DE102008008387A1 - Antenna system for mobile satellite communication - Google Patents

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Abstract

Im Einzelnen wurde ein in Azimut und Elevationswinkel elektronisch einstellbares Antennensystem entwickelt. Zur Steuerung des Richtdiagramms werden keine mechanischen Komponenten verwendet. Das System ist modular ausgelegt und kann durch Skalierung, Verwendung von mehr oder weniger Antennenmodulen, an unterschiedliche Anforderungen an den Antennengewinn angepasst werden. Darüber hinaus erlaubt die Aufteilung in kachelartige Module eine Anpassung der Apertur des Antennensystems an gekrümmte Oberflächen. Die Figur zeigt ein funktionales Blockschaltbild des gesamten Antennensystems.Specifically, an antenna system that is electronically adjustable in azimuth and elevation angle has been developed. To control the directional diagram no mechanical components are used. The system is modular and can be adapted to different antenna gain requirements by scaling, using more or fewer antenna modules. In addition, the division into tiling-like modules allows an adaptation of the aperture of the antenna system to curved surfaces. The figure shows a functional block diagram of the entire antenna system.

Description

Technisches Gebiet zu dem die Erfindung gehört:Technical field to which the invention belongs:

  • Mobilkommunikation, Antennentechnik und Satellitenkommunikation.Mobile communications, antenna technology and satellite communications.

Stand der Technik mit Fundstellen:Prior art with references:

Satellitensignale werden typischerweise mittels Parabolantennen empfangen. Diese Antennen zeichnen sich durch hohen Gewinn und einfachen Aufbau aus. Bei mobilen Anwendungen erweisen sich diese mechanischen Lösungen aber als unhandlich und je nach Realisierung wartungsaufwendig.satellite signals are typically received by parabolic antennas. These antennas are characterized by high profit and simple structure. In mobile Applications prove these mechanical solutions but as unwieldy and depending on the implementation of maintenance.

Aus der Antennentheorie ist bekannt, dass hochfrequente Signale mittels planarer arrayförmiger Antennenanordnungen empfangen werden können (z. B. Phased Array Antenna Handbook, Artech House 1994, ISBN 0-89006-502-0 sowie EP1 146 592 A1 ). Diese Technologie kann in stationären wie auch in mobilen Anwendungen zum Einsatz kommen.From antenna theory it is known that high-frequency signals can be received by means of planar array antenna arrangements (eg. Phased Array Antenna Handbook, Artech House 1994, ISBN 0-89006-502-0 such as EP1 146 592 A1 ). This technology can be used in both stationary and mobile applications.

Im vorliegenden Fall sind nur Antennen für mobile Anwendungen von Relevanz.in the the present case are only antennas for mobile applications of relevance.

Aufgrund der relativen Bewegung von Trägerfahrzeug und Satellit ergibt sich die Notwendigkeit die Empfangscharakteristik der Arrayantenne nachzuführen. Hierbei muß eine Nachführung in Azimut sowie in Elevationsrichtung durchgeführt werden. Bei Nutzung von linear polarisierten Signalen ist auch eine Polarisationsnachführung notwendig.by virtue of the relative movement of the carrier vehicle and the satellite the necessity arises the receiving characteristic of the array antenna to track. Here, a tracking must be carried out in azimuth and in the elevation direction. When using linearly polarized signals is also a polarization tracking necessary.

Um diese Problematik zu behandeln sind halbmechanische planare Lösungen entwickelt worden ( EP 1 202 387 B1 stationäre Anwendung). Zur Nachführung im Azimut werden sogenannte Drehteller verwendet ( WO 2004/045020A1 ; US D493164S , WO002004079861A1 ). In Elevationsrichtung werden elektronische Phasenschieber eingesetzt.To address this problem, semi-mechanical planar solutions have been developed ( EP 1 202 387 B1 stationary application). For tracking in azimuth turntables are used ( WO 2004 / 045020A1 ; US D493164S . WO002004079861A1 ). In the elevation direction electronic phase shifters are used.

In WO 2005/067098A1 und US5835057A sind Antennen für mobilen Satellitenempfang beschrieben. Hierbei handelt es sich jedoch um mechanische Realisierungen. Während in US005835057A ein mechanisch bewegter Parabolspiegel beschrieben wird, werden in WO 2005/067098A1 als Antennenapertur planare Strukturen, die in Azimut und Elevation mechanisch bewegt werden, verwendet.In WO 2005 / 067098A1 and US5835057A Antennas for mobile satellite reception are described. However, these are mechanical realizations. While in US005835057A a mechanically moved parabolic mirror is described in WO 2005 / 067098A1 used as an antenna aperture planar structures that are mechanically moved in azimuth and elevation.

In WO 2005/004284 A1 und WO 2004/045020A1 sind planare Patch Antennenarrays in Multilayeraufbau beschrieben. Wobei in beiden Fällen, die Richtdiagramme fest eingestellt sind. Bei WO 2005/004284A1 senkrecht zur Antennenoberfläche, bei WO 2004/045020A1 in einem festen Elevationswinkel von 45°.In WO 2005/004284 A1 and WO 2004 / 045020A1 Planar patch antenna arrays are described in multilayer structure. Where in both cases, the directional diagrams are fixed. at WO 2005 / 004284A1 perpendicular to the antenna surface, at WO 2004 / 045020A1 in a fixed elevation angle of 45 °.

In WO 2004/079861 A1 ist eine planare Antenne für den Empfang von Satellitensignalen beschrieben. Die Steuerung in Azimut Richtung erfolgt durch mechanische Drehung, während die Steuerung in Elevationsrichtung durch elektronische Strahlschwenkung über Phasenschieber erfolgt. Dieses Patentanmeldung bildet den nächsten Stand der Technik.In WO 2004/079861 A1 a planar antenna for the reception of satellite signals is described. The control in azimuth direction is done by mechanical rotation, while the control in elevation direction by electronic beam swinging via phase shifter. This patent application forms the closest prior art.

1 Problembeschreibung1 problem description

Für zeitgemäße und zukünftige Kommunikationsanwendungen im Bereich der mobilen Satellitenkommunikation werden für die Integration der Antennenfunktionalität in das Trägerfahrzeug (z. B. Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge oder maritimes Fahrzeuge) kompakt aufgebaute, flache, mechanische Steuerungen vermeidende und an die Fahrzeugoberfläche anpassbare, kostengünstige Lösungen benötigt.For contemporary and future communication applications in the field of mobile satellite communications will be for the integration of the antenna functionality into the host vehicle (eg land vehicles, aircraft or maritime vehicles) compact constructed, flat, mechanical controls avoiding and to the Vehicle surface customizable, cost-effective Solutions needed.

Um flache, kostengünstige Antennensysteme für mobile Anwendungen zu realisieren sind die nachfolgenden Problemfelder zu lösen.Around Flat, cost-effective antenna systems for mobile Implementing applications are the following problem areas to solve.

