DE69106206T2 - Rundstrahl-Funkpeilantennensystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Funkpeilantennensystem, welches vier identische strahlende Elemente aufweist, die gleichmäßig auf einem Kreis um einen leitenden Mast verteilt sind, und welches dafür vorgesehen ist, den Einfallswinkel zwischen der Propagationsrichtung einer ebenen elektromagnetischen Welle und einer Referenzrichtung zu bestimmen.
• Die Erfindung findet eine vorteilhafte Anwendung im Gebiet der Funkortung in allen Radiofrequenzbereichen und insbesondere im HF-, VHF- und UHF-Bereich. Allgemein findet das Antennensystem der Erfindung eine Anwendung bei der Detektion und der Überwachung und insbesondere bei Antikollisions-Vorrichtungen, zum Eeispiel zwischen Flugzeugen, und bei Alarmvorrichtungen. Es kann fest am Boden installiert sein oder von einem terrestrischen Fahrzeug, einem Wasserfahrzeug oder einem Luftfahrzeug getragen werden.
• Die bei der Funkortung verwendete Peilung beruht herkömmlicherweise auf zwei bekannten Techniken, der Watson-Watt-Technik mit einer Adcock-Antenne und der sogenannten Dopplereffekt-Technik.
• Die erste dieser Techniken verwendet die Amplitudeninformation in dem Sinne, daß das Verhältnis der Amplituden der Signale, die von zwei orthogonalen Paaren von Dipolen abgegeben werden, ungefähr den Tangens des gesuchten Einfallswinkels liefert.
• Dieses Verfahren ist wegen des Oktantfehlers ungenau, ein Fehler, der im übrigen von dem El-Winkel der einfallenden Welle abhängt.
• Die Dopplereffekt-Technik, welche eine große Anzahl von strahlenden Elementen (zum Beispiel 16, 32 oder sogar mehr) erfordert, weist eine geringe Empfindlichkeit wegen der Kopplung zwischen den strahlenden Elementen auf und erfordert darüber hinaus eine schnelle zyklische Umschaltung der strahlenden Elemente. Andererseits muß die Erfassungs- und Verarbeitungselektronik, die relativ komplex ist, genau und zeitstabil sein. Außerdem erfordert diese Technik eine Hilfs-Referenzantenne, um insbesondere die Phasenmodulation zu beseitigen, die oft in den zu lokalisierenden Signalen vorhanden ist.
• Es gibt weitere Techniken, welche auf dem bekannten Prinzip der Interferometrie beruhen. Sie erfordern jedoch in jedem Fall die Umschaltung von mehreren Antennen.
• Das technische Problem, das gemäß der Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen ist, besteht folglich darin, ein Antennensystem gemäß dem Oberbegriff zu realisieren, welches keine Umschaltungsvorrichtung enthält, eine gute Empfindlichkeit und eine gute Präzision der Lokalisierung bietet und wenig Raum beansprucht.
• Die Lösung für das gestellte technische Problem besteht erfindungsgemäß darin, daß die strahlenden Elemente zu einem ersten und einem zweiten Paar von zwei strahlenden Elementen zusammengefaßt sind, die einander gegenüberliegen und zueinander invertiert sind, und daß das Antennensystem eine Verarbeitungseinheit umfaßt, welche einerseits einen ersten angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei, der die um 180º phasenverschobenen Signale an seinen geteilten Eingängen empfängt, die von dem ersten Paar von strahlenden Elementen geliefert werden, und einen zweiten angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei, der identisch mit dem ersten ist und die um 180º phasenverschobenen Signale an seinen geteilten Ausgängen empfängt die von dem zweiten Paar von strahlenden Elementen geliefert werden, und andererseits eine 3db-90º-Hybridverbindung umfaßt, welche die Signale empfängt, die von den nicht geteilten Ausgängen der angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei geliefert werden, und am Ausgang zwei Signale abgibt, deren Phasendifferenz bis auf eine Konstante durch 2 θ - π/2 gegeben ist.
