DE3738707C2 - Antennenanordnung - Google Patents
AntennenanordnungInfo
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
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- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
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- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung der im Oberbegriff
des Patentanspruchs genannten Art. Eine solche Antennenanordnung
ist aus der GB 2 067 842 A bereits bekannt.
Antennen geringer Bauhöhe sind besonders geeignet zur Anordnung auf
Oberflächen mobiler Objekte, vor allem von Flugzeugen. Eine Flach
antenne für Flugzeuge ist beispielsweise aus der EP 0 117 017 A1
bekannt. Die bekannte Antenne besteht aus einer runden, mitten
gespeisten Metallplatte, die durch ein dielektrisches Substrat von
einer auf den Flugzeugrumpf aufgeschraubten ebenfalls metallischen
Grundplatte isoliert ist.
Die aus der eingangs genannten GB 2 067 842 A bekannte Antennenan
ordnung weist ebenfalls eine geringe Bauhöhe auf. Bei dieser An
ordnung ist die metallische Antennenfläche ebenfalls durch eine
dielektrische Zwischenschicht von einer metallischen Grundfläche
getrennt.
Die Antennenfläche besteht aus zwei rechteckförmigen und spiegel
symmetrisch gleich angeordneten Teilflächen dergestalt, daß die
beiden rechteckförmigen Teilflächen sich an ihren längeren Recht
eckseiten in einem konstanten Abstand gegenüber stehen und gegen
einander isoliert sind. An den anderen (abgewandten) längeren
Rechteckseiten sind die beiden Teilflächen mit der metallischen
Grundfläche auf der anderen Seite des Substrats elektrisch ver
bunden.
Aus dieser Druckschrift ist ferner eine Abwandlung dieser Antennen
anordnung bekannt, bei der an den vier Seiten einer quadratischen
Antennen-Teilfläche jeweils eine rechteckförmige weitere Antennen-Teilfläche
mit ihrer Längsseite der quadratischen Teilfläche in
konstantem Abstand gegenübersteht, wobei die Längsseiten dieser
Rechtecke in ihrer Länge mit der Seitenlänge des Quadrats überein
stimmen. Die rechteckförmigen Antennen-Teilflächen sind bei dieser
Antennenanordnung an der von der quadratischen Antennen-Teilfläche
abgewandten Längsseite jeweils mit der metallischen Grundfläche
verbunden.
Aus der DE 34 36 227 A1 ist eine Antennenanordnung bekannt, bei der
mehrere Antennenflächen übereinander geschichtet sind. Die einzel
nen Antennenflächen sind rechteckförmig und in ihren Abmessungen
für verschiedene Frequenzbereiche dimensioniert. Die einzelnen
Flächen sind durch dielektrische Schichten voneinander getrennt und
konzentrisch so übereinander angeordnet, daß die Flächen mit klei
nerer Abmessung über den Flächen größerer Abmessung liegen und für
den Betrieb der Antennenflächen kleinerer Abmessung die nächst
größeren Antennenflächen die Funktion der metallischen Grundfläche
übernehmen. Die hierzu notwendige elektrische Verbindung wird über
mehrere punktförmige Kontakte hergestellt, die entlang einer der
Rechteckseiten angeordnet sind und die benachbarte Antennenflächen
durch das dazwischen liegende dielektrische Substrat hindurch elek
trisch miteinander verbinden.
Aus der US 4 162 499 ist bekannt, daß flächige Antennen nicht eben
sein müssen, sondern der Kontur des Antennenträgers in etwa folgend
auch gekrümmt sein können, wie dies beispielsweise bei Projektilen
oder Flugzeugen der Fall ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine weitere Anten
ne der einleitend genannten Art anzugeben, die insbesondere
auch in einem System zur Richtungsbestimmung einfallender
Wellen eingesetzt werden kann.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die
Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Antenne ist extrem flach und kann auf
einfache Weise auch auf metallischen Oberflächen wie Trag
flächen oder Rumpf von Flugzeugen oder auf Autodächern
befestigt werden. Dabei kann sowohl die komplette Antenne
auf der Oberfläche befestigt, z. B. geklebt werden oder auch
nur die dielektrische Zwischenschicht und die Antennen
fläche, die mit der dann als Grundfläche dienenden metal
lischen Oberfläche z. B. des Flugzeugrumpfs entlang eines
Teils der Berandung leitend verbunden wird. Durch die
extrem flache Bauform ist die Antennenanordnung strömungs
günstig und leicht tarnbar. Das Antennendiagramm entspricht
exakt dem Diagramm eines Rahmens. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung ist daher eine gekreuzte Antennenanordnung
vorgesehen, die in Verbindung mit einem herkömmlichen
Zweikanalpeiler betreibbar ist. Wegen der sehr geringen
Bauhöhe liefert die Antenne zwar nur eine geringe Antennen
spannung, durch die Bauform ist die Eigeninduktivität aber
sehr gering z. B. im Vergleich zu einer herkömmlichen Rah
menantenne und die Antenne sehr niederohmig (Milliohmbe
reich). Durch Anlegen der zwischen den beiden Teilflächen
abgegriffenen Antennenspannung an die Primärseite eines
Transformators mit hohem Übersetzungsverhältnis, d. h.