Vereinfachung des AufbausSimplification of the structure

In dem beabsichtigten Anwendungsgebiet ist es wichtig eine kostengünstige Lösung zu erarbeiten. Hierbei spielen niedrige Herstellkosten eine wichtige Rolle. Es wird möglichst ein automatisiertes, nach Standardprozeduren ausgerichtetes Herstellverfahren benötigt.In In the intended field of application, it is important to have a low cost To work out a solution. Here are low production costs an important role. It is possible an automated, according to standard procedures aligned manufacturing process needed.

Grosse FrequenzbandbreiteLarge frequency bandwidth

Um den gesamten Nutzbereich bezüglich der Signalausstrahlungen abzudecken ist es notwendig eine breitbandige Auslegung des Antennensystems durchzuführen (10,75 GHz bis 12,75 GHz entsprechend 20% relativer Bandbreite bezogen auf die Bandmittenfrequenz von 11,75 GHz).Around the entire useful range with respect to the signal emissions It is necessary to cover a broadband design of the antenna system (10.75 GHz to 12.75 GHz corresponding to 20% relative Bandwidth with respect to the midband frequency of 11.75 GHz).

Skalierbarkeitscalability

Die Feldstärken der im Servicevolumen zu empfangenden Satellitensignale haben je nach Satellitensystem und Anwendung unterschiedliche Pegelwerte. Um eine optimale Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall zu ermöglichen ist es notwendig die Empfangseigenschaften (Empfangsgüte) der Antenne anzupassen. Die Empfangsgüte ist mit den Abmessungen bzw. im Fall von planaren Array Antennen von der Anzahl der Antennenelemente 10 abhängig.The field strengths of the satellite signals to be received in the service volume have different level values depending on the satellite system and application. In order to enable optimum adaptation to the particular application, it is necessary to adapt the reception characteristics (reception quality) of the antenna. The reception quality is with the dimensions or in the case of planar array antennas of the number of antenna elements 10 dependent.

Vermeidung der Verwendung von mechanisch bewegten TeilenAvoid the use of mechanical moving parts

Mechanisch bewegte Teile führen zu einem gewissen Wartungsaufwand im Betrieb. Ausserdem unterliegen die bewegten Teile bzw. deren Stellelemente unterschiedlichen dynamischen Belastungen gemäß dem jeweiligen operationellen Umfeld.Mechanically Moving parts lead to a certain maintenance operational. In addition, the moving parts or their Stellelemente different dynamic loads according to the respective operational environment.

Auswahl und Nachführung der PolarisationSelection and tracking of the polarization

Abhängig von der Polarisationsart des Senders ergeben sich verschiedene Anforderungen an Eigenschaften der Empfangsantenne. In Europa werden die Satellitensignale des Ku-Bandes als lineare Polarisationen abgestrahlt. Diese Art des Sendesignals ist auf stationäre Anwendungen hin optimiert. Im Falle der mobilen Anwendung ist es notwendig die Polarisationsrichtung der Empfangsantenne (horizontale Polarisation, vertikale Polarisation) auszuwählen und während der Relativbewegungen von Trägerfahrzeug und Satellit nachzuführen.Dependent The type of polarization of the transmitter results in various requirements on properties of the receiving antenna. In Europe, the satellite signals of Ku band emitted as linear polarizations. This kind the transmission signal is optimized for stationary applications. In case of mobile application it is necessary the polarization direction the receiving antenna (horizontal polarization, vertical polarization) to select and during the relative movements tracked by carrier vehicle and satellite.

In Nordamerika werden die Satellitensignale des Ku-Bandes in zirkularer Polarisation abgestrahlt. Bei zirkularer Polarisation ist eine Nachführung bei Relativbewegungen zwischen Trägerfahrzeug und Satellit nicht notwendig.In North America, the satellite signals of the Ku band in circular Polarization emitted. For circular polarization is a tracking relative movements between the carrier vehicle and the satellite unnecessary.

Reduktion der Anzahl der elektronischen KomponentenReduction in the number of electronic components

Um eine den Systemanforderungen genügende Empfangssignalgüte (G/T bzw. S/N) zu erreichen ist ein bestimmter Antennengewinn erforderlich. Bei Array-Antennen ist dieser Gewinn von der Anzahl der verwendeten Antennenelemente 10 und deren Einzelcharakteristik abhängig (GANT = 10·LOG(M·N) + GES;; N = Anzahl der Elemente in x-Richtung, M = Anzahl der Elemente in Y-Richtung). Gemäß den theoretischen Vorgaben zur Kombination der Einzelantennen ist ein relativer Abstand von 0,5 Wellenlängen einzuhalten. Zu jedem Einzelelement ist dann eine Phasengewichtung zuzuordnen. Dies führt zu einer hohen Anzahl von benötigten Komponenten.

GANT:
Gewinn der Antenne
GES:
Gewinn des Antennenelements 10
G/T:
Verhältnis von Gewinn (G) zu Systemrauschtemperatur (T)
S/N:
Verhältnis von Signalleistung (S) zu Rauschleistung (N)
In order to achieve a sufficient signal quality (G / T or S / N) to the system requirements, a certain antenna gain is required. For array antennas, this gain is the number of antenna elements used 10 and their individual characteristics (G ANT = 10 × LOG (M × N) + G ES; N = number of elements in the x direction, M = number of elements in the Y direction). According to the theoretical specifications for combining the individual antennas, a relative distance of 0.5 wavelengths must be observed. For each individual element is then assigned a phase weighting. This leads to a high number of required components.
G ANT :
Win the antenna
G ES :
Gain of the antenna element 10
G / T:
Ratio of gain (G) to system noise temperature (T)
S / N:
Ratio of signal power (S) to noise power (N)

Bei einer Reduktion der Phasengewichtungskomponenten kann die Forderung nach dem Abstand der Stellelemente von 0,5 Wellenlängen nicht mehr eingehalten werden. Dies führt bei Schwenkung der Empfangscharakteristik zum Auftreten von so genannten 'Grating Lobes'. Dies sind unerwünschte zusätzliche Hauptkeulen, welche Störsignale in das Empfangssystem koppeln können und das Signalleistungs- zu Rauschleistungsverhältnis (S/N) verschlechtern.at a reduction of the phase weighting components may be the requirement after the distance of the actuators of 0.5 wavelengths no longer be respected. This leads to tilting the receiving characteristic to the occurrence of so-called 'Grating Praise '. These are unwanted additional main lobes, which interference signals can couple into the receiving system and the signal power to noise power ratio (S / N) deteriorate.

Schwenkbereichswivel range

Um einen möglichst großen operationellen Einsatzraum zu unterstützen ist ein gegenüber klassischen Aufbauten (Elevation: +/–55°) erweiterter Schwenkbereich (Elevation: +/–70°) der Antennenempfangscharakteristik erforderlich.Around the largest possible operational space to support is one over classic constructions (Elevation: +/- 55 °) extended swivel range (Elevation: +/- 70 °) of the antenna reception characteristic required.

