EP2634860A1

EP2634860A1 - Directional radio stabilisation for wireless radio connections in millimetre wave and terahertz frequency range

Info

Publication number: EP2634860A1
Application number: EP12157565.8A
Authority: EP
Inventors: Thomas Schneider; Fabian Pederiva
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: EP2634860B1

Abstract

The device has a directional antenna attached at a stationary fastening unit. A sensor detects an alignment or an alteration of an alignment of the antenna relative to a coordinate system i.e. space-fixed coordinate system, and outputs position signals according to an acquired alignment or alteration of the alignment of the antenna. A processing unit i.e. digital signal processor, evaluates the position signals and generates and outputs correction signals. A correction unit corrects a radiation characteristic of the antenna according to correction data, and is integrated in the antenna. Independent claims are also included for the following: (1) a radio stabilization system for a stationary wireless radio connection (2) a radio stabilization method for a stationary wireless radio connection.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Funkverbindung mit Richtfunkstabilisierung, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Funkverbindung mit Richtfunkstabilisierung im Millimeterwellen- und Terahertzfrequenz-Bereich.The present invention relates to an apparatus and a method for a radio link with microwave stabilization, and more particularly to an apparatus and a method for a radio link with microwave stabilization in the millimeter wave and terahertz frequency range.

Für mobile Peil-, Ortungs- oder Richtfunkstationen müssen die Einflüsse von Nick-, Roll- bzw. Schlingerbewegungen zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Empfangs- und/oder Senderichtung in einem raumfesten Koordinatensystem stabilisiert werden (siehe DE-A-14 98 041 ). Daher sind solche Stabilisierungseinrichtungen für Schiffsradarsysteme, Zielsuchköpfe von Luftabwehrraketen und andere mobile Systeme, aber auch für mobile Satellitensysteme bekannt (siehe DE-A-14 98 041 und DE-A1 - 10 2008 008 387 ). Bei festen drahtlosen Funkverbindungen (Links), d.h. festen Richtfunkstrecken, war es hingegen bisher nicht nötig, Fluktuationen der Sende- und/oder Empfangsantenne auszugleichen. Schwingungen des Turmes oder Mastes durch Wind oder andere mechanische Einflüsse waren zu vernachlässigen oder wurden durch starre und verwindungssteife Mäste weitestgehend unterdrückt. Dies ist möglich, da bei niedrigen Frequenzen (üblicherweise bis höchstens 100 GHz) der Freiraum-Pfadverlust und die Dämpfung durch die Atmosphäre relativ gering sind. Daher müssen Sende- und Empfangsantenne keine sehr großen Gewinne aufweisen.For mobile direction finding, locating or directional radio stations, the influences of pitch, roll or roll movements to maintain the given receive and / or transmit direction must be stabilized in a spatially fixed coordinate system (see DE-A-14 98 041 ). Therefore, such stabilizers are known for ship radar systems, anti-aircraft missile seekers and other mobile systems, but also for mobile satellite systems (see DE-A-14 98 041 and DE-A1 - 10 2008 008 387 ). In fixed wireless radio links (links), ie fixed radio links, it was not yet necessary to compensate for fluctuations in the transmitting and / or receiving antenna. Vibrations of the tower or mast by wind or other mechanical influences were negligible or were largely suppressed by rigid and torsion-resistant masts. This is possible because at low frequencies (usually up to at most 100 GHz) the free space path loss and the attenuation by the atmosphere are relatively low. Therefore, transmit and receive antenna need not have very large profits.

Zur Übertragung hoher Datenraten (mehrere Gbps) benötigt man jedoch hohe Trägerfrequenzen im Millimeterwellen-Bereich (30 - 300 GHz, 3 × 10¹⁰ - 3 × 10¹¹ Hz) und Terahertzwellen-Bereich (THz-Bereich; 0,3 - 30 THz, 3 × 10¹¹ - 30 × 10¹² Hz). Derartige drahtlose Funkverbindungen können z.B. zur Anbindung von Basisstationen des Mobilfunknetzes, zur Übertragung hochaufgelöster Fernsehbilder oder als hochbitratige Brücke in optischen Netzen eingesetzt werden.However, to transmit high data rates (several Gbps) one needs high carrier frequencies in the millimeter-wave range (30-300 GHz, 3 × 10 ¹⁰ -3 × 10 ¹¹ Hz) and terahertz wave range (THz range, 0.3-30 THz). 3 × 10 ¹¹ - 30 × 10 ¹² Hz). Such wireless radio links can be used, for example, for the connection of base stations of the mobile radio network, for the transmission of high-definition television pictures or as a high bit-rate bridge in optical networks.

Durch den Freiraumpfadverlust und Wettereinflüsse wie Nebel und Regen erfahren diese Frequenzen eine große Dämpfung bei der Übertragung. Diese führt zu einer drastischen Verringerung der mit diesen Links übertragbaren Datenrate bzw. zum Abbruch der Funkverbindung. Figur 1 zeigt die maximal übertragbaren Datenraten in Abhängigkeit von der Trägerfrequenz einer 1 km langen Richtfunkstrecke für Kanäle einer Bandbreite von 1 GHz. Für Sende- und Empfangsantennen mit einem Gewinn von 40 dBi liegt die maximal übertragbare Datenrate pro 1 GHz breitem Kanal ab 250 GHz Trägerfrequenz unter 1 Gbps. Für drahtlose Links lassen sich hohe Datenraten im Millimeterwellen- und THz-Bereich nur mit Sende- und Empfangsantennen mit einem sehr großen Gewinn erzielen. Bei einem Gewinn der Sende- und Empfangsantenne von jeweils 70 dBi können Datenraten von 17 Gbps in jedem GHz Bandbreite des ersten Fensters (I in Fig. 1) und rund 15 Gbps im zweiten Fenster (II) übertragen werden. Dieser hohe Gewinn führt jedoch dazu, dass Sende- und Empfangsantennen eine sehr große Richtwirkung haben und daher kleinste Bewegungen der Sende- und/oder Empfangsantenne zu einer Unterbrechung der Übertragung führen können (siehe Fig. 2).Due to the free space path loss and weather influences such as fog and rain, these frequencies experience a great attenuation during transmission. This leads to a drastic Reduction of the data rate transferable with these links or termination of the radio connection. FIG. 1 shows the maximum transferable data rates as a function of the carrier frequency of a 1 km radio link for channels of a bandwidth of 1 GHz. For transmit and receive antennas with a gain of 40 dBi, the maximum transferable data rate per 1 GHz wide channel from 250 GHz carrier frequency is below 1 Gbps. For wireless links, high data rates in the millimeter-wave and THz range can only be achieved with transmit and receive antennas with a very large gain. With a gain of the transmit and receive antenna of 70 dBi each, data rates of 17 Gbps in each GHz bandwidth of the first window (I in Fig. 1 ) and about 15 Gbps in the second window (II). However, this high gain means that transmitting and receiving antennas have a very large directivity and therefore smallest movements of the transmitting and / or receiving antenna can lead to an interruption of the transmission (see Fig. 2 ).

Eine Vor- Rückwärtsbewegung des Senders um einen Winkel im Bogenmaß dφ übersetzt sich in eine Schwankung des Strahls beim Empfänger von d = r dφ. Hierbei ist r der Abstand zwischen Sender und Empfänger. Ein leichtes Schwanken des Senders durch Wind von 1° führt also dazu, dass der Funkstrahl an einem Empfänger, der sich in 1 km Entfernung befindet, eine Strecke von 17,45 m überstreicht. Ferner ist der Zusammenhang zwischen dem linearen Gewinn G einer Parabolantenne und der Halbwertsbreite b eines ausgehenden Funkstrahls im Abstand r zur Parabolantenne gegeben durch b = r· (4π / G)^1/2, wobei der in der Einheit dBi angegebene (logarithmische) Gewinn der Antenne in den linearen Gewinn G gemäß G = 10^{(Gewinn [dBi])/10} umzurechnen ist. Hat beispielsweise die Parabolantenne einen Gewinn von 40 dBi, so hat ihr Funkstrahl in 1 km Entfernung eine Halbwertsbreite von 35 m. Die Schwankung kann also vernachlässigt werden. Hat die Antenne hingegen einen Gewinn von 70 dBi, so beträgt die Halbwertsbreite nur noch 1,12m. Die Funkverbindung würde also mit der Periode der Schwankung ausfallen.A forward-backward movement of the transmitter by an angle in radians dφ translates into a fluctuation of the beam at the receiver of d = r dφ. Where r is the distance between transmitter and receiver. A slight sway of the transmitter by wind of 1 ° thus results in that the radio beam at a receiver, which is located at a distance of 1 km, covers a distance of 17.45 m. Furthermore, the relationship between the linear gain G of a parabolic antenna and the half-width b of an outgoing radio beam at a distance r from the parabolic antenna is given by b = r · (4π / G) ^1/2 , where the (logarithmic) gain indicated in the unit dBi Antenna into the linear gain G according to G = 10 ^{(gain [dBi]) / 10} . If, for example, the parabolic antenna has a gain of 40 dBi, its radio beam has a half-width of 35 m at a distance of 1 km. The fluctuation can therefore be neglected. On the other hand, if the antenna has a gain of 70 dBi, the half-width is only 1.12m. The radio connection would therefore fail with the period of the fluctuation.

Unter der Annahme, dass sich nur einer der Masten bewegt während der andere still steht, ergibt sich bei einem Gewinn der Sende- und Empfangsantenne von jeweils 10 dBi eine maximal tolerierbare Schwankung von 32°. Da die Schwankungen durch Wind meist kleiner sind, ist die Funkverbindung für diese Antennengewinne unproblematisch. Allerdings lassen sich bei Gewinnen im Bereich zwischen 10 dBi und 40 dBi nur Richtfunkstrecken mit Trägerfrequenzen im unteren GHz-Bereich (zwischen 1 GHz bis 100 GHz) aufbauen und auch nur Datenraten von mehreren Mbps übertragen. Dies entspricht dem Stand der Technik der heutigen drahtlosen Links.Assuming that only one of the masts moves while the other is stationary, a maximum tolerable fluctuation of 32 ° will result if the transmit and receive antennas each receive 10 dBi. Since the fluctuations are usually smaller by wind, the wireless connection for these antenna gains is not a problem. However, for gains in the range between 10 dBi and 40 dBi, only directional radio links with carrier frequencies in the lower GHz range (between 1 GHz and 100 GHz) can be set up and only data rates of transmitted several Mbps. This corresponds to the state of the art of today's wireless links.

Für zukünftige drahtlose Übertragungssysteme mit hohen Bitraten benötigt man hingegen höhere Trägerfrequenzen im Millimeterwellen-Bereich (30 - 300 GHz) oder Terahertzwellen-Bereich (0,3 - 30 THz) und damit höhere Antennengewinne (Fig. 1). Auf Grund physikalischer Bedingungen lassen sich derart hohe Frequenzen nur dann über eine größere Strecke übertragen, wenn Sende- und Empfangsantenne einen hohen Gewinn aufweisen: Da sich die Freiraumdämpfung bei steigender Frequenz erhöht, ist es nötig, die Richtwirkung der Antennen zu vergrößern und ihren Gewinn zu steigern. Dadurch verringern sich allerdings gleichermaßen der für den Empfang des Signals nutzbare Öffnungswinkel und daraus resultierend auch die nutzbare Öffnungsfläche. Hohe Gewinne machen die Funkverbindung also extrem anfällig für jede mechanische Fluktuation am Sende- oder Empfangsstandort. So beträgt beispielsweise bei einem Antennengewinn von 70 dBi die maximal tolerierbare Schwankung des Mastes nur noch 0,032°.For future wireless transmission systems with high bit rates, however, higher carrier frequencies in the millimeter wave range (30-300 GHz) or terahertz wave range (0.3-30 THz) and thus higher antenna gains ( Fig. 1 ). Due to physical conditions, such high frequencies can only be transmitted over a greater distance if the transmitting and receiving antennas have a high gain: Since the free space attenuation increases with increasing frequency, it is necessary to increase the directivity of the antennas and their gain increase. However, this reduces equally usable for the reception of the signal opening angle and, as a result, the usable opening area. High gains make the radio connection extremely vulnerable to any mechanical fluctuation at the transmitting or receiving location. For example, with an antenna gain of 70 dBi, the maximum tolerable fluctuation of the mast is only 0.032 °.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung für eine Richtfunkstabilisierung für drahtlose Funkverbindungen im Millimeterwellen- und Terahertzfrequenz-Bereich sowie ein entsprechendes Verfahren dazu bereitzustellen.The present invention is based on the object to provide a device for a microwave stabilization for wireless radio links in the millimeter wave and terahertz frequency range and a corresponding method thereto.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung sowie ein Verfahren mit den Merkmalen der vorliegenden Patentansprüche gelöst.This object is achieved by a device and a method having the features of the present claims.

