DE1916680A1

DE1916680A1 - Antennenfolgevorrichtung

Info

Publication number: DE1916680A1
Application number: DE19691916680
Authority: DE
Inventors: Jacques Cayzac
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-04-09
Filing date: 1969-04-01
Publication date: 1969-12-11
Also published as: DE1916680B2; US3560977A; SE360223B; DE1916680C3; GB1213265A; FR1574060A

Description

Abschrift

U.V.Philips'Grloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

Antennenfolgevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenfolgevorrichtung zum selbsttätigen Richten einer Sendeantenne auf eine Empfangsantenne, welche Sendeantenne mit einer Steuervorrichtung und 'zwei Strahlern versehen ist, wobei die Achsen der Hauptschleifen dieser Strahler miteinander einen kleinen Winkel einschließen, während die Empfangsantenne eine Detektionsvorrichtung zur Abgabe von mit dem Unterschied .zwischen der augenblicklichen und der optimalen Sendeantennenrichtung proportionalen Korrektursignalen an die Steuervorrichtung enthält. Eine derartige Vorrichtung hat den Zweck, Störsignale, wie reflektierte Wellen, zu unterdrücken, indem das gewünschte Signal durch die Herstellung einer gerichteten Verbindung selektiert wird; sie kann bei einem mobilen Sender und einer stationären oder mobilen Empfangsstation, wie z.B. einer Fernsehkamera und einem Aufnahmewagen angewandt werden.

Es wurde bereits eine Antennenfolgevorrichtung vorgeschlagen, bei der das auszusendende Signal abwechselnd von einem der beiden Strahler der Sendeantenne ausgestrahlt wird und bei der eine richtungsunempfindliche Empfangsantenne

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Anwendung findet. Die Stärke der empfangenen Signale ist. von der augenblicklichen Richtung abhängig, in der die Sendeantenne auastrahlt. Hat die Sendeantenne eine der- * artige Richtung, daß die Halbierende des Winkels, den die Achsen der Hauptschleifen miteinander einschließen, auf die Empfangsantenne gerichtet ist, so werden die -beiden Signale, wenn sie.beim Ausstrahlen die gleiche Stärke haben, auch mit der gleichen Stärke empfangen. Wenn die Sendeantenne von dieser Richtung abweicht, wird eines der Signale mit größerer Stärke als' das andere empfangen, wq_;-durch ein amplitudenmoduliertes Signal empfangen wird. Nach Detektion und Ausblendung der Grundfrequenz (Schaltfrequenz der Sendeantenne) wird die Phase dieses Signals, die bei Sendeantennenorientierung auf einer Seite der Empfangsantenne in bezug auf die Sendeantennenorientierung auf der anderen Seite derselben einen Unterschied von 180 aufweist, mit einem Bezugssignal verglichen. Die so erhaltene Information wird zur Korrektur der Sendeantennenrichtung der Steuereinheit der Sendeantenne zugeführt. Diese Steuereinheit verdreht die Sendeantenne derart, daß der Stärkeunterschied der empfangenen Signale abnimmt. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei einer Abweichung der Sendeantenne von der optimalen Richtung das empfangene Signal im Takt der Schaltfrequenz der Sendeantennenschleifen amplitudenmoduliert ist. Dies ist bei vielen Anwendungen, wie z.B. bei der Übertragung von Earbfernsehsignalen, unzulässig.

Die Erfindung kommt diesem Nachteil dadurch entgegen, daß Strahler angewandt werden, die orthogonale linear polarisierte Wellen aussenden können, während die Empfangsantenne aus zwei Teilen besteht, von denen einer lediglich zum Empfang einer der von der Sendeantenne ausgesandten

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linear polarisierten Wellen und der andere lediglich zum Empfang der anderen linear polarisierten ausgesandten Welle geeignet ist.

Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel anhand der "beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Sendeantennen mit ihren Strahlungsmustern, Fig. 2 die Empfangsantennen,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Strahlungsmuster der Fig.1 längs der Linie I-I' "bei vorzugsweise von den Sendeantennen ausgesandten Phasen, und

Fig. 4 eine vollständige Anlage.