2 Problemlösung2 problem solving

Die zuvor beschriebene Problemstellung wurde durch die nachfolgend beschriebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst und in ein funktionsfähiges Antennensystem nach Anspruch 1 umgesetzt, das nach den Ansprüchen 17 und 18 verwendet wird und nach den Verfahren nach Ansprüchen 19 und 20 zu Anwendung kommt.The The problem described above has been described by the following solved constructive measures and into a functional Antenna system implemented according to claim 1, according to the claims 17 and 18 is used and according to the methods of claims 19 and 20 applies.

Im Einzelnen wurde ein in Azimut und Elevationswinkel elektronisch einstellbares Antennensystem (1) entwickelt. Zur Steuerung des Richtdiagramms werden keine mechanischen Komponenten verwendet. Das System ist modular ausgelegt und kann durch Skalierung, Verwendung von mehr oder weniger Antennenmodulen, an unterschiedliche Anforderungen an den Antennengewinn angepasst werden. Darüber hinaus erlaubt die Aufteilung in kachelartige Module eine Anpassung der Apertur des Antennensystem an gekrümmte Oberflächen. In 2 ist ein funktionales Blockschaltbild des gesamten Antennensystems dargestellt.Specifically, an antenna system which can be electronically adjusted in azimuth and elevation angle ( 1 ) developed. To control the directional diagram no mechanical components are used. The system is modular and can be adapted to different antenna gain requirements by scaling, using more or fewer antenna modules. In addition, the division into tiling-like modules allows the aperture of the antenna system to be adapted to curved surfaces. In 2 a functional block diagram of the entire antenna system is shown.

Das gesamte Antennensystem ist hierarchisch gegliedert, modular aufgebaut und besteht aus folgenden Hauptbaugruppen mit folgenden Bezugszeichen:The entire antenna system is hierarchically structured, modular and consists of the following main assemblies with the following reference numbers:

11
TrackSatTM AntennensystemTrackSat TM antenna system
22
Antenneantenna
33
Gehäusecasing
44
Antennenmodulantenna module
55
ROW_PCB, ZeilensummierschaltungROW_PCB, Zeilensummierschaltung
66
COL_PCB, SpaltensummierschaltungCOL_PCB, Spaltensummierschaltung
77
Montagerahmenmounting frame
88th
Sub-ArraySub-array
99
Signal Processing Element (SPE)signal Processing Element (SPE)
1010
Antennenelement (AE)antenna element (AE)

In 3 ist die hierarchische Gliederung der Hauptbaugruppen dargestellt. In 4 ist die konstruktive Integration der einzelnen Baugruppen dargestellt.In 3 the hierarchical structure of the main modules is shown. In 4 the structural integration of the individual modules is shown.

2.1 Kurzbeschreibung der Abbildungen2.1 Brief description of the illustrations

Es zeigen:It demonstrate:

1: Definition des Koordinatensystems 1 : Definition of the coordinate system

2: Funktionsübersicht des Antennensystems 1 2 : Function overview of the antenna system 1

3: Hierarchie der Antennenbaugruppen 3 : Hierarchy of Antenna Modules

4: Antennenbaugruppen 4 : Antenna modules

5: Geschichteter Aufbau eines Antennenelementes 10 5 : Layered construction of an antenna element 10

6: Aufbau des Antennenelements 10 (Schnitt E-F) 6 : Structure of the antenna element 10 (Section EF)

7: Datenblatt ro4350: Rogers Corporation One Technology Drive, PO Box 188, Rogers, CT 06263-0188, 10/2007 7 : Data Sheet ro4350: Rogers Corporation One Technology Drive, PO Box 188, Rogers, CT 06263-0188, 10/2007

8: Datenblatt ro4450: Rogers Corporation One Technology Drive, PO Box 188, Rogers, CT 06263-0188, 09/2007 8th : Data Sheet ro4450: Rogers Corporation One Technology Drive, PO Box 188, Rogers, CT 06263-0188, 09/2007

9: Sub-Array 8: Ansicht von oben 9 : Sub-array 8th : View from above

10: Symmetrische Speisung der Antennenelemente 10 eines Sub-Arrays 8: (Ansicht von unten), Implementierung 1 10 : Balanced supply of antenna elements 10 a sub-array 8th : (Bottom view), implementation 1

11: Symmetrische Speisung der Antennenelemente 10 eines Sub-Arrays 8: (Ansicht von unten), Implementierung 2 11 : Balanced supply of antenna elements 10 a sub-array 8th : (Bottom view), implementation 2

12: Summiernetzwerk im SPE 9 für H-Polarisation 12 : Summing network in the SPE 9 for H-polarization

13: Summiernetzwerk im SPE 9 für V-Polarisation 13 : Summing network in the SPE 9 for V-polarization

14: Summiernetzwerk im SPE 9 für H-Polarisation 14 : Summing network in the SPE 9 for H-polarization

15: Summiernetzwerk im SPE 9 für V-Polarisation 15 : Summing network in the SPE 9 for V-polarization

16: geschaltetes azimutales Strahlungsdiagramm des Sub-Arrays 8 (vier AE) 16 : switched azimuthal radiation pattern of the sub-array 8th (four AE)

17: geschaltetes azimutales Strahlungsdiagramm des Sub-Arrays 8 (vier AE) 17 : switched azimuthal radiation pattern of the sub-array 8th (four AE)

18: geschaltetes azimutales Strahlungsdiagramm des Sub-Arrays 8 (vier AE) 18 : switched azimuthal radiation pattern of the sub-array 8th (four AE)

19: geschaltetes azimutales Strahlungsdiagramm des Sub-Arrays 8 (vier AE) 19 : switched azimuthal radiation pattern of the sub-array 8th (four AE)

20: Funktionales Blockschaltbild zur Polarisationskontrolle des Sub-Arrays 8 20 : Functional block diagram for the polarization control of the sub-array 8th

21: Einstellungen der Steuersignale zur Polarisationskontrolle des Sub-Arrays 8 21 : Settings of the control signals for polarization control of the sub-array 8th

22: Funktionales Blockschaltbild zur Phasenkontrolle des Sub-Arrays 8 22 : Functional block diagram for the phase control of the sub-array 8th

23: Lagenaufbau des SPE 9 23 : Layer structure of the SPE 9

24: Lagenaufbau SPE 9 (Schnitt G-H) 24 : Layer construction SPE 9 (Section GH)

25: Antennenmodul 4: Ansicht von oben – Abstrahlrichtung AS 25 : Antenna module 4 : View from above - emission direction A S

26: Definition der Sub-Array 8 Bezeichnungen innerhalb eines Antennenmoduls 4 26 : Definition of sub-array 8th Labels within an antenna module 4