Die Grundidee der Erfindung ist folgende:The basic idea of the invention is the following:

Die erfindungsgemäße Richtfunkstabilisierung für drahtlose Funkverbindungen im Millimeterwellen- und Terahertzfrequenz-Bereich erfolgt durch eine schnelle Adaption der Abstrahlcharakteristik der Antennen.The microwave stabilization according to the invention for wireless radio links in the millimeter-wave and terahertz frequency range is effected by a rapid adaptation of the emission characteristic of the antennas.

Die Verwendung der hier vorgeschlagenen Richtfunkstabilisierung macht es erst möglich, Richtfunkanlagen im Terahertzwellen- und Millimeterwellen-Bereich zu betreiben, da es ohne Korrektur auf Grund der sehr kleinen Signalöffnungsfläche zu Verbindungsabrissen käme. Durch die Unabhängigkeit von Sender und Empfänger kann bei der Rekalibrierung des Winkels auf eine Verbindungskontrolle verzichtet werden, was zusätzlichen Datenaufwand (Overhead) im Nutzsignal erspart und generell einen Eingriff in den Inhalt des Nutzsignals unnötig macht. Das System ist durch die Unabhängigkeit von Sender- und Empfängerkalibrierung auch unidirektional einsetzbar.The use of the microwave stabilization proposed here makes it possible to operate microwave systems in the terahertz and millimeter-wave range, since there would be no connection breaks without correction due to the very small signal opening area. Due to the independence of sender and receiver, a recalibration of the angle can be dispensed with a connection control, which additional overhead (overhead) spared in the useful signal and generally makes an intervention in the content of the useful signal unnecessary. The system can also be used unidirectionally due to the independence of transmitter and receiver calibration.

Wird dabei beispielsweise eine Phased-Array-Antenne (Antenne mit phasengesteuertem Feld) eingesetzt, besteht der Vorteil, dass alle Bauteile, die zur Fluktuationskorrektur dienen, sich nicht durch Bewegung mechanisch abnutzen und dass Winkelabweichungen schneller korrigiert werden können, da es zu keiner Verzögerung bei der Rekalibrierung kommt. Zudem sinken mechanische Belastungen, wodurch eine Systemwartung der mechanischen Bauteile weitestgehend entfällt.If, for example, a phased array antenna (phased array antenna) is used, there is the advantage that all the components used for fluctuation correction do not wear out mechanically due to movement and that angular deviations can be corrected more quickly since there is no delay the recalibration is coming. In addition, mechanical loads are reduced, as a result of which system maintenance of the mechanical components is largely eliminated.

Je höher die Frequenz der Richtfunkanlage gewählt wird, desto höher muss der Antennengewinn ausfallen und desto kleiner sind die Winkeltoleranz und der Bereich, in dem das Signal empfangen werden kann. Dadurch steigt die Anfälligkeit des Systems für mechanische Fluktuationen und damit die Anforderung an den adaptiven Ausgleich.The higher the frequency of the radio relay is selected, the higher the antenna gain must be and the smaller the angular tolerance and the range in which the signal can be received. This increases the susceptibility of the system to mechanical fluctuations and thus the requirement for adaptive compensation.

Hier und im Folgenden soll unter "Ausrichtung einer Richtfunkantenne" die Richtung verstanden werden, in der die Hauptkeule der Abstrahlcharakteristik der Richtfunkantenne das Leistungsmaximum besitzt. Ferner sei durch den Begriff "Sollrichtung" die Richtung bezeichnet, in der die Richtfunkantenne idealerweise ausgerichtet sein soll. Unter "Richtungsabweichung" soll der Unterschied zwischen der tatsächlichen Ausrichtung einer Antenne und der Sollrichtung verstanden werden. Beispielsweise wird man die Richtungsabweichung zweckmäßig durch einen Polar- und/oder einen Azimutwinkel beschreiben; es sind jedoch andere gleichwertige Beschreibungen für die Richtungsabweichung möglich. Unter "Korrigieren der Abstrahlcharakteristik" oder "Korrektur der Abstrahlcharakteristik" soll verstanden werden, dass die Ausrichtung einer Antenne, die nicht in die Sollrichtung ausgerichtet ist, so geändert/korrigiert wird, dass die Antenne nach der Korrektur in die Sollrichtung ausgerichtet ist. Schließlich soll unter der "Breite" oder dem "Querschnitt" eines Funkstrahls hier und im Folgenden immer die Halbwertsbreite des Leistungsprofils des Funkstrahls in der gemessenen Ebene bzw. Empfangsebene verstanden werden.Here and below is to be understood by "orientation of a directional antenna" the direction in which the main lobe of the radiation characteristic of the directional antenna has the maximum power. Furthermore, the term "desired direction" denotes the direction in which the directional antenna should ideally be aligned. "Directional deviation" is understood to mean the difference between the actual orientation of an antenna and the desired direction. For example, it will be useful to describe the directional deviation by a polar and / or azimuth angle; however, other equivalent descriptions for the directional deviation are possible. By "correcting the radiation characteristic" or "correcting the radiation characteristic", it is to be understood that the orientation of an antenna which is not aligned in the target direction is changed / corrected so that the antenna is aligned in the target direction after the correction. Finally, the term "width" or "cross section" of a radio beam should always be understood here and below to mean the half-width of the power profile of the radio beam in the measured plane or reception plane.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz, mit:

einer Richtfunkantenne, die an einer ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;
einem Sensor, geeignet zum Erfassen einer Ausrichtung oder einer Änderung der Ausrichtung der Richtfunkantenne relativ zu einem Koordinatensystem, vorzugsweise einem raumfesten Koordinatensystem, und zum Ausgeben von Positionssignalen entsprechend der erfassten Ausrichtung oder Änderung der Ausrichtung der Richtfunkantenne;
einer Verarbeitungseinheit, konfiguriert zum Auswerten der vom Sensor ausgegebenen Positionssignale und zum Generieren und Ausgeben von Korrektursignalen, wobei das Auswerten das Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist; und
einer Korrektureinheit, geeignet zum Korrigieren der Abstrahlcharakteristik der Richtfunkantenne entsprechend den Korrekturdaten, wobei die Korrektureinheit in der Richtfunkantenne integriert sein kann.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device for a fixed wireless radio link, in particular in the range of 30 GHz to 30 THz, preferably in the range of 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range of 100 GHz to 1 THz, with:

a directional radio antenna mounted on a stationary mounting device;
a sensor adapted to detect an orientation or a change in the orientation of the directional radio antenna relative to a coordinate system, preferably a space fixed coordinate system, and to output position signals corresponding to the detected orientation or change of the orientation of the directional radio antenna;
a processing unit configured to evaluate the position signals output by the sensor and generate and output correction signals, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a target direction; and
a correction unit suitable for correcting the radiation characteristic of the directional antenna according to the correction data, wherein the correction unit may be integrated in the directional antenna.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens ein Fasergyroskop aufweist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor has at least one fiber gyroscope.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens ein Lasergyroskop aufweist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor has at least one laser gyroscope.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen Neigungssensor aufweist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor has at least one tilt sensor.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor einen Laser, beispielsweise eine Laserdiode, und einen CCD-Chip auf. Der Laser ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf das Zentrum des CCD-Chips ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, the at least one highly sensitive position sensor preferably has a laser, for example a laser diode, and a CCD chip. The laser is stationary, for example, on the ground, mounted and aligned in the resting state of the fastening device to the center of the CCD chip.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor einen Laser, beispielsweise eine Laserdiode, und mehrere Photodetektoren auf. Ferner sind die Photodetektoren an der Befestigungseinrichtung, vorzugsweise entlang einer gekrümmten Linie, angebracht. Der Laser ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf einen der Photodetektoren ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, the at least one highly sensitive position sensor preferably has a laser, for example a laser diode, and a plurality of photodetectors. Further, the photodetectors are attached to the fixture, preferably along a curved line. The laser is stationary, for example at the bottom, mounted and aligned in the resting state of the fastening device on one of the photodetectors.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor einen Laser, beispielsweise eine Laserdiode, und mehrere Photodetektoren auf. Ferner sind die Photodetektoren an der Befestigungseinrichtung, vorzugsweise entlang einer geraden Linie, angebracht. Der Laser ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf einen der Photodetektoren ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, the at least one highly sensitive position sensor preferably has a laser, for example a laser diode, and a plurality of photodetectors. Further, the photodetectors are attached to the fixture, preferably along a straight line. The laser is stationary, for example, on the ground, mounted and aligned in the resting state of the fastening device on one of the photodetectors.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor einen Laser, beispielsweise eine Laserdiode, und mehrere Photodetektoren auf. Ferner sind die Photodetektoren an der Befestigungseinrichtung, vorzugsweise in einem Feld, angebracht. Der Laser ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf einen der Photodetektoren ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, the at least one highly sensitive position sensor preferably has a laser, for example a laser diode, and a plurality of photodetectors. Further, the photodetectors are attached to the fixture, preferably in a field. The laser is stationary, for example, on the ground, mounted and aligned in the resting state of the fastening device on one of the photodetectors.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor eine Photodiode und einen CCD-Chip auf. Die Photodiode ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf das Zentrum des CCD-Chips ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, preferably, the at least one highly sensitive position sensor on a photodiode and a CCD chip. The photodiode is stationary, for example, on the ground, mounted and aligned in the resting state of the fastening device to the center of the CCD chip.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor eine Photodiode und mehrere Photodetektoren auf. Ferner sind die Photodetektoren an der Befestigungseinrichtung, vorzugsweise entlang einer gekrümmten Linie, angebracht. Die Photodiode ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf einen der Photodetektoren ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, preferably, the at least one highly sensitive position sensor on a photodiode and a plurality of photodetectors. Further, the photodetectors are attached to the fixture, preferably along a curved line. The photodiode is stationary, for example, on the ground, mounted and aligned in the resting state of the fastening device on one of the photodetectors.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor eine Photodiode und mehrere Photodetektoren, auf. Ferner sind die Photodetektoren an der Befestigungseinrichtung, vorzugsweise entlang einer geraden Linie, angebracht. Die Photodiode ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf einen der Photodetektoren ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, preferably the at least one highly sensitive position sensor, a photodiode and a plurality of photodetectors, on. Further, the photodetectors are attached to the fixture, preferably along a straight line. The photodiode is stationary, for example, on the ground, mounted and aligned in the resting state of the fastening device on one of the photodetectors.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei der Sensor mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist. Dabei weist vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor eine Photodiode und mehrere Photodetektoren auf. Ferner sind die Photodetektoren an der Befestigungseinrichtung, vorzugsweise in einem Feld, angebracht. Die Photodiode ist ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf einen der Photodetektoren ausgerichtet.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the sensor comprises at least one high-sensitivity position sensor. In this case, preferably, the at least one highly sensitive position sensor on a photodiode and a plurality of photodetectors. Further, the photodetectors are attached to the fixture, preferably in a field. The photodiode is stationary, for example, on the ground, mounted and aligned in the resting state of the fastening device on one of the photodetectors.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei die Verarbeitungseinheit ein digitaler Signalprozessor ist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the processing unit is a digital signal processor.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei die Verarbeitungseinheit ein Mikrocontroller ist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein the processing unit is a microcontroller.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Richtfunkstabilisierungsvorrichtung, wobei:

die Richtfunkantenne eine Phased-Array-Antenne ist;
die Korrektureinheit die Phasenverschieber der Phase-Array-Antenne aufweist; und
die Verarbeitungseinheit ferner konfiguriert ist zum linearen Verstärken der Richtungsabweichung und zum Ermitteln und Bereitstellen von Winkeldifferenzen für Phasenverschiebungen für die Phasenverschieber der Phased-Array-Antenne.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization device, wherein:

the directional antenna is a phased array antenna;
the correction unit comprises the phase shifters of the phase array antenna; and
the processing unit is further configured to linearly amplify the directional deviation and to determine and provide angular differences for phase shifts for the phase shifters of the phased array antenna.

