DE69029372T2

DE69029372T2 - Gruppenantenne mit erzwungener Anregung

Info

Publication number: DE69029372T2
Application number: DE69029372T
Authority: DE
Inventors: Peter W Hannan
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JP3045536B2; KR100198687B1; EP0435562A2; IL96494A; EP0435562A3; DE69029372D1; EP0435562B1; CA2030631C; JPH03213005A; US5206656A; CA2030631A1; KR910013617A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Antennen zum Abstrahlen und Empfangen elektromagnetischer Signale und insbesondere Gruppenantennen, die zur Verwendung an einem Luftfahrzeug geeignet sind.

Beschreibung der verwandten Technik

Freund-Feind-Erkennungssysteme ("IFF"), die bspw. mit Signalen im wellenlängenbereich von 30 cm (1 Fuss) arbeiten, sind weit verbreitet, um Flugzeugen zu ermöglichen, IFF-Signale zur Flugzeugidentifikation zu senden und zu empfangen. Zur Abstrahlung und zum Empfang von IFF-Signalen benutzte Antennen sind üblicherweise an der Aussenfläche von Kampf- oder typischerweise anderen Flugzeugen montiert, was Antennen mit einer Höhe (Aussenabmessung von der Oberfläche aus) von ungefähr 7,5 cm (3 Zoll) oder 1/4 der Wellenlänge erfordert. Figur 1a gibt eine Seitenansicht einer Antenne nach dem Stand der Technik wieder, die im Hinblick auf ihre geringe Abmessung rechtwinklig zur Zeichenebene als "Messer" bezeichnet wird, wobei die Antenne typischerweise ein 1/4-Wellen-Monopol mit einer zugehörigen Schutzhaube ist. Ein oder mehrere 7,5 cm (3 Zoll) über die Rumpfoberflächen eines Hochgeschwindigkeitsflugzeuges vorstehende Antennen haben offensichtlich unerwünschte Eigenschaften, einschliesslich der Erzeugung eines widerstandes, der Beschränkung der Pilotensicht, der Bruchgefahr bei Luftbetankung usw. Außerdem sind Antennen nach dem Stand der Technik omnidirektional und liefern wenig Richtungsunterscheidung durch die Antenne.
Zwar können für diese Zwecke Monopole, Dipole und Schlitzantennnen verwendet werden und es ist ein weiter Stand der Technik vorhanden, der sich auf solche Antennen bezieht, jedoch sind die unerwünschten Eigenschaften, wie bspw. Antennenhöhe und beschränkte Richtwirkung, nach wie vor vorhanden. Die Verwendung von Monopolen, die wesentlich kürzer als 1/4 der Wellenlänge sind, würde die physikalischen Nachteile vermindern, jedoch führt die Kürzung eines Monopols tendenziell zu einer unerwünschten Beeinträchtigung seiner elektrischen Eigenschaften. Zu dem Stand der Technik gehört die Verwendung von λ/4 -Abschnitten, die auch als λ/4-Transformatoren bezeichnet sind bei Antennenanwendungen sowie die Verwendung von Abstimmschaltungen, um die nutzbare Bandbreite zu verändern oder zu vergrößern. Dessen ungeachtet beweist die fortgesetzte Verwendung von Flugzeugantennnen mit einer Höhe von ungefähr 1/4 der Wellenlänge bei Rundcharakteristik oder einem Strahldiagramm mit niedrigem Antennengewinn, dass eine befriedigende Lösung des Problems, Antennen mit niedrigem widerstand, niedriger Sichteinschränkung und Schlagunempfindlichkeit zu schaffen, nicht vorhanden ist, die für Anwendungen wie in IFF-Systemen geeignet sind und die einen verbesserten Antennengewinn und verbesserte Strahlungsdiagramme aufweisen.
Die vorliegende Erfindung hat die Entwicklung von Antennen mit Erregeranordnungen gestattet, die spürbare Verminderungen der Antennenhöhe und verbesserte Antennenstrahlungsdiagramme ermöglichen. Zum Vergleich mit früheren Antennen zeigt Figur 1 das ungefähre Profil und die Abmessungen einer Antenne, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben wird. Vergleichsweise Antennstrahlungsdiagramme sind zur rechten in Figur 1a veranschaulicht und das deutlich verbesserte in Figur 1b veranschaulichte Strahlungsdiagramm der vorliegenden Erfindung wird weiterbeschrieben.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, es zu ermöglichen, Gruppenantennen mit verminderter Höhe und verbesserten Gewinn- und Strahlungsdiagrammeigenschaften zu schaffen, die insbesondere für Anwendungen bei Flugzeugen geeignet sind.
Die DE-A-33 15 686 beschreibt eine Gruppenantenne:
Mit einem Anschluss zum Einkoppeln von Signalen;
mit wenigstens einem ersten, einem zweiten und einem dritten Antennenelement zur Kopplung mit ausgestrahlten Signalen;
mit ersten Erregermitteln, die zwischen den Anschluss und das erste und das dritte Element geschaltet sind, um Signalkomponenten, die eine vorbestimmte relative Phase und Amplitude haben sollen, zu dem ersten und dem dritten Element zu koppeln;
mit zweiten Erregermitteln, die zwischen dem Anschluss und das zweite Element geschaltet sind, um eine Signalkomponente zu dem zweiten Element zu koppeln, die in Bezug auf die zu dem ersten und dem dritten Element gekoppelten Signalkomponenten eine vorbestimmte Phase und Amplitude aufweisen soll, wobei
das erste Erregermittel Übertragungsleitermittel und einem gemeinsamen Spannungspunkt aufweist.
Die Antennenelemente sind tatsächlich lang genug gemacht (d.h. von 1 bis 2 Betriebswellenlängen in der Höhe) und weit genug voneinander beabstandet (d.h. 1 1/2 Betriebswellenlänge jeweils zwischen den Elementen), dass störende, zwischenkoppelnde Effekte inherent tendenziell vermieden werden oder mit so geringen Niveaus vorhanden sind, dass sie nicht stören.
Die US-A-4 514 734 offeribart eine Gruppentantenne, bei der die Antennenelemente so kurz und so eng beieinander angeordnet sind, dass tendenziell störende Verkopplungseffekte zwischen den Elementen auftreten, was die ausgestrahlten Signalkomponenten im wesentlichen daran hindert, die vorgesehenen Phasen und Amplituden einzunehmen.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet:
dass die Antennenelemente eine Höhe aufweisen, die wesentlich geringer als 1/4 der Wellenlänge ist, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Durchschnittsauslegungsfrequenz entspricht;
dass das Abstimmmittel an den gemeinsamen Spannungspunkt gekoppelt ist, um eine Impedanzanpassung für das erste und das dritte Element in einem gewünschten Frequenzbereich zu liefern,