27: Signalsummierung des Antennenmoduls 4 (16 Sub-Arrays 8: A11 bis A44) 27 : Signal summation of the antenna module 4 (16 sub-arrays 8th : A11 to A44)

28: Definition der Antennenmodul 4 Bezeichnungen innerhalb des Antennen Systems 1 28 : Definition of the antenna module 4 Labels within the antenna system 1

29: Signalsummierung des Antennensystems 1 (Antennenmodul 11 bis MN) 29 : Signal summation of the antenna system 1 (Antenna module 11 to MN)

30: Mobiler Empfang von Fernsehsatellitensignalen (DVB-S) 30 : Mobile reception of TV satellite signals (DVB-S)

31: Mobiler Empfang von Satellitensignalen für breitbandigen Internetzugang 31 : Mobile reception of satellite signals for broadband Internet access

3 Beschreibung3 description

3.1 Einzelnes Strahlungselement3.1 Single radiating element

Das einzelne Strahlungselement ist als geschichteter Aufbau von Microstrip Patch Antennen mit Schlitzkopplung realisiert.The single radiating element is as a layered structure of microstrip Patch antennas realized with slot coupling.

Um die Anforderungen nach einfacher Herstellbarkeit und flachem Aufbau zu gewährleisten wurde auf die Verwendung der Microstrip Patch Antennentechnologie zurückgegriffen, die für den vorliegenden Anwendungsfall modifiziert wurde.Around the requirements for ease of manufacture and flat design to ensure the use of the microstrip Patch antenna technology used for the present application has been modified.

Microstrip Patch Antennen werden durch planare Strukturen auf Leiterplattenmaterialien realisiert, was einen einfachen physikalischen Aufbau ermöglicht. Es kann auf Methoden der Fertigung von elektronischen Mehrlagenleiterplatten zurückgegriffen werden.microstrip Patch antennas are made by planar structures on printed circuit board materials realized, which allows a simple physical structure. It can apply to methods of manufacturing electronic multilayer printed circuit boards be resorted to.

Hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften erweisen sich Microstrip Patch Antennen als effiziente aber schmalbandige Strahler. Typische erzielbare Bandbreiten sind 2% – max. 5% bezogen auf die Mittenfrequenz. Im vorliegenden Anwendungsfall werden aber mindestens 17% (Ku-Band: 10,75 GHz bis 12,75 GHz) benötigt.In terms of electrical properties, microstrip patch antennas prove to be efficient but narrowband emitters. Typical achievable bandwidths are 2% - max. 5% relative to the center fre frequency. In the present application, however, at least 17% (Ku band: 10.75 GHz to 12.75 GHz) is required.

Durch Dielektrika mit grosser Schichtdicke kann diese Bandbreite erhöht werden führt aber zu ungewünschten Nebeneffekten, wie Oberflächenwellen.By Dielectrics with a large layer thickness can increase this bandwidth but leads to unwanted side effects, like surface waves.

Deshalb wurde für die Realisierung eines breitbandigen Antennenelements 10 eine kombinierte Struktur aus mehreren übereinanderliegenden einzelnen Patches gewählt. Das Patch auf der ersten Lage muß um 4% größer sein als das darunterliegende. Hierbei wurde die Schichtdicke der dielektrischen Materialien so niedrig gewählt, dass keine Oberflächenwellen generiert werden. Durch eine Schlitzkopplungstechnik werden die Patches mit der Speiseleitung verbunden. Dies ermöglicht durch zusätzliche Freiheitsgrade in der Gestaltung der Geometrie des Schlitzes die Bandbreite zu optimieren sowie durch die Vermeidung von Durchkontaktierungen einen einfacheren mechanischen Aufbau für die Leiterplattenherstellung (5, 6) vorzugeben.Therefore, for the realization of a broadband antenna element 10 a combined structure of several superimposed individual patches selected. The patch on the first layer must be 4% larger than the one below. Here, the layer thickness of the dielectric materials was chosen so low that no surface waves are generated. A slot coupling technique connects the patches to the feed line. This allows to optimize the bandwidth by additional degrees of freedom in the design of the geometry of the slot and by avoiding vias a simpler mechanical structure for the circuit board production ( 5 . 6 ) pretend.

Als Platinenmaterial wurde ein kostengünstiges Hochfrequenzmaterial (Rogers RO4000 Serie) ausgewählt. Die Schichtung ist so aufgebaut, dass ein direkter Mehrlagenaufbau (siehe 7, 8) wie bei Standardleiterplatten möglich ist. Es werden keine unüblichen Materialien oder Herstellverfahren mit aufwendigen Abstandshaltern und Luftdielektrika benötigt. In 6 sind die Leiterstrukturen der jeweiligen Ebene dargestellt.As the board material, a low cost high frequency material (Rogers RO4000 series) was selected. The stratification is constructed in such a way that a direct multilayer structure (see 7 . 8th ) as is possible with standard printed circuit boards. There are no unusual materials or manufacturing process with elaborate spacers and air dielectrics needed. In 6 the ladder structures of the respective level are shown.

Durch Optimierung der Geometrie von Patch, Schlitz, und Speiseleitung wird der gewünschte Effekt erreicht.By Optimizing the geometry of patch, slot, and feedline the desired effect is achieved.

In einem theoretisch optimalen Antennensystem müssen die Antennenelemente 10 in einem Abstand von weniger als 0,5 Wellenlängen angeordnet werden und zu jedem Antennenelemente 10 Phasenschieber zugeordnet werden.In a theoretically optimal antenna system, the antenna elements must 10 be arranged at a distance of less than 0.5 wavelengths and to each antenna elements 10 Phase shifter can be assigned.

Dies führt zu sehr hohen Zahlen an Komponenten und damit zu hohen Endpreisen. Es ist nun notwendig die Zahl der notwendigen Steuerkomponenten zu reduzieren. Dies kann durch Sub-Array Bildung erfolgen. Diese Sub-Array Bildung muss jedoch nach gewissen Gesetzmäßigkeiten erfolgen damit der gewünschte Effekt erzielt werden kann.This leads to very high numbers of components and thus high final prices. It is now necessary the number of necessary Reduce control components. This can be done by sub-array formation respectively. However, this sub-array formation must conform to certain laws done so that the desired effect can be achieved.

Bei der Sub-Array Bildung erhöht sich der Abstand zwischen den phasengesteuerten Antennen auf Werte deutlich größer als 0,5 Wellenlängen. Dies führt zu sogenannten Grating Lobes. Grating Lobes sind zusätzliche Hauptkeulen in Raumrichtungen die sich von der Ausrichtung der gewünschten Hauptkeule unterscheiden.at the sub-array formation increases the distance between the phase-controlled antennas to values significantly larger as 0.5 wavelengths. This leads to so-called Grating praise. Grating praises are additional main clubs in spatial directions differ from the orientation of the desired Main lobe differ.