Die Energie des Senders 1 (Fig. 1) wird gleichzeitig und in gleichem Maße zwei linear polarisierten Strahlern 4 und 5 zugeführt, deren Polarisationsrichtun.^en zueinander senkrecht sind. Die Achsen A und B der Hauptschleifen der Strahler, längs deren maximale Energie*ausgestrahlt wird, schließen einen Winkelot miteinander ein, wodurch die Sendeschleifen divergieren. Die Wahl von Λ ist von dem Bündelungsgrad der Strahlungsmuster und somit von dem ÖffnungswinkelAder Hauptschleifen abhängig, der für die, beiden Strahler vorzugsweise gleich groß gewählt wird. In der Praxis beträgt^ = + 30°. Da die den beiden Strahlern 4 und 5 der Antenne zugeführte Energie gleich groß ist und der Wirkungsgrad der beiden Strahler annahmeweise gleich ist, werden die Feldstärken der von den beiden Strahlern herrührenden Elektromagnetfelder in einer zu der Verbindungsleitung der Strahler senkrechten Ebene V, in der die Halbierende des Divergenzwinkels Λ liegt, gleich groß sein. In jedem außerhalb dieser Ebene liegenden Punkt ist eine dieser beiden Feldstärken vorherrschend. Diese

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•Feldverteilung wird auf eine Empfangs antenne der in Fig. 2 dargestellten Art übertragen. Die Empfangsantenne besteht aus zwei Teilen 6 und. 7, die je lediglich zum Empfang linear polarisierter Wellen geeignet sind, deren Polarisationsrichtungen denen der Sendeantennen 4 und 5 entsprechen. Venn die Stärken der von den Antennen 6 und 7 empfangenen Signale im Empfänger 3 miteinander verglichen werden, wird eine Angabe über die Lage der Ebene Y in- bezug auf den Empfänger erhalten. Wenn diese Anlage in einer Sende- und einer Empfangsstation angewandt wird, bei denen nur eine gegenseitige Orientierung in einer waagerechten Ebene erforderlich ist, wird die erwähnte Ebene V-senkrecht gewählt. Das heißt, daß die Strahler der Sende- und der Empfangsantenne in einer waagerechten Ebene liegen. Diese Anordnung schafft die Möglichkeit, ohne Anwendung einer S c halt frequenz a\if der Senderseite mit Hilfe des gewünschten zu übertragenden Signals auch die Sendeantenne auf die Empfangsantenne zu richten. Auf der Empfangsseite können die von den Antennen 6 und 7 empfangenen Signale sowohl' zur Entnahme der übertragenden Signalinformation als auch zur Entnahme von Information in bezug auf die Sendeantennenrichtung benutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Signalinformation einer dritten empfängerseitigen Antenne zu entnehmen, die die gleiche Orientierung wie die Antennen 6 und 7 aufweist und für eine Polarisationsrichtung zur Ausnutzung der insgesamt ausgesandten Leistung unempfindlich ist, sondern die sehr richtungsempfindlich ■ sein kann und somit eine störfreie Übertragung sichert, z.B. eine Wendelantenne. Zu diesem Zweck werden vorzugsweise die von den Strahlern 4 und 5 ausgesandten Wellen einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen. Fig. 3 zeigt das zugehörige Feldbild für ein waagerecht und ein senkrecht polarisiertes Feld an der Stelle des

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Schnittes I-I' der Sendesohleifen in Fig.1. An der Stelle der Ebene V wird ein zirkulär polarisiertes Feld erhalten, daa durch die Kreise G₁, G₂ und C, in Fig. 3 angedeutet ist. Auf der Seite der Ebene V, auf der die Achse A liegt, ist z.B. das senkrecht polarisierte Feld in bezug auf das waagerecht polarisierte Feld vorherrschen, wodurch sich eine elliptische Polarisation mit einer schrägen Lage der langen Achse von mehr als 90° in bezug auf die durch A und B gebende Linie ergibt (Ellipsen E₁ und E₂), während auf der anderen Seite der Ebene V, auf der somit das waagerecht polarisierte Feld in bezug auf das senkrecht polarisierte Feld vorherrschend ist, eine elliptische Polarisation erhalten wird, wobei die lange Achse, mit der Linie A-B einen Winkel von weniger als 90° einschließt (Ellipsen E, und E.). Die nicht dargestellte Empfangsantenne für das Informationssignal ist in diesem Falle vorzugsweise eine Spulenantenne. Die Information zur Bestimmung der Eichtung der Sendeantenne, die von den Empfangsantennen 6 und 7 erhalten wird, kann auf verschiedene Weise verarbeitet werden, z.B. dadurch, daß die beiden Signalstärken kontinuierlich miteinander verglichen werden. Die Wirkungsweise der Anlage.nach Fig. 4 ist jedoch verschieden.