primärseitig nur wenige, im Extremfall nur eine Windung und
sekundärseitig eine hohe Windungszahl, kann an der Sekun
därseite des Transformators ein gebräuchlicher Empfänger
angeschlossen werden.
Die Erfindung ist nachfolgend an Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch veranschaulicht.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine Ausführungsform der Antennenanordnung,
Fig. 2 das Antennendiagramm dieser Ausführungsform,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform,
Fig. 4 eine Ausführungsform einer gekreuzten Antenne,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer gekreuzten
Antenne,
Fig. 6 eine gekreuzte Antenne für mehrere Frequenz
bereiche.
In der Ausführung nach Fig. 1 sind zwei Antennen-Teil
flächen T1 und T2 als Kreisausschnitte mit gemeinsamem
Mittelpunkt, der auch den Mittelpunkt M der Antennenan
ordnung bildet, ausgeführt. Die Antennenteilflächen sind
im Flächenbereich durch eine dünne dielektrische Schicht D
von der metallischen Grundfläche G isoliert. Die Kreis
bogenberandungen K der Teilflächen sind leitend mit der
Grundfläche G verbunden. Die beiden Teilflächen sind im
Bereich des Mittelpunkts der Anordnung gegeneinander
isoliert und weisen jeweils einen Speiseanschluß A1 bzw.
A2 auf. Die Empfangsspannung ist die zwischen den beiden
Speiseanschlüssen A1 und A2 sich ausbildende Spannung.
Die Anschlüsse A1, A2 sind über kurze niederohmige Ver
bindungsleitungen V1, V2 mit der Primärseite des ge
nannten Transformators, der nicht mit eingezeichnet ist,
verbunden. Der Transformator ist vorzugsweise unmittelbar
unter der Grundfläche, durch die die Verbindungsleitungen
isoliert durchgeführt sind, angeordnet.
Das Antennendiagramm der in Fig. 1 skizzierten Anordnung
zeigt die Fig. 2. Das Diagramm entspricht weitgehend dem
eines magnetischen Dipols und weist in der Ebene der
Antennenflächen in der Richtung einer zwischen den Teil
flächen verlaufenden Symmetrielinie eine Nullstelle auf.
Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von
der in Fig. 1 skizzierten Anordnung im wesentlichen
dadurch, daß die beiden Teilflächen T1, T2 rechteckig
geformt sind und jeweils an der den Speiseanschlüssen A1,
A2 abgewandten Rechteckkante mit der Grundfläche G
leitend verbunden sind.
Durch gekreuzte Anordnung zweier Teilflächenpaare der in
Fig. 1 skizzierten Art, bei welcher die Teilflächen als
Viertelkreise ausgebildet sind, ergibt sich die Anordnung
nach Fig. 4. Dabei wird zwischen den Anschlüssen A1 und
A2 der Teilflächen T1 bzw. T2 eine erste Empfangs
spannung, zwischen den Anschlüssen A3 und A4 eine zweite
Empfangsspannung abgegriffen. Die beiden Empfangs
spannungen entsprechen dem Empfang über zwei gekreuzte
Dipoldiagramme (vgl. Fig. 2) und werden vorteilhafter
weise in einem herkömmlichen Zweikanal-Peilempfänger nach
dem Watson-Watt-Prinzip ausgewertet.
Eine vergleichbare gekreuzte Anordnung, die aus der in
Fig. 3 skizzierten einfachen Anordnung abgeleitet ist,
zeigt die Fig. 5. Die Teilflächen T1 und T2 einerseits
und T3 und T4 andererseits sind hierbei in getrennten
Ebenen übereinander und gegeneinander isoliert ange
ordnet.