3.2 Sub-Array Bildung durch gesteuerte Kombination von 4 einzelnen Strahlungselementen3.2 sub-array formation by controlled Combination of 4 individual radiation elements

Durch symmetrische Speisung (0°/180°) der gegenüberliegenden Speisepunkte kann der Gewinn der gruppierten Antennenelement 10 bei flachen Signaleinfallswinkeln erhöht werden sowie die Kreuzpolarisationsentkopplung verbessert werden.By symmetrical feeding (0 ° / 180 °) of the opposing feed points can be the gain of the grouped antenna element 10 be increased at low signal incidence angles and the Kreuzpolarisationsentkopplung be improved.

Die Microstrip Patch Stahlungselemente, welche in Rautenform orientiert sind, werden für die jeweilige Polarisation nur an einer Seite gespeist. Dies führt zu einer leichten Unsymmetrie des resultierenden Strahlungsdiagramms und äußert sich insbesondere bei niedrigen Einfallswinkeln der Signalwelle. in einer Richtung kommt es zu einer Reduktion des Gewinnverlauf (–1 dBi) in der Gegenrichtung zu einer Erhöhung (+1 dBi).The Microstrip patch steel elements, which are oriented in diamond shape are for the respective polarization only at one Page fed. This leads to a slight asymmetry of the resulting radiation pattern and expresses especially at low angles of incidence of the signal wave. In one direction, there is a reduction in profit (-1 dBi) in the opposite direction to an increase (+1 dBi).

Durch die in 10, 11 dargestellte Anordnung sowie die dadurch notwendige symmetrische Speisung wird dieser Effekt kompensiert und in positiver Weise ausgenutzt. (Öffnungswinkel +/–70°). Jeweils gegenüberliegende Speisepunkte werden mit 180° Phasenverschiebung gespeist. Die notwendige Phasenverschiebung von 180° kann entweder durch Einbau von einer Verzögerungsleitung (DL) wie in 10 gezeigt erfolgen. Oder durch Drehung der Speiseleitung unter dem Koppelschlitz um 180° siehe 11.By the in 10 . 11 shown arrangement and the symmetrical feed required thereby, this effect is compensated and exploited in a positive way. (Opening angle +/- 70 °). Each opposite feed points are fed with 180 ° phase shift. The necessary phase shift of 180 ° can be achieved either by installation of a delay line (DL) as in 10 shown done. Or see through rotation of the feed line under the coupling slot by 180 ° 11 ,

Durch die symmetrische Speisung werden darüber hinaus störende Komponenten des jeweils kreuzpolaren Feldes kompensiert und die Polarisationsentkopplung deutlich verbessert (von ca. 15 dB auf 25 dB).By the symmetrical feeding will also be disturbing Components of each cross-polar field compensated and the Polarization decoupling significantly improved (from about 15 dB to 25 dB).

3.3 Grobeinstellung der Azimutrichtung (90° Schritte) durch gesteuerte Sub-Array Bildung3.3 Coarse adjustment of the azimuth direction (90 ° steps) through controlled sub-array formation

Um die Anzahl der benötigten Phasenschieberelemente zu reduzieren werden jeweils 4 Einzelelemente zu einem Subarray zusammengefasst. Dies geschieht für jede Polarisation (H-POL bzw. V-POL) getrennt. Für die Zusammenfassung der Einzelelemente wird ein elektronisch konfigurierbares Summiernetzwerk, welches in (16, 17) dargestellt ist, verwendet.In order to reduce the number of required phase shifter elements are each 4 Einzelelemen te to a subarray. This happens separately for each polarization (H-POL or V-POL). For the summary of the individual elements an electronically configurable summing network, which in ( 16 . 17 ) is used.

Die Signalausgänge der Strahlungselemente sind jeweils über zwei ¼ Wellenlängen lange Leitungen mit einer PIN Diode, welche als Schalter betrieben wird, verbunden. Signalausgang A mit TL1 und TL4, Signalausgang B mit TL2 und TL6, Signalausgang C mit TL5 und TL3, Signalausgang D mit TL4 und TL7.The Signal outputs of the radiation elements are each about two ¼ wavelength cables with one PIN diode, which is operated as a switch connected. signal output A with TL1 and TL4, signal output B with TL2 and TL6, signal output C with TL5 and TL3, signal output D with TL4 and TL7.

Insgesamt entsteht durch diese Anordnung eine geschlossene Leiterstruktur. Jeweils zwei gegenüberliegende PIN Dioden D1 und D2 sowie D3 und D4 sind gleichartig polarisiert eingebaut. In der orthogonalen Ebene betrachtet sind diese invertiert polarisiert (D1 und D2 gegenüber D3 und D4). Durch diese Anordnung können durch Anlegen eines Steuersignals von +10 mA oder –10 mA die PIN Dioden wechselweise in einen leitfähigen (entsprechend einem Kurzschluß) oder in einen sperrenden Zustand (entsprechend einem hochohmigen Zustand) gebracht werden.All in all created by this arrangement, a closed conductor structure. Two opposite PIN diodes D1 and D2 as well D3 and D4 are installed similarly polarized. In the orthogonal plane these are inverted polarized (D1 and D2 opposite D3 and D4). By this arrangement, by applying a control signal of +10 mA or -10 mA the PIN diodes alternately in a conductive (corresponding to a short circuit) or in a blocking state (corresponding to a high-impedance State).

Fall 1:Case 1:

Das Steuersignal AZSW ist auf +10 mA eingestellt. Dadurch sind die PIN Dioden D1 und D2 in den leitenden Zustand entsprechend einer niederohmigen Impedanz (ideal Kurzschluß, 0 Ohm) geschaltet. Die Dioden D3 und D4 sperren und stellen eine hochohmige Impedanz dar, welche durch die Leitungseigenschaften von TL4, TL5 sowie TL6 und TL7 nicht beeinflusst. Durch die ¼ Wellenlängen langen Leitungsstücke TL1 und TL2 wird dieser Kurzschluß in einen Leerlaufzustand am Punkt A und B transformiert. Gleiches erfolgt durch Transformation des Kurzschlusses durch D2 über TL3 und TL4 an Punkt C und D.The Control signal AZSW is set to +10 mA. This causes the PIN Diodes D1 and D2 in the conductive state corresponding to a low-resistance Impedance (ideal short circuit, 0 ohm) switched. The diodes D3 and D4 lock and represent a high impedance, which by the line characteristics of TL4, TL5 as well as TL6 and TL7 not affected. Through the ¼ wavelength long pipe sections TL1 and TL2, this short circuit is in an idle state transformed at point A and B. The same is done by transformation short circuit through D2 over TL3 and TL4 at point C and D.