• Wie man später genauer sehen wird, beruht der Antennenempfänger auf dem folgenden Wirkungsprinzip. Wenn θ der gesuchte Einfallswinkel ist, der bezüglich einer Referenzachse, zum Beispiel der die zwei strahlenden Elemente desselben Paares verbindenden Gerade, gemessen wird, sind die von den zwei angepaßten Leistungsteilern zum Teilen durch zwei gelieferten Signale zum einen proportional zu sinθ und zum anderen proportional zu cosθ. Diese zwei Signale, welche dieselbe Frequenz haben, werden dann durch die 3dB-90º-Hybridverbindung verarbeitet, so daß sich zwei neue Signale mit derselben Amplitude und derselben Frequenz ergeben, von denen jedoch (bis auf eine Konstante) das eine um θ und das andere um - θ bezüglich einer gemeinsamen willkürlichen Referenzphase phasenverschoben ist. Dementsprechend variiert die Phasendifferenz dieser zwei Signale linear mit θ und beträgt im wesentlichen 2θ. Eine Abweichung um 1º hinsichtlich des Winkels θ übersetzt sich daher in eine Abweichung von 20 hinsichtlich der differentiellen Phase. Umgekehrt übersetzt sich eine Unschärfe von zum Beispiel 1º bei der Messsung der differentiellen Phase der zwei Signale in eine Unschärfe von 0,5º bei der Lokalisierung der Propagationsrichtung.
• Wie man feststellen kann, arbeitet das den Gegenstand der Erfindung bildende Funkpeilantennensystem in Realzeit, was die Lokalisierung von Signalen mit kurzer Dauer gestattet, vorausgesetzt, daß die Empfangskette für diese Impulse eingerichtet ist. Dieser Vorteil beruht darauf, daß es nicht nötig ist, die strahlenden Elemente oder die Empfangsleitungen umzuschalten, um die gewünschte Winkelinformation zu extrahieren. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß es die Lokalisierung einer amplituden- und/oder phasenmodulierten elektromagnetischen Welle gestattet, ohne auf Hilfsantennen zurückzugreifen. Dieser Vorteil beruht darauf, daß das erfindungsgemäße System zu jedem Zeitpunkt zwei Signale aufweist, welche dieselbe Amplitude haben und deren Phasendifferenz unabhängig von der Phasenmodulation der einfallenden Welle ist.
• Andererseits ist das Antennensystem gemäß der Erfindung einfach und robust, was mit den wenigen mechanischen Teilen und mit der geringen Zahl von Bestandteilen (Teiler, Hybridverbindung) zusammenhängt, die für seine Herstellung notwendig sind. Diese Robustheit ergibt sich aus der Abwesenheit von aktiven Bauteilen (zum Beispiel Schaltern) und dem Umstand, daß kein bewegliches mechanisches Teil verwendet wird.
• Es ist im übrigen festzustellen, daß das erfindungsgemäße Antennensystem, obwohl es eine geringe Abmessung im Verhältnis zu der Wellenlänge aufweist, eine gute Präzision der Lokalisation ergibt (abgesehen von der Auswirkung von mit der Umgebung zusammenhängenden Interferenzen). Dieser Vorteil übersetzt sich in eine Lokalisierungsunschärfe, die typischerweise gleich der Hälfte der Instrumentenunschärfe ist.
• Schließlich besteht ein weiterer Vorteil des Antennensystems gemäß der Erfindung darin, daß es eine Empfindlichkeit aufweist, die gleichwertig zu derjenigen ist, die man mit einem einzigen strahlenden Empfangselement erhalten würde, das von derselben Art ist wie diejenigen, welche die Kreisgruppe selbst bilden. Dieser Vorteil geht darauf zurück, daß das Diagramm omnidirektional ist und daß die Verstärkung der Antenne ungefähr gleich derjenigen eines einzigen isolierten strahlenden Elements oder größer ist.
• Im Falle einer Verwendung im Niederfrequenzbereich und wegen Mehrfachwegen ist es von Vorteil, mehrere erfindungsgemäße Systeme zu verteilen, um mittels einer geeigneten Verarbeitung die parasitischen Interferenzwellen zu beseitigen.
• Die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die als nicht einschränkende Beispiele eingeführt werden, läßt gut erkennen, worin die Erfindun besteht und wie sie realisiert werden kann.