Das dem Sender 1 zugeführte Signal, daa z.B. von einer nicht dargestellten Fernsehkamera herrührt, wird zur Modulation der Trägerfrequenz benutzt. Dieses frequenzmodulierte Signal wird einem Verteiler 2 zugeführt, der an die Strahler 4 und 5 gleiche Energiemengen weiterleitet. Diese Strahler sind z.B. in einem Reflektor zusammengebaut. Die von den Strahlern 4 und 5 ausgesandten Felder sind linear polarisiert, sind zueinander senkrecht und •sind gegenseitig um 90° in der Phase verschoben, während

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sie das in Fig. 1 dargestellte Strahlungsdiagramm aufweisen. Die von dem linear polarisierten Empfangsantennen «6 und 7 empfangenen Signale werden mittels eines von einem Generator 8 herrührenden Schaltsignals abwechselnd mit dem Empfänger 3 verbunden. Bei Fernsehsignalen ist die Kommutationszeit vorzugsweise gleich d'er Zeilenperiode gewählt, weil zu erwarten ist, daß die mittlere Leistung sich von Zeile zu Zeile wenig ändern wird. Die Signale werden nach Detektion im Empfänger einem Phasendetektor 9 zugeführt, an den gleichfalls eine vom Schaltgenerator 8 gesteuerte Bezugsspannung gelegt wird. Diese Phasenvergleichsvorrichtung gibt eine Gleichspannung ab, deren Amplitude proportional ist mit d.er Abweichung der Lage der Sendeantenne in bezug auf die. Lage der Antenne, bei der ein maximaler (zirkulär polarisierter) Empfang erhalten wird, und deren Richtung durch die Lage der augenblicklichen Sendeantennenrichtung in bezug auf die optimale Sendeantennenrichtung bestimmt wird. Die Vergleichsvorrichtung 9 überträgt über eine HiIfsverbindung (gestrichelte Linie zwischen 9 und 10) diese Information in digitaler Form auf einen senderseitigen Empfänger 10, somit diese Verbindung vor Geräusch geschützt wird. Dieser Empfänger 10 steuert den Motor 11, der die Sendeantenne mit den Strahlern 4 und 5 in die optimale Sendeantennenlage dreht.

Versuche haben ergeben, daß sich die Polarisationsrichtung der Wellen für die angewandte Trägerfrequenz, und zwar 1,5 GHz, nahezu nicht dreht und daß auch bei Reflexionen die Polarisationsrichtung aufrechterhalten wird. Die gemessene Entkopplung zwischen den beiden Empfangsantenneη betrug nämlich mehr als 20 dB.

Patentansprüche ί

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Claims

Patentansprüche:

1. Antennenfolgevorrichtung zum selbsttätigen Richten einer Sendeantenne auf eine Empfangsantenne, welche Sendeantenne mit einer Steuervorrichtung und zwei Strahlern versehen ist, wobei die Achsen der Hauptschle'ifen dieser Strahler einen kleinen Winkel miteinander einschließen, während die Empfangsantenne eine Detektionsvorrichtung zur Abgabe von mit dem Unterschied zwischen der augenblicklichen und der optimalen Sendeantennenrichtung proportionalen Korrekturaignalen an die Steuervorrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler orthogonale linear polarisierte Wellen aussenden können, während die Empfangsantenne aus zwei Teilen besteht, von denen einer lediglich zum Empfang einer der von der Sendeantenne ausgesandten linear polarisierten Wellen und der andere lediglich zum Empfang der anderen linear polarisierten ausgesandten Welle geeignet ist.

2. Antennenfolgevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtung einen Generator und einen Schalter enthält, der unter der Steuerung eines von dem Generator herrührenden Schaltsignals die Empfangsantennen abwechselnd mit der Detektionsvorrichtung verbindet, und daß eine Vergleichsvorrichtung vorgesehen ist, die das detektierte Signal mit einem vom Generator abgegebenen zweiten Signal zur Bestimmung der Amplitude und der Polarität des Korrektursignals vergleicht.

3. Antennenfol evorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speisekreis

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der Strahler ein Phasenverschiebungselenient angebracht ist, derart, daß die von den Strahlerh ausgesandten Felder einen gegenseitigen Phasenunterschied von 9P° aufweisen, und daß eine zusätzliche Impfangsantenn© (Spulenantenne) vorgesehen ist» . ■

Antennsnfoigevorrichtung nach Anspruch 5_f dadurch ge- Γ-kerinseichne't, daß die yergleiohsyorrichtung ein λ Korrektursignal in digitaler Form abgibt, ■. -.

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