die Richtfunkantenne an der ortsfesten Befestigungseinrichtung drehbar angebracht ist;
die Korrektureinheit mindestens einen Servomotor aufweist, der zum Drehen der Richtfunkantenne konfiguriert ist; und
die Verarbeitungseinheit ferner konfiguriert ist zum Ermitteln einer Ausgleichsdrehung der Richtfunkantenne aus den vom Sensor bereitgestellten Positionssignalen und zum Ansteuern des mindestens einen Servomotors.

the directional radio antenna is rotatably mounted on the stationary fastening device;
the correction unit comprises at least one servo motor configured to rotate the directional radio antenna; and
the processing unit is further configured to determine a compensation rotation of the directional antenna from the position signals provided by the sensor and to drive the at least one servomotor.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein System mit Richtfunkstabilisierung für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, wobei das System zwei oder mehr erfindungsgemäße Richtfunkstabilisierungsvorrichtungen aufweist, wobei die Richtfunkantennen jeweils aufeinander ausgerichtet sind.One aspect of the invention relates to a radio stabilization system for a fixed wireless radio link, the system comprising two or more radio stabilization devices according to the invention, the radio antennas being aligned with each other.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungsverfahren für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz, mit den Schritten:

Erfassen einer Ausrichtung oder einer Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne relativ zu einem Koordinatensystem, vorzugsweise einem raumfesten Koordinatensystem, mit einem Sensor, der beispielsweise mindestens einem Fasergyroskop aufweist;
Ausgeben von Positionssignalen durch den Sensor an eine Verarbeitungseinheit, wobei die Positionssignale der erfassten Ausrichtung oder der Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne entsprechen;
Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit, wobei das Auswerten das Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist;
Generieren von Korrektursignalen für eine Ausgleichsbewegung der Richtfunkantenne; Ausgeben der Korrektursignale an die Korrektureinheit;
Korrigieren der Richtungsabweichung der Richtfunkantenne entsprechend den Korrektursignalen durch die Korrektureinheit.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization method for a fixed wireless radio link, in particular in the range of 30 GHz to 30 THz, preferably in the range of 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range of 100 GHz to 1 THz, with the steps:

Detecting an orientation or a change in the orientation of a directional radio antenna relative to a coordinate system, preferably a spatially fixed coordinate system, with a sensor having, for example, at least one fiber gyroscope;
Outputting position signals by the sensor to a processing unit, the position signals corresponding to the detected orientation or the change in orientation of a directional radio antenna;
Evaluating the position signals by the processing unit, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a desired direction;
Generating correction signals for a compensation movement of the directional antenna; Outputting the correction signals to the correction unit;
Correcting the directional deviation of the directional antenna according to the correction signals by the correction unit.

Erfassen einer Ausrichtung oder einer Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne relativ zu einem Koordinatensystem, vorzugsweise einem raumfesten Koordinatensystem, mit einem Sensor, der beispielsweise mindestens ein Lasergyroskop aufweist;
Ausgeben von Positionssignalen durch den Sensor an eine Verarbeitungseinheit, wobei die Positionssignale der erfassten Ausrichtung oder der Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne entsprechen;
Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit, wobei das Auswerten das Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist;
Generieren von Korrektursignalen für eine Ausgleichsbewegung der Richtfunkantenne; Ausgeben der Korrektursignale an die Korrektureinheit;
Korrigieren der Richtungsabweichung der Richtfunkantenne entsprechend den Korrektursignalen durch die Korrektureinheit.

Detecting an orientation or a change in the orientation of a directional radio antenna relative to a coordinate system, preferably a spatially fixed coordinate system, with a sensor having, for example, at least one laser gyroscope;
Outputting position signals by the sensor to a processing unit, the position signals corresponding to the detected orientation or the change in orientation of a directional radio antenna;
Evaluating the position signals by the processing unit, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a desired direction;
Generating correction signals for a compensation movement of the directional antenna; Outputting the correction signals to the correction unit;
Correcting the directional deviation of the directional antenna according to the correction signals by the correction unit.

Erfassen einer Ausrichtung oder einer Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne relativ zu einem Koordinatensystem, vorzugsweise einem raumfesten Koordinatensystem, mit einem Sensor, der beispielsweise mindestens einen Neigungssensor aufweist;
Ausgeben von Positionssignalen durch den Sensor an eine Verarbeitungseinheit, wobei die Positionssignale der erfassten Ausrichtung oder der Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne entsprechen;
Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit, wobei das Auswerten das Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist;
Generieren von Korrektursignalen für eine Ausgleichsbewegung der Richtfunkantenne; Ausgeben der Korrektursignale an die Korrektureinheit;
Korrigieren der Richtungsabweichung der Richtfunkantenne entsprechend den Korrektursignalen durch die Korrektureinheit.

Detecting an orientation or a change in the orientation of a directional radio antenna relative to a coordinate system, preferably a spatially fixed coordinate system, with a sensor having, for example, at least one tilt sensor;
Outputting position signals by the sensor to a processing unit, the position signals corresponding to the detected orientation or the change in orientation of a directional radio antenna;
Evaluating the position signals by the processing unit, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a desired direction;
Generating correction signals for a compensation movement of the directional antenna; Outputting the correction signals to the correction unit;
Correcting the directional deviation of the directional antenna according to the correction signals by the correction unit.

Erfassen einer Ausrichtung oder einer Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne relativ zu einem Koordinatensystem, vorzugsweise einem raumfesten Koordinatensystem, mit einem Sensor, der beispielsweise mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist;
Ausgeben von Positionssignalen durch den Sensor an eine Verarbeitungseinheit, wobei die Positionssignale der erfassten Ausrichtung oder der Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne entsprechen;
Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit, wobei das Auswerten das Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist;
Generieren von Korrektursignalen für eine Ausgleichsbewegung der Richtfunkantenne; Ausgeben der Korrektursignale an die Korrektureinheit;
Korrigieren der Richtungsabweichung der Richtfunkantenne entsprechend den Korrektursignalen durch die Korrektureinheit.

Detecting an orientation or a change in the orientation of a directional radio antenna relative to a coordinate system, preferably a space-fixed coordinate system, with a sensor having, for example, at least one high-sensitivity position sensor;
Outputting position signals by the sensor to a processing unit, the position signals corresponding to the detected orientation or the change in orientation of a directional radio antenna;
Evaluating the position signals by the processing unit, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a desired direction;
Generating correction signals for a compensation movement of the directional antenna; Outputting the correction signals to the correction unit;
Correcting the directional deviation of the directional antenna according to the correction signals by the correction unit.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz, mit:

(1) einer Sendestation, die aufweist:
- (1a) eine Richtfunkantenne zum Senden von Funksignalen, wobei die Richtfunkantenne an einer ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;
- (1b) eine Korrektureinheit, geeignet zum Korrigieren der Abstrahlcharakteristik der Richtfunkantenne, wobei die Korrektureinheit in der Richtfunkantenne integriert sein kann;
- (1c) eine Rückkanalempfangseinrichtung zum Empfangen von Rückkanalfunksignalen zur Steuerung der Korrektureinheit;
(2) einer Empfangsstation, die aufweist:
- (2a) eine Empfangseinrichtung, die an einer zweiten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist, wobei die Empfangseinrichtung geeignet ist zum ortsaufgelösten Erfassen der Leistung eines empfangenen Funksignals und zum Ausgeben von Positionssignalen entsprechend der erfassten ortsaufgelösten Leistung des empfangenen Funksignals; und
- (2b) eine Verarbeitungseinheit, wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, aus den Positionssignalen Korrektursignale zu generieren, die zur Steuerung der Korrektureinheit geeignet sind;
- (2c) eine Rückkanalsendeeinrichtung zum Senden von Rückkanalfunksignalen entsprechend den von der Verarbeitungseinheit generierten Korrektursignalen;
wobei die Richtfunkantenne und die Empfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Funkverbindung möglich ist; und
die Rückkanalsendeeinrichtung und die Rückkanalempfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Übertragung von Rückkanalfunksignalen möglich ist.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization system for a fixed wireless radio link, in particular in the range of 30 GHz to 30 THz, preferably in the range of 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range of 100 GHz to 1 THz, with:

(1) a transmitting station comprising:
- (1a) a directional antenna for transmitting radio signals, wherein the directional antenna is attached to a first fixed attachment means;
- (1b) a correction unit capable of correcting the radiation characteristic of the directional antenna, wherein the correction unit may be integrated in the directional antenna;
- (1c) return channel receiving means for receiving reverse channel radio signals for controlling the correction unit;
(2) a receiving station, comprising:
- (2a) receiving means mounted on a second fixed mounting means, the receiving means being adapted for spatially resolved sensing the power of a received radio signal and for outputting position signals corresponding to the detected spatially resolved power of the received radio signal; and
- (2b) a processing unit, wherein the processing unit is configured to generate from the position signals correction signals suitable for controlling the correction unit;
- (2c) reverse channel transmitting means for transmitting reverse channel radio signals in accordance with the correction signals generated by the processing unit;
wherein the directional antenna and the receiving device are aligned so that a radio link is possible; and
the return channel transmitting device and the reverse channel receiving device are aligned so that a transmission of reverse channel radio signals is possible.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem, wobei die Verarbeitungseinheit ein digitaler Signalprozessor ist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization system, wherein the processing unit is a digital signal processor.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem, wobei die Verarbeitungseinheit ein Mikrocontroller ist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization system, wherein the processing unit is a microcontroller.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem, wobei die Empfangseinrichtung eine Phased-Array-Antenne aufweist, wobei die Abmessung der Phased-Array-Antenne in vertikaler Richtung, vorzugsweise auch in horizontaler Richtung, größer ist als der Querschnitt des empfangenen Funksignals.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization system, wherein the receiving device comprises a phased array antenna, wherein the dimension of the phased array antenna in the vertical direction, preferably also in the horizontal direction, is greater than the cross section of the received radio signal.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem, wobei die Empfangseinrichtung drei in verschiedenen Höhen angeordnete Parabolantennen aufweist, wobei:

die drei Parabolantennen entlang einer vertikalen Geraden angeordnet sind oder entlang eines Bogens, der bezüglich der Empfangsrichtung konvex gekrümmt ist, angeordnet sind; und vorzugsweise die in mittlerer Höhe positionierte Parabolantenne einen größeren Gewinn aufweist als die darüber positionierte Parabolantenne und/oder die darunter positionierte Parabolantenne.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization system, the receiving device having three parabolic antennas arranged at different heights, wherein:

the three parabolic antennas are arranged along a vertical line or arranged along an arc that is convexly curved with respect to the reception direction; and preferably the parabolic antenna positioned at mid-height has a greater gain than the parabolic antenna positioned above and / or the parabolic antenna positioned thereunder.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem, wobei die Empfangseinrichtung eine Parabolantenne aufweist, wobei die Parabolantenne einen Parabolspiegel und drei in vertikaler Richtung vor dem Parabolspiegel angeordnete rauscharme Signalumsetzer (LNB's) aufweist.One aspect of the invention relates to a microwave stabilization system, wherein the receiving device has a parabolic antenna, wherein the parabolic antenna has a parabolic mirror and three low-noise signal converter (LNB) arranged in the vertical direction in front of the parabolic mirror.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem, wobei:

die Richtfunkantenne eine Phased-Array-Antenne ist; und
die Korrektureinheit die Phasenverschieber der Phased-Array-Antenne aufweist.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization system, wherein:

the directional antenna is a phased array antenna; and
the correction unit comprises the phase shifters of the phased array antenna.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungssystem, wobei:

die Richtfunkantenne an der ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung drehbar angebracht ist; und
die Korrektureinheit mindestens einen Servomotor aufweist, der zum Drehen der Richtfunkantenne konfiguriert ist.