dass das Übertragungsleitungsmittel über den gemeinsamen Spannungspunkt zwischen das erste und das dritte Element gekoppelt ist und vorbestimmte, elektrische Eigenschaften aufweist, die geeignet sind, eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen störende Verkopplungseffekte herbeizuführen, die ansonsten dazu neigen würden, zwischen den Elementen aufzutreten, so dass abgestrahlte Signalkomponenten von jeder Verkopplung unabhängige Phasenlagen und Amplituden aufweisen können.
Eine vollständige gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Gruppenantenne kann in der Höhe 1/10 der Wellenlänge und eine Länge von weniger als einer Wellenlänge aufweisen, mit Ausnahme des Verbinders, der sich von der Basis aus nach aussen erstreckt, so dass sie zur Installation an einem Flugzeug mit verminderter Sicht und Luftströmungsbeeinträchtigung geeignet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun exemplarisch anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 die Grösse und das Strahlungsdiagramm einer Antenne nach dem Stand der Technik mit Grösse und Strahlungsdiagramm einer erfindungsgemäßen Antenne vergleicht.
Figur 2 veranschaulicht eine perspektivische und vereinfachte Explosionsdarstellungen einer erfindungsgemässen Gruppenantenne.
Figur 3 ist eine eine Anordnung von fünf Gruppenantennen nach Figur 2 veranschaulichende Draufsicht.
Figur 4 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne.
Figur 5 veranschaulicht zweckmäßige Strombeläge einer längsstrahlende Gruppenantenne.
Figur 6 ist ein Schaltbild einer erfindungsgemässen Gruppenantenne mit drei Monopolen.
Figuren 7 und 8 sind Schaltbilder alternativer Ausführungsformen der Antenne nach Figur 6.
Figur 9 zeigt ein Antennenstrahlungsdiagramm beim Betrieb der Gruppenantenne in einer Ausführungsform nach Fig. 6.
Figur 10 veranschaulicht Teile einer Gruppenantenne der in Figur 6 veranschaulichten Bauart.
Figur 11 ist ein Schaltbild einer erfindungsgemässen Gruppenantenne mit drei Schlitzen.
Figuren 12 und 13 sind Schaltbilder alternativer Ausführungsformen der Antenne nach Figur 11.
Figur 14 ist ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne mit fünf Monopolen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es wird nun auf Figur 2 Bezug genommen, in der der physische Aufbau einer erfindungsgemässen Gruppenantenne 10 veranschaulicht ist. Fig. 2a zeigt eine perspektivische Darstellung der vollständigen Antenne, zu der eine Schutzhaube 12 aus einem strahlungsdurchlässigen Material, wie Fiberglas oder einem geeigneten Kunststoff, ein Basisteil 14 aus Metall oder einem geeigneten leitfähigen Material, das als Montageflansch und Masse-Verbindung dient, sowie Anschlussmittel 16 gehören, die als koaxialer Anschluss veranschaulicht sind, der zum Einkoppeln von Hochfrequenzsignalen geeignet ist.
Die Fig. 2b und c zeigen Explosionsseiten- bzw. -stirnansichten der Gruppenantenne 10 mit der Schutzabdekkung 12 und dem Basisteil 14 mit daran befestigtem Anschluss 16. Ferner ist eine erste Leiterplatte 18 veranschaulicht, die ein erstes planares Leiterbahnmuster der vorderen, der mittleren und der hinteren Monopolantennenelemente 20, 22 bzw. 24 trägt, sowie eine zweite Leiterplatte 26 veranschaulicht, die ein zweites planares Leiterbahnenmuster auf einer Oberfläche 28 trägt. Das Leiterbahnenmuster auf der Fläche 28, das in diesen Darstellungen nicht sichtbar ist, ist nachstehend beschrieben.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel der Antenne 10 haben die zusammenmontierte Kombination aus der Schutzabdeckung 12 und dem Basisteil 14 eine Höhe von näherungsweise einer Zehntel Wellenlänge sowie eine Länge von etwa 3/4-Wellenlänge. Die Bezüge auf die Dimensionen, gemessen in Wellenlängen, beziehen sich näherungsweise auf die mittlere Konstruktionsfrequenz, so dass bei einem konstruktiven Frequenzbereich oder Bandbreite von 1020 bis 1100 MHz, beispielsweise die mittlere konstruktive Frequenz 1060 MHz beträgt, was einer Wellenlänge von etwa 28,2 cm (11,1 Zoll) entspricht. Die Abmessungen sind angegeben, um die Erfindung zu charakterisieren und von Antennen nach dem Stand der Technik zu unterscheiden; sie sind nicht dazu gedacht, vorzuschlagen, dass die Erfindung auf diese Abmessungen beschränkt ist oder Antennen ausschließen soll, die geeignete Anwendungen der Erfindung darstellen. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die untere Fläche des Basisteils 14 flach, kann jedoch bei anderen Ausführungsbeispielen eine gekrümmte Fläche entsprechend der gekrümmten Fläche eines Flugzeugs aufweisen, an dem es zu befestigen ist. Zur Befestigung werden durch die in Fig. 2 gezeigten Befestigungsbohrungen Schrauben hindurchgeschraubt, wobei eine Durchführungsöffnung in der äußeren Oberfläche des Flugzeugs für den Anschluss 16 vorgesehen ist, damit er mit einem zusammenpassenden Anschluss zum Einspeisen von Signalen in eine Verkabelungs- und Signalverarbeitungseinrichtung, die sich innerhalb des Flugzeugs befindet, verbunden werden kann.
Fig. 3 zeigt ein typisches Antennensystem mit fünf Gruppenantennen 10a, b, c, d und e, die in seitlicher räumlicher Anordnung auf einer gekrümmten Metalloberfläche 30, beispielsweise dem Rumpf eines Flugzeugs, vor der Windschutzscheibe des Piloten (Kanzel) befestigt sind. Es ist ersichtlich, dass bei einer solchen Installation die Verwendung einer Gruppenantenne mit 2,5 cm Höhe (1 Zoll) eine drastische Verbesserung die Sicht des Piloten darstellt, verglichen mit Antennen nach dem Stand der Technik mit 7,5 cm Höhe (3 Zoll). Bei einer Installation dieser Art können die einzelnen Gruppenantennen in ausgewählten Gruppierungen angeregt werden, um gewünschte Antennenstrahlcharakteristiken entsprechend den bekannten Grundlagen bei Gruppenantennenerregungen zu erzielen. Wenn ein Antennensystem, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, auf der oberen vorderen Außenfläche eines Flugzeugs installiert ist, kann es eine breite horizontale Überdeckung vor dem Flugzeug und eine gute vertikale Überdeckung mit Ausnahme des Bereichs unter dem Flugzeug liefern. Ein an der unteren äußeren Außenhaut des Flugzeugs installiertes ähnliches Antennensystem würde eine vollständige vertikale und horizontale Abdeckung vor dem Flugzeug ergeben. Alternativ kann das Antennensystem in der Nähe der vorderen Kante des Flügeis eine vollständige vertikale Überdeckung ergeben, würde jedoch wahrscheinlich ähnliche Systeme an dem anderen Flügel erfordern, um eine vollständig horizontale Überdeckung zu erhalten, die frei von Abschattungen durch die Flugzeugnase ist.
