DE10190998B4 - Vorrichtung zum richtungsselektiven Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum richtungsselektiven Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, bestehend aus einer einfach-konischen oder bi-konischen Antenne, mit ein oder zwei Kegelstümpfen (1, 5) und zumindest einer Erregerbaugruppe (3) an der zur Grundfläche parallelen Ebene eines Kegelstumpfes (1, 5), wobei alle Einzelteile (1, 3, 5) aus elektrisch leitfähigem Material bestehen und elektrisch leitfähig verbunden sind, und wenigstens ein elektrisch isoliertes Erregerelement (13, 14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Erregerbaugruppe (3) durch eine obere und eine untere Platte (2, 4) gebildet wird, – die Platten (2, 4) durch einen zentrischen zylindrischen Körper (15) beabstandet sind, – eine Anzahl von Erregerelementen (13, 14) im Abstand um den zentrischen zylindrischen Körper (15) auf einer der Platten (2, 4) angeordnet sind, – die Erregerelemente (13, 14) einzeln oder in Gruppen von einer Steuereinheit ansteuerbar sind, – wobei durch die Ansteuerung Erregerelemente (13, 14) eine elektronische Strahlschwenkung erfolgt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum richtungsselektiven Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen nach den Oberbegriffen der Anspruche 1 und 2.
• Aus der DE 196 36 084 A1 ist eine phasengesteuerte Antenne bekannt, bestehend aus einer vorgebbaren Anzahl von zeilen- und/oder matrixförmig angeordneten Sende-/Empfangsstrahlerelementen, an die die zugehorigen Sende-/Empfangsmodule angeschlossen sind Die Sende-/Empfangsstrahlerelemente bestehen zeilenweise aus einem metallischen Hohlleiter mit einem rechteckförmigen Querschnitt Das Problem bei derartigen Antennen besteht dann, daß zur Ansteuerung der einzelnen Sende-/Empfangsstrahlerelemente, zur Veranderung der Richtcharakteristik in Azimut und Elevation, eine umfangreiche, verlustbehaftete Steuerelektronik (Dampfungsteller und Phasenschieber) notwendig ist. In horizontaler als auch in vertikaler Richtung ist der maximal erreichbare Winkelbereich, in dem der Strahl gesteuert werden kann, beschrankt Bei terrestrischer Anwendung werden zur Abdeckung von 360° in der horizontalen Ebene mehrere, mindestens 2, meistens 3 oder mehr, Antennen benotigt Eine elektronische Strahlschwenkung in der vertikalen Ebene ist bei terrestrischen Anwendungen selten erforderlich.
• Aus Kuhn, R Mikrowellenantennen, Verlag Technik Berlin, 1964 ist seit langem die sogenannte einfach- oder bi-konische Antenne bekannt Dieses trifft auch auf die unterschiedlichen Arten der Speisung zu Beispiele für die Speisung sind die koaxiale Speisung, bei der der Außenleiter des speisenden Koaxialkabels mit dem unteren Kegel und der Innenleiter mit dem oberen Kegel verbunden ist und die Antenne im TEM-Mode erregt wird oder die Speisung im Hohleitermode TM₀₁ (vertikale Polarisation der abgestrahlten Welle), angeregt durch einen Koppelstift Bei dieser Art der Speisung kann durch die Verwendung einer Koppelschleife auch der TE₀₁-Mode (horizontale Polarisation der abgestrahlten Welle) angeregt werden Daruber hinaus ist die Anregung der gewunschten Moden auch durch Ankopplung der Antenne an einen Rundhohlleiter (der z. B. in der Antenne mit offener Apertur endet) erreichbar, in diesem Fall kommen die Hohleitermoden TE₀₁ (horizontale Polarisation der abgestrahlten Weile) bzw TM₀₁ (vertikale Polarisation der abgestrahlten Welle) zur Anwendung Weiterhin kann die Anregung mit einem rotierenden Hohleitermode TE₁₁ erfolgen, der im Rundhohlleiter durch einen dielektrischen Polarisator erzeugt wurde Alle diese Ausführungen der bi-konischen Antenne weisen in der horizontalen Ebene infolge der rotationssymmetrischen Anregung ein omnidirektionales Richtdiagramm auf, decken also 360° ab und bundeln stark in der vertikalen Ebene Infolge der omnidirektionalen Richtcharakteristik in der horizontalen Ebene besitzt die Antenne trotz der starken Bundelung in der vertikalen Ebene nur einen geringen Gewinn In vertikaler Richtung ist durch die Veranderung der Kegelgeometrie eine mechanische Einstellung des Tilts (Richtung des Strahlungsmaximums in vertikaler Richtung) moglich.