the directional radio antenna is rotatably mounted on the first fixed attachment means; and
the correction unit comprises at least one servomotor configured to rotate the directional radio antenna.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungsverfahren für ein Richtfunkstabilisierungssystem für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz,
wobei das Richtfunkstabilisierungssystem aufweist:

eine Sendestation mit:
- einer Richtfunkantenne zum Senden von Funksignalen, wobei die Richtfunkantenne an einer ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;
- eine Korrektureinheit, wobei die Korrektureinheit in der Richtfunkantenne integriert sein kann;
- eine Rückkanalempfangseinrichtung;
eine Empfangsstation mit:
- einer Empfangseinrichtung, die an einer zweiten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;
- einer Verarbeitungseinheit;
- einer Rückkanalsendeeinrichtung;

wobei die Richtfunkantenne und die Empfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Funkverbindung möglich ist; und die Rückkanalsendeeinrichtung und die Rückkanalempfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Übertragung von Rückkanalfunksignalen ist;
mit den Schritten:

(a) ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung eines empfangenen Funksignals mit der Empfangseinrichtung;
(b) Ausgeben von Positionssignalen entsprechend der ortsaufgelöst erfassten Leistung des empfangenen Funksignals an die Verarbeitungseinheit;
(c) Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit, wobei das Auswerten ein Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist;
(d) Generieren von Korrektursignalen, die zur Steuerung der Korrektureinheit geeignet sind, aus den Positionssignalen durch die Verarbeitungseinheit;
(e) Senden der Korrektursignale mittels geeigneter Rückkanalfunksignale durch die Rückkanalsendeeinrichtung an die Rückkanalempfangseinrichtung;
(f) Empfangen der Korrektursignale durch die Rückkanalempfangseinrichtung;
(g) Korrigieren der Abstrahlcharakteristik der Richtfunkantenne entsprechend den empfangenen Korrektursignalen durch die Korrektureinheit.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization method for a microwave stabilization system for a fixed wireless radio link, in particular in the range of 30 GHz to 30 THz, preferably in the range of 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range of 100 GHz to 1 THz,
wherein the microwave stabilization system comprises:

a transmitting station with:
- a directional radio antenna for transmitting radio signals, wherein the directional radio antenna is attached to a first fixed attachment means;
- a correction unit, wherein the correction unit may be integrated in the directional radio antenna;
- a return channel receiving device;
a receiving station with:
- a receiving device which is attached to a second stationary fastening device;
- a processing unit;
- a return channel transmitter;

wherein the directional antenna and the receiving device are aligned so that a radio link is possible; and the return channel transmitter and the reverse channel receiver are aligned such that there is a transmission of reverse channel radio signals;
with the steps:

(A) spatially resolved detection of the power of a received radio signal with the receiving device;
(b) outputting position signals corresponding to the spatially resolved power of the received radio signal to the processing unit;
(c) evaluating the position signals by the processing unit, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a target direction;
(d) generating correction signals suitable for controlling the correction unit from the position signals by the processing unit;
(e) transmitting the correction signals to the reverse channel receiving means by means of appropriate reverse channel radio signals through the reverse channel sending means;
(f) receiving the correction signals by the return channel receiving means;
(g) Correcting the radiation characteristic of the directional antenna according to the received correction signals by the correction unit.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungsverfahren, wobei die Empfangseinrichtung eine Phased-Array-Antenne aufweist, wobei die Abmessung der Phased-Array-Antenne in vertikaler Richtung, vorzugsweise auch in horizontaler Richtung, größer ist als der Querschnitt des empfangenen Funksignals; und wobei:

das ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung folgenden Schritt aufweist:
- Messen der Leistung eines empfangenen Funksignals an jedem der Elemente der Phased-Array-Antenne; und
das Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit folgende Schritte aufweist:
- Bestimmung der Position der maximalen Leistung des empfangenen Funksignals aus den Positionssignalen;
- Bestimmung der Abweichung der Position der maximalen Leistung zu einer Sollposition, wobei die Sollposition durch die Position der maximalen Leistung eines Funkstrahls in Sollrichtung gegeben ist.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization method, wherein the receiving device comprises a phased array antenna, wherein the dimension of the phased array antenna in the vertical direction, preferably also in the horizontal direction, is greater than the cross section of the received radio signal; and wherein:

the spatially resolved acquisition of the power comprises the following step:
- Measuring the power of a received radio signal at each of the elements of the phased array antenna; and
the evaluation of the position signals by the processing unit comprises the following steps:
- Determining the position of the maximum power of the received radio signal from the position signals;
- Determining the deviation of the position of the maximum power to a target position, wherein the target position is given by the position of the maximum power of a radio beam in the desired direction.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungsverfahren, wobei die Empfangseinrichtung drei in verschiedenen Höhen angeordnete Parabolantennen aufweist; und wobei:

das ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung folgenden Schritt aufweist:
- Messen der Leistung eines empfangenen Funksignals an jeder der Parabolantennen; und
das Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit folgende Schritte aufweist:
- Bestimmung der Position der maximalen Leistung des empfangenen Funksignals aus den Positionssignalen;
- Bestimmung der Abweichung der Position der maximalen Leistung zu einer Sollposition, wobei die Sollposition durch die Position der maximalen Leistung eines Funkstrahls in Sollrichtung gegeben ist.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization method, wherein the receiving device has three arranged at different heights parabolic antennas; and wherein:

the spatially resolved acquisition of the power comprises the following step:
- Measuring the power of a received radio signal on each of the parabolic antennas; and
the evaluation of the position signals by the processing unit comprises the following steps:
- Determining the position of the maximum power of the received radio signal from the position signals;
- Determining the deviation of the position of the maximum power to a target position, wherein the target position is given by the position of the maximum power of a radio beam in the desired direction.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungsverfahren, wobei die Empfangseinrichtung eine Parabolantenne aufweist, wobei die Parabolantenne einen Parabolspiegel und drei in vertikaler Richtung vor dem Parabolspiegel angeordnete rauscharme Signalumsetzer (LNB's) aufweist; und wobei:

das ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung folgenden Schritt aufweist:
- Messen der Leistung eines empfangenen Funksignals an jedem der rauscharmen Signalumsetzer; und
das Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit folgende Schritte aufweist:
- Bestimmung der Position der maximalen Leistung des empfangenen Funksignals aus den Positionssignalen;
- Bestimmung der Abweichung der Position der maximalen Leistung zu einer Sollposition, wobei die Sollposition durch die Position der maximalen Leistung eines Funkstrahls in Sollrichtung gegeben ist.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization method, wherein the receiving device comprises a parabolic antenna, the parabolic antenna having a parabolic mirror and three low-noise signal converters (LNBs) arranged in the vertical direction in front of the parabolic mirror; and wherein:

the spatially resolved acquisition of the power comprises the following step:
- Measuring the power of a received radio signal at each of the low noise signal transducers; and
the evaluation of the position signals by the processing unit comprises the following steps:
- Determining the position of the maximum power of the received radio signal from the position signals;
- Determining the deviation of the position of the maximum power to a target position, wherein the target position is given by the position of the maximum power of a radio beam in the desired direction.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungsverfahren, wobei:

die Richtfunkantenne eine Phased-Array-Antenne ist;
die Korrektureinheit die Phasenverschieber der Phase-Array-Antenne aufweist; und
das Generieren der Korrektursignale folgende Schritte aufweist:
- lineares Verstärken der Richtungsabweichung; und
- Ermitteln von Winkeldifferenzen für Phasenverschiebungen für die Phasenverschieber der Phased-Array-Antenne.

One aspect of the invention relates to a microwave stabilization method, wherein:

the directional antenna is a phased array antenna;
the correction unit comprises the phase shifters of the phase array antenna; and
the generation of the correction signals comprises the following steps:
- linear amplification of the directional deviation; and
- Determining phase differences for phase shifts for the phase shifters of the phased array antenna.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Richtfunkstabilisierungsverfahren, wobei:

die Richtfunkantenne an der ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung drehbar angebracht ist;
die Korrektureinheit mindestens einen Servomotor aufweist;
das Auswerten durch die Verarbeitungseinheit den folgenden Schritt aufweist:
- Ermitteln einer Ausgleichsdrehung der Richtfunkantenne aus den Positionssignalen; und
- das Korrigieren durch die Korrektureinheit folgenden Schritt aufweist: Drehen der Richtfunkantenne entsprechend der ermittelten Ausgleichsdrehung.

the directional radio antenna is rotatably mounted on the first fixed attachment means;
the correction unit has at least one servomotor;
the evaluation by the processing unit comprises the following step:
- Determining a compensation rotation of the directional antenna from the position signals; and
- the correction by the correction unit comprises the following step: rotating the directional antenna according to the determined compensation rotation.

Es zeigen:

Fig. 1:: Maximal übertragbare Datenrate in Gbps pro GHz Kanalbandbreite als Funktion der Frequenz für eine Richtfunkstrecke einer Länge von 1 km, Regen einer Stärke von 50 mm/h und Sende- und Empfangsantennen mit verschiedenen Gewinnen zwischen 40 und 70 dBi, einer Sendeleistung von 10 dBm, einer Rauschzahl des Empfängers von 10 dB und einer Umgebungstemperatur von 300 K (26.85°C).
Fig. 2:: Zulässige Winkeltoleranz der Senderhalterung (hin und zurück) als Funktion des Antennengewinns für einen 1 km Link, unter Annahme die Empfängerhalterung sei fixiert.
Fig. 3:: Drei Parabolantennen mit hohem Gewinn und ankommender Strahl (schraffiert). A: für drei Antennen mit demselben Gewinn. B: Anordnung der drei Antennen zum Ausgleich kleiner Schwankungen. C: drei Antennen mit unterschiedlichem Gewinn.
Fig. 4:: Phased-Array-Antenne aus Dipolelementen und ankommender Funkstrahl (schraffiert), der sich nach oben links bewegt. Auf Grund der Phasen- und Amplitudenunterschiede des Stromes den die einzelnen Elemente liefern, lässt sich diese Bewegung durch die Empfangsantenne erkennen.
Fig. 5:: Drahtlose Terahertzwellen-Funkverbindung ohne Rückkanal.
Fig. 6: zeigt eine Sende- bzw. Empfangseinheit mit adaptiver Steuerung. In unmittelbarer Nähe z.B. an die Befestigungsstange der Antenne ist zusätzlich eine Sensoreinheit (1) und eine Verarbeitungseinheit (2) montiert.
Fig. 7:: Schema des Zusammenwirkens der Komponenten "Sensorik" [A], "Verarbeitungseinheit" [B] und "Korrektureinheit" [C].
Fig. 8:: Winkelsensor mit Lasers- oder Diodensteuerung innerhalb (A) bzw. außerhalb des Mastes (B).

Show it:

Fig. 1:: Maximum transferable data rate in Gbps per GHz channel bandwidth as a function of frequency for a radio link of 1 km length, 50 mm / h rainfall and transmitting and receiving antennas with different gains between 40 and 70 dBi, a transmission power of 10 dBm Noise figure of the receiver of 10 dB and an ambient temperature of 300 K (26.85 ° C).
Fig. 2:: Permissible angular tolerance of the transmitter mount (back and forth) as a function of the antenna gain for a 1 km link, assuming the receiver mount is fixed.
3:: Three parabolic antennas with high gain and incoming beam (hatched). A: for three antennas with the same profit. B: Arrangement of the three antennas to compensate for small fluctuations. C: three antennas with different profits.
4:: Phased array antenna of dipole elements and incoming radio beam (hatched) moving to the upper left. Due to the phase and amplitude differences of the current supplied by the individual elements, this movement can be detected by the receiving antenna.
Fig. 5:: Wireless terahertz wireless connection without return channel.
Fig. 6: shows a transmitting or receiving unit with adaptive control. In the immediate vicinity, for example, to the mounting rod of the antenna, a sensor unit (1) and a processing unit (2) is additionally mounted.
Fig. 7:: Scheme of the interaction of the components "sensors" [A], "processing unit" [B] and "correction unit" [C].
Fig. 8:: Angle sensor with laser or diode control inside (A) or outside of the mast (B).

