren 9 und 10 sind ähnliche Darstellungen wie die Figuren 5 bzw. 7, jedoch mit Anwendung eines einzigen Ablagewerts von etwa 30º durch eine entsprechende Steuerung der aktiven Module.
Fig. 1 zeigt schematisch die erste Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet die Elementarantennen der Gruppe (aus Gründen der Klarheit der Zeichnungen ist nur eine begrenzte Anzahl dieser Elementarantennen dargestellt, deren Anzahl in Wirklichkeit wesentlich höher ist, typischerweise in der Größenordnung von 4000 bis 5000 liegt).
Jeder Elementarantenne ist ein aktiver Modul 2 eines an sich bekannten Typs zugeordnet (dessen Struktur anschließend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wird), der im wesentlichen von Empfangs- und/oder Sende-Verstärkerschaltungen gebildet ist.
In einer für die Erfindung charakteristischen Weise werden mehrere ineinander verschachtelte Untergruppen mit Hilfe amplituden- und phasengleicher Verteiler 3 gebildet, die die von den Verstärkern kommenden Signale auf eine gewisse Anzahl (im dargestellten Beispiel 3) von spatialen Vorfiltergruppen 4 verteilen, deren Aufgabe es ist, die von ihnen am Eingang empfangenen Signale zu summieren, indem an diese Signale Amplitudengewichtungskoeffizienten angelegt werden, die für jede der Untergruppen charakteristisch sind, die gebildet werden sollen.
Zu diesem Zweck kann die Fläche der Untergruppen wegen der Verschachtelung so gewählt werden, daß Diagramme mit einer sehr sauberen Sekundärstrahlung, d. h. ein einem idealen sektoriellen Diagramm sehr nahe kommenden Diagramm, erhalten werden können, da nämlich bei jeder Untergruppe eine ausreichende Anzahl von Signalen zur Erzielung der gewünschten Gewichtung beeinflußt werden kann.
Das Ausgangssignal jeder der Schaltungen 4 zur spatialen Vorfilterung (d. h. das Signal, das jeder der Untergruppen entspricht, die gebildet worden sind) wird an den Eingang eines bekannten FFC-Moduls 5 (dessen Struktur weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird) angelegt, der am Ausgang einen digitalen komplexen Wert in Form von zwei Signalen I und Q abgibt (die oben erwähnten Sinus- und Cosinus-Kanäle).
Die Komponenten I und Q der von den verschiedenen FFC-Modulen des Systems gelieferten komplexen Werte werden an einen FFC-Prozessor 6 angelegt, der die jeder der Untergruppen entsprechenden digitalen Werte verarbeitet, so daß auf diese Weise, wie gewünscht, simultan mehrere Strahlenbündel mit homogener Qualität erhalten werden können.
Der FFC-Rechner kann vorteilhafterweise eine intelligente, in einer Schleife geschaltete Vorrichtung sein, die dank geeigneter Algorithmen ein adaptives Signal liefert, das ermöglicht, in die exakte Raumrichtung zu zielen, in der dies benötigt wird, indem Störsender durch Schaffung von "Löchern" im Diagramm ihrer Richtung vermieden werden: Auf diese Weise wird das gewünschte Ergebnis einer Antenne erhalten, deren Diagramm von einem Bündel schmaler, genau einstellbarer, nicht gestörter und qualitativ homogener Strahlen gebildet ist.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Diagramms für eine der verschachtelten Untergruppen (d. h. ein Diagramm, das durch eine geeignete Gewichtung in einer spatialen Vorfilterschaltungen 4 erhalten wird), das, wie zu erkennen ist, eine mittlere Hauptkeule aufweist, die angenähert das oben erwähnte ideale sektorielle Diagramm definiert.
Fig. 6 zeigt das Gruppendiagramm, das nur durch die FFC-Module erhalten wird, d. h. ohne Vorfilterung der Untergruppen, und Fig. 7 zeigt dieses Diagramm nach der Vorfilterung, d. h. das Diagramm, das durch Kombination der getrennten Diagramme der Figuren 5 und 6 erhalten wird: Somit ist zu erkennen, daß die wichtigen Gruppenstrahlungskeulen des Diagramms von Fig. 6 nach dem Durchgang durch das Vorfilter der Untergruppen praktisch vollständig verschwinden.