• Aus der US 5 134 420 ist eine bi-konische Antenne mit hemispharischen bzw omnidirektionalen Beam bekannt. Als Antenne dient eine einfach-konische oder bi-konische Antenne Die bi-konische Antenne wird durch zwei Kegelstumpfe gebildet, die mit ihren abgeflachten Seiten einander zugewandt sind und von einem Rundhohlleiter durchdrungen werden Der Rundhohlleiter weist im Bereich zwischen den beiden abgeflachten Enden der Kegelstumpfe vertikale Schlitze auf, die dazu dienen, einen Teil der Speiseleistung auskoppeln und horizontal polarisiert abzustrahlen, nachdem diese einen unterhalb des ersten Kegels der bi-konischen Antenne angeordneten, dielektrischen Polarisator passiert hat Das obere Ende des Rundhohlleiters durchdringt die abgeflachte Seite des oberen Kegelstumpfes, endet dort mit offener Apertur und bildet mit der Innenseite des oberen Kegels einen Hornstrahler, der eine zirkular polarisierte Welle abstrahlt. Das Richtdiagramm dieser Antenne ist elektronisch nicht steuerbar, die Antenne weist keinen großen Gewinn auf, ist omnidirektional bzw hemispharisch und die beiden Polarisationen sind nicht unabhangig voneinander.
• Aus der DE 196 52 595 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur richtungsselektiven Abstrahlung elektromagnetischer Wellen bekannt. Als Antenne dient eine einfach-konische oder bi-konische Antenne Die bi-konische Antenne wird durch zwei Kegel gebildet, die mit ihren Spitzen einander zugewandt sind Die Spitze des oberen Kegels ist zu einem Innenleiter und die verbreiterte Spitze des unteren Kegels zu einem Außenleiter eines gemeinsamen koaxialen Wellenleiters ausgeformt Zur Einkopplung elektromagnetischer Felder in den koaxialen Wellenleiter sind an dessen Außenleiter radialaußenseitig Anschlußbuchsen verteilt, mittels derer auf einer Leiterplatte angeordnete Kopplungselemente kontaktiert sind und eine elektromagnetische Welle im koaxialen Wellenleiter angeregt wird Verschiedene Schwingungszustande im koaxialen Wellenleiter führen zu entsprechenden Schwingungsmoden in der elektrisch mit diesem verbundenen bi-konischen Antenne Nachteilig ist, daß verschiedene Schwingungsmoden nur in der Koaxialleitung erzeugt werden konnen Dadurch ist die Anzahl der verwendbaren Moden und damit indirekt der kleinste verfügbare Offnungswinkel im horizontalen Richtdiagramm der Antenne begrenzt. Mit großer werdender Anzahl der verwendeten Moden sinkt die Bandbreite der Anordnung, der maximal erzielbare Gewinn der Anordnung ist also beschrankt Die Anordnung ist mechanisch nicht sonderlich stabil, die Ubergangszone zwischen koaxialen Wellenleiter und einfach- oder bi-konischer Antenne ist aufwendig zu fertigen Die Anordnung ist nur in der Lage, vertikal polarisierte Wellen abzustrahlen Zur Ansteuerung wird mindestens ein Phasenschieber benotigt.