• Fig. 1a ist eine perspektivische Ansicht eines Funkpeilantennensystems gemäß der Erfindung, welches symmetrische Dipole als strahlende Elemente verwendet.
• Fig. 1b ist eine schematische Draufsicht des Antennensystems der Fig. 1a.
• Fig. 2 ist das Schema einer Verarbeitungseinheit des erfindungsgemäßen Antennensystems.
• Fig. 3a stellt einen angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei dar, welcher in der Verarbeitungseinheit der Fig. 2 verwendet wird.
• Fig. 3b stellt eine Hybridverbindung dar, welche in der Verarbeitungseinheit der Fig. 2 verwendet wird.
• Fig. 4 ist ein horizontales Diagramm, welches die Funktionsweise der Verarbeitungseinheit der Fig. 2 darstellt.
• Fig. 5 ist ein erstes Schema einer Realisation eines erfindungsgemäßen Antennensystems.
• Fig. 6 ist ein zweites Schema einer Realisation eines erfindungemäßen Antennensystems.
• Fig. 7 ist eine Goniometriekurve, die man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Antennensystems erhält.
• Fig. 8 ist ein horizontales Diagramm eines erfindungsgemäßen Antennensystems.
• Fig. 9a
• u. 9b sind eine perspektivische Ansicht und eine Draufsich eines erfindungsgemäßen Antennensystems, welches symmetrische Dipole mit diedrischen Reflektoren verwendet.
• Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungemäßen Antennensystems, welches Einpole auf einer Reflektorplatte verwendet.
• Fig. 11a
• u. 11b sind perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Antennensystems, welches Einpole mit triedrischen Reflektoren verwendet.
• Das in der Fig. 1a dargestellte Funkpeilantennensystem umfaßt strahlende Elemente, welche aus vier symmetrischen Identischen Dipolen bestehen, die mit E, N, O, S bezeichnet sind und, wie dies die Fig. 1b zeigt, gleichmäßig auf einem Kreis 6 um einen zentralen leitenden Mast 5 verteilt sind.
• Der Durchmesser des metallischen Masts 5 hat keine spürbaren Auswirkungen auf die Eigenschaften der Antenne. Auch kann er mehr oder weniger groß (rund oder viereckig) je nach der mechanischen Belastung sein. Im VHF- und UHF-Bereich kann der Durchmesser zum Beispiel ungefähr 150 mm oder 0,05 λ bis 0,2 λ betragen, wobei λ die Wellenlänge ist.
• Die Gesamthöhe des Masts 5, welcher auf halber Höhe die Gruppe der vier Dipole trägt, muß größer als die Länge der strahlenden Elemente sein. Typischerweise beträgt diese Länge 0,7 λ oder mehr oder zum Beispiel bei 100 MHz 2,1 m.
• Der Durchmesser der Kreisgruppe ist ein wesentlicher Parameter des Aufbaus der Antenne. Er muß für eine Arbeitsweise, die mit dem verwendeten Goniometrieprinzip kompatibel ist, kleiner als die Wellenlänge sein. Vorteilhafterweise ist dieser Durchmesser kleiner als 0,75 λ und vorzugsweise liegt er zwischen 0,2 und 0,6 λ. Er wird in Abhängigkeit von den strahlenden Elementen und dem Arbeits-Frequenzband gewählt.
• Strahlende Elemente wie klassische symmetrische Halbwellendipole oder Falt-Halbwellendipole (vom Typ "trombone" oder "folded"), Viertelwellen-Einpole auf Reflektorplatten, Dipole und Einpole mit diedrischen oder triedrischen Reflektoren sind nicht einschränkende Beispiele von möglichen strahlenden Elementen. Die Wahl von diesem oder jenem strahlenden Element hängt von dem Frequenzbereich, der Bandbreite sowie von der Operationsumgebung des erfindungsgemäßen Antennensystems ab. Die Abmessungen und der Typ der strahlenden Elemente selbst unterliegen jedoch nur den folgenden Bedingungen.
• - die strahlenden Elemente sind hinsichtlich des Azimuts wenig richtungsabhängig,
• - die strahlenden Elemente haben vorzugsweise eine vertikale Polarisation,
• - die Abmessungen müssen kompatibel mit der Kreisgruppenanordnung der vier strahlenden Elemente sein.