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und der Zeichnung erläutert.The invention will be explained below with reference to examples and the drawing.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sowohl als System mit Rückkanal als auch als System ohne Rückkanal ausgestaltet sein. Zunächst seien Ausführungsformen beschrieben, die als System mit Rückkanal ausgestaltet sind:Embodiments of the present invention may be configured both as a back channel system and as a back channelless system. First, embodiments are described, which are designed as a system with return channel:

Durch mechanische Einflüsse wie z.B. Wind, die Ausdehnung durch Sonneneinstrahlung oder die Bewegung der Erdkruste usw. kann sich sowohl der Sende- als auch der Empfangsmast bewegen. Während eine seitliche Bewegung der Masten relativ unproblematisch ist, führt eine Vor-Rückbewegung, oder eine Drehung um die Längsachse des Mastes zu einem periodischen Ausfall einer hochbitratigen Funkverbindung. Um einen derartigen Ausfall zu verhindern, müssen diese Schwankungen gemessen und adaptiv ausgeglichen werden. Im Folgenden wird nur auf eine mögliche Vor-Rückbewegung des Mastes eingegangen. Für eine seitliche Verdrehung gilt allerdings dasselbe. Das heißt, dass dafür dieselben Lösungen verwendet werden können. Auf Grund der hohen Richtwirkung, den drahtlose Funkverbindungen im Millimeterwellen- und Terahertzwellen-Bereich haben müssen, konzentriert sich die abgestrahlte Leistung auch nach einer Entfernung von einem Kilometer auf eine relativ geringe Fläche. Gleichzeitig sind die Abmaße eines einzelnen Antennenelements auf Grund der hohen Frequenzen relativ gering. Beispielsweise ist bei einem Gewinn von 70 dBi der Durchmesser des Bereichs, in dem die Leistung größer ist als die Hälfte ihres Maximalwertes, 1,12m. Der Durchmesser einer idealen (ohne Verluste) Parabolantenne mit 70 dBi Gewinn liegt bei Trägerfrequenzen zwischen 300 und 900 GHz im Bereich von 1 m bis 0,33 m. Daher lassen sich sowohl beim Sender als auch beim Empfänger auch 3 Antennen übereinander anbringen wie Fig. 3 (A) zeigt.By mechanical influences such as wind, the extent of solar radiation or the movement of the earth's crust, etc., both the transmitting and the receiving mast can move. While lateral movement of the masts is relatively unproblematic, forward / backward movement, or rotation about the longitudinal axis of the mast, results in a periodic failure of a high bit rate radio link. To prevent such a failure, these fluctuations must be measured and compensated adaptively. In the following, only a possible forward and backward movement of the mast will be discussed. For a lateral twist, however, the same applies. This means that the same solutions can be used for this. Due to the high directivity that wireless radio links must have in the millimeter-wave and terahertz wave range, the radiated power is concentrated even after a distance of one kilometer on a relatively small area. At the same time, the dimensions of a single antenna element due to the high frequencies are relatively low. For example, for a gain of 70 dBi, the diameter of the area where the power is greater than half of its maximum value is 1.12m. The diameter of an ideal (without loss) parabolic antenna with 70 dBi gain is at carrier frequencies between 300 and 900 GHz in the range of 1 m to 0.33 m. Therefore, both the transmitter and the receiver and 3 antennas can be mounted on top of each other like Fig. 3 (A) shows.

Im Folgenden soll angenommen werden, dass Fig. 3 die Empfängerseite zeigt. Dasselbe gilt natürlich auch für den Sender. Wenn der Sendemast beginnt, sich durch Windenfluss nach hinten zu neigen, so wird der ankommende Funkstrahl beim Empfänger nach oben wandern, wie in Fig. 3 (A) dargestellt. In diesem Fall verringert sich die Leistung die durch die Antenne A1 empfangen wird, gleichzeitig steigt die Leistung an Antenne A3. Neigt sich der Sendemast hingegen nach vorn, so wird die Leistung an A3 kleiner, während die Leistung an A1 größer wird. Am Empfänger lässt sich also die Richtung der Schwankung des Sendemastes bestimmen. Durch einen Rückkanal kann nun die Abstrahlrichtung der Sendeantenne so gesteuert werden, dass die Leistung an A1 und A3, unabhängig von der Bewegung des Mastes, immer gleich ist und der Strahl zentral auf A2 gerichtet ist. Die Abstrahlcharakteristik der Sendeantenne muss dabei unabhängig von der Bewegung des Mastes beeinflusst werden können. Dies kann z.B. mit einer mechanischen Bewegung der Antenne durch einen Motor geschehen. Neigt sich der Mast nach hinten, wandert der Funkstrahl am Empfänger nach oben. Durch den Rückkanal wird die mechanische Steuerung der Sendeantenne so beeinflusst, dass sie sich nach vorn neigt bis die Empfangsleistung an A1 und A3 wieder gleich ist. Dieser Rückkanal kann beispielsweise eine zweite Richtfunkstrecke mit geringer Datenrate und niedriger Trägerfrequenz sein.The following is supposed to assume that Fig. 3 the receiver side shows. The same is of course synonymous for the station. If the transmitter mast begins to tilt backwards due to wind flow, the incoming radio beam will travel up the receiver as in Fig. 3 (A) shown. In this case, the power received by the antenna A1 decreases, at the same time the power to antenna A3 increases. On the other hand, if the transmission tower tilts forward, the power at A3 becomes smaller while the power at A1 becomes larger. At the receiver so you can determine the direction of the fluctuation of the transmission mast. Through a return channel, the emission direction of the transmitting antenna can now be controlled so that the power at A1 and A3, regardless of the movement of the mast, is always the same and the beam is directed centrally to A2. The emission characteristics of the transmitting antenna must be able to be influenced independently of the movement of the mast. This can be done, for example, with a mechanical movement of the antenna by a motor. If the mast tilts backwards, the radio beam moves up the receiver. Through the return channel, the mechanical control of the transmitting antenna is influenced so that it tilts forward until the Receive power at A1 and A3 is the same again. This return channel can be, for example, a second radio link with low data rate and low carrier frequency.

Bringt man die drei Antennen in einem gekrümmten Bogen an wie in der Fig. 3 (B) gezeigt, so lassen sich kleine Fluktuationen des Sendemastes ohne Steuerung ausgleichen. An Stelle der drei unabhängigen Parabolantennen kann man auch eine einzelne Antenne mit drei unabhängigen in vertikaler Richtung angeordneten rauscharmen Signalumsetzern (LNB's, Low Noise Block Converter) verwenden. Trifft der Strahl nicht senkrecht auf den Parabolspiegel, so verschiebt sich der Fokuspunkt in den anderen LNB. Auch diese Anordnung lässt sich zur Messung der Schwankung einsetzen.If you bring the three antennas in a curved arc as in the Fig. 3 (B) shown, so small fluctuations of the transmission mast can be compensated without control. In place of the three independent parabolic antennas, one can also use a single antenna with three independent low-noise block converters (LNB's) arranged in the vertical direction. If the beam does not hit the parabolic mirror vertically, the focal point shifts to the other LNB. This arrangement can also be used to measure the fluctuation.

Da die Elemente A1 und A3 nur dazu dienen die Richtung des Funkstrahls zu bestimmen, können beide auch einen viel niedrigeren Gewinn haben und damit viel kleiner gebaut werden als die zentrale Antenne A2, wie Fig. 3 (C) zeigt.Since elements A1 and A3 only serve to determine the direction of the radio beam, both can also have a much lower gain and thus be built much smaller than the central antenna A2, such as Fig. 3 (C) shows.

Eine mechanische Steuerung könnte für viele Anwendungen zu langsam bzw. zu störanfällig sein. Eine Alternative bietet daher eine schnelle elektronische Steuerung, die durch den Einsatz von Phased-Array-Antennen (siehe in Robert C. Hansen, "Phased Array Antennas (Wiley Series in Microwave and Optical Engineering)", John Wiley & Sons, 2. Auflage (12. Januar 2010 )) möglich ist. Bei diesen besteht die einzelne Antenne aus einer Vielzahl von Elementen. Ihr Gewinn bzw. ihre Richtwirkung steigt mit der Anzahl der Elemente, und die Richtung der Abstrahlung einer Sendeantenne wird durch eine Phasenänderung des Ansteuerstroms der einzelnen Elemente erzielt. Im Empfangsfall kann eine Phased-Array-Antenne aber durch Auswertung der Phasen der einzelnen Elemente auch feststellen aus welcher Richtung der Funkstrahl kommt. Wenn das einzelne Element z.B. ein Dipol ist, so liegen seine Abmessungen für Trägerfrequenzen zwischen 300 und 900 GHz im Bereich von 1/6 bis 1/2 mm. Für Funkverbindungen im Terahertz-Bereich lassen sich demnach relativ kleine Phased-Array-Antennen mit hohem Gewinn aufbauen.A mechanical control could be too slow or prone to failure for many applications. An alternative, therefore, offers a fast electronic control, through the use of phased array antennas (see Robert C. Hansen, "Phased Array Antennas (Wiley Series in Microwave and Optical Engineering)", John Wiley & Sons, 2nd Edition (January 12, 2010 )) is possible. In these, the single antenna consists of a large number of elements. Their gain increases with the number of elements, and the direction of radiation of a transmitting antenna is achieved by a phase change of the driving current of the individual elements. In the case of reception, however, a phased array antenna can also determine from which direction the radio beam comes by evaluating the phases of the individual elements. For example, if the single element is a dipole, its dimensions for carrier frequencies between 300 and 900 GHz are in the range of 1/6 to 1/2 mm. For radio links in the terahertz range, relatively small phased array antennas can therefore be built with high gain.

Da die Phased-Array-Antenne im Empfangsfall die Richtung aus der der Funkstrahl kommt bestimmen kann, erübrigt sich das Anbringen mehrerer Antennen. Allerdings muss die Antenne in der Ebene, die gemessen werden soll, größer als die Breite des Funkstrahls sein. Unter der "Breite" eines Funkstrahls soll hier und im Folgenden immer die Halbwertsbreite des Leistungsprofils des Funkstrahls in der gemessenen Ebene bzw. Empfangsebene verstanden werden. Sollen nur Vor-Rückbewegungen des Mastes ausgeglichen werden (vertikale Ebene), so kommen Antennen in Frage, die in der vertikalen Ebene größer sind. Ist die Antenne hingegen auch in der horizontalen Ebene größer, so lassen sich sowohl Fluktuationen in der vertikalen als auch in der horizontalen Ebene ausgleichen, wie Figur 4 zeigt.Since the phased array antenna in the reception case, the direction from which the radio beam can be determined, it is unnecessary to attach multiple antennas. However, the antenna in the plane to be measured must be larger than the width of the radio beam. The "width" of a radio beam should always be understood here and below to mean the half-width of the power profile of the radio beam in the measured plane or reception plane become. If only forward-back movements of the mast are to be compensated (vertical plane), antennas are considered which are larger in the vertical plane. On the other hand, if the antenna is larger in the horizontal plane as well, fluctuations in the vertical as well as in the horizontal plane can be compensated, such as FIG. 4 shows.

Kleine Fluktuationen des Sendemastes müssen nicht korrigiert werden, solange der Funkstrahl vollständig auf die Antenne trifft. Erst wenn die Abweichung größer wird, sind Korrekturen notwendig.Small fluctuations in the transmission mast need not be corrected as long as the radio beam hits the antenna completely. Only when the deviation becomes larger, corrections are necessary.

Im Folgenden werden nun Ausführungsformen beschrieben, die als System ohne Rückkanal ausgestaltet sind:

Verfügt der drahtlose Link über keinen Rückkanal so müssen Sende- und Empfangsantenne so gesteuert werden, dass sie ihren Funkstrahl immer auf einen virtuellen Punkt im Unendlichen richten, wie Fig. 5 zeigt. Der virtuelle Punkt der Sendeantenne liegt dabei auf derselben Linie wie der virtuelle Punkt der Empfangsantenne.

