DE10103965C2 - Peilantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Peilantenne, insbesondere ein Einfach- oder Mehrfachpeilantennensystem, die beispielsweise nach einem Adcockverfahren arbeitet, vorzugsweise zur Verwendung in Mobilsystemen unter erschwerten mechanischen und klimatischen Beanspruchungen.

In dem Handbuch "Funkpeiltechnik" von Rudolf Grabau und Klaus Pfaff Franckh'sche Verlagshandlung, W. Keller & Co., Stuttgart 1989, Seite 411 wird eine Peilantenne, bestehend aus einem Peilsystem gezeigt, das in klassischer Bauweise mit freistehenden Antennenarmen ausgerüstet ist.

Auf der Internetseite http:/ /www.swri.org/3pubs/brochure/d16/signal/signal.htm wird eine breitbandige Peilantenne gezeigt, bestehend aus mehreren einzelnen Antennensystemen in Etagenbauweise, für mobile Anwendung. Solche Peilantennensysteme haben abhängig von dem Frequenzbereich zum Teil große räumliche Ausdehnungen. Die untere Bandgrenze von Peilantennen liegt im Bereich von beispielsweise 10 bis 20 MHz wobei der Antennendurchmesser ca. 1,2 m beträgt. Aufgrund der geforderten Breitbandigkeit der Anordnung bis zu einer oberen Grenze von 1,3 GHz müssen aufgrund der endlichen Bandbreite der einzelnen Peilantennensysteme mehrere Teilsysteme benutzt werden. Beispielsweise können Adcock Antennen verwendet werden, bei denen für den Arbeitsbereich von 20 bis 200 MHz der Durchmesser auf dem die Strahler stehen ca. 1 m beträgt. Das nächstkleinere System kann konzentrisch angeordnet werden für einen Arbeitsbereich von 200 bis 500 MHz usw. Bei den genannten Abmessungen werden derartige Systeme recht schwer und bereiten insbesondere Probleme bei der Arbeitsweise unter erschwerten mechanischen Bedingungen wie Vibration oder Schock.

In dem Artikel von Bayard, J.-P. R.: Analysis of Infinite Arrays of Microstrip-Fed Dipoles Printed on Protruding Dielectric Substrates and Covered with a Dielectric Radome, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 42, No. 1, Jan. 1994, S. 82-89 wird eine Multilayer-Planar-Antennenkonstruktion behandelt, wobei hier schwerpunktmäßig das Leiterdesign auf den einzelnen Schichten des Substrates oder Platinenmaterials, die Dielektrizitätseigenschaften des Materials und die Dicke der einzelnen Schichten die Hauptrolle spielen, um die geforderten Antenneneigenschaften, wie die Abstrahlcharakteristik, das Resonanzverhalten im Nutzfrequenzbereich und anderes zu erhalten.

Durch das Erweitern der Frequenzbereiche in der letzten Zeit, werden entsprechend breitbandige Peilantennen benötigt. Bei mobiler Anwendung werden immer mehr Peilantennensysteme bei beschränkten räumlichen Möglichkeiten gebraucht, die extremen mechanischen und klimatischen Anforderungen gewachsen sein müssen.

Die herkömmlichen Mehrfachpeilantennensysteme beispielsweise nach dem Adcockverfahren werden häufig in Etagenbauweise übereinander ausgeführt, wobei die freistehenden Antennenarme erheblichen Belastungen insbesondere Biegemomenten am Befestigungspunkt ausgesetzt sind. Eine stärkere Dimensionierung führt unweigerlich zu höherem Antennengewicht und dadurch wiederum zum weiterem Problem bei Schock und Vibrationsbelastungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einfach- oder Mehrfachpeilantennensystem vorzugsweise zur Verwendung in Mobilsystemen unter erschwerten mechanischen und klimatischen Beanspruchungen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, in Schichtbauweise mehrere Platten parallel zueinander anzuordnen. Dabei werden vorzugsweise eine Grundplatte und im Abstand hierzu eine oder mehrere plattenförmige Versteifungselemente mittels Stützen verbunden, wobei vorzugsweise eine oder mehrere der Stützen als Antennenstrahler ausgebildet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind im gleichen Abstand von der Grundplatte eine obere und eine untere Versteifungsplatte angeordnet. Im Abstand, vorzugsweise gleichen Abstand, sind über den Umfang der Plattenanordnung mehrere Antennenstrahler angeordnet. Jeder Antennenstrahler weist eine obere und eine untere Dipolhälfte auf, die mit jeweils einem Ende im wesentlichen spiegelsymmetrisch an der Grundplatte befestigt sind. Das jeweils andere Ende der Dipolhälften ist mit der oberen bzw. unteren Versteifungsplatte verbunden. Die gesamte Antennenanordnung ist von einem Radom umgeben, der eine Unterschale und eine Oberschale aufweist, die mit der Grundplatte verbunden sind.