Durch Anordnung von mehreren Antennen mit unter
schiedlichen Abmessungen der in Fig. 1 bzw. Fig. 4
skizzierten Art ergibt sich eine Antenne nach Fig. 6. Die
unterste Antenne I mit der größten Querabmessung, deren
Kreisbogenberandungen direkt mit der Grundfläche G
leitend verbunden sind, bringt bei tieferen Frequenzen
eine höhere Empfangsleistung als die Antennen mit
geringerem Radius, besitzt aber eine durch Resonanz
erscheinungen bedingte obere Grenzfrequenz. Für höhere
Frequenzen kommt die Antenne II zum Einsatz, deren Kreis
bogenberandungen leitend mit den Antennenteilflächen der
Antenne I verbunden sind. Die Antennenflächen der Antenne
I übernehmen in diesem Fall die Funktion der Grundfläche
und sind entsprechend verschaltet. Für noch höhere
Frequenzen kommt dann die Antenne III zum Einsatz, wobei
die Antennenflächen der Antenne II die Funktion der
Grundfläche übernehmen. Durch diese "Huckepack"-Anordnung
kann jede Antenne in ihrem optimalen Empfindlichkeits
bereich betrieben werden.
Für den Peilbetrieb der gekreuzten Anordnungen kann eine
zusätzliche weitere Antennenfläche, die nicht mit der
Grundfläche verbunden ist, beispielsweise in der eingangs
zum Stand der Technik beschriebenen Art, als Hilfsantenne
vorgesehen sein.
Die Form der Antennenflächen ist selbstverständlich nicht
auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbe
sondere braucht die Grundfläche nicht als eine durchgehende
Fläche ausgebildet zu sein, sondern kann auch aus zwei
unter im Prinzip beliebigem Winkel aufeinander stoßenden und
leitend verbundenen Flächen bestehen, wobei dann jede der
beiden Flächen eine der Antennenteilflächen trägt und die
Speiseanschlüsse der Schnittlinie der aufeinanderstoßenden
Flächen zugewandt ist. Die Grundfläche und die Antennen
flächen müssen auch nicht völlig eben verlaufen. Bei An
ordnung auf gekrümmten Flächen sollte aber der Krümmungs
radius groß sein gegen die Querabmessungen der Antennenan
ordnung. Dadurch kann die erfindungsgemäße Antennenan
ordnung an weitgehend beliebige Grundflächen vorgegebener
Form angepaßt werden. Als besonders vorteilhaftes Beispiel
können Antennensysteme für Flugzeuge angegeben werden, wo
beispielsweise mehrere solcher flacher Antennen mit leicht
gekrümmten Antennenflächen mit jeweils zwei Teilflächen
(wie beispielsweise in Fig. 3 skizziert) im Bereich des
Rumpfbugs winkelversetzt um den Rumpf als eine Art An
tennenkreis so angeordnet sind, daß die Nullrichtungen
ihrer Diagramme annähernd parallel zur Längsachse des
Flugzeugs verlaufen. Durch gleichphasigen Anschluß aller
Antennen an einen gemeinsamen Speisepunkt kann mit diesem
Antennensystem ein Diagramm erzielt werden, das in Richtung
des Flugzeugrumpfs eine Nullstelle aufweist und daher keine
Störungen vom Rumpf aufnimmt, aber alle übrigen Richtungen
rundum abdeckt.
Für das Flugzeugheck kann gleichfalls ein besonders vor
teilhaftes Antennensystem aus den beschriebenen flachen
Antennen aufgebaut werden, indem für die beiden Quadranten
zwischen dem Seitenleitwerk und dem Höhenleitwerk je eine
Antenne beispielsweise des in Fig. 3 skizzierten Typs so
angeordnet wird, daß die Flosse des Seitenleitwerks auf
beiden Seiten jeweils die eine Teilfläche der Antenne und
die zugewandte Höhenleitwerkflosse die andere Teilfläche
trägt. Die Speiseanschlüsse liegen dann im Bereich der
Stoßlinien von Höhenleitwerken und Seitenleitwerk. Eine
weitere gleichartige Antenne für den unteren Halbraum ist
mit je einer Teilfläche auf den Unterseiten der Höhenleit
werksflossen angeordnet. Die drei Antennen sind wiederum
gleichphasig an einen gemeinsamen Speisepunkt angeschlos
sen. Auch dieses Antennensystem besitzt ein Diagramm, das
in Richtung des Flugzeugrumpfs eine Nullstellen aufweist,
aber alle übrigen Richtungen abdeckt. Die Leitwerke stören
das Diagramm gleichfalls nicht. Das Rumpfbug-Antennensystem
und das Rumpfheck-Antennensystem können auf vorteilhafte
Weise in Verbindung mit einem Peilempfänger zu einem Inter
ferometerpeilsystem zusammengefaßt werden.