Der Kurzschluß an D1 wird über die ¼ Wellenlängen langen Leitung TL10 ebenso in einen Leelauf am Summenpunkt S1 transformiert. Es bilden also TL4, TL5 und TL8 eine Summierstruktur, welche die Summe der Eingangssignale von A und C an S1 ergibt.Of the Short to D1 will be over the ¼ wavelengths long line TL10 also transformed into a Leelauf at the summation point S1. Thus, TL4, TL5 and TL8 form a summing structure which the Sum of the input signals from A and C to S1 gives.

Der Kurzschluß an D2 wird über die ¼ Wellenlängen langen Leitung TL11 ebenso in einen Leelauf am Summenpunkt S2 transformiert. Es bilden also TL6, TL7 und TL9 eine Summierstruktur, welche die Summe der Eingangssignale von B und D an S2 ergibt.Of the Short to D2 will be over the ¼ wavelengths long line TL11 also transformed into a Leelauf at the summing point S2. Thus, TL6, TL7 and TL9 form a summing structure which the Sum of the input signals from B and D to S2 gives.

Fall 2:Case 2:

Das Steuersignal AZSW ist auf –10 mA eingestellt. Dadurch sind die PIN Dioden D3 und D4 in den leitenden Zustand entsprechend einer niederohmigen Impedanz (ideal Kurzschluß, 0 Ohm) geschaltet. Die Dioden D1 und D2 sperren und stellen eine hochohmige Impedanz dar, welche durch die Leitungseigenschaften von TL1, TL2 sowie TL3 und TL4 nicht beeinflusst. Durch die ¼ Wellenlängen langen Leitungsstücke TL4 und TL5 wird dieser Kurzschluß in einen Leerlaufzustand am Punkt A und C transformiert. Gleiches erfolgt durch Transformation des Kurzschlusses durch D4 über TL6 und TL7 an Punkt D und B.The Control signal AZSW is set to -10 mA. Thereby are the PIN diodes D3 and D4 in the conductive state according to a low impedance (ideally shorted, 0 ohms). The diodes D1 and D2 block and provide a high impedance which is due to the line characteristics of TL1, TL2 and TL3 and TL4 not affected. By the ¼ wavelengths long line pieces TL4 and TL5, this short circuit in an idle state at points A and C transformed. The same happens by transformation of the short circuit by D4 via TL6 and TL7 at points D and B.

Der Kurzschluß an D3 wird über die ¼ Wellenlängen langen Leitung TL8 ebenso in einen Leelauf am Summenpunkt S1 transformiert. Es bilden also TL1, TL2 und TL10 eine Summierstruktur, welche die Summe der Eingangssignale von A und B an S1 ergibt.Of the Short to D3 will be over the ¼ wavelengths long line TL8 also transformed into a Leelauf at the summation point S1. Thus, TL1, TL2 and TL10 form a summing structure which the Sum of the input signals from A and B to S1 gives.

Der Kurzschluß an D4 wird über die ¼ Wellenlängen langen Leitung TL9 ebenso in einen Leelauf am Summenpunkt S2 transformiert. Es bilden also TL3, TL4 und TL11 eine Summierstruktur, welche die Summe der Eingangssignale von C und D an S2 ergibt.Of the Short to D4 will be over the ¼ wavelengths long line TL9 also transformed into an empty run at the summing point S2. Thus, TL3, TL4 and TL11 form a summing structure which the Sum of the input signals from C and D to S2 gives.

An den Summierpunkten S1 und S2 stehen nun Teilsummen von jeweils zwei gegenüberliegenden Antennenelementen 10 vor.At the summing points S1 and S2 are now partial sums of two opposite antenna elements 10 in front.

Um eine Umschaltung in die vier Azimutalsektoren von 90° Öffnungswinkel zu ermöglichen ist es notwendig die Teilsummen an S1 und S2 mit einer schaltbaren Phasengewichtung zu addieren. Hierzu wird das Steuersignal ASZWPH benutzt. Ein Summensignalausgang wird mit einer festen Phasenverschiebung von 120° beaufschlagt, während der andere mit einer zwischen 0° und 240° schaltbaren Phasenverschiebung beaufschlagt wird. Zusammen mit den durch das Steuersignal AZSW möglichen Zustände ergeben sich nun vier Einstellmöglichkeiten für die grobe Ausrichtung des Strahlungsdiagramms des Sub-Arrays.Around a changeover to the four azimuthal sectors of 90 ° opening angle it is necessary to enable the partial sums at S1 and S2 with a switchable phase weighting to add. For this purpose is the control signal ASZWPH is used. A sum signal output is with a fixed phase shift of 120 ° applied, while the other with a switchable between 0 ° and 240 ° Phase shift is applied. Together with those by the Control signal AZSW possible states arise now four settings for the coarse alignment the radiation pattern of the sub-array.

Diese Anordnung wird für jede Polarisation H und V getrennt implementiert.These Arrangement is implemented separately for each polarization H and V.

In der 21 sind die Schaltzustände in Abhängigkeit von den Werten der Kontrollwerte AZSW und AZSWPH mit den zugehörigen Strahlungsdiagrammen in der Azimutebene dargestellt.In the 21 the switching states are shown as a function of the values of the control values AZSW and AZSWPH with the associated radiation diagrams in the azimuth plane.

3.4 Steuerung der Polarisation3.4 Polarization control

Die Möglichkeit zur Auswahl und Nachführung der Polarisation wird durch den Einsatz eines Antennenelementes 10 mit Ankoppelstellen für horizontale und vertikale Polarisation und hoher Kreuzpolarisationsentkopplung (> 25 dB) gegeben.The possibility of selecting and tracking the polarization is achieved by using an antenna element 10 with coupling points for horizontal and vertical polarization and high cross-polarization decoupling (> 25 dB).

Die Ausgangssignale der Funktionsblöcke AZ_SUM_V und AZ_SUM_H stellen ein orthogonales Set von Eingangssignale dar. Zusammen mit den zweiphasigen Dämpfungsgliedern BiA1 und BiA2 sowie einer nachfolgenden Summationsstufe SUM wird eine Vektormodulatorstruktur realisiert (20).The output signals of the function blocks AZ_SUM_V and AZ_SUM_H represent an orthogonal set of input signals. Together with the biphasic attenuators BiA1 and BiA2 and a subsequent summation stage SUM, a vector modulator structure is realized ( 20 ).

Durch Verändern der Steuersignale POL_CTRL_H und POL_CTRL_V kann die Dämpfung in den jeweiligen Zweigen verändert werden. Die zweiphasigen Dämpfungsglieder sind durch Lange Koppler in Dünnfilm Technologie sowie zwei PIN Dioden realisiert. Durch Verändern des Stromflusses durch die Dioden kann der Diodenwiderstand verändert werden. Hierdurch wird es möglich die Dämpfung zwischen niedrig und maximal zu verändern sowie die Phase zwischen 0° und 180° zu verändern (21).By varying the control signals POL_CTRL_H and POL_CTRL_V, the attenuation in the respective branches can be changed. The two-phase attenuators are realized by Lange couplers in thin-film technology and two PIN diodes. By changing the current flow through the diodes, the diode resistance can be changed. This makes it possible to change the attenuation between low and maximum and to change the phase between 0 ° and 180 ° ( 21 ).