• Das Antennensystem der Figuren 1a und 1b ist dafür vorgesehen, den Einfallswinkel θ (vgl. Fig. 1b) zwischen der Propagationsrichtung einer ebenen elektromagnetischen Welle und einer Referenzrichtung, zum Beispiel der Achse O-E, zu bestimmen.
• Damit die Funktionsweise dem verwendeten Goniometrieprinzip entspricht, sind die zwei Dipole jedes Paares zueinander invertiert. Diese Invertierung, die man mechanisch oder elektrisch erzielen kann, bewirkt eine Phasenverschiebung von 180º zwischen den Strömen, welche in den zwei Dipolen desselben Paares fließen.
• Wie die Figuren 1a und 1b zeigen, umfaßt das Antennensystem, das Gegenstand der Erfindung ist, eine Verarbeitungseinheit 10 für die Signale, welche durch die vier Dipole E, N, O, S geliefert werden. Diese der Antenne zugeordnete Verarbeitungseinheit kann die Form einer Schaltung haben, die in einem kleinen metallischen Kasten mit Steckern eingeschlossen ist, der auf der Höhe der strahlenden Elemente im Inneren des Masts 5 oder am Fuß des Masts angeordnet ist. Unabhängig von dem Ort der Verarbeitungseinheit 10 muß die Länge der Kabel, welche jeden Dipol mit der Verarbeitungseinheit verbinden, identisch sein.
• Gemäß der Fig. 2 umfaßt die Verarbeitungseinheit 10 einen ersten angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei 11, welcher die von dem ersten Paar von Dipolen E-O gelieferten Signale empfängt, und einen zweiten angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei 12, der identisch mit dem ersten ist und die von dem zweiten Paar von Dipolen N-S gelieferten Signale empfängt. Die zwei Leitungen, welche die zwei Leistungsteiler mit der Hybridverbindung verbinden, weisen dasselbe elektrische Längenmaß auf.
• Der Begriff "angepaßter Leistungteiler zum Teilen durch zwei" geht darauf zurück, daß diese Art von Vorrichtung, wenn sie in der Emission verwendet wird, am Ausgang zwei identische Lasten von perfekt abgeglichenen Leistungen abgibt und weiterhin die zwei Ausgänge radioelektrisch derart voneinander entkoppelt sind, daß die Vorrichtung im Empfangsmodus auch ein Signaladdierer ist.
• Der in Fig. 3a gezeigte angepaßte Leistungsteiler zum Teilen durch zwei, 11, 12 arbeitet in der folgenden Weise: wenn al und a2 die Eingangssignale sind, ist das Ausgangssignal in der üblichen komplexen Notation durch
• gegeben, wobei φ&sub0; eine willkürliche Phase ist, welche durch die Technologie der Realisierung des Teilers festgelegt ist.
• Die in Fig. 3b dargestellte 3dB-90º-Hybridverbindung, welche auch 3dB-Koppler genannt wird, liefert zwei Ausgangssignale in Antwort auf zwei Eingangssignale a1' und a2', nämlich am Ausgang A:
• und am Ausgang B:
• wobei φ&sub1; eine weitere beliebige Phase ist, welche durch die Technologie der Realisierung des 3dB-Kopplers festgelegt ist.
• Insoweit, als die willkürlichen Phasen φ&sub0; und φ&sub1; alle Signale in derselben Weise beeinflussen, gehen sie nicht in das Endresultat ein. Sie werden, um die Schreibweise zu vereinfachen, im folgenden auch gleich null gesetzt.
• Das Signal, welches den ersten Leistungsteiler 11 der Fig. 2 verläßt und auf die Kombination der von dem ersten Paar von Dipolen E-O gelieferten Signale zurückgeht, ist proportional zu cosθ, während der zweite Leistungsteiler 12 am Ausgang ein Signal proportional zu sinθ durch die Kombination der von dem zweiten Paar von Dipolen N-S gelieferten Signale abgibt. Diese zwei Signale, die sinθ bzw. cosθ proportional sind, haben im übrigen dieselbe Frequenz. Das Diagramm der Fig. 4 illustriert in der horizontalen Ebene die richtungsabhängigen Antworten jedes Paares von Dipolen auf eine ebene elektromagnetische Einfallswelle. Die Kreise mit gestrichelten Linien entsprechen dem sinθ-Signal, das von dem Paar N-S abgegeben wird, und die Kreise mit durchgezogenen Linien sind dem cosθ-Signal zugeordnet, das von dem Paar E-O geliefert wird.