Embodiments which are configured as a system without return channel will now be described below:

If the wireless link does not have a return channel, the transmit and receive antennas must be controlled so that they always point their beam to a virtual point at infinity, such as Fig. 5 shows. The virtual point of the transmitting antenna lies on the same line as the virtual point of the receiving antenna.

Die adaptive Steuerung beider Antennen arbeitet so, dass der Funkstrahl immer auf den jeweiligen virtuellen Punkt im Unendlichen zeigt. Bei einem mechanischen Ausgleich wird die Schwankung des Mastes nach vorn oder hinten durch eine Drehung der Antenne nach hinten bzw. vorn ausgeglichen. Bei Phased-Array-Antennen wird die Richtung des ausgesendeten Funkstrahls verändert.The adaptive control of both antennas works in such a way that the radio beam always points to the respective virtual point at infinity. In the case of a mechanical compensation, the fluctuation of the mast towards the front or the rear is compensated by a rotation of the antenna backwards or forwards. For phased array antennas, the direction of the transmitted radio beam is changed.

Figur 6 zeigt eine Sende- bzw. Empfangseinheit mit adaptiver Steuerung. In unmittelbarer Nähe, beispielsweise an der Befestigungsstange der Antenne, muss zusätzlich eine Sensoreinheit (1) und eine Verarbeitungseinheit (2) montiert werden. Die erfassten und verarbeiteten Daten aus der Sensorik und der Verarbeitungseinheit werden dann für eine Korrektur der Abstrahlcharakteristik bereitgestellt (3). Die Korrektur der Abstrahlcharakteristik erfolgt dann durch die Antenne selbst, entweder mechanisch oder elektronisch. FIG. 6 shows a transmitting or receiving unit with adaptive control. In the immediate vicinity, for example, on the mounting rod of the antenna, in addition a sensor unit (1) and a processing unit (2) must be mounted. The detected and processed data from the sensor and the processing unit are then provided for a correction of the radiation characteristic (3). The correction of the radiation pattern then takes place by the antenna itself, either mechanically or electronically.

Die Sensorik (Block A in Fig. 7) muss in der Lage sein, die Winkeländerungen des Vertikalwinkels (des Drehwinkels der Auslenkung der Antenne um eine horizontale Achse) zu erfassen. Zur Erfassung des Horizontalwinkels (des Drehwinkels der Auslenkung der Antenne um eine vertikale Achse) kann eine zweite Sensoreinheit eingesetzt werden. Zur Verwendung kommen demnach fein auflösende Sensoren, welche einachsige Winkeländerungen erfassen und ausgeben können, z.B. Faser-, Lasergyroskope oder hochempfindliche Lagesensoren.The sensors (block A in Fig. 7 ) must be able to detect the angular changes of the vertical angle (the rotation angle of the deflection of the antenna about a horizontal axis). For detecting the horizontal angle (the rotation angle of the deflection of the antenna about a vertical axis), a second sensor unit can be used. For use Accordingly, there are fine-resolution sensors that can detect and output uniaxial angle changes, eg fiber lasers, laser gyroscopes or highly sensitive position sensors.

Einen einfachen, preiswerten aber gleichzeitig hochgenauen Sensor zeigt Fig. 8. Am Fuß des Antennenmastes befindet sich ein Laser, z.B. eine preiswerte Laserdiode, oder eine Photodiode deren Strahl senkrecht nach oben gerichtet ist (gestrichelt). Oben sind einzelne Photodetektoren in einer gekrümmten oder geraden Linie angebracht (gepunktet). Dabei ist einer der Photodetektoren in bezüglich der genannten Linie zentral angebracht, wobei die zentrale Lage so gewählt ist, dass der zentral angebrachte Photodetektor vom Laserstrahl getroffen wird, wenn sich der Mast im nicht-ausgelenkten Zustand (Ruhezustand ohne Schwingungen und ohne Krafteinwirkung auf den Mast) befindet. Fängt der Mast an sich zu bewegen, so wird ein anderer Photodetektor als der zentral angebrachte Photodetektor vom Laserstrahl getroffen. Daher kann man mit diesem System sehr genau die Auslenkung des Mastes messen. Diese Messung ist umso genauer, je schmaler der Strahl, je enger die Anbringung der Photodetektoren und je höher der Mast ist. Mit einem Feld (Array) aus Photodetektoren, oder einem Chip, vorzugsweise einem CCD-Chip (CCD: charged coupled device), lässt sich die Auslenkung des Mastes in allen Richtungen bestimmen.A simple, inexpensive but highly accurate sensor shows Fig. 8 , At the foot of the antenna mast is a laser, eg a cheap laser diode, or a photodiode whose beam is directed vertically upwards (dashed). Above individual photodetectors are mounted in a curved or straight line (dotted). In this case, one of the photodetectors in respect to said line is centrally mounted, wherein the central position is chosen so that the centrally mounted photodetector is hit by the laser beam when the mast in the undeflected state (rest state without vibrations and without the action of force on the mast ) is located. If the mast starts to move, a different photodetector than the centrally mounted photodetector is hit by the laser beam. Therefore, you can measure very accurately with this system, the deflection of the mast. This measurement is the more accurate, the narrower the beam, the closer the mounting of the photodetectors and the higher the mast. With a field (array) of photodetectors, or a chip, preferably a CCD chip (CCD: charged coupled device), the deflection of the mast can be determined in all directions.

Sollte innerhalb des Mastes kein Platz sein, so lässt sich das System auch direkt an der Antenne anbringen, wie Abb. 8 (B) zeigt.If there is no space within the mast, the system can also be attached directly to the antenna, such as Fig. 8 (B) shows.

Die Verarbeitungseinheit (Block B in Fig. 7) nimmt die Signale der Sensoreinheit auf und stellt für die Korrektureinheit angepasste Daten bereit. Unter Verwendung einer Phased-Array-Antenne bedeutet dies, dass der von der Sensorik erfasste Winkel aufgenommen und linear verstärkt wird, um die Winkeldifferenz für eine Phasenverschiebung den Phasenschiebern der Phased-Array-Antenne bereit zu stellen.The processing unit (block B in Fig. 7 ) receives the signals from the sensor unit and provides adjusted data for the correction unit. Using a phased array antenna, this means that the angle sensed by the sensor is picked up and linearly amplified to provide the phase difference phase difference to the phase shifters of the phased array antenna.

Zusätzlich muss die Verarbeitungseinheit schnell genug arbeiten, um Korrekturdaten innerhalb der Aktualisierungszeit bereit zu stellen. Für eine Antenne mit einem Gewinn von 40 dBi und einem Öffnungswinkel von 1 °, die auf einem 50 m hohen Mast montiert ist, welcher an seiner Spitze um 50 cm mit einer Frequenz von 5 Hz (also einer Schwingungsdauer von T = 0,2 s) schwankt, ergibt sich, dass die Verarbeitungseinheit nach spätestens 0,11 Sekunden erneut Korrekturdaten bereitstellen muss, damit das Signal beim Empfänger nicht abreißt. Technisch sind noch viel kleinere Aktualisierungszeiten realisierbar. Allgemein ergibt sich für Schwingungen des Mastes, dass die Aktualisierungszeit (also die Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Aktualisierungen) gleich oder kleiner als t_akt = β / ω_max sein muss, wobei β den nutzbaren Öffnungswinkel der Hauptkeule der Abstrahlung der Antenne und ω_max die maximale Winkelgeschwindigkeit bezeichnen, und ω_max = (s · 184°) / (h · T) gilt mit der maximalen Schwankbreite s im Bogen, der Masthöhe h und der Schwingungsdauer T.In addition, the processing unit must work fast enough to provide correction data within the update time. For an antenna with a gain of 40 dBi and an aperture angle of 1 °, mounted on a 50 m high mast, which at its tip is 50 cm with a frequency of 5 Hz (ie a period of oscillation of T = 0.2 s ), it follows that the processing unit must provide correction data again after 0.11 seconds at the latest so that the signal does not break off at the receiver. Technically, much smaller update times are feasible. The general results for Oscillations of the mast, that the update time (ie the time between two consecutive updates) must be equal to or less than t _akt = β / ω _max , where β is the usable opening angle of the main lobe of the radiation of the antenna and ω _max the maximum angular velocity, and ω _max = (s × 184 °) / (h × T) holds with the maximum swing width s in the arc, the mast height h and the vibration duration T.

Die durch Wind hervorgerufenen Fluktuationen an der Sendeeinrichtung sind in den meisten Szenarien als dynamische Last zu betrachten. Treten durch Resonanzschwingungen in weniger steifen Masten dynamisch zu betrachtende Lageänderungen der Anlage auf, sind diese Schwingungen aufgrund der Trägheit der Konstruktion aber eher langsam und liegen im mehrstelligen Millisekunden-Bereich bzw. im einstelligen Hertz-Bereich. Einsetzbare Verarbeitungseinheiten sind z.B. digitale Signalprozessoren oder Mikrocontroller.The wind induced fluctuations at the transmitter are to be considered as a dynamic load in most scenarios. If changes in the position of the system which are to be considered dynamically in less stiff masts occur dynamically, the vibrations are rather slow due to the inertia of the design and are in the multi-digit millisecond range or in the single-digit Hertz range. Applicable processing units are e.g. digital signal processors or microcontrollers.

Die Korrektureinheit (Block C in Fig. 7) nimmt die von der Verarbeitungseinheit bereitgestellten Korrekturdaten entgegen und korrigiert mithilfe dieser Daten die Abstrahlcharakteristik der Antenne. Unter Verwendung einer Phased-Array-Antenne wird die Phasenwinkeldifferenz, welche zuvor von der Verarbeitungseinheit berechnet wurde, entgegengenommen und auf den Phasenschiebern gemäß dem Prinzip einer Phased-Array-Antenne eingestellt.The correction unit (block C in Fig. 7 ) accepts the correction data provided by the processing unit and uses this data to correct the radiation characteristic of the antenna. Using a phased array antenna, the phase angle difference previously calculated by the processing unit is accepted and set on the phase shifters according to the principle of a phased array antenna.

Im Folgenden sei eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Funkverbindung mit Richtfunkstabilisierung im Millimeterwellen- und Terahertzfrequenz-Bereich beschrieben: Um Winkeländerungen zu ermitteln, die durch Bewegung von Sender und Empfänger ausgelöst werden, wird ein Gyroskop, ein Neigungssensor oder ein anderer Sensor eingesetzt (vgl. auch Block A in Fig. 7). Dieser misst Lageänderungen und gibt sie an eine Verarbeitungseinheit weiter. Die Verarbeitungseinheit (z.B. DSP, Mikrocontroller) wertet die Lageänderung aus und generiert daraus den Wert der Verschiebung des Phasenwinkels (vgl. auch Block B in Fig. 7), der für die Phasenschieber der Phased-Array-Antenne bereitgestellt wird. Bei der Verwendung eines Servomotors wird alternativ der Wert für die nötige Ausgleichbewegung ermittelt und der Korrektureinheit (Block C in Fig. 7), welche den Servomotor aufweist, übergeben. Anschließend wird der ermittelte Phasenwinkel an den Phasenschiebern für jedes Element des Antennenarrays nach dem Prinzip der Phased-Array-Antenne angepasst, bzw. eine Ansteuerung des Servomotors vorgenommen. Wird die beschriebene Vorgehensweise vor Ablauf der Aktualisierungszeit wiederholt, wird die Bewegung des Mastes, des Turmes oder der Plattform dynamisch ausgeglichen.In the following, an embodiment of the method according to the invention for a radio link with directional stabilization in the millimeter wave and terahertz frequency range is described: In order to determine angle changes, which are triggered by movement of the transmitter and receiver, a gyroscope, a tilt sensor or another sensor is used (see also block A in Fig. 7 ). This measures changes in position and forwards them to a processing unit. The processing unit (eg DSP, microcontroller) evaluates the change in position and uses this to generate the value of the shift in the phase angle (compare also block B in FIG Fig. 7 ) provided for the phase shifters of the phased array antenna. When using a servo motor, alternatively, the value for the necessary compensation movement is determined and the correction unit (block C in Fig. 7 ), which has the servomotor, passed. Subsequently, the determined phase angle is adapted to the phase shifters for each element of the antenna array according to the principle of the phased array antenna, or a control of the servomotor is carried out. If the described procedure is repeated before the update time has expired, the movement of the mast, tower or platform is dynamically compensated.

Sowohl Empfänger als auch Sender arbeiten bei diesem Verfahren unabhängig voneinander. Für die Korrektur ist demnach keine Kommunikation zwischen ihnen nötig, wodurch sich dieses Verfahren auch für unidirektionale Übertragungssysteme einsetzen lässt.Both receivers and transmitters work independently in this procedure. Correction therefore requires no communication between them, which means that this method can also be used for unidirectional transmission systems.

Obwohl die Erfindung mittels der Figuren und der zugehörigen Beschreibung dargestellt und detailliert beschrieben ist, sind diese Darstellung und diese detaillierte Beschreibung illustrativ und beispielhaft zu verstehen und nicht als die Erfindung einschränkend. Es versteht sich, dass Fachleute Änderungen und Abwandlungen machen können, ohne den Umfang der folgenden Ansprüche zu verlassen. Insbesondere umfasst die Erfindung ebenfalls Ausführungsformen mit jeglicher Kombination von Merkmalen, die vorstehend zu verschiedenen Aspekten und/oder Ausführungsformen genannt oder gezeigt sind.While the invention has been illustrated and described in detail by the figures and the accompanying description, this description and detailed description are to be considered illustrative and exemplary and not limiting as to the invention. It is understood that those skilled in the art can make changes and modifications without departing from the scope of the following claims. In particular, the invention also includes embodiments with any combination of features that are mentioned or shown above in various aspects and / or embodiments.

Die Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren auch wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind und/oder vorstehend nicht genannt sind.The invention also includes individual features in the figures, even if they are shown there in connection with other features and / or not mentioned above.

Im Weiteren schließt der Ausdruck "umfassen" und Ableitungen davon andere Elemente oder Schritte nicht aus. Ebenfalls schließt der unbestimmte Artikel "ein" bzw. "eine" und Ableitungen davon eine Vielzahl nicht aus. Die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Merkmale können durch eine Einheit erfüllt sein. Die Begriffe "im Wesentlichen", "etwa", "ungefähr" und dergleichen in Verbindung mit einer Eigenschaft beziehungsweise einem Wert definieren insbesondere auch genau die Eigenschaft beziehungsweise genau den Wert. Alle Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend zu verstehen.Furthermore, the term "comprising" and derivatives thereof does not exclude other elements or steps. Also, the indefinite article "a" and "derivatives" and derivatives thereof do not exclude a variety. The functions of several features listed in the claims may be fulfilled by one unit. The terms "substantially", "approximately", "approximately" and the like in connection with a property or a value in particular also define precisely the property or exactly the value. All reference signs in the claims are not to be understood as limiting the scope of the claims.

Claims

Richtfunkstabilisierungsvorrichtung für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz, mit: einer Richtfunkantenne, die an einer ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;

einem Sensor, geeignet zum Erfassen einer Ausrichtung oder einer Änderung der Ausrichtung der Richtfunkantenne relativ zu einem Koordinatensystem, vorzugsweise einem raumfesten Koordinatensystem, und zum Ausgeben von Positionssignalen entsprechend der erfassten Ausrichtung oder Änderung der Ausrichtung der Richtfunkantenne;

einer Verarbeitungseinheit, konfiguriert zum Auswerten der vom Sensor ausgegebenen Positionssignale und zum Generieren und Ausgeben von Korrektursignalen, wobei das Auswerten das Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist; und

einer Korrektureinheit, geeignet zum Korrigieren der Abstrahlcharakteristik der Richtfunkantenne entsprechend den Korrekturdaten, wobei die Korrektureinheit in der Richtfunkantenne integriert sein kann.

Radio-frequency stabilization device for a stationary wireless radio link, in particular in the range of 30 GHz to 30 THz, preferably in the range of 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range of 100 GHz to 1 THz, with: a directional radio antenna mounted on a stationary mounting device;

a sensor adapted to detect an orientation or a change in the orientation of the directional radio antenna relative to a coordinate system, preferably a space fixed coordinate system, and to output position signals corresponding to the detected orientation or change of the orientation of the directional radio antenna;

a processing unit configured to evaluate the position signals output by the sensor and generate and output correction signals, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a target direction; and

a correction unit suitable for correcting the radiation characteristic of the directional antenna according to the correction data, wherein the correction unit may be integrated in the directional antenna.

Richtfünkstabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor aufweist: mindestens ein Fasergyroskop und/oder

mindestens ein Lasergyroskop und/oder

mindestens einen Neigungssensor und/oder

mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor, wobei vorzugsweise der mindestens eine hochempfindliche Lagesensor einen Laser, beispielsweise eine Laserdiode, oder eine Photodiode und einen CCD-Chip oder mehrere Photodetektoren aufweist, wobei die Photodetektoren an der Befestigungseinrichtung oder an der Richtfunkantenne, vorzugsweise entlang einer gekrümmten oder geraden Linie oder in einem Feld, angebracht sind, und wobei der Laser oder die Photodiode ortsfest, beispielsweise am Boden, angebracht ist und im Ruhezustand der Befestigungseinrichtung auf das Zentrum des CCD-Chips oder einen der Photodetektoren ausgerichtet ist.A puncture stabilization device according to claim 1, wherein the sensor comprises: at least one fiber gyroscope and / or

at least one laser gyroscope and / or

at least one inclination sensor and / or

at least one highly sensitive position sensor, wherein the at least one high-sensitivity position sensor preferably comprises a laser, for example a laser diode, or a photodiode and a CCD chip or a plurality of photodetectors, the photodetectors on the fastening device or on the directional antenna, preferably along a curved or straight line or in a field, are attached, and wherein the laser or the photodiode is fixed, for example, at the bottom, mounted and is aligned in the resting state of the fastening device to the center of the CCD chip or one of the photodetectors.

Richtfunkstabilisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verarbeitungseinheit ein digitaler Signalprozessor oder ein Mikrocontroller ist.The radio stabilization apparatus according to claim 1 or 2, wherein the processing unit is a digital signal processor or a microcontroller.

Richtfunkstabilisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Richtfunkantenne eine Phased-Array-Antenne ist;

die Korrektureinheit die Phasenverschieber der Phase-Array-Antenne aufweist; und

die Verarbeitungseinheit ferner konfiguriert ist zum linearen Verstärken der Richtungsabweichung und zum Ermitteln und Bereitstellen von Winkeldifferenzen für Phasenverschiebungen für die Phasenverschieber der Phased-Array-Antenne.

A microwave stabilization device according to any one of claims 1 to 3, wherein: the directional antenna is a phased array antenna;

the correction unit comprises the phase shifters of the phase array antenna; and

the processing unit is further configured to linearly amplify the directional deviation and to determine and provide angular differences for phase shifts for the phase shifters of the phased array antenna.

Richtfunkstabilisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Richtfunkantenne an der ortsfesten Befestigungseinrichtung drehbar angebracht ist;

die Korrektureinheit mindestens einen Servomotor aufweist, der zum Drehen der Richtfunkantenne konfiguriert ist; und

die Verarbeitungseinheit ferner konfiguriert ist zum Ermitteln einer Ausgleichsdrehung der Richtfunkantenne aus den vom Sensor bereitgestellten Positionssignalen und zum Ansteuern des mindestens einen Servomotors.

A microwave stabilization device according to any one of claims 1 to 3, wherein: the directional radio antenna is rotatably mounted on the stationary fastening device;

the correction unit comprises at least one servo motor configured to rotate the directional radio antenna; and

the processing unit is further configured to determine a compensation rotation of the directional antenna from the position signals provided by the sensor and to drive the at least one servomotor.

Ein System mit Richtfunkstabilisierung für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, wobei das System zwei oder mehr Richtfunkstabilisierungsvorrichtungen gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, wobei die Richtfunkantennen jeweils aufeinander ausgerichtet sind.A radio stabilization system for a fixed wireless radio link, the system comprising two or more radio stabilization devices according to any one of the preceding claims, wherein the directional radio antennas are aligned with each other.

Richtfunkstabilisierungsverfahren für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz, mit den Schritten: Erfassen einer Ausrichtung oder einer Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne relativ zu einem Koordinatensystem, vorzugsweise einem raumfesten Koordinatensystem, mit einem Sensor, der beispielsweise mindestens ein Fasergyroskop und/oder mindestens ein Lasergyroskop und/oder mindestens einen Neigungssensor und/oder mindestens einen hochempfindlichen Lagesensor aufweist;

Ausgeben von Positionssignalen durch den Sensor an eine Verarbeitungseinheit, wobei die Positionssignale der erfassten Ausrichtung oder der Änderung der Ausrichtung einer Richtfunkantenne entsprechen;

Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit, wobei das Auswerten das Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist;

Generieren von Korrektursignalen für eine Ausgleichsbewegung der Richtfunkantenne;

Ausgeben der Korrektursignale an die Korrektureinheit;

Korrigieren der Richtungsabweichung der Richtfunkantenne entsprechend den Korrektursignalen durch die Korrektureinheit.

Directional radio stabilization method for a stationary wireless radio link, in particular in the range of 30 GHz to 30 THz, preferably in the range of 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range of 100 GHz to 1 THz, with the following steps: Detecting an orientation or a change in the orientation of a directional radio antenna relative to a coordinate system, preferably a spatially fixed coordinate system, with a sensor having, for example, at least one fiber gyroscope and / or at least one laser gyroscope and / or at least one tilt sensor and / or at least one high-sensitivity position sensor;

Outputting position signals by the sensor to a processing unit, the position signals corresponding to the detected orientation or the change in orientation of a directional radio antenna;

Evaluating the position signals by the processing unit, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a desired direction;

Generating correction signals for a compensation movement of the directional antenna;

Outputting the correction signals to the correction unit;

Correcting the directional deviation of the directional antenna according to the correction signals by the correction unit.

Richtfunkstabilisierungssystem für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz, mit: (1) einer Sendestation, die aufweist: (1a) eine Richtfunkantenne zum Senden von Funksignalen, wobei die Richtfunkantenne an einer ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;

(1b) eine Korrektureinheit, geeignet zum Korrigieren der Abstrahlcharakteristik der Richtfunkantenne, wobei die Korrektureinheit in der Richtfunkantenne integriert sein kann;

(1c) eine Rückkanalempfangseinrichtung zum Empfangen von Rückkanalfunksignalen zur Steuerung der Korrektureinheit;

(2) einer Empfangsstation, die aufweist: (2a) eine Empfangseinrichtung, die an einer zweiten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist, wobei die Empfangseinrichtung geeignet ist zum ortsaufgelösten Erfassen der Leistung eines empfangenen Funksignals und zum Ausgeben von Positionssignalen entsprechend der erfassten ortsaufgelösten Leistung des empfangenen Funksignals; und

(2b) eine Verarbeitungseinheit, wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, aus den Positionssignalen Korrektursignale zu generieren, die zur Steuerung der Korrektureinheit geeignet sind;

(2c) eine Rückkanalsendeeinrichtung zum Senden von Rückkanalfunksignalen entsprechend den von der Verarbeitungseinheit generierten Korrektursignalen;

wobei die Richtfunkantenne und die Empfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Funkverbindung möglich ist; und
die Rückkanalsendeeinrichtung und die Rückkanalempfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Übertragung von Rückkanalfunksignalen möglich ist.Radio-frequency stabilization system for a fixed wireless radio link, in particular in the range of 30 GHz to 30 THz, preferably in the range of 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range of 100 GHz to 1 THz, with: (1) a transmitting station comprising: (1a) a directional antenna for transmitting radio signals, wherein the directional antenna is attached to a first fixed attachment means;

(1b) a correction unit capable of correcting the radiation characteristic of the directional antenna, wherein the correction unit may be integrated in the directional antenna;

(1c) return channel receiving means for receiving reverse channel radio signals for controlling the correction unit;

(2) a receiving station, comprising: (2a) receiving means mounted on a second fixed mounting means, the receiving means being adapted for spatially resolved sensing the power of a received radio signal and for outputting position signals corresponding to the detected spatially resolved power of the received radio signal; and

(2b) a processing unit, wherein the processing unit is configured to generate from the position signals correction signals suitable for controlling the correction unit;

(2c) reverse channel transmitting means for transmitting reverse channel radio signals in accordance with the correction signals generated by the processing unit;

wherein the directional antenna and the receiving device are aligned so that a radio link is possible; and
the return channel transmitting device and the reverse channel receiving device are aligned so that a transmission of reverse channel radio signals is possible.