Figur 4 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Gruppenantenne, die in zwei Abschnitten 18a und 26a veranschaulicht ist, die im wesentlichen den gedruckten Leiterplatten 18 und 26 aus Figur 2 entsprechen. Die Antenne wird verwendet, um abwechselnd Signale in dem Bereich von 1.020 MHz bis 1.100 MHz auszusenden und zu empfangen, die durch das Anschlussmittel 16a, dass dem Verbinder 16 in Figur 2 entspricht, zu und von der Antenne gekoppelt werden. Die Abdeck- und Basiskomponenten 12 und 14 sind in Figur 4 nicht dargestellt. wie angemerkt, wird die Antenne verwendet, um Signale sowohl abzustrahlen als auch zu empfangen und die Beschreibung, wie die Signale durch unterschiedliche Teile der Antenne, bspw. beim Senden, verarbeitet werden, gilt verständlicherweise entsprechend in umgekehrter Beziehung beim Empfangsbetrieb.
Die Antenne nach Fig. 4 weist ein erstes, ein zweites und ein drittes Antennenelement 20, 22 und 24 auf, die erfindungsgemäß Monopole (Stabantennen) mit der Höhe von einem Zehntel Wellenlänge sind, die in einer Abstände aufweisenden linearen Gruppe angeordnet sind. Obwohl die Vorteilhaftigkeit der Verwendung von Antennenelementen mit einer Länge von einem Zehntel Wellenlänge, verglichen mit den bekannten Elementen mit einer Länge von einer Viertelwellenlänge ohne weiteres ersichtlich sind, war die erhebliche Verschlechterung der Betriebsbandbreite, die normalerweise bei kurzen Antennenelementen, wie Monopolen, auftritt, ein begrenzender Faktor, der dazu beitrug, dass man sich im Stand der Technik weiterhin auf Elemente mit einer Länge von einer 1/4-Wellenlänge verlassen hat. Außerdem litten die früheren Versuche, kürzere Elemente als λ/4 in Gruppenkonfiguration mit Anregungsanordnungen nach dem Stand der Technik zu verwenden, wesentlich unter der Verkopplung zwischen benachbarten Elementen oder anderen Kombinationen der Antennenelemente und der benachbarten Oberflächen, und zwar als Ergebnis der wirkungen von ungleichen und komplexen wechselseitigen Impedanzen zwischen den einzelnen Antennenelementen in einer Gruppe. Diese Wirkungen, die nicht ohne weiteres zu einer konstruktiven Kompensation führen, bestimmen im großen Umfang die tatsächlichen Ströme in den Antennenelementen und das sich ergebende Strahlungsdiagramm. Es ist ersichtlich, dass, wenn die Ströme in den einzelnen Elementen nicht genau bestimmt und verteilt werden können, ein gewünschtes Antennendiagramm nicht zu erzielen ist. Obwohl die grundlegende Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit Gruppen aus drei Elementen, bezeichnet als erstes, zweites und drittes Element gegeben ist, zusätzliche Elemente in der erläuterten weise ebenfalls umfasst sind. Unabhängig von der Gesamtzahl von Antennenelementen umfasst jede Antenne drei Elemente, auf die die Beschreibung und die hier gegebene und beanspruchte Funktion des ersten, zweiten und dritten Elementes zutrifft.
Der Abschnitt 26a der veranschaulichten Antenne nach Fig. 4 enthält wie gezeigt die Anregung- von Kompensationsmittel, die dazu dienen, die Signalströme in den Antennenelementen 20, 22 und 24 in eine vorbestimmte Phasenbeziehung und Amplitudenbeziehung zu bringen, die im wesentlichen von der Impedanzwechselwirkung unabhängig ist, und die in der Lage sind, dies über ein wesentliches Band oder einen Bereich von Betriebsfrequenzen zu erreichen. Wie dargestellt, enthält der Antennenteil 26a erste Anregungsmittel, die als Anregungsschaltkreis 40 gezeigt sind, der zwischen dem Anschluss 16a und dem ersten und dem dritten Element 20 bzw. 24 liegt. Ferner umfassen sie Signalübertragungseinrichtungen (wie dies im Einzelnen anhand der Fig. 6 erläutert ist), um die Signalkomponenten der Elemente 20 und 24 mittels eines gemeinsamen Spannungspunktes zu übertragen, der als Punkt, 42 auf der Verbindung zwischen dem Anregungsschaltkreis 40 und einem Zweifach-Kompensationskreis 44 gezeigt ist. Der Kompensationskreis 44 liefert eine zweifache Kompensation der Impedanzcharakteristiken des Antennenschaltkreises, um in einem gewünschten Frequenzbereich den Betrieb zu optimieren. Obwohl der Schaltkreis 44 so veranschaulicht ist, als läge er in Serie zwischen dem Anschluss 16a und dem Punkt 42, besteht seine Funktion darin, eine Breitbandimpedanzanpassung zu schaffen und er kann diskrete oder verteilte Reaktanzen enthalten, die, wie gezeigt, in Serie an den Punkt 42 angeschlossen sind oder parallel gegen Masse, oder sie können Übertragungsleitungen mit geeigneter Länge verwenden, wie dies dem Fachmann klar ist. Der Abschnitt 46a umfasst außerdem Mittel 46, die in Gestalt eines zweiten Anregungsschaltkreises 48 gezeigt sind, der zwischen dem Anschluss 16a und dem zweiten Element 22 geschaltet ist und Mittel aufweist, um eine Signalkomponente an das Element 22 anzukoppeln, das eine vorbestimmte Phase und Amplitude, bezogen auf die Komponenten hat, die über die ersten Anregungsmittel 40 in die Elemente 20 und 24 eingekoppelt werden. Wie in Fig. 4 gezeigt, wirkt der Anregungsschaltkreis 48 als Leistungsteiler, der einen Teil des Eingangssignals, das von dem Anschluss 16a kommt, in das Element 22 einkoppelt, während der restliche Anteil des Eingangssignals von dem Anschluss 16a zu den anderen Elementen gelangt. Diese Leistungsteilerfunktion der Schaltung 48 kann mittels eines Richtkopplers (wie dies anhand von Fig. 6 erläutert wird) oder mit Hilfe anderer Mittel erbracht werden. Gemäß Fig. 4 gehört zu den Mittel 46 auch eine Zweifach-Kompensationsschaltung 50, um eine doppelte Anpassung der Impedanzcharakteristiken an das mittlere Element 22 zu erzielen, damit dies in einem gewünschten Frequenzband oder -bereich arbeitet. Sofern verteilte Reaktanzen oder Übertragungsleitungen in den Speisemitteln 48 verwendet werden, um die zweifache Anpassungsfunktion zu erhalten, erscheinen die Mittel 50 nicht als diskretes Element.