• Aus der DE 3 237 136 A1 ist noch eine Antenne mit elektronisch schwenkbarem Richtdiagramm bekannt. Als Antenne dient eine zirkulare Parallel-Platten-Anordnung mit zentraler Einspeisung Senkrecht zwischen den Platten befindet sich eine Vielzahl, als Kurzschlusse zwischen die Platten schaltbaren Metallstaben, die ein oder mehrere Reflektorgitter nachbilden konnen. Am Rande der Parallel-Platten-Anordnung befinden sich zwei Kegelstumpfe, die einander mit ihren abgeflachten Seiten zugewandt sind Diese Antenne ist nur für die vertikale Polarisationsebene geeignet, da die schaltbaren Metallstabe als Reflektorgitter polarisationssensitiv sind, d. h. das schaltbare Reflektorgitter ist nur für die vertikale Polarisation wirksam. Eine horizontal polarisierte Welle wird nicht beeinflußt und kann demzufolge auch nicht gesteuert und abgestrahlt werden Infolge des schlechten Radar-Ruckstreuquerschnittes (res-radar cross section) des Reflektorgitters ergibt sich für die Anordnung ein geringes Vor-/Ruckverhaltnis. Diese Verluste führen zu einer Verringerung des Gewinns.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die beide Polarisationsebenen unabhangig voneinander abstrahlen kann, einen hohen Gewinn aufweist und bei der zur Schwenkung des Strahlungsdiagramms nur wenige elektronische Mittel, insbesondere keine Phasenschieber, eingesetzt werden mussen, die zudem in einfacher Weise ansteuerbar sind Die Vorrichtung soll in ihrer Ausführung sehr stabil und einfach zu fertigen sein
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dabei ist es bevorzugt, dass die Erregerbaugruppe aus einer oberen und einer unteren Platte gebildet wird, im Zentrum der Erregerbaugruppe wenigstens ein Erregerelement vorgesehen ist, die Platten durch eine am Rand verlaufende Schlitzblende beabstandet sind, die Schlitzblende horizontal und/oder vertikal verlaufende Schlitze aufweist, die durch elektronische Bauelemente zur Erzeugung hochohmiger oder niederohmiger Zustände in ihrem Strahlungsverhalten steuerbar sind, wobei durch die Ansteuerung der Bauelemente eine elektronische Strahlschwenkung erfolgt.
• Die Vorrichtung läßt sich mit einer einfach-konischen oder bi-konischen Antenne realisieren. Bei Verwendung einer bi-konischen Antenne sind die zur Grundfläche parallelen Ebene einander zugewandt, und die parallelen Ebenen der beiden Kegelstümpfe durch zumindest eine Erregerbaugruppe beabstandet.
• Das Erregerelement im Zentrum der Erregerbaugruppe wird durch einen Koppelstift oder durch eine Koppelschleife gebildet. Es ist auch möglich Koppelstift und Koppelschleife gemeinsam vorzusehen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz eines Hohlleiters als Erregerelement, der im Zentrum der Erregerbaugruppe endet. Hierbei kommen als Anregungsmoden vorzugsweise solche Moden in Betracht, die zur Hohleiterachse rotationssymmetrische Feldverläufe aufweisen, d. h. z. B. TE₀₁- und TM₀₁-Mode, und als orthogonale Moden voneinander entkoppelt sind. Die Anregung kann auch mit einem rotierenden Hohleitermode TE₁₁ erfolgen, der im Rundhohlleiter durch einen dielektrischen Polarisator erzeugt wurde.
• Für einfache Ausführungen können nur vertikal oder horizontal verlaufende Schlitze in der Schlitzblende ausreichend sein.
• Eine weitere Ausführung ergibt sich durch die abwechselnde Anordnung von vertikal und horizontal verlaufenden Schlitzen.
• Vorteilhaft wird die am Rand der Platten verlaufende metallische Schlitzblende durch h-förmige Elemente gebildet, die so zueinander angeordnet und beabstandet sind, daß sich aus den Einschnitten und dem Abstand zweier Elemente zueinander jeweils ein Kreuzschlitz ergibt.
• Diese horizontal und/oder vertikal verlaufenden Schlitze in der Schlitzblende sind durch elektronische Bauelemente, die hoch- oder niederohrmige Zustande annehmen konnen, in ihrem Strahlungsverhalten beeinflußbar.