3.5 Steuerung der Phaseneinstellung3.5 Control of phase adjustment

Das Ausgangssignal der Polarisationskontrolleinheit wird einer Phasenkontrolleinheit zugeführt. Die Phasenkontrolleinheit ist aus einem rauscharmen Verstärker LNA5, dem 90° Hybrid, den beiden zweiphasigen Dämpfungsgliedern BiA3 und BiA4 sowie der Summierstufe SUM2 aufgebaut. Die vorgenannten Komponenten ohne den LNA5 bilden einen Vektormodulator zur Steuerung der Phase des Empfangssignals des Sub-Arrays. Durch die DC Kontrollsignale PHA_CTRL_I und PHA_CTRL_Q kann die Phase zwischen 0° und 360° verändert werden. Der LNA5 dient dem Ausgleich der Verluste im Phasenschieber. (22)The output signal of the polarization control unit is supplied to a phase control unit. The phase control unit is made up of a low-noise amplifier LNA5, the 90 ° hybrid, the two biphasic attenuators BiA3 and BiA4 and the summing stage SUM2. The aforementioned components without the LNA5 form a vector modulator for controlling the phase of the received signal of the sub-array. The DC control signals PHA_CTRL_I and PHA_CTRL_Q can be used to change the phase between 0 ° and 360 °. The LNA5 compensates for the losses in the phase shifter. ( 22 )

3.6 Integrierung der Signalverarbeitungselektronik in ein Signal Processing Element (SPE)3.6 Integration of signal processing electronics into a signal processing element (SPE)

Zur Unterstützung des Konzepts für den modularen Aufbau des Antennensystems werden die elektronischen Komponenten in integrierter Technik realisiert (23, 24). Hierzu werden Mehrlagenstrukturen verwendet.To support the concept of the modular design of the antenna system, the electronic components are implemented in integrated technology ( 23 . 24 ). For this purpose, multilayer structures are used.

3.7 Kombination der Sub-Arrays zu Modulen3.7 Combination of sub-arrays to modules

Jedes Modul ist aus 16 Sub-Arrays, welche in einer 4×4 Matrix angeordnet sind, aufgebaut (25, 26). Die Ausgangssignale der Sub-Arrays eines Moduls werden auf dem Modul zu einem Signal aufsummiert. Hierzu werden zunächst Teilsummen benachbarter Sub-Arrays gebildet. Hinsichtlich der Leitungsführung ist zu beachten, dass alle Leitungslängen vom Ausgangssignal des Sub-Arrays zum zentralen Summenpunkt des Moduls gleich lang sind. In 27 ist dieser Sachverhalt graphisch dargestellt.Each module is made up of 16 sub-arrays arranged in a 4 × 4 matrix ( 25 . 26 ). The output signals of the sub-arrays of a module are summed on the module to form a signal. For this purpose, partial sums of adjacent sub-arrays are first formed. With regard to the cable routing, it should be noted that all cable lengths from the output signal of the sub-array to the central summation point of the module are the same length. In 27 this fact is shown graphically.

3.8 Kombination der Module zum Antennensystem3.8 Combination of the modules to the antenna system

Um einen modularen/skalierbaren Aufbau zu unterstützen wurde das gesamte Antennenarray in sogenannte Antennenmodule untergliedert. Diese Antennenmodule sind in sich selbst vollfunktionsfähige Antennen.Around to support a modular / scalable structure the entire antenna array is divided into so-called antenna modules. These antenna modules are fully functional in themselves Antennas.

Je nach Anforderung hinsichtlich des Gewinns der Antenne bzw. der Form des Richtdiagramms können mehr oder weniger dieser Module kombiniert werden. Die Ausgangssignale der Antennenmodule werden dann über sogenannte Zeilen- bzw. Spaltensummierschaltungen zusammengefasst.ever as required for the gain of the antenna or the shape of the directional diagram can be more or less of these modules be combined. The output signals of the antenna modules are then over so-called row or column summation circuits.

Diese Zeilen- bzw. Spaltensummierschaltungen sind in Form einer Busstruktur aufgebaut und beinhalten auch die Aufbereitung der Steuersignale.These Row or column summing circuits are in the form of a bus structure and also includes the preparation of the control signals.

Durch den gewählten Aufbau ist sichergestellt, dass die Signalwege von jedem Modul zum zentralen Summenpunkt der gesamten Antenne gleich lang sind.By the chosen design ensures that the signal paths from each module to the central summation point of the entire antenna are long.

In 29 ist dieses Konzept graphisch dargestellt.In 29 this concept is shown graphically.

3.9 Funktionsbeschreibung des TrackSatTM Antennensystems3.9 Functional description of the TrackSat TM antenna system

Das TrackSatTM Antennensystem dient zum Empfang von breitbandigen Satellitensignalen im Ku-Band (10,7 GHz – 12,75 GHz). Das System kann mit geostationären, Medium Earth Orbit(MEO)- oder auch Low Earth Orbit(LEO)-Satelliten betrieben werden. Eine Anpassung an die verschiedenen Anwendungsszenarien wird durch das skalierbare Systemkonzept unterstützt.The TrackSat TM antenna system is used to receive broadband satellite signals in Ku band (10.7 GHz - 12.75 GHz). The system can be operated with geostationary Medium Earth Orbit (MEO) or Low Earth Orbit (LEO) satellites. An adaptation to the various application scenarios is supported by the scalable system concept.

Das TrackSatTM Antennensystem ist so ausgelegt, dass das zu empfangende Frequenzband von 10,7 GHz – 12,75 GHz, einer Bandbreite von 2,05 GHz entsprechend, verarbeitet und in zwei wählbaren Zwischenfrequenzbändern von 0,95 GHz bis 1,95 GHz sowie 1,1 GHz bis 2,15 GHz am Hochfrequenzsignalausgang in einem Signalpegelbereich, der den Anschluss handelsüblicher Satellitensignalempfänger erlaubt, zur Verfügung steht.The TrackSat TM antenna system is designed to handle the frequency band to be received from 10.7 GHz - 12.75 GHz, corresponding to a bandwidth of 2.05 GHz, and in two selectable intermediate frequency bands from 0.95 GHz to 1.95 GHz, as well as 1.1 GHz to 2.15 GHz at the high frequency signal output in a signal level range, which allows the connection of commercial satellite signal receiver is available.