Fig. 5 zeigt eine Gruppe aus drei Monopolen, die dazu dient, ein Längsstrahlermuster zu erzeugen, und Fig. 6 eine Antennengruppe mit einem Speisesystem gemäß der Erfindung. Ein gutes Längsstrahlermuster wird mittels der Gruppe nach Fig. 5 erzielt, wenn die Elemente Abstände voneinander aufweisen und eine Stromphase sowie eine Stromamplitude, wie gezeigt, vorhanden ist. Fig. 6 zeigt eine Antenne mit einem Speisesystem, das dazu dient, eine "erzwungene Erregung" zu schaffen, um zu bewirken, dass die Ströme der Signalkomponenten in den Antennenelementen eine derart vorbestimmte Phasenbeziehung und Amplitudenbeziehung haben, die von der Querverkopplung, die die Antennenelemente beeinflusst, unabhängig ist, und zwar mittels einer zweifachen Kompensation, um einen Betrieb über einen nennenswerten Frequenzbereich zu erhalten. "Erzwungene oder eingeprägte Anregung" ist definiert als eine Anregung durch die Speiseanordnung, die Ströme in den Elementen der Gruppenantenne erzwingt oder vorbestimmt, so dass es zu Strömen mit der gewünschten relativen Amplitude und Phase kommt, die im wesentlichen von der wechselweisen Kopplung und anderer Kopplung sowie Impedanzeffekten unabhängig ist.
Gemäß Fig. 6 gehören hierzu erste, zweite und dritte Antennenelemente, die als kurze Monopole 20, 22, 24 veranschaulicht sind, die durch eine leitende Masseebene 14a hindurchragend befestigt sind und sich über dieser befinden. Die Antennengruppe nach Fig. 6 enthält erste Speisemittel mit einem λ/4-Transformator 46, der an den dritten Monopol 24 angekoppelt ist sowie einen λ/4-Transformnator 58 und eine λ/2-Übertragungsleitung 60, die zu dem ersten Monopol 20 führen. Der Transformator 56 und die Leitung 60 sind ferner, wie gezeigt, an einem gemeinsamen Spannungspunkt 42 angeschlossen, wie dies für ein Anpassungsmittel 62 zutrifft, das auch an den Signaleingangs/Ausgangsanschluss 16a angeschlossen ist. Das Anpassungsmittel 62 ist ein LC-Serienresonanzkreis, der zur doppelten Anpassung der Impedanz des hinteren und des vorderen Monopols 24 und 20 dient. Jeder der Monopole enthält, wie gezeigt, eine Serieninduktivität an seinem Fußpunkt, beispielsweise die Induktivität 64 an dem Element 24, um die kapazitiven Impedanzen des kurzen Monopolelementes bei einer Frequenz in der Nähe der Bandmitte zu kompensieren. Diese Schmalbandkompensation wird durch die zweifachen Kompensationsmittel 62 verbreitert, um eine wesentlich erweiterte Bandbreite zu erhalten. Die Antenne nach Fig. 6 enthält ferner zweite Speisemittel, zu denen ein Richtkoppler 66 zum Ankoppeln der Signale in dem zweiten Monopol 22 mit einer vorbestimmten relativen Amplitude sowie zweite Kompensationsmittel 68 gehören. Gemäß Darstellung ist der Koppler 66 an den Anschluss 16a angeschaltet und er dient dazu, einen Teil des Eingangssignals für die Antenne zu dem Monopol 22 mittels des Übertragungsleitungsabschnittes 70 zu übertragen. Zweite Kompensationsmittel 68 werden durch einen LC-Parallelresonanzkreis gebildet, der zur doppelten Kompensation der Impedanz des zweiten Monopols 22 dient, und die Länge der Leitung 70 ist so gewählt, dass die Signale, die den Monopol 22 erreichen, die gewünschte relative Phase haben, verglichen mit den Signalen an den Monopolen 20 und 24.
Beim Betrieb der Gruppenantenne nach Fig. 6 erzwingen es die beiden λ/4-Transformatoren 56 und 58, dass die Ströme Ia und Ic in dem dritten und dem ersten Monopol 24 bzw. 20 im wesentlichen vollständig von der Spannung an dem gemeinsamen Spannungspunkt 52 abhängig sind. Somit werden Ia und Ic gezwungen, in dem Verhältnis Ia/Ic = Zoc/Zoa zu stehen, wobei die letztgenannten Werte die entsprechende Übertragungsleitungsimpedanzen der Transformatoren 58 und 56 sind. Die λ/2-Leitung 60 erbringt eine Polaritätsumkehr für Ic an dem Element 20, bezogen auf Ia an dem Element 24. Das Verhältnis des Stroms Ib zu den Strömen Ia und Ic wird nicht eingeprägt und kann auch nicht eingeprägt werden, da eine 90º-Phasendifferenz benötigt wird, um die gewünschte Beziehung der Signalkomponenten von Ia = j, Ib = 2 und Ic = -j zu erhalten, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn jedoch Ia = -Ic gilt, dann befindet sich tatsächlich der zweite Monopol 22 an einer Nullstelle in der Mitte zwischen den betragsmäßig gleichen Signalen entgegengesetzter Phase an den Elementen 20 und 24 und es wird kein Nettosignal von diesen Monopolen in das Element 22 eingekoppelt. In diesem Falle besteht keine Notwendigkeit, dass Ib für das Element 22 eingeprägt wird.
Unter Verwendung kommerzieller Computer-Programme für drei Monopole, die, wie in Fig. 5 gezeigt, mit Strömen gemäß Fig. 5 beaufschlagt sind, wurde als spezielles Beispiel die Berechnung der Impedanz ausgeführt. Diese Berechnungen wurden bei 1030 MHz, 1060 MHz und 1090 MHz für eine Gruppe von drei identischen Monopolen mit 2,5 cm (1 Zoll) Länge, 4,0 cm (1,6 Zoll) weite am oberen Ende und mit einem Mittenabstand von 7,06 cm (2,78 Zoll) durchgeführt. Die berechneten Ergebnisse sind wie folgt:
mit Bezug auf Fig. 6 gilt:
Ys = Ya' + Yc'.
Für den λ/4-Transformator gilt:
Ya' = Zoa² Yc' = Zo2²,
wobei gilt: Zoa = kZoc
Zs = Zoa²/Za + k ²Zc)
= Zo²/(Za + Zc), wenn k=1
wobei Zoa = Zoc = Zo
ist.
Aus der obigen Tabelle ergibt sich bei einer kompensierten Reaktanz bei der Bandmitte mittels der Serieninduktivität wie der Induktivität 64 Za + Zc zu näherungsweise 15 Ohm.
Aus der letzten Gleichung wird, unter der Annahme Zs soll 50 Ohm betragen, erhalten:
Zo² = Zs (Za + Zc)
= 50 (15)
Zo = 27,4 Ohm.
Es ist zu beachten, dass in Fig. 6 der λ/4- Transformator und der Übertragungsleitungsabschnitt so gezeigt sind, als wären sie Abschnitte einer Mikrostreifenübertragungsleitung, die so dimensioniert sind, dass sie die gewünschte Impedanzcharakteristik ergeben. Somit sind die Leitungen 60 und 70 in diesem Beispiel 50 Ohm- Leitungsabschnitte und die Transformatoren 56 und 58 sind 27,4 Ohm-Abschnitte mit einer λ/4 Wellenlänge bei einer Frequenz von 1060 MHz. Reaktive Kompensationsschaltungen 62 und 68 werden verwendet, um die Antennenleistung bei 1030 MHz und 1090 MHz zu optimieren (d.h. sie werden so eingestellt, um die entsprechenden Antennenelemente bei diesen Frequenzen doppelt zu kompensieren). Es ist ferner zu beachten, dass zufolge der wechselweisen Kopplung Za einen negativen Widerstandswert hat, was es ohne die Erfindung sehr schwierig macht, den gewünschten Strom Ia über einen Frequenzbereich exakt und effizient zu erhalten. Jedoch hat (Za + Zc) einen nennenswerten positiven Widerstandswert, der wirksam zweifach kompensiert werden kann, während erfindungsgemäß die gewünschten Ia- und Ic-Werte erzeugt werden. Um ein Gruppenantennendiagramm mit einem großen Vorwärts/ Rückwärtsverhältnis und einer starken Strahlung über einen weiten Winkel in dem Vorwärtssektor zu erhalten, ist es notwendig, die relativen Ströme in den Elementen der Gruppe genau zu steuern, wie es durch die Erfindung möglich wird.