• Weiterhin laßt sich die Vorrichtung in der Ausbildung der Kegelstumpfe variieren Das kann durch gleiche als auch durch verschiedene Neigungswinkel der Kegelstumpfe, durch eine Profilierung der Oberflache derselben als auch durch Betreiben der Kegelstumpfe als dielektrisch belastete einfach- oder bi-konische Antenne erfolgen Weiterhin wird die Aufgabe in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 2 genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß die Erregerbaugruppe durch eine obere und eine untere Platte gebildet wird, die Platten durch einen zentrischen zylindrischen Korper beabstandet sind, eine Anzahl von Erregerelementen im Abstand um den zentrischen zylindrischen Körper auf einer der Platten angeordnet sind; die Erregerelemente einzeln oder in Gruppen von einer Steuereinheit ansteuerbar sind, wobei durch die Ansteuerung der Erregerelemente eine elektronische Strahlschwenkung erfolgt.
• In einer vorteilhaften Variante ist der zentrische zylindrische Korper ein Reflektor Bei einer weiteren Variante ist der zentrische zylindrische Korper ein Dielektrikum, vorzugsweise in der Ausführung einer Luneburg-Linse, d. h. mit einer ortsabhangigen Permittivitat.
• Diese Variante der Vorrichtung läßt sich ebenfalls mit einer einfach-konischen oder mit einer bi-konische Antenne realisieren Bei einer Ausführung mit einer bi-konischen Antenne sind die parallelen Ebenen der beiden Kegelstumpfe durch zumindest eine Erregerbaugruppe beabstandet.
• Die Erregerelemente um den zentrischen zylindrischen Korper konnen aus Koppelstiften oder Koppelschleifen gebildet werden Koppelstifte und Koppelschleifen konnen auch gemeinsam vorgesehen werden. Außerdem konnen als Erregerelemente Hohlleiter eingesetzt werden, die zwischen den Platten in Abstand um den zentrischen zylindrischen Korper enden
• Mit einer Ansteuerbaugruppe sind die Erregerelemente einzeln oder in Gruppen ansteuerbar verbunden.
• Weiterhin läßt sich die Vorrichtung in der Ausbildung der Kegelstümpfe variieren. Das kann durch gleiche als auch durch verschiedene Neigungswinkel der Kegelstümpfe, durch eine Profilierung der Oberfläche derselben als auch durch Betreiben der Kegelstümpfe als dielektrisch belastete einfach- oder bi-konische Antenne erfolgen.
• Ferner ergibt sich eine Ausführung durch die Anordnung einer Schlitzblende um den zentrischen zylindrischen Körper am Rand der Platten.
• Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß bei minimalen Aufwand die Richtcharakteristik der Antenne elektronisch (trägheitslos) 360° in der horizontalen Ebene mittels einer Ansteuerung der Bauelemente oder der Koppelelemente schwenkbar ist, wobei die elektronische Strahlschwenkung ohne Phasenschieber realisiert wird. Bei entsprechender Ansteuerung besitzt die Antenne in der horizontalen Ebene eine große Richtwirkung. Die Antenne ist multibeamfähig; beide Polarisationsebenen sind voneinander entkoppelt und können unabhängig voneinander verwendet werden. Durch einen Phasenunterschied von 90° in der Anregung zwischen beiden Polarisationsebenen kann darüber hinaus auch die Erzeugung von zirkularer Polarisation ermöglicht werden. In der vertikalen Ebene weist die Antenne eine große Richtwirkung (kleiner Öffnungswinkel) bei gut unterdrückten Nebenkeulen auf. Es besteht die Möglichkeit durch die Anordnung mehrerer Erregerbaugruppen übereinander, mit einem größeren Ansteueraufwand, auch einen elektronisch einstellbaren Tilt zu realisieren. Desweiteren ist die Antenne reziprok, d. h. für Sende- und Empfangsfall gleichermaßen geeignet. Hierfür von besonderer Bedeutung ist die Verlustarmut etwaiger Bauelemente. Infolge der großen Richtwirkung in horizontaler als auch in vertikaler Ebene ergibt sich ein vergleichsweise hoher Gewinn gegenüber der herkömmlichen bikonischen Antenne.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematisch dargestellte Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine beispielhafte Vorrichtung mit bi-konischer Antenne in Explosivdarstellung