• Kehrt man zu der Fig. 2 zurück, so liefert die Hybridverbindung 13 am Ausgang zwei Signale, von denen das bei A proportional zu
• cosθ - j sinθ = e-jθ
• und das Signal bei B proportional zu
• sinθ - j cosθ = ej(θ - n/2)
• ist.
• Diese zwei Signale haben also dieselbe Amplitude und sind in
• Fig. 4 mit demselben Einheitskreis in strichpunktierten Linien dargestellt.
• Die Differenz Δφ der Phasen φB und φA der zwei von der Hybridverbindung abgegebenen Signale ergibt daher
• Δφ = φB - φA = 2θ - π/2.
• Das erfindungsgemäße Antennensystem liefert daher ein Mittel zum Erzeugen von zwei Signalen, deren Phasendifferenz linear bezüglich des gesuchten Einfallswinkels θ ist.
• Darüber hinaus ist das System, wie Fig. 4 zeigt, vollständig richtungsunabhängig.
• Eine Goniometriekurve Δφ(θ) ist in Fig. 7 als Beispiel gezeigt. Diese Kurve ist eine Gerade mit der Steigung 2, der eine reguläre Welligkeit mit geringer Amplitude überlagert ist, welche dem Fehler ε der Nichtlinearität der Phase entspricht, wobei die exakte Phasenverschiebung gleich
• Δφ = 2 (θ + ε) - π/2.
• ist. Dieser Fehler der Nichtlinearität der Phase ε ist eine periodische Funktion von θ, bei dem betrachteten Beispiel mit einer Periode von 90º und einer Amplitude von ungefähr 4º. Er ist umso geringer, je kleiner der Durchmesser der Dipolgruppe ist.
• In jedem Fall stört dieser Fehler jedoch nicht, weil er, wie man später sieht, einen integrierenden Bestandteil der Eichung des Goniometrieprozessors darstellt.
• Die Fig. 8 zeigt das horizontale Diagramm bei El-Winkel 0 von jedem der Ausgänge A und B der Verarbeitungseinheit 10. Das Diagramm ist richtungsunabhängig bis auf ±0,3 dB und es ist für die zwei Ausgänge A und B identisch. Es wurde mit einer Antenne mit einem Durchmesser von ungefähr 0,28 λ erzielt, die im VHF-Bereich arbeitet und vier Halbwellendipole um einen Mast mit 0,15 m Durchmessser umfaßt. Das in der Fig. 7 dargestellte Resultat entspricht dieser Konfiguration der Abmessungen.
• Es ist gleichfalls zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Antennensystem nicht für die horizontale Polarisation der einfallenden Welle empfindlich ist, was im entgegengesetzten Fall zur Folge hätte, daß, wenn sie erhöht ist, die Goniometriegerade deformiert würde. Die Diskriminierung der Polarisation der Antenne liegt bei einer sorgfältigen Konzeption der Antenne oberhalb von 25 dB.
• Andererseits ist die Präzision der Azimutlokalisierung nur wenig für den El-Winkel der einfallenden Welle empfindlich. Die gute Genauigkeit wird bis zu hohen El-Winkeln gewahrt und ist letztendlich nur durch den Verlust an Empfindlichkeit begrenzt, der mit der Abschwächung des enpfangenen Signals bei hohen El-Winkeln zusammenhängt, welche wie das Quadrat des Sinus des El-Winkels variiert.
• Schließlich ist, da die differentielle Phase Δφ der zwei Ausgänge A und B unabhängig von der Modulation der einfallenden Welle ist, zum Beseitigen dieser Modulation ein von einer anderen Antenne abgegebenes Referenzsignal nicht nötig.