In den Fig. 7 und 8 werden nunmehr alternative Speiseschaltungen für Gruppenantennen, ähnlich der Antenne nach Fig. 6 gezeigt. Bei den Antennen nach den Fig. 7 und 8 sind die Monopole und die Speisemittel zwischen Punkt 42 und den Monopolen 20 und 24 dieselben wie bei Fig. 6. Bei Fig. 7 gehört zu den Speisemitteln für das zweite Element ein λ/4-Transformator 72, ähnlich den Transformatoren 56 und 58 aus Fig. 6. Zo von 72 sollte einen anderen Wert haben als Zo von 56 und 58. Bei der Antenne aus Fig. 7 kann die Kompensationsfunktion durch einen LC-Serienresonanzkreis 68a erhalten werden und die Länge der Leitung 70a kann verkürzt werden, während im Übrigen die Funktion der Funktion der Antennen nach Fig. 6 entspricht. Bei Fig. 8 gehören zu den Speisemitteln für das vordere und das hintere Element ein λ/4-Transformator 78, ähnlich dem Transformator 72, wie er zu dem zweiten Element der Speisemittel aus Fig. 7 enthalten ist. Bei der Anordnung nach Fig. 8 schafft der LC-Parallelresonanzkreis 62a die Kompensationsfunktion und die Funktionsweise entspricht wiederum der Funktionsweise der Antenne nach Fig. 6. Für die LC-Kreise, z.B. 68a und 62a, können diskrete Reaktanzen oder geeignete Längen von Übertragungsleitungen verwendet werden, wie dies der Fachmann weiß.
Fig. 9 zeigt ein tatsächlich gemessenes Azimutstrahlungsdiagramm bei 1060 MHz für eine Gruppenantenne mit drei Monopolen, die jenen aus Fig. 2c ähnlich sind, mit einer Monopolweite von 5 cm (2 Zoll), einem Abstand von 7,06 cm (2,78 Zoll) und einer Höhe von 2,31 cm (0,91 Zoll), nachdem die Speiseschaltungen im Sinne einer Optimierung des erzielten Ergebnisses eingestellt sind. Es ist zu beachten, dass das Vorwärts/Rückwärtsverhältnis größer als 20 dB ist und dass das Muster über einen großen Winkel in dem Vorwärtssektor eine große Signalstärke aufweist. Ahnliche Ergebnisse werden bei, 1030 MHz und 1090 MHz erhalten. Es wird angenommen, dass die Antennenleistung, die sich in diesen Daten wiederspiegelt, deutlich über der Leistung anderer bekannter Monopolgruppenantennen mit vergleichbaren Abmessungen liegt.
Fig. 10 veranschaulicht Leiterplatten 18 und 26, die für diese Antenne gestaltet sind. Auf der Leiterplatte 18 sind, wie gezeigt, drei Monopole 20, 22 und 24 durch Ätzen einer Kupferschicht auf einer dielektrischen Karte 18 hergestellt, um Leiterbahnmuster mit der Form der Monopole zu erhalten. Das sich auf der Oberfläche 28 der Leiterplatte 26 zeigende Muster wurde in ähnlicher Weise hergestellt. Das tatsächliche Muster auf der Leiterplatte 26 bildet Abschnitte von Mikrostreifenleitungen unterschiedlicher Länge und Impedanzcharakteristiken zusammen mit Verbindungspunkten und Abschnitten, die so gestaltet sind, dass die Antenne in einer physikalischen einfachen Form zu implementieren ist, die die Herstellung und Montage erleichtert, mit den elektrischen Charakteristiken konsistent ist, eine innewohnende hohe Zuverlässigkeit und gute Haltbarkeit bei Stößen und unter Schwingungsbedingungen aufweist, wie sie bei Anwendungen in Hochleistungsflugzeugen zu erwarten sind. Obwohl bei Ersatz der alternativen Speiseschaltung nach Fig. 8 die Bezugszeichen aus der Antenne nach Fig. 6 in Fig. 10 übertragen wurden, ist ersichtlich, dass die Reduktion der Antenne auf das Mikrostreifen-Layout und das Ausfeilen dieser Konfiguration im Sinne einer maximalen Leistung schlussendlich zu einer physikalischen Umsetzung der Erfindung bei diesem Ausführungsbeispiel führt, dem ein hohes Maß von Maskierung der Identifikation der diskreten Bauteile inherent ist. Während den Abschnitten des Leiterbahnmusters auf der Leiterplatte 26 von Fig. 10 Bezugszeichen gegeben wurden, kann es schwierig oder unmöglich sein, die Grenzen und Ränder einer speziellen Komponente speziell zu identifizieren, um sie von dem Rest der Schaltung abzugrenzen.
Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemäße Gruppenantenne, bei der die einzelnen strahlenden Elemente Schlitze sind. Eine Gruppe mit drei Elementschlitzen, wie sie hier gezeigt ist, unterliegt wechselseitigen Kopplungseffekten, die ähnlich jenen sind, wie sie oben mit Bezug auf die Monopole diskutiert sind. Die Schlitze 80, 82 und 84 aus Fig. 11 können einfache Öffnungen in einer elektrischen leitenden Abdeckung 86 an dem vorderen Ende der dielektrischen Platte 88 sein. Die elektrische Beschichtung 86 und die dielektrische Platte 88 sind zur Vereinfachung der Darstellung so veranschaulicht, als seien sie durchsichtig, um die anderen Elemente sichtbar zu machen, die an der Rückseite der dielektrischen Platte, wie gezeigt, angeordnet sind.
Jeder Schlitz oder jedes Fenster 80, 82 und 84 in dem leitenden Teil 86 hat typischerweise eine λ/2-Länge oder kann alternativ kürzer sein, wobei Shuntkapazitäten über die Mitte des Schlitzes bei einer Frequenz nahe der Bandmitte liegen. Die Schlitze sind in der Gruppe eine Viertelwellenlänge voneinander beabstandet und haben eine Weite entsprechend einem Bruchteil des Abstands. Die Abmessungen können für die jeweilige Anwendung unter Anwendung bekannter Konstruktionstechniken ausgesucht werden. Wie gezeigt, wird jeder Schlitz durch einen Leiter angeregt, der über den Schlitz auf der Rückseite der dielektrischen Platte verläuft, wie dies bei 90 gezeigt ist und der nach vorne oder oben durch das Dielektrikum 88 führt, um an einer Stelle 92 mit einem elektrischen Kontakt auf der leitenden Abdeckung 86 neben der Seite des Schlitzes 80 zu enden. Wie gezeigt, weist der Schlitz 80 einen Endpunkt 92 des erregenden Leiters an seiner rechten Seite auf und wird mit einer Phase oder Polarität der Erregung angeregt, die umgekehrt ist wie die des Schlitzes 84, bei dem der Endpunkt 96 auf seiner linken Seite liegt. Jeder Schlitz ist, obwohl nicht dargestellt, typischerweise mit einer metallischen Haube oder einem leitenden Hohlraum abgeschlossen, damit die Strahlung nur nach vorne oder in Außenrichtung aus jedem Schlitz abgestrahlt werden kann. Es leuchtet ein, dass eine Antenne in Gestalt einer Gruppe von Schlitzen zum Einbau bündig mit der Außenhaut eines Flugzeugs besonders vorteilhaft ist. Die vorliegende Erfindung ist an solche Anwendungen leicht anpassbar.