• 2 eine erste Ausführung eines Erregerteils nach 1
• 3 eine zweite Ausführung eines Erregerteils nach 1
• 4 eine dritte Ausführung eines Erregerteils nach 1
• 5 eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit bi-konischer Antenne in Explosivdarstellung
• 6 eine erste erfindungsgemäße Ausführung des Erregerteils nach 5
• 7 eine zweite erfindungsgemäße Ausführung des Erregerteils nach 5
• 8 eine dritte erfindungsgemäße Ausführung des Erregerteils nach 5
• In der 1 wird eine beispielhafte Vorrichtung mit einer bi-konischen Antenne in Explosivdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus den beiden Kegelstümpfen 1 und 5, die mit ihren zur Grundfläche parallelen Ebenen einander zugewandt sind. Zwischen diesen parallelen Ebenen befindet sich eine Erregerbaugruppe 3, die mit den Kegelstümpfen 1,5 durch Platten 2 und 4 aus Blech elektrisch leitend verbunden ist. Die Platten 2, 4 bilden mit der Erregerbaugruppe 3 eine Radial-Platten-Leitung. Alle Teile sind metallisch und bilden eine stabile Konstruktion.
• 2 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Erregerbaugruppe 3 in Explosivdarstellung, bei der auf die Darstellung der Kegelstümpfe verzichtet wurde. Die obere Begrenzung bildet eine scheibenförmige Platte 2. Zur unteren Begrenzung ist die Platte 4 mit gleicher Abmessung vorgesehen. Die beiden Platten 2, 4 sind durch eine metallische Schlitzblende 11 an deren Rand beabstandet. Die metallische Schlitzblende 11 wird aus gleichmäßig am Umfang der Platten 2, 4 verteilten h-förmigen Elementen 12 gebildet, wobei die h-förmigen Elemente 12 mit ihren Seitenkanten auf den Platten 2, 4 stehen. Zwei benachbarte Elemente 12 bilden mit ihren Einschnitten einen horizontalen und dem Abstand einen vertikalen Schlitz in Form eines Kreuzschlitzes. Zur Ansteuerung der horizontalen Schlitze ist an jeweils einem Einschnitt eines jeden Elementes 12 ein Bauelement 8 zur Erzeugung hochohmiger oder niederohmiger Zustande vorgesehen. Zur Ansteuerung der vertikalen Schlitze sind Bauelemente 9 zwischen jeweils benachbarten Elementen 12 vorgesehen. Zu den Bauelementen 8, 9 führen Leitungen 10. Im Zentrum der kreisrunden Anordnung ist ein Koppelstift 7 vorgesehen, der die untere Platte 4 durchstößt. Der Koppelstift ist von einer Koppelschleife 6 umgeben.
• 3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Erregerbaugruppe 3 in Explosivdarstellung, bei der auf die Darstellung der Kegelstümpfe verzichtet wurde. Zwei kreisrunde Platten 2, 4 sind hier ebenfalls durch h-förmige Elemente 12 beabstandet, wobei die Elemente 12 ohne Abstand aneinandergereiht sind. Somit ergeben sich bei dieser Ausführung nur horizontale Schlitze, die durch Bauelemente 8 ansteuerbar sind Zu den Bauelementen 8 führen Leitungen 10. Im Zentrum der kreisrunden Anordnung ist ein Koppelstift 7, die untere Platte 4 durchstoßend angeordnet
• 4 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer Erregerbaugruppe 3 in Explosivdarstellung, bei der auf die Darstellung der Kegelstumpfe verzichtet wurde Zur Beabstandung der Platten 2, 4 sind rechteckige Elemente 12 vorgesehen Es ergeben sich aus einem Abstand zwischen den Elementen 12 vertikale Schlitze, die durch Bauelemente 9 ansteuerbar sind Im Zentrum der kreisrunden Anordnung ist eine Koppelschleife 6 vorgesehen.