Unter Verzicht auf die symmetrische Form der Diagramme sind
für die flachen Antennen auch Strukturen denkbar, die nur
eine der beiden Teilflächen aufweisen und bei denen die
Empfangsspannung zwischen dem Speiseanschluß und der Grund
fläche abgegriffen wird.
Claims (10)
1. Antennenanordnung geringer Bauhöhe mit einer metallischen An
tennenfläche, die durch eine dielektrische Zwischenschicht von
einer metallischen Grundfläche getrennt ist, insbesondere zur
Anordnung auf Oberflächen von Flugzeugen, wobei die Antennenfläche
aus zwei spiegelsymmetrisch gleich angeordneten Teilflächen be
steht, die gegeneinander isoliert sind und an einander abgewandten
Seiten der Flächenberandung leitend mit der Grundfläche verbunden
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (T1, T2) an den
einander zugewandten Flächenberandungen jeweils einen Speisean
schluß (A1, A2) aufweisen und entlang des den Speiseanschlüssen
abgewandten Teils der Flächenberandung (K1, K2) leitend mit der
Grundfläche (G) verbunden sind, und daß die Speiseanschlüsse (A1,
A2) über niederohmige Verbindungen (V1, V2) an die Primärseite mit
geringer Windungszahl eines Transformators angeschlossen sind,
dessen Sekundärseite mit demgegenüber hoher Windungszahl mit dem
Eingang eines Empfängers verbunden ist.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die beiden Teilflächen als Kreisausschnitte
mit gemeinsamem Mittelpunkt geformt sind und die kreis
bogenförmigen Berandungsabschnitte leitend mit der Grund
fläche verbunden sind (Fig. 1).
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Teilflächen rechteckig geformt sind und
jeweils mit einer Längsseite, an der auch der Speise
anschluß angeordnet ist, einander zugewandt sind und daß
die den Speiseanschlüssen abgewandten Längsseiten leitend
mit der Grundfläche verbunden sind (Fig. 3).
4. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zu dem Teilflächenpaar ein weiteres gleich
artiges Teilflächenpaar konzentrisch, aber um 90° verdreht
angeordnet ist und in gleicher Weise über Speisean
schlüsse, Verbindungen und einen Transformator an einen
Empfänger angeschlossen ist.
5. Antennenanordnung nach Anspruch 2 und Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die vier Teilflächen 90°-Ausschnitte
eines Kreises bilden (Fig. 4).
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige, und
gleich ausgerichtete, in den Abmessungen für verschiedene
Frequenzbereiche dimensionierte, jeweils durch eine
dielektrische Schicht getrennte Antennenflächen über
einander konzentrisch so angeordnet sind, daß die Flächen
mit kleinerer Abmessung über den Flächen größerer Ab
messung liegen und für den Betrieb der Antennenflächen
kleinerer Abmessung die nächstgrößeren Antennenflächen, die
Funktion der Grundfläche übernehmen (Fig. 6).
7. Antennenanordnung nach Anspruch 3 und Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Teilflächenpaar ein
weiteres gleichartiges Teilflächenpaar um 90° versetzt so
angeordnet ist, daß die Teilflächen des einen Paars in
einer Ebene über den Teilflächen den anderen Paars liegen
und gegen diese isoliert sind (Fig. 5).
8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere leitende Fläche,
die nicht mit Masse verbunden ist, als ungerichtete Antenne
über den paarweise zusammengeschalteten Teilflächen ange
ordnet ist.
9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche durch die
metallische Oberfläche eines Fahrzeugs gebildet ist.
10. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß bei gekrümmter Grundfläche die
Querabmessung der Antennenanordnung viel kleiner ist als
der Krümmungsradius der Grundfläche.
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DE19873738707 DE3738707C2 (de) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Antennenanordnung |
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DE19873738707 Expired - Fee Related DE3738707C2 (de) | 1987-11-14 | 1987-11-14 | Antennenanordnung |
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Families Citing this family (2)
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EP0117017A1 (de) * | 1983-01-20 | 1984-08-29 | Hazeltine Corporation | Flache rundum strahlende Antenne |
FR2552938B1 (fr) * | 1983-10-04 | 1986-02-28 | Dassault Electronique | Dispositif rayonnant a structure microruban perfectionnee et application a une antenne adaptative |
-
1987
- 1987-11-14 DE DE19873738707 patent/DE3738707C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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