Fig. 8 zeigt die bestehende Möglichkeit, mit der gleichen Datengruppe FFC-Strahlungskeulen in der gesamten durch das Vorfilter definierten Zone zu bilden; zu diesem Zweck wird durch eine sich aus einer entsprechenden Steuerung der FFC- Module ergebenden elektronischen Strahlschwenkung das Diagramm von Fig. 6 und somit dessen Hauptkeule um einige Grad oder Bruchteile eines Grads nach rechts oder nach links verschoben, so daß dadurch der gesamte durch die Untergruppe gebildete Winkelsektor durchschwenkt wird.
Fig. 8 entspricht somit einer Reihe von zum Diagramm von Fig. 7 homologen Diagrammen, die mit einem gleichen spatialen Vorfilterungsdiagramm (dem von Fig. 5) erhalten werden, jedoch mit einer Verschiebung des Diagramms von Fig. 6 durch eine entsprechende Steuerung der FFC-Module um einige Grade oder Bruchteile eines Grads nach links oder nach rechts.
Schließlich ist es mit Hilfe elektronischer Phasenschieber der aktiven Module (nicht diejenigen der FFC-Module, die nur der Feinpeilung dienen) möglich, den Winkelsektor des Vorfilters abhängig von den Erfordernissen unterschiedlich zu orientieren.
In den Figuren 9 und 10 wurde anstelle einer Peilung längs der Achse eine Ablage von +30º des Diagramms von Fig. 5 gemäß Fig. 9 und des Diagramms von Fig. 7 gemäß Fig. 10 durchgeführt.
Dabei ist zu erkennen, daß ohne weiteres eine relativ ausgedehnte Zone des Raums abgetastet werden kann, wobei die Eigenschaften der Feinheit des Strahlenbündels (und somit der Störfreiheit) beibehalten werden, die durch das FFC-Verfahren ermöglicht werden.
In Fig. 1 benutzt zwar jede der spatialen Vorfilterschaltungen (d. h. die Untergruppen) die vom gesamten System gelieferten Signale, jedoch ist zu erkennen, daß diese Eigenschaft nicht unbedingt vorliegen muß; in der Praxis (insbesondere zur Begrenzung des Rauschfaktors der Antenne, wenn diese eine hohe Anzahl aktiver Module enthält) könnte die Anzahl der jeder Teilgruppe zugeordneten Signale begrenzt werden. Da die Vorfilterung eingangsseitig (d. h. in Richtung des Empfangs) der aktiven Module stattfindet, können die von den Verstärkern der letzteren für mehrere Vorfilter benutzt werden, also eine sehr große Verschachtelung realisiert werden, ohne daß das Signal/Rausch-Verhältnis beeinträchtigt wird.
Wenn die Digitalisierung des Signals direkt beim aktiven Modul vorgenommen werden kann, spielt diese Einschränkung der Erhöhung des Rauschfaktors keine Rolle mehr, so daß die spatiale Vorfilterung am besten eingestellt werden kann ohne daß der Zwang besteht, die Anzahl der jeder Untergruppe zugeordneten Signale zu begrenzen.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird als Beispiel eine lineare Gruppe verwendet; die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Gruppe dieses Typs beschränkt und gilt auch für Gruppen beliebiger Form, insbesondere für zweidimensionale oder dreidimensionale Gruppen.
Außerdem muß die FFC-Gruppe nicht, wie dargestellt, eine Gruppe mit regelmäßiger Schrittweite sein; die Verteilung kann beliebig sein, wenn keine Strahlungskeulen der Gruppe innerhalb der vorgefilterten Zone erzeugt werden.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der ebenfalls die Technik der spatialen Vorfilterung angewendet wird, die Vernetzung zwischen den Verteilern 3 und der Schaltung 4 zur räumlichen Vorfilterung jedoch durch eine Verteilung ersetzt ist, die durch eine direkte Berechnung an den digitalen Werten bewirkt wird.
Zu diesem Zweck wird jedem aktiven Modul 2 ein FFC-Modul 5 zugeordnet (die zwei Module können im übrigen physisch in eine einzige Schaltung integriert sein), der komplexe digitale Werte I und Q an ein Organ 4 zur digitalen Vorfilterung wie einem verteilten Rechner (vorzugsweise einem programmierbaren Automaten) liefert, der durch Berechnung die Untergruppen direkt erzeugen kann, indem die geeigneten gewichteten Summen aus den eingangsseitig digitalisierten Signalen bestimmt.