• Von einer zentralen Anregung (Koppelstift 7 oder -schleife 6, Primarstrahler) ausgehend, wird die bi-konische Ausführung der Vorrichtung durch eine (auch mehrere) Radial-Platten-Leitung (gebildet aus den Platten 2 und 4) gespeist Der außere Rand der Radial-Platten-Leitung ist auf dem gesamten Umfang dieser Erregerbaugruppe 3 durch eine metallische Schlitzblende 11 verschlossen In diese Schlitzblende 11 sind entsprechend den Ausführungsvarianten horizontale, vertikale oder gekreuzte Schlitze (Sekundarstrahler) eingebracht Diese Schlitze sind resonant auf der Arbeitsfrequenz der Antenne und werden in ihrem Strahlungsverhalten durch im Feldstarkemaximum oder in dessen Nahe angeordnete, elektronische Bauelemente 8, 9 beeinflußt Grundlage hierfür ist das grundsatzlich andere Strahlungsverhalten einer bei leitfähigem Bauelement 8, 9 aus dem halbierten Schlitz gebildeten Apertur im Vergleich zu dem Verhalten des resonanten Schlitzes bei gesperrten Bauelement 8, 9 Die Bauelemente 8, 9 konnen durch Leitungen 10 elektronisch oder vorzugsweise optisch uber Lichtwellenleiter (analog oder digital) angesteuert werden Horizontale Richtwirkung und Nebenkeulen-Unterdruckung konnen also durch die Anzahl der strahlenden Schlitze und damit durch die Ansteuerung der Bauelemente 8, 9 in weiten Grenzen variiert werden Vertikale Richtwirkung, Nebenkeulen und Tilt werden maßgeblich durch die mechanische Ausführung der beiden Kegelstumpfe 1 und 5 bestimmt Tilt und Nebenkeulen konnen auch elektronisch beeinflußt werden, wenn zur Speisung statt einer zwei (oder mehrere) Erregerbaugruppen 3 verwendet werden Die prinzipbedingte, massive, elektrisch leitfähige Verbindung zwischen unterem und oberen Kegelstumpf 5, 1 durch die Schlitzblende und die Abschirmung der Primärstrahler durch dieselbe führen zu einem hervorragenden Blitzschutz der Antenne und zu einer mechanisch außerst stabilen Konstruktion.
• Die Strahlschwenkung erfolgt durch einfache Ansteuerung der Bauelemente 8, 9 mit analogen, oder vorzugsweise, digitalen Ansteuersignalen Offnungswinkel und Richtwirkung einer oder mehrerer Hauptkeulen werden bestimmt durch die Anzahl der offenen, also strahlenden Schlitze Eine Beeinflussung der Nebenkeulen ist durch eine analoge Ansteuerung der aktiven Bauelemente 8, 9 und/oder durch eine nicht aquidistante Anordnung der offenen, strahlenden Schlitze, ebenfalls durch die Ansteuerung erreicht, moglich Der oder die so realisierten Sektoren strahlender Schlitze konnen auf dem gesamtem Umfang der Schlitzblende 11 tragheitslos elektronisch in durch φ = 360° / n (n-Anzahl der Schlitze auf 360° in horizontaler Richtung) definierten. Schritten beliebig verschoben werden, so daß in Azimutrichtung 360° Schwenkwinkel der Hauptkeule in n-Schritten erreicht werden Unabhangig davon kann bei Verwendung von zwei oder mehreren Erregerbaugruppen 3 der Tilt (Elevation) elektronisch auf konventionelle Art und Weise durch die Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen unterschiedlicher Erregerbaugruppen 3 eingestellt werden, falls ein elektronisch veranderbarer Tilt erforderlich sein sollte.
• In der 5 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemaßen Vorrichtung mit bi-konischer Antenne in Explosivdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus zwei Kegelstumpfen 1 und 5, die mit ihren beiden zu den Grundflächen parallelen Ebenen einander zugewandt sind Zwischen diesen beiden Ebenen befindet sich eine Erregerbaugruppe 3, die mit den Kegelstumpfen 15 durch Platten 2,4 aus Blech elektrische leitend verbunden sind Die Platten 2,4 bilden mit der Erregerbaugruppe 3 eine Radial-Platten-Leitung.
• In der 6 ist eine erste Ausführung für eine Erregerbaugruppe 3 ohne Darstellung der Kegelstumpfe gezeigt Zwischen den beiden Platten befindet sich zentrisch ein zylindrischer Korper 15. Um den zylindrischen Korper 15 sind in gleichem Abstand eine Mehrzahl von Koppelstiften 7 regelmaßig angeordnet. Jeder der Koppelstifte 7 ist von einer Koppelschleife 6 umgeben.