Der erfindungsgemäße Aufbau hat eine hohe mechanische Stabilität und die Antennenstrahler sind gut gegen klimatische Beanspruchungen geschützt. Das erfindungsgemäße System eignet sich insbesondere für den mobile Einsatz.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2a eine schematische Seitenansicht einer Strahlerhälfte des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 2b eine schematische Schnittansicht einer Strahlerhälfte von Fig. 2a entlang der Linie A-B.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist einen Schichtaufbau auf, mit einer Grundplatte bzw Antennengrundplatte 1, einer unteren Versteifungsplatte 2 und einer oberen Versteifungsplatte 3. Im gleichen Winkelabstand (äquidistant) sind über den Umfang der Plattenanordnung mehrere Antennenstrahler 4 angeordnet. Jeder Antennenstrahler 4 weist eine obere und eine untere Dipolhälfte auf, die mit jeweils einem Ende an der Oberseite bzw der Unterseite der Grundplatte 1 befestigt sind. Das jeweils andere Ende der Dipolhälften ist mit der unteren bzw. oberen Versteifungsplatte 2, 3 verbunden. Die gesamte Antennenanordnung ist von einem Radom 6 umgeben.

Erfindungsgemäß wird in hohem Maße als Grundmaterial gegebenfalls metallbeschichtetes Plattenmaterial beispielsweise Leiterplattenmaterial verwendet. In dem Beispiel weist die Grundplatte 1 (Fig. 1), die ggf elektronische Schaltungen trägt, eine Metallbeschichtung auf und die weiteren zwei oder auch mehreren parallel zu der Grundplatte 1 angeordneten Versteifungselemente 2, 3 in Plattenform, oder Plattenelemente bestehen aus dem gleichen Material ohne Metallbeschichtung. Der Zentralteil der Antenne wird durch das metallische Gehäuse 5 mit der Antennenelektronik und der Grundplatte gebildet.

Die Grundplatte 1 trägt die eigentlichen Antennenstrahler 4 in Dipolform, wobei jede Strahlerhälfte neben seiner elektrischen Funktion auch als mechanisches Distanzelement zum Befestigen der Versteifungselemente 2, 3 dient.

In Fig. 2a und 2b ist eine vergrößerte Darstellung einer Strahlerhälfte der Antennenstrahler 4 von Fig. 1 gezeigt. Jede Strahlerhälfte ist aus vorzugsweise vier Einzelplatinenelementen einem Hauptelement 12, zwei seitlichen Elementen 13 und einer Kappe 14 zusammengebaut. Im einzelnen trägt das Hauptelement 12 auf gegenüberliegenden Seiten die zwei rechtwinklig zueinander angeordneten seitlichen Elemente 13, die mittels der Kappe 14 fixiert sind. Die Einzelplatinenelemente 12, 13, 14 weisen mindestens teilweise Metallbeschichtungen 17 (schraffiert dargestellt) auf. Das Hauptelement 12 ist an der Grundplatte 1 kontaktiert befestigt. Die Metallisierung 17 aller seitlichen Elemente 12 einer Strahlerhälfte sind in der Mitte (18) galvanisch verbunden (gelötet) und enden als Kontaktierung 16 zur Grundplatte 1. Die Strahlerhälften sind derart ausgeführt, dass sie zur Beeinflussung elektrischer Eigenschaften zusätzlich mit Ferritringen 15 (in dem gezeigten Beispiel zwei Ferritringe) versehen werden können. Die Metallbeschichtung 17 der Einzelplatinenelemente 12, 13, 14 bildet den elektrischen Teil des Strahlers 4.