Die gewichteten Summen werden an den FFC-Rechner 6 geliefert, der sie in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform verarbeitet.
Diese Lösung ermöglicht natürlich nicht die Verringerung der Anzahl der FFC-Module gegenüber den bekannten Lösungen, jedoch hat sie dennoch den Vorteil, den Fluß der durch den FFC-Rechner 6 zu verarbeitenden Informationen wegen der eingangsseitig durch das Organ 4 durchgeführten spatialen Vorfilterung zu begrenzen.
Diese Architektur ergibt außerdem bezüglich der Ausführungsform von Fig. 1 die Vorteile der Vereinfachung der Verbindungen, der Verringerung der Anzahl der Codierbits der digitalen Umsetzer (da wegen der spatialen Vorfilterung die Dynamik der Signale geringer sein kann) und der Verteilung der Rechenleistung auf die Nähe der Module, in denen die Daten erzeugt werden, d. h. daß der größte Teil der digitalen Massenverarbeitung nahe bei den aktiven Modulen und den FFC- Modulen stattfindet, was die Arbeitsbelastung des Rechners 6 herabsetzt.
In den Figuren 3 und 4 ist der allgemeine Aufbau der aktiven Module 2 bzw. der FFC-Module 5 dargestellt. Wo es sich im wesentlichen um an sich bekannte Strukturen handelt, sind diese Module nur schematisch dargestellt worden.
Jeder aktive Modul 2 ist von einem Phasenschieber 10 (Fig. 3) gebildet, der es ermöglicht, die Ebene der Welle in gewünschter Weise auszurichten. Dieser Phasenschieber ist einerseits an Sende- und Empfangsschaltungen und andererseits an einen Umschalter 1 angeschlossen. Beim Senden verbindet dieser Umschalter den Phasenschieber mit einem von Stufen 12, 13 gebildeten Leistungsverstärker, der die Elementarantenne 1 über eine Richtungsgabel 14 und ein Oberwellenfilter 15 speist. Beim Empfang speist die Elementarantenne 1 über das Filter 15 und die Richtungsgabel 14 einen rauscharmen Verstärker 16 allgemein über eine Begrenzerstufe 17. Der Verstärker 16 liefert das erfaßte und verstärkte Signal an den Phasenschieber 10 (über den Sende/Empfangs-Umschalter 11) über ein Dämpfungsglied 18, das insbesondere für die Amplitudengewichtung der Elementarantenne in der Gruppe der Pegeleinstellung dient.
Fig. 4 zeigt das Schema eines FFC-Moduls 5 vom analogen Typ.
Er empfängt am Eingang ein Höchstfrequenzsignal S, das durch einen Mischer 20, der von einem allen FFC-Modulen gemeinsam angehörigen Überlagerungsoszillator OL1 gespeist wird, auf eine erste Zwischenfrequenz in der Größenordnung von 1000 MHz abgesenkt wird. Das Ausgangssignal des Mischers wird bei 21 gefiltert und bei 22 verstärkt und dann einer zweiten Frequenzänderung unterzogen (die zu einer zweiten Zwischenfrequenz in der Größenordnung von 60 MHz führt), wobei diese Frequenzänderung in zwei gleichartigen Kanälen durchgeführt wird, die jeweils einen Mischer 23, 23', ein Tiefpaßfilter 24, 24' und einen Videoverstärker 25, 25' enthalten. Um ein komplexes Signal zu erhalten, das gleichzeitig die Amplitude und die Phase des Grundsignals repräsentiert, muß mit zwei um 90º phasenverschobenen Signalen des Überlagerungsoszillators OL2, die jeweils an einen der zwei Mischer 23 und 23' angelegt werden, eine Amplituden/Phasen- Demodulation durchgeführt werden.
Schließlich wird jedes der zwei um 90º phasenverschobenen Signale mittels eines Analog/Digital-Umsetzers 26, 26' digitalisiert, damit die von jedem der FFC-Module gelieferten Signale I (Referenzsignal) und Q (um 90º phasenverschobenes Signal) erhalten werden.
Es sei bemerkt, daß diese Beschreibung für einen analogen FFC-Modul gilt, d. h. einen, in welchem die Analog/Digital- Umsetzung nach der Demodulation durchgeführt wird; es ist auch möglich, einen digitalen FFC-Modul vorzusehen, d. h. einen, bei dem die Digitalisierung eingangsseitig durchgeführt wird und die Amplituden/Phasen-Modulation digital durch Berechnung und nicht durch Mischung und Filterung der Signale erfolgt.