Das Antennenelement 10 stellt die fundamentale Schnittstelle zur elektromagnetischen Welle, welche vom Satellit ausgehend an der Antennenoberfläche auftrifft dar. Dieses Antennenelement 10 wandelt die strahlungsgebundene Energie in eine leitungsgebunden Energie um, die zur weiteren Signalverarbeitung verwendet werden kann. Das Antennenelement 10 ist so aufgebaut, dass das gesamte Frequenzband (10,7 GHz–12,75 GHz) verarbeitet werden kann. Das Antennenelement 10 generiert zwei orthogonal polarisierte Signale, welche dem horizontal bzw. vertikal polarisiert einfallenden Signal zugeordnet sind. Der Empfang beider orthogonaler Polarisationen ist notwendig, um die Änderung der relativen Polarisationsachsen zwischen dem feststehenden Sender (Satellit) und dem bewegten Empfänger (Fahrzeug) zu kompensieren. Dies wird in der Polarisationskontrolleinheit durchgeführt. Die Funktionsweise der Polarisationskontrolleinheit ist in 20 beschrieben.The antenna element 10 represents the fundamental interface to the electromagnetic wave impinging on the antenna surface from the satellite. This antenna element 10 converts the radiation-bound energy into a line-bound energy, which can be used for further signal processing. The antenna element 10 is designed so that the entire frequency band (10.7 GHz-12.75 GHz) can be processed. The antenna element 10 generates two orthogonally polarized signals associated with the horizontally and vertically polarized incident signal, respectively. The reception of both orthogonal polarizations is necessary to compensate for the change in relative polarization axes between the fixed transmitter (satellite) and the moving receiver (vehicle). This is done in the polarization control unit. The operation of the polarization control unit is in 20 described.

Um die Anzahl der Signalverarbeitungskomponenten im Antennensystem zu minimieren wurde das Konzept der Sub-Array 8 Bildung angewandt. Jeweils 4 Antennenelementen 10 werden zu einem Sub-Array 8 gruppiert. Die geometrische Anordnung ist so gewählt, dass durch gesteuerte Summierung der getrennt nach Polarisation verfügbaren Aus gangssignale eine grobe Ausrichtung des Richtdiagramms der Antenne in Azimut-Richtung erfolgen kann. Dies ermöglicht die schrittweise Ausrichtung in vier Sektoren, die einen Öffnungswinkel von jeweils 90° abdecken.In order to minimize the number of signal processing components in the antenna system, the concept of sub-array has become 8th Education applied. Each 4 antenna elements 10 become a sub-array 8th grouped. The geometric arrangement is chosen so that by controlled summation of the separately available polarization from output signals, a coarse alignment of the directional pattern of the antenna in azimuth direction can be done. This allows stepwise alignment in four sectors covering an opening angle of 90 ° each.

Die Art der Zusammenfassung und die Ansteuerung sind in 9, 10 und 11 dargestellt. Wird der Azimutbereich in Sektoren +315° bis +45°, +45° bis +135°, +135 bis +225° und +225° bis +315° aufgeteilt, ergeben sich folgende Einstellungen.The type of summary and the control are in 9 . 10 and 11 shown. If the azimuth range is divided into sectors + 315 ° to + 45 °, + 45 ° to + 135 °, +135 to + 225 ° and + 225 ° to + 315 °, the following settings result.

Um das Richtdiagramm des Sub-Arrays in die Sektoren +45° bis +135° und +225° bis +315° zu steuern, werden getrennt nach Polarisation die Signale aus den zwei jeweils nebeneinander angeordneten Antennenelementen 10 summiert. Dies ergibt jeweils zwei Summensignale für jede Polarisation: Teilsumme 1 zwischen Antennenelement 10A und Antennenelement 10B und Teilsumme 2 zwischen Antennenelement 10C und Antennenelement 10D.In order to control the directional diagram of the sub-array in the sectors + 45 ° to + 135 ° and + 225 ° to + 315 °, the signals from the two respectively adjacent antenna elements are separated by polarization 10 summed. This results in two sum signals for each polarization: partial sum 1 between antenna element 10A and antenna element 10B and partial sum 2 between antenna element 10C and antenna element 10D ,

Um das Richtdiagramm des Sub-Arrays in die Sektoren +315° bis +45° und +135 bis +225° zu steuern, werden getrennt nach Polarisation die Signale aus den zwei jeweils übereinander angeordneten Antennenelementen 10 summiert. Dies ergibt jeweils zwei Summensignale für jede Polarisation: Teilsumme 1 zwischen Antennenelement 10A und Antennenelement 10C und Teilsumme 2 zwischen Antennenelement 10B und Antennenelement 10D.In order to control the directional diagram of the sub-array in the sectors + 315 ° to + 45 ° and +135 to + 225 °, the signals from the two superimposed antenna elements are separated according to polarization 10 summed. This results in two sum signals for each polarization: partial sum 1 between antenna element 10A and antenna element 10C and partial sum 2 between antenna element 10B and antenna element 10D ,

Die Ausgangssignale dieser Summierstufen werden jeweils einem rauscharmen Vorverstärker zugeführt und verstärkt.The Output signals of these summation stages are each a low-noise Pre-amplifier supplied and amplified.

Um das Richtdiagramm des Sub-Arrays in den Sektor +45° bis +135° und +225° bis +315° zu steuern, werden die zuvor gebildeten Teilsummen 1 und 2 getrennt nach Polarisation durch Umschaltung einer relativen Phasenverschiebung von +120° bzw. –120° summiert. Eine Phasenverschiebung von +120° zwischen Teilsumme 1 und 2 schwenkt das Richtdiagramm in den Sektor +45° bis +135°. Eine Phasenverschiebung von +120° zwischen Teilsumme 1 und 2 schwenkt das Richtdiagramm in den Sektor +225° bis +315°.Around the directional diagram of the sub-array in the sector + 45 ° to + 135 ° and + 225 ° to + 315 ° the previously formed partial sums 1 and 2 separated by polarization summed by switching a relative phase shift of + 120 ° or -120 °. A phase shift of + 120 ° between subtotal 1 and 2 pivots the directional diagram in the sector + 45 ° to + 135 °. A phase shift of + 120 ° between Subtotal 1 and 2 pans the directional diagram into sector + 225 ° to + 315 °.

Um das Richtdiagramm des Sub-Arrays in den Sektor +315° bis +45° und +135 bis +225° zu steuern, werden die zuvor gebildeten Teilsummen 1 und 2 getrennt nach Polarisation durch Umschaltung einer relativen Phasenverschiebung von +120° bzw. –120° summiert. Eine Phasenverschiebung von +120° zwischen Teilsumme 1 und 2 schwenkt das Richtdiagramm in den Sektor +135 bis +225°. Eine Phasenverschiebung von +120° zwischen Teilsumme 1 und 2 schwenkt das Richtdiagramm in den Sektor +315° bis +45°.In order to control the directional diagram of the sub-array in the sector + 315 ° to + 45 ° and +135 to + 225 °, the previously