Die Antenne nach Fig. 11 enthält erste Speisemittel, die als λ/2-Übertragungsleitungen 98 und 100 veranschaulicht sind, um das dritte und das erste Element 84 und 80 über einen gemeinsamen Spannungspunkt 102 mit den Anschlussmitteln 16a zu verbinden. Ein reaktives Mittel 62a liegt in der veranschaulichten Weise zwischen dem Punkt 102 und dem Anschluss 16a, um eine doppelte Kompensation in einem gewünschten Frequenzbereich zu erhalten. Zweite Speisemittel sind als Richtkoppler 66a veranschaulicht und liegen zwischen dem Anschluss 16a und dem zweiten Element 82 über Übertragungsleitungsabschnitte 70a sowie reaktive Mittel in Gestalt eines LC-Kreises 68a. Die Funktion der Antenne nach Fig. 11 ist ähnlich der Antenne nach Fig. 6. Die Eigenschaften von Schlitzen gestatten die Verwendung von Übertragungsleitungsabschnitten 98 und 100, ohne dass λ/4-Transtransformatoren vorgesehen werden müssen, um einen gemeinsamen Spannungspunkt zu schaffen, damit die Spannungen über die Schlitze im Sinne einer gewünschten Amplitude und Phase eingeprägt werden können, und zwar im Wesentlichen unabhängig von der wechselweisen Kopplung und anderer Verkopplungen sowie von Impedanzeffekten. Bei Schlitzstrahlern ist die signifikante Signalkomponente, die das Strahlungsmuster einer Gruppe festlegt, die Schlitzspannung im Gegensatz zum Monopol oder Dipolstrahler, bei denen die Ströme die entscheidenden Signalkomponenten sind. Die gewünschten Schlitzspannungen für ein gutes End-Fire-Strahlungsdiagramm (Längsstrahlerdiagramm) bei der Gruppe nach Fig. 11 haben Phasen- und Amplitudenwerte ähnlich den Strömen für die Monopole, wie bei Fig. 5 gezeigt. Das System nach Fig. 11 kann diese erzwungene oder eingeprägte Erregung zusammen mit der doppelten Kompansation bei einer vergrößerten Bandbreite liefern.
Die Fig. 12 und 13 zeigen alternative Ausführungsbeispiele hinsichtlich der Mittel zum Verbinden der Punkte 96 und 92 mit dem Punkt 102 bei Antennen, die im Übrigen Fig. 11 entsprechen. In Fig. 12 wurden die λ/4-Übertragungsleitungen 98 und 100 durch eine Serienschaltung von zwei λ/4-Transformatoren ersetzt, nämlich den Transformatoren 104 und 106, die die Leitung 100 zwischen den Punkten 92 und 102 ersetzen. Diese Anordnung führt zu einer Breitbandtransformation des Schlitzleitwertes auf einen bequemen Wert, beispielsweise 50 Ohm am Punkt 102. In Fig. 13 wurden die λ/2-Leitungen 98 und 100 durch einen einzigen λ-Übertragungsleitungsabschnitt 108 ersetzt, der die Punkte 96 und 92 miteinander verbindet, und eine reaktive Anpassungsschaltung 62a ist in der Nähe des Punktes 96 einem Punkt 102a angeschlossen. Variationen, wie sie in Fig. 13 gezeigt sind, können eine Flexibilität bei den jeweiligen Anwendungen schaffen.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele wurden insbesondere in Verbindung mit einer Gruppe aus drei strahlenden Elementen gezeigt und erläutert, wobei es jedoch klar ist, dass bei einigen Anwendungen es wünschenswert sein kann, eine oder mehrere Gruppenantennen vorzusehen, von denen jede vier oder mehr strahlende Elemente mit erfindungsgemäß aufgeprägter Anregung enthält.
In Fig. 14 ist nunmehr ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer linearen Gruppe von fünf Antennenelementen in Gestalt von Monopolen 20a bis 24a veranschaulicht. Wie dargestellt, wurden das erste, das zweite und das dritte Element 20a; 22a und 24a (entsprechend dem ersten, zweiten und dritten Element nach Fig. 6) ergänzt durch ein führendes Element 21a vor dem Element 20a und ein dahinter angeordnetes Element 23a, das auf das Element 24a folgt. Bei der Betrachtung der Antenne nach Fig. 14 ist es wichtig zu beachten, dass die Anordnung und die Funktionsweise der Elemente 20a, 22a, und 24a die gleiche ist wie dies für die Drei-Elementgruppe beschrieben wurde, wobei die Drei-Elementgruppe aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Element eine grundlegende Untergruppe ist, die bei den Antennen, die die Erfindung benutzen, eingesetzt wird.
Bei Fig. 14 entsprechen die Elemente 20a, 22a und 24a den Elementen 20, 22 und 24 aus Fig. 6. Das Speisesystem nach Fig. 14 entspricht dem abgewandelten Speisesystem nach Fig. 9 mit einer Modifikation für die Speisung der zusätzlichen Elemente 21a und 23a. wie in Fig. 14 gezeigt, wird einer ersten Gruppe von nicht benachbarten Antennenelementen 20a und 24a ein erstes Speisemittel in Gestalt von Signalübertragungsmitteln einschließlich einer λ/2- Übertragungsleitung 60 und λ/4-Transformatoren 56 und 58 angekoppelt. Die verbleibenden Elemente, sprich das mittlere Element 22a und das vorausgehende Element 21a sowei das angefügte Element 23a sind an die zweiten Speisemittel angekoppelt, die in Gestalt eines Richtkopplers 66, des Übertragungsleitungsabschnittes 70a, λ/4-Transformatoren 72, 73 und 74 und λ/2- bzw. λ-Übertragungsleitungen 75 und 76 angekoppelt sind. Die Signale werden über die Speisemittel den Elementen 20a und 24a über einen gemeinsamen Spannungspunkt 42 und den Elementen 21a, 22a und 23a über einen zweiten gemeinsamen Spannungspunkt 43 zugeführt, was eine eingeprägte Anregung gestattet.
Wenn es nur vier Elemente geben würde, könnten das Element 21a, der Transformator 73 und die Leitung 76 entfallen. Für jede Anzahl von Elementen gibt es effektiv gemäß der Erfindung zwei Spannungspunkte, denen die Signale zugeführt werden. Bei drei Elementen ist einer dieser Spannungspunkte ein gemeinsamer Spanungspunkt für zwei Elemente, was es gestattet, dass vorbestimmte Stromaplituden und -phasen erzeugt werden. Bei mehr als drei Elementen schafft die Erfindung zwei gemeinsame Spannungspunkte, z.B. 42 und 431 von denen jeder zwei oder mehr Elemente speist.