Claims

1. Antennensystem mit aktiven Modulen und Bildung des Strahlenbündels durch digitale Berechnung (FFC), enthaltend:

- mehrere in einer Gruppe angeordnete Elementarantennen (1),

- mehrere aktive Sende- und/oder Empfangs-Verstärkermodule (2), deren Anzahl gleich der der Elementarantennen ist, und von denen jeweils einer einer von diesen zugeordnet ist,

- mehrere FFC-Module (5), die jeweils ein von den aktiven Modulen kommendes Höchstfrequenzsignal empfangen und am Ausgang komplexe digitale Daten (I, Q) abgeben, die das am Eingang empfangene Signal repräsentieren, und

- FFC-Prozessormittel (6), die aus den von den verschiedenen FFC-Modulen des Systems gelieferten digitalen komplexen Daten gewichtete Summen dieser Daten bilden, wobei die Gewichtung einem Empfangskanal entspricht, der ein schmales Bündel des Strahlungsdiagramms der Antenne definiert,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das System außerdem mehrere Schaltungen (4) zur spatialen Vorfilterung enthält, von denen jede am Eingang mehrere von den eingangsseitig angeordneten aktiven Modulen (2) kommende Signale empfängt und am Ausgang an einen ausgangsseitig angeordneten zugehörigen FFC-Modul (5) ein Signal liefert, das eine amplitudengewichtete Summe gewisser dieser am Eingang empfangenen Signale darstellt, wobei jeder FFC-Modul auf diese Weise einer Untergruppe der Gruppe elementarer Antennen zugeordnet ist, wobei die auf diese Weise gebildeten Untergruppen ineinander verschachtelt sind und die Gewichtung der Signale jeder Untergruppe so gewählt ist, daß ihr Diagramm ein Sektordiagramm ist, das im wesentlichen nur die aus einer eingeschränkten Zone des Raums kommenden Signale durchläßt,

- die Anzahl der Schaltungen (4) zur spatialen Vorfilterung sowie die Anzahl der FFC-Module (5), die ihnen zugeordnet sind, kleiner als die Anzahl der Elementarantennen ist, und

- die FFC-Prozessormittel (6) gleichzeitig die Ausgangssignale der Schaltungen zur spatialen Vorfilterung so verarbeiten, daß als Strahlungsdiagramm der Antenne eine äquivalente Anzahl gleichzeitiger, getrennter und eine homogene Qualität aufweisender Strahlenbündel erhalten wird.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, bei welchem die durch die FFC-Prozessormittel (6) durchgeführte Gewichtung eine adaptive Gewichtung ist, die die Konvergenz der Ausrichtung in die gesuchte Richtung des Raums gewährleistet.

3. Antennensystem mit aktiven Modulen und Bildung des Strahlenbündels durch digitale Berechnung (FFC), enthaltend:

- mehrere in einer Gruppe angeordnete Elementarantennen (1),

- mehrere FFC-Module (5), deren Anzahl gleich der der aktiven Module ist und von denen jeder einem von ihnen zugeordnet ist, und die jeweils ein von den aktiven Modulen kommendes Höchstfrequenzsignal empfangen und am Ausgang komplexe digitale Daten (I, Q) abgeben, die das am Eingang empfangene Signal repräsentieren, und

dadurch gekennzeichnet, daß

- das System ferner Mittel (4) zur spatialen Vorfilterung enthält, die am Eingang von den eingangsseitig angeordneten FFC-Modulen (5) gelieferte Signale empfangen und am Ausgang an ausgangsseitig angeordnete FFC-Prozessormittel (6) amplitudengewichtete Summen gewisser am Eingang empfangener Signale abgeben, so daß eine Untergruppe der Gruppe der Elementarantennen gebildet wird, wobei die verschiedenen so gebildeten Untergruppen ineinander verschachtelt sind und die Gewichtung der Signale jeder Untergruppe so gewählt ist, daß ihr Strahlungsdiagramm ein Sektordiagramm ist, das im wesentlichen nur die aus einer eingeschränkten Zone des Raums kommenden Signale durchläßt, und

- die FFC-Prozessormittel (6) die Ausgangssignale der Mittel zur spatialen Vorfilterung so verarbeiten, daß für das Strahlungsdiagramm der Antenne eine äquivalente Anzahl gleichzeitiger, getrennter und eine homogene Qualität aufweisender Strahlenbündel erhalten wird.

4. Antennensystem nach Anspruch 3, bei welchem die Mittel (4) zur spatialen Vorfilterung durch einen programmierbaren Automaten verwirklicht sind.

5. Antennensystem nach Anspruch 3, bei welchem die durch die FFC-Prozessormittel (6) durchgeführte Gewichtung eine adaptive Gewichtung ist, die die Konvergenz der Ausrichtung in die gesuchte Richtung des Raums gewährleistet.