• In der 7 ist eine zweite Ausführung für eine Erregerbaugruppe 3 dargestellt. Die Ausführung entspricht der Darstellung in 2, wobei hier nur Koppelstifte 14 (ohne Koppelschleifen) vorgesehen sind.
• In der 8 ist eine dritte Ausführung für eine Erregerbaugruppe 3 dargestellt Die Ausführung entspricht der Darstellung in 2, wobei hier nur Koppelschleifen 13 (ohne Koppelstifte) vorgesehen sind
• Der zentrische zylindrische Korper 15 in 6 bis 8 ist als metallischer Reflektor realisiert Die vom Koppelstift/Koppelschleife 14/13 eingekoppelte Leistung wird vom Reflektor reflektiert Anstelle des metallischen Reflektors kann auch ein Dielektrikum, vorzugsweise in der Ausführung einer Luneburg-Linse, d. h. mit einer ortsabhangigen Permittivitat vorgesehen werden Das Dielektrikum andert dabei nichts an der Ansteuerung der Koppelelemente. In diesem Falle passiert die vom Koppelstift/Koppelschleife 14/13 eingekoppelte Leistung das Dielektrikum.
• Die Speisung der bi-konischen Antenne erfolgt durch eine Erregerbaugruppe 3, gebildet aus Koppelstiften 14 und/oder -schleifen 13 (Primarstrahler); angebracht um einen zylindrischen Korper 15 (mittig zwischen beiden Kegelstumpfen 1 und 5) Von dieser Anregung ausgehend wird die bi-konische Antenne durch eine (auch mehrere) Radial-Platten-Leitung (gebildet aus den Platten 2 und 4) gespeist Die Formung des horizontalen Richtdiagramms erfolgt dadurch, daß immer die entsprechenden Koppelstifte/Koppelschleifen 14/13 durch einen Schalter mit dem Mikrowellensignal beaufschlagt werden, die gerade benotigt werden Horizontale Richtwirkung und Nebenkeulen-Unterdruckung konnen durch die Ansteuerung der Koppelstifte/Koppelschleifen 14/13 in weiten Grenzen variiert werden Vertikale Richtwirkung, Nebenkeulen und Tilt werden maßgeblich durch die mechanische Ausführung der beiden Kegelstumpfe 1 und 5 bestimmt Tilt und Nebenkeulen konnen auch elektronisch beeinflußt werden, wenn zur Speisung statt einer zwei (oder mehrere) Erregerbaugruppen 3 verwendet werden Die prinzipbedingte, massive, elektrisch leitfähige Verbindung zwischen unterem und oberen Kegelstumpf 5, 1 durch den zylindrischen Korper 15 in der Mitte der Radial-Platten-Leitung führen zu einem guten Blitzschutz der Antenne und zu einer mechanisch stabilen Konstruktion.
• Die Strahlschwenkung erfolgt durch die Beaufschlagung der Ankoppelstifte 14 und/oder -schleifen 13 mit dem hochfrequenten Ansteuersignal in einer solchen Art und Weise, daß sich eine Gruppe von aktiven Ankoppelstiften 14 und/oder -schleifen 13 bildet Öffnungswinkel und Richtwirkung einer oder mehrerer Hauptkeulen werden bestimmt durch die Anzahl der aktiven Koppelelelemente Eine Beeinflussung der Nebenkeulen ist durch Veränderung der Leistung der entsprechenden Ansteuersignale oder durch eine nicht-aquidistante Anordnung der aktiven Koppelelemente, ebenfalls durch die Ansteuerung erreicht, moglich Der oder die so realisierten Sektoren aktiver Koppelelemente konnen auf dem gesamtem Umfang des gedachten Kreises durch alle Koppelelemente 13, 14 tragheitslos elektronisch in durch φ = 360° / n (n-Anzahl der Koppelelemente auf 360° in horizontaler Richtung) definierten Schritten beliebig verschoben werden, so daß in Azimutrichtung 360° Schwenkwinkel der Hauptkeule in n-Schritten erreicht werden Unabhangig davon kann bei Verwendung von zwei oder mehreren Erregerbaugruppen 3 der Tilt (Elevation) elektronisch auf konventionelle Art und Weise durch die Phasenlage zwischen den Ansteuersignalen unterschiedlicher Erregerbaugruppen 3 eingestellt werden, falls ein elektronischer Tilt erforderlich sein sollte.
• Bezugszeichenliste