Claims

1. Gruppenantenne mit:

einem Anschluß (16a) zum Ein- und Auskoppeln von Signalen;

wenigstens einem ersten, einem zweiten und einem dritten Antennenelement (20, 22, 24) zur Kopplung mit ausgestrahlten Signalen;

ersten Erregermitteln (40), die zwischen den Anschluß und das erste und dritte Element (20, 24) geschaltet sind, um Signalkomponenten, die eine vorbestimmte relative Phase und Amplitude haben sollen, zu dem ersten und dritten Element zu koppeln;

zweiten Erregermitteln (48), die zwischen den Anschluß und das zweite Element (22) geschaltet sind, um zu dem zweiten Element eine Signalkomponente zu koppeln, die in Bezug auf die zu dem ersten und dem zweiten Element geleiteten Signalkomponenten eine vorbestimmte Phase und Amplitude aufweisen soll, wobei

das erste Erregermittel Übertragungsleitungsmittel (58, 56) und einen gemeinsamen Spannungspunkt (42) aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Antennenelemente (20, 22, 24) eine Höhe aufweisen, die wesentlich geringer ist als eine Viertelwellenlänge (N4), wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Durchschnittsauslegungsfrequenz entspricht;

ein Abstimmittel (62) vorgesehen ist, das mit dem gemeinsamen Spannungspunkt (42) verbunden ist, um in einem gewünschten Frequenzbereich für das erste und das dritte Element eine Impedanzanpassung zu erbringen; und daß

das Übertragungsleitungsmittel (58, 56) über den gemeinsamen Spannungspunkt (42) zwischen das erste und dritte Element (20, 24) geschaltet ist und vorbestimmte elektrische Eigenschaften aufweist, die geeignet sind, eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen störende Verkopplungseffekte herbeizuführen, die anderweitig dazu neigen würden, zwischen den Elementen aufzutreten, so daß ausgestrahlte Signalkomponenten von jeder Verkopplung unabhängige Phasenlagen und Amplituden aufweisen können.

2. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente durch drei Monopole (20, 22, 24) gebildet sind und daß die Übertragungsleitungsmittel zwei λ/4-Transformatoren (58, 56) enthalten, die zwischen den gemeinsamen Spannungspunkt (42) und das erste bzw. dritte Element (20, 24) geschaltet sind, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

3. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, zweite und dritte Antennenelement (20, 22, 24) jeweils ein Monopol ist und daß das Übertragungsleitungsmittel einen λ/4-Transformator (56), der zwischen den gemeinsamen Spannungspunkt (42) und das dritte Element (24) geschaltet ist, und eine Reihenschaltung eines λ/4-Transformators (58) und einer λ/2-Leitung (60) enthält, die zwischen den gemeinsamen Spannungspunkt (42) und das erste Element (20) geschaltet ist, um an dem dritten Element ein ausgestrahltes Signal mit unterschiedlicher Phase in Bezug auf das erste Element zu liefern, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

4. Gruppenantenne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Erregermittel (48) außerdem einen λ/4-Transformator (70) enthält, der mit dem zweiten Element (22) verbunden ist, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

5. Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (20, 22, 24) voneinander im wesentlichen um eine Viertelwellenlänge (N4) beabstandet sind und daß jedes Element ein Monopol mit einer Höhe von im wesentlichen einem Zehntel der Wellenlänge mit Armen ist, die mit im wesentlichen einer Zehntel-Wellenlänge nach vorn und nach hinten vorstehen, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

6. Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine schützende Abdeckung (12) und ein Basiselement (14) , die die Antennenelemente (20, 22, 24) und die Antenne mit Ausnahme des Anschlusses (16) einschließen, der eine Höhe, die geringer ist als ein Achtel der Wellenlänge, und eine Länge aufweist, die geringer ist als eine Wellenlänge, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

7. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente Schlitze mit der Form länglicher Fenster (80, 82, 84) in einer leitfähigen Oberfläche (86) sind und daß die Übertragungsleitungsmittel zwei λ/2-Übertragungsleitungen (198) enthalten, die zwischen den gemeinsamen Spannungspunkt (102) und das erste bzw. das dritte Element (80, 84) geschaltet sind, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

8. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente Schlitze mit der Form länglicher Fenster (80, 82, 84) in einer leitfähigen Oberfläche sind und daß das Übertragungsleitungsmittel eine der vollen Wellenlänge entsprechende Übertragungsleitung (108) enthält, die zwischen den gemeinsamen Spannungspunkt (102a) und das erste Element (80) geschaltet ist, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

9. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente Schlitze mit der Form länglicher Fenster (80, 82, 84) in einer leitfähigen Oberfläche (86) sind und daß das Übertragungsleitungsmittel zwei Reihenschaltungen enthält, die jeweils zwei λ/4 -Transformatoren unterschiedlicher Impedanzen (104, 106) enthalten, wobei jede solche Reihenschaltung zwischen den gemeinsamen Spannungspunkt (102) und das erste oder entsprechend das dritte Antennenelement (80, 84) geschaltet ist, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Ausdehnungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

10. Gruppenantenne nach einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die drei länglichen Schlitze (80, 82, 84) nebeneinander angeordnet sind und daß das erste Erregermittel dem ersten und dem dritten Schlitz benachbart mit der leitfähigen Oberfläche (86) verbunden ist, wobei die Verbindungen entsprechend jeweils an der Außenseite (92, 96) des ersten und dritten Schlitzes angeordnet sind.

11. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente durch ein erstes ebenes Leitungsmuster (18) gebildet sind, das erste, zweite und dritte Monopolantennenelemente (20, 22, 24) enthält, die in der Höhe jeweils kleiner als ein Achtel der Wellenlänge sind, und daß erste und zweite Erregermittel als ein zweites ebenes Leitungsmuster (26) vorgesehen sind, das λ/4-Transformatormittel (58a, 56a) enthält, um Signalanteile in das erste und das zweite Element (20, 24) zu koppeln, wobei die Wellenlänge im wesentlichen der Auslegungsdurchschnittsfrequenz entspricht.

12. Gruppenantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Monopolelemente (20, 22, 24) für den Längsrichtungsbetrieb mit einer Hauptantennenkeule in einer Vorwärtsrichtung angeordnet sind und daß das erste Erregermittel zusätzlich eine λ/2-Übertragungsleitung (60a) aufweist, die zwischen den ersten,Anschluß (16) und das erste Element (20) geschaltet ist.

13. Gruppenantenne nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Erregermittel Richtkopplermittel (33a) zur Kopplung von Signalen mit einer vorbestimmten relativen Amplitude zu dem zweiten Element (22) aufweist und bei der ein zweites Abstimmittel (68a) vorgesehen ist, um in einem gewünschten Frequenzbereich eine doppelte Abstimmung zu leisten.

14. Gruppenantenne nach einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch ein Basiselement (14), das eine Schutzabdeckung (12) aus einem strahlungsdurchlässigen Material und einen Anschlußverbinder (16) trägt und so ausgebildet ist, daß es die Montage der Antenne an einer Außenfläche eines Flugzeuges gestattet, wobei der Verbinder (16) so angeordnet ist, daß er durch eine Öffnung in der Flugzeugaußenhaut ragt, um die Verkopplung mit einem inneren Verbinder zu gestatten.

15. Gruppenantenne nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine induktive Abstimmeinrichtung (64), die mit jedem Antennenelement (20, 22, 24) verbunden ist;

wobei das Abstimmittel eine Blindelement-Abstimmschaltung (62) ist, die zwischen den gemeinsamen Spannungspunkt (42) und den Anschluß (16) geschaltet ist, und

wobei die zweite Erregerschaltung einen Richtkoppler (66) und einen Übertragungsleitungsabschnitt (70) aufweist, die zwischen der dem zweiten Element (22) zugeordneten Abstimmeinrichtung (64) und dem Anschluß (16a) in Reihe geschaltet sind, und wobei sie eine Blindelement- Abstimmschaltung (68) aufweist, die mit dem Übertragungsleitungsabschnitt (70) verbunden ist.

16. Antennensystem mit einer Vielzahl ähnlicher Gruppenantennen (10a, 10b, 10c, 10d, 10e), die jeweils eine Gruppenantenne nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 15 sowie Mittel (30) enthalten, um die Antennen in seitlich voneinander beabstandeter Anordnung zu halten.