• In praktischer Hinsicht können die Bestandteile der Verarbeitungseinheit 10 im HF-, VHF- und auch im UHF-Bereich aus Gründen der Kompaktheit aus Ferritmaterial bestehen oder bei höheren Frequenzenbereichen auf der Mikroband-Technologie beruhen. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zeigt anschließend an die Verarbeitungseinheit 10 eine Empfangsschaltung 20 für Signale mit derselben Amplitude, die von den Anschlüssen A und B durch die Verarbeitungseinheit 10 abgegeben werden. Jede der Empfangsleitungen umfaßt einen Begrenzer 21, einen Bandfilter 22, einen Signalverstärker 23, einen Mischer 25, der mit einem Überlagerungsoszillator 24 zum Absenken der Signalfrequenz von ω auf Ω&sub0; = ω - ω&sub0; gekoppelt ist, und einen Tiefpaßfilter 26 zum Beseitigen der Linie bei ω + ω&sub0;.
• Die zwei Signale, welche die Empfangsschaltung 20 bei den Anschlüssen A&sub1; und B&sub1; verlassen, werden danach durch einen Sinus/Kosinus-Koordinatenwandler 30 verarbeitet, der es mit Hilfe von zwei Tellern 34, einem Phasenschieber 31 und zwei identischen kohärenten Detektoren 32, denen zwei Integratoren 33 folgen, ermöglicht, bei A&sub2; und B&sub2; zwei kontinuierliche Signale abzugeben, von denen das eine dem Kosinus und das andere dem Sinus des Winkels der Phasenverschiebung zwischen den von der Antenne abgegebenen Signalen propportional ist.
• Die zwei Ausgangssignale des Koordinatenwandlers 30 werden an die Platten einer Kathodenstrahlröhre angelegt, um direkt in Realzeit den Einfallswinkel θ (Modulo π) mittels einer Eichung des gesamten Systems sichtbar zu machen.
• Die zweite, in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform beruht auf einer numerischen Verarbeitung der von dem Koordinatenwandler 30 abgegebenen Signale mit einem Goniometrie-Prozessor 40, welcher zwei Analog/Digital-Wandler 41 umfaßt, welche an einen Rechner 42 die auf diese Weise digitalisierten Signale abgeben, um deren Phasenverschiebung zu bestimmen. Der Wert dieser Phasenverschiebung wird durch einen numerischen Vergleicher 43 mit der Goniometriekurve verglichen, welche eine Eichung für das gesamte System bildet und vorzugsweise in einem nicht flüchtigen Speicher 44 gespeichert ist. Dieser Vergleich liefert den exakten Winkel θ (Modulo π), dessen Wert auf einem Anzeigegerät 45 angezeigt wird. Der Begriff Anzeigegerät bezeichnet jede Vorrichtung zur Visualisierung der Größe von θ, einschließlich einer graphischen Einheit.
• Die Figuren 9a und 9b zeigen strahlende Elemente, welche durch symmetrische Dipole E, N, O, S gebildet werden, die durch Reflektoren 50 getrennt werden, welche rechtwinklige Dieder bilden. Diese Art von Antenne wird vorzugsweise bei Anwendungen am Boden im UHF-Bereich verwendet. Die Länge der Verbindungsarme zwischen den Dipolen und dem Mast 5 variiert zwischen 0,2 λ und 0,3 λ. Die Länge der Trennelemente 50 darf nicht zu groß sein, um die Richtungsunabhängigkeit zu gewährleisten. Sie wird typischerweise zwischen 0,4 λ und 0,5 λ gewählt. Was die Höhe der Trennelemente 50 anbetrifft, so muß diese größer als diejenige der Dipole sein, zum Beispiel 0,6 λ bis 0,7 λ.
• Die Antenne der Figur 10 besteht aus strahlenden Elementen, welche die Form von Viertelwellen-Einpolen haben, die auf einer Reflektorplatte 60 um den Zentralmast 50 in einem Kreis angeordnet sind, der, wie für die Dipole der Figur 1a, einen Durchmesser von 0,2 λ bis 0,6 λ aufweist. Diese Antenne ist dafür vorgesehen, hauptsächlich in einem Luftfahrzeug eingebaut zu werden. Ihre typische Arbeitsfrequenz befindet sich im L-Band.
• Schließlich zeigen die Figuren 11a und 11b eine erfindungsgemäße Antenne, welche durch vier Einpole gebildet wird, die sich im Inneren von Triedern mit drei rechten Winkeln 70 befinden. Alle Seiten der Trieder sind identische Vierecke mit einer Seitenlänge von ungefähr 0,4 λ. Diese Art von Antenne wird für Anwendungen auf dem Boden oder auf einem Fahrzeug in den UHF- und VHF-Bereichen verwendet.
• Es soll festgehalten werden, daß das beschriebene Antennensystem in vollkommen äquivalenter Weise in der Emission arbeiten kann, um elektromagnetische Wellen zu erzeugen, welche Eigenschaften hinischtlich der Amplitude und Phase aufweisen, die der Arbeitsweise beim Empfang in einer gegebenen Richtung θ entsprechen.

Claims (9)

1. Funkpeilantennensystem, welches vier identische strahlende Elemente (E, N, O, S) umfaßt, die gleichmäßig auf einem Kreis (6) um einen leitenden Mast (5) verteilt sind, und welches dafür vorgesehen ist, den Einfallswinkel (θ) zwischen der Propagationsrichtung einer ebenen elektromagnetischen Welle und einer Referenzrichtung (O-E) zu bestimmen,

dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenden Elemente zu einem ersten (E-O) und einem zweiten (N-S) Paar aus zwei strahlenden Elementen, die einander gegenüberliegen und zueinander invertiert sind, zusammengefaßt sind und daß das Antennensystem eine Verarbeitungseinheit (10) umfaßt, die zum einen einen ersten angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei, der die um 180º phasenverschobenen Signale an seinen geteilten Ausgängen empfängt, die von dem ersten Paar (E-O) von strahlenden Elementen geliefert werden, und einen zweiten (12) angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei, der identisch mit dem ersten (11) ist und die um 180º phasenverschobenen Signale an seinen geteilten Ausgängen empfängt die von dem zweiten Paar (N-S) von strahlenden Elementen geliefert werden, und zum anderen eine 3dB-90º-Verzweigung (13) umfaßt, welche Signale empfängt die von den nicht geteilten Ausgängen der angepaßten Leistungsteiler zum Teilen durch zwei geliefert werden, und am Ausgang zwei Signale abgibt, deren Phasendifferenz bis auf eine Konstante durch 2 θ - π/2 gegeben ist.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es nach der Verarbeitungseinheit (10) einen Empfangskreis (20), der dafür vorgesehen ist, die Frequenz der zwei von der Verzweigung (13) abgegebenen Signale herabzusetzen, einen Koordinatenwandler (30), welcher ausgehend von den von dem Empfangskreis abgegebenen Signalen zwei Dauersignale abgibt, die proportional zu dem Kosinus bzw. Sinus der besagten Phasendifferenz sind, und einen Goniometrieprozessor (40) enthält.

3. Antennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Goniometrieprozessor (40) durch eine Kathodenstrahlröhre gebildet wird, die es gestattet, den gesuchten Winkel (θ) mittels einer vorherigen Eichung sichtbar zu machen.

4. Antennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Goniometrieprozessor (40) einen Rechner (42), der einen Wert der besagten Phasendifferenz liefert, einen Vergleicher (43) zum Vergleichen dieses Wertes mit einer goniometrischen Eichkurve, die in einem nichtflüchtigen Speicher (44) gespeichert ist, und ein Anzeigegerät (45) zum Anzeigen des Wertes des gesuchten Einfallswinkels (θ) umfaßt.

5. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kreises- (θ) kleiner als 0,75 λ ist, wobei λ die Wellenlänge der ebenen elektromagnetischen Welle ist.

6. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenden Elemente symmetrische Dipole sind.

7. Antennensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipole durch Reflektoren (50) getrennt sind, die rechtwinklige Dieder bilden.

8. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenden Elemente Einpole auf einer Reflektorplatte (60) sind.

9. Antennensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpole im Inneren von Triedern mit drei rechten Winkeln (70) angeordnet sind.