1

Kegelstumpf

2

Platte

3

Erregerbaugruppe

4

Platte

5

Kegelstumpf

6

Koppelschleife

7

Koppelstift

8

Bauelement

9

Bauelement

10

Leitung

11

Schlitzblende

12

Element

13

Koppelschleife

14

Koppelstift

15

zylindrischer Korper

Claims (9)

1. Vorrichtung zum richtungsselektiven Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, bestehend aus einer einfach-konischen oder bi-konischen Antenne, mit ein oder zwei Kegelstümpfen (1, 5) und zumindest einer Erregerbaugruppe (3) an der zur Grundfläche parallelen Ebene eines Kegelstumpfes (1, 5), wobei alle Einzelteile (1, 3, 5) aus elektrisch leitfähigem Material bestehen und elektrisch leitfähig verbunden sind, und wenigstens ein elektrisch isoliertes Erregerelement (13, 14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Erregerbaugruppe (3) durch eine obere und eine untere Platte (2, 4) gebildet wird, – die Platten (2, 4) durch einen zentrischen zylindrischen Körper (15) beabstandet sind, – eine Anzahl von Erregerelementen (13, 14) im Abstand um den zentrischen zylindrischen Körper (15) auf einer der Platten (2, 4) angeordnet sind, – die Erregerelemente (13, 14) einzeln oder in Gruppen von einer Steuereinheit ansteuerbar sind, – wobei durch die Ansteuerung Erregerelemente (13, 14) eine elektronische Strahlschwenkung erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer bi-konischen Antenne die zur Grundfläche parallelen Ebene einander zugewandt sind, und die parallelen Ebenen der beiden Kegelstümpfe (1, 5) durch zumindest eine Erregerbaugruppe (3) beabstandet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregerelement (6, 7) durch einen Koppelstift (7) und/oder eine Koppelschleife (6) gebildet wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelstümpfe (1, 5) profiliert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelstümpfe (1, 5) als dielektrisch belastete einfach- oder bi-konische Antenne betrieben werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerelemente aus Hohlleitern gebildet werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerelemente (13, 14) einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrische zylindrische Körper (15) ein Reflektor ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrische zylindrische Körper (15) ein Dielektrikum ist.

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