Richtfunkstabilisierungssystem nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungseinheit ein digitaler Signalprozessor oder ein Mikrocontroller ist.The microwave stabilization system of claim 8, wherein the processing unit is a digital signal processor or a microcontroller.

Richtfunkstabilisierungssystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Empfangseinrichtung eine Phased-Array-Antenne aufweist, wobei die Abmessung der Phased-Array-Antenne in vertikaler Richtung, vorzugsweise auch in horizontaler Richtung, größer ist als der Querschnitt des empfangenen Funksignals.The microwave stabilization system of claim 8 or 9, wherein the receiving means comprises a phased array antenna, wherein the dimension of the phased array antenna in the vertical direction, preferably in the horizontal direction, is greater than the cross section of the received radio signal.

Richtfunkstabilisierungssystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Empfangseinrichtung drei in verschiedenen Höhen angeordnete Parabolantennen aufweist, wobei: die drei Parabolantennen entlang einer vertikalen Geraden angeordnet sind oder entlang eines Bogens, der bezüglich der Empfangsrichtung konvex gekrümmt ist, angeordnet sind; und

vorzugsweise die in mittlerer Höhe positionierte Parabolantenne einen größeren Gewinn aufweist als die darüber positionierte Parabolantenne und/oder die darunter positionierte Parabolantenne.

The radio-frequency stabilization system according to claim 8 or 9, wherein the receiving device comprises three parabolic antennas arranged at different heights, wherein: the three parabolic antennas are arranged along a vertical line or arranged along an arc that is convexly curved with respect to the reception direction; and

Preferably, the parabolic antenna positioned at mid-height has a greater gain than the parabolic antenna positioned above and / or the parabolic antenna positioned therebelow.

Richtfunkstabilisierungssystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Empfangseinrichtung eine Parabolantenne aufweist, wobei die Parabolantenne einen Parabolspiegel und drei in vertikaler Richtung vor dem Parabolspiegel angeordnete rauscharme Signalumsetzer (LNB's) aufweist.The microwave stabilization system according to claim 8 or 9, wherein the receiving means comprises a parabolic antenna, the parabolic antenna having a parabolic mirror and three low-noise signal converters (LNBs) arranged in the vertical direction in front of the parabolic mirror.

Richtfunkstabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei: die Richtfunkantenne eine Phased-Array-Antenne ist; und

die Korrektureinheit die Phasenverschieber der Phased-Array-Antenne aufweist.

A microwave stabilization system according to any one of claims 8 to 12, wherein: the directional antenna is a phased array antenna; and

the correction unit comprises the phase shifters of the phased array antenna.

Richtfunkstabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei: die Richtfunkantenne an der ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung drehbar angebracht ist; und

die Korrektureinheit mindestens einen Servomotor aufweist, der zum Drehen der Richtfunkantenne konfiguriert ist.

A microwave stabilization system according to any one of claims 8 to 12, wherein: the directional radio antenna is rotatably mounted on the first fixed attachment means; and

the correction unit comprises at least one servomotor configured to rotate the directional radio antenna.

Richtfunkstabilisierungsverfahren für ein Richtfunkstabilisierungssystem für eine ortsfeste drahtlose Funkverbindung, insbesondere im Bereich von 30 GHz bis 30 THz, vorzugsweise im Bereich von 30 GHz bis 3 THz, besonders bevorzugt im Bereich von 100 GHz bis 1 THz,
wobei das Richtfunkstabilisierungssystem aufweist: eine Sendestation mit:

einer Richtfunkantenne zum Senden von Funksignalen, wobei die Richtfunkantenne an einer ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;

eine Korrektureinheit, wobei die Korrektureinheit in der Richtfunkantenne integriert sein kann;

eine Rückkanalempfangseinrichtung; eine Empfangsstation mit: einer Empfangseinrichtung, die an einer zweiten ortsfesten Befestigungseinrichtung angebracht ist;

einer Verarbeitungseinheit;

einer Rückkanalsendeeinrichtung; wobei die Richtfunkantenne und die Empfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Funkverbindung möglich ist; und die Rückkanalsendeeinrichtung und die Rückkanalempfangseinrichtung so ausgerichtet sind, dass eine Übertragung von Rückkanalfunksignalen ist;
mit den Schritten: (a) ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung eines empfangenen Funksignals mit der Empfangseinrichtung;

(b) Ausgeben von Positionssignalen entsprechend der ortsaufgelöst erfassten Leistung des empfangenen Funksignals an die Verarbeitungseinheit;

(c) Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit, wobei das Auswerten ein Ermitteln der Richtungsabweichung der Ausrichtung der Richtfunkantenne von einer Sollrichtung aufweist;

(d) Generieren von Korrektursignalen, die zur Steuerung der Korrektureinheit geeignet sind, aus den Positionssignalen durch die Verarbeitungseinheit;

(e) Senden der Korrektursignale mittels geeigneter Rückkanalfunksignale durch die Rückkanalsendeeinrichtung an die Rückkanalempfangseinrichtung;

(f) Empfangen der Korrektursignale durch die Rückkanalempfangseinrichtung;

(g) Korrigieren der Abstrahlcharakteristik der Richtfunkantenne entsprechend den empfangenen Korrektursignalen durch die Korrektureinheit.

Radio-frequency stabilization method for a radio-frequency stabilization system for a fixed wireless radio link, in particular in the range from 30 GHz to 30 THz, preferably in the range from 30 GHz to 3 THz, particularly preferably in the range from 100 GHz to 1 THz,
wherein the microwave stabilization system comprises: a transmitting station with:

a directional radio antenna for transmitting radio signals, wherein the directional radio antenna is attached to a first fixed attachment means;

a correction unit, wherein the correction unit may be integrated in the directional radio antenna;

a return channel receiving device; a receiving station with: a receiving device which is attached to a second stationary fastening device;

a processing unit;

a return channel transmitter; wherein the directional antenna and the receiving device are aligned so that a radio link is possible; and the return channel transmitter and the reverse channel receiver are aligned such that there is a transmission of reverse channel radio signals;
with the steps: (A) spatially resolved detection of the power of a received radio signal with the receiving device;

(b) outputting position signals corresponding to the spatially resolved power of the received radio signal to the processing unit;

(c) evaluating the position signals by the processing unit, wherein the evaluating comprises determining the directional deviation of the orientation of the directional radio antenna from a target direction;

(d) generating correction signals suitable for controlling the correction unit from the position signals by the processing unit;

(e) transmitting the correction signals to the reverse channel receiving means by means of appropriate reverse channel radio signals through the reverse channel sending means;

(f) receiving the correction signals by the return channel receiving means;

(g) Correcting the radiation characteristic of the directional antenna according to the received correction signals by the correction unit.

Richtfunkstabilisierungsverfahren nach Anspruch 15, wobei die Empfangseinrichtung eine Phased-Array-Antenne aufweist, wobei die Abmessung der Phased-Array-Antenne in vertikaler Richtung, vorzugsweise auch in horizontaler Richtung, größer ist als der Querschnitt des empfangenen Funksignals; und wobei: das ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung folgenden Schritt aufweist: Messen der Leistung eines empfangenen Funksignals an jedem der Elemente der Phased-Array-Antenne; und

das Auswerten der Positionssignale durch die Verarbeitungseinheit folgende Schritte aufweist: Bestimmung der Position der maximalen Leistung des empfangenen Funksignals aus den Positionssignalen;

Bestimmung der Abweichung der Position der maximalen Leistung zu einer Sollposition, wobei die Sollposition durch die Position der maximalen Leistung eines Funkstrahls in Sollrichtung gegeben ist.

The microwave stabilization method of claim 15, wherein the receiving means comprises a phased array antenna, wherein the dimension of the phased array antenna in the vertical direction, preferably also in the horizontal direction, is greater than the cross section of the received radio signal; and wherein: the spatially resolved acquisition of the power comprises the following step: Measuring the power of a received radio signal at each of the elements of the phased array antenna; and

the evaluation of the position signals by the processing unit comprises the following steps: Determining the position of the maximum power of the received radio signal from the position signals;

Determining the deviation of the position of the maximum power to a target position, wherein the target position is given by the position of the maximum power of a radio beam in the desired direction.

Richtfunkstabilisierungsverfahren nach Anspruch 15, wobei die Empfangseinrichtung drei in verschiedenen Höhen angeordnete Parabolantennen aufweist; und wobei: das ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung folgenden Schritt aufweist: Messen der Leistung eines empfangenen Funksignals an jeder der Parabolantennen; und

A microwave stabilization method according to claim 15, wherein said receiving means comprises three parabolic antennas arranged at different heights; and wherein: the spatially resolved acquisition of the power comprises the following step: Measuring the power of a received radio signal on each of the parabolic antennas; and

Richtfunkstabilisierungsverfahren nach Anspruch 15, wobei die Empfangseinrichtung eine Parabolantenne aufweist, wobei die Parabolantenne einen Parabolspiegel und drei in vertikaler Richtung vor dem Parabolspiegel angeordnete rauscharme Signalumsetzer (LNB's) aufweist; und wobei: das ortsaufgelöstes Erfassen der Leistung folgenden Schritt aufweist: Messen der Leistung eines empfangenen Funksignals an jedem der rauscharmen Signalumsetzer; und

A microwave stabilization method according to claim 15, wherein said receiving means comprises a parabolic antenna, said parabolic antenna having a parabolic mirror and three low noise signal converters (LNBs) arranged vertically in front of said parabolic mirror; and wherein: the spatially resolved acquisition of the power comprises the following step: Measuring the power of a received radio signal at each of the low noise signal transducers; and

Richtfunkstabilisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 15 bis 18, wobei: die Richtfunkantenne eine Phased-Array-Antenne ist;

die Korrektureinheit die Phasenverschieber der Phased-Array-Antenne aufweist; und

das Generieren der Korrektursignale folgende Schritte aufweist: lineares Verstärken der Richtungsabweichung; und

Ermitteln von Winkeldifferenzen für Phasenverschiebungen für die Phasenverschieber der Phased-Array-Antenne.

A microwave stabilization method according to any one of claims 7 or 15 to 18, wherein: the directional antenna is a phased array antenna;

the correction unit comprises the phase shifters of the phased array antenna; and

the generation of the correction signals comprises the following steps: linear amplification of the directional deviation; and

Determining phase differences for phase shifts for the phase shifters of the phased array antenna.

Richtfunkstabilisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 15 bis 18, wobei: die Richtfunkantenne an der ersten ortsfesten Befestigungseinrichtung drehbar angebracht ist;

die Korrektureinheit mindestens einen Servomotor aufweist;

das Auswerten durch die Verarbeitungseinheit den folgenden Schritt aufweist: Ermitteln einer Ausgleichsdrehung der Richtfunkantenne aus den Positionssignalen; und

das Korrigieren durch die Korrektureinheit folgenden Schritt aufweist: Drehen der Richtfunkantenne entsprechend der ermittelten Ausgleichsdrehung.

A microwave stabilization method according to any one of claims 7 or 15 to 18, wherein: the directional radio antenna is rotatably mounted on the first fixed attachment means;

the correction unit has at least one servomotor;

the evaluation by the processing unit comprises the following step: Determining a compensation rotation of the directional antenna from the position signals; and

the correction by the correction unit comprises the following step: Turning the directional radio antenna according to the determined compensation rotation.