Die gesamte Konstruktion ist durch den aus nichtleitendem Material gefertigten Radom 6 geschützt. Dieser Radom 6 besteht aus einer Unterschale 7 (unteres Radomteil) und einer Oberschale 8 (oberes Radomteil). Der Rand 9 der Unterschale 7 stützt die Antennengrundplatte 1. Die Unterschale 7 des Radoms ist mit einem Mittelteil 10 aus nichtleitendem Material verbunden, wobei dieses Mittelteil das Gehäuse 5 mit der Antennenelektronik trägt und die Grundplatte 1 in der Mitte stützt. Die Oberschale 8 des Radoms 6 liegt mit ihrem Rand 11 ebenfalls an der Grundplatte 1 auf und ist mit ihr und der Unterschale 7 zusammengeschraubt oder auf andere Weise verbunden.

Die Radomteile (Schalen) 7, 8 dienen als weitere Schichten ebenfalls der Versteifung der Gesamtkonstruktion. Auf diese Weise erhält man am Beispiel gemäß Fig. 1 eine fünfschichtige (Sandwich) Konstruktion, die extremen Schock- und Vibrationsanforderungen standhält und durch die geschlossene Radomform gleichzeitig die klimatischen Anforderungen erfüllt.

Bezugszeichen

Fig.

1

,

Fig.

2

a und

2

b

1

Grundplatte, Antennengrundplatte

2

Versteifungselement < Versteifungselemente

2

,

3

3

Versteifungselement < Versteifungselemente

2

,

3

4

Antennenstrahler, Strahler

5

Gehäuse

6

Radom

7

Unterschale (Radom

6

)

8

Oberschale (Radom

6

)

9

Rand (Unterschale

7

von Radom

6

)

10

Mittelteil (Radom

6

)

11

Rand (Oberschale

8

von Radom

6

)

12

Hauptelement < Einzelplatinenelemente

13

seitliches Element < Einzelplatinenelemente

14

Kappe < Einzelplatinenelemente

15

Ferrite < Einzelplatinenelemente

16

Kontaktierung zur Grundplatte < Einzelplatinenelemente

17

Metallbeschichtung < Einzelplatinenelemente

18

galvanische Verbindung

Claims (11)

1. Einfach- oder Mehrfachantennenpeilsystem beispielsweise nach dem Adcock-Verfahren zur Verwendung vorzugsweise in Mobilsystemen unter erschwerter mechanischer und klimatischer Beanspruchung, wobei eine Antennenkonstruktion mehrere Antennenstrahler (4) aufweist, dadurch gek­ ennzeichnet, dass die Antennenkonstruktion mehrere im Abstand voneinander angeordnete Platten (1, 2, 3) aufweist, die aus einem isolierendem, zum Teil metallbeschichteten Plattenmaterial ausgeführt sind, und die mit den Antennenstrahlern (4) derart verbunden sind, dass die Antennenstrahler (4) mechanisch als Stützen und Abstandhalter dienen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Platten als ein Zentralteil der Antennenkonstruktion eine Grundplatte (1) bildet, an der ein Gehäuse (5) mit der Antennenelektronik befestigt ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der Grundplatte (1) eine Platte (2) unterhalb und eine Platte (3) oberhalb davon angeordnet sind, die als Versteifungselemente dienen.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstrahler (4) jeweils zwei Dipolhälften aufweisen, die identisch sind und zueinander verdreht in die Grundplatte (1) eingesetzt sind.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstrahler (4) in Dipolform aus einzelnen, ineinander passenden, kreuzweise angeordneten Teilen (12, 13, 14) erstellt werden, die zum Teil aus metallbeschichtetem Material (17) bestehen.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Radomteile (7, 8), die als weitere Schichten zur Erhöhung der Festigkeit dienen.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Plattenmaterial Leiterplattenmaterial benutzt wird.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) in der Mitte eine Ausnehmung aufweist, in der das Gehäuse (5) angeordnet ist.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Radom (7, 8) ein Mittelteil (10) aufweist, an dem die Grundplatte (1) im Bereich ihrer Mitte und/oder das Gehäuse (5) angeordnet ist bzw. sind.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (10) ein unteres Radomteil (7) trägt, dessen Rand (9) die Grundplatte (1) stützt.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberes Radomteil (8) mit seinem Rand (11) auf der Grundplatte (1) aufliegt und vorzugsweise mit dem Rand (9) des unteren Radomteils (7) vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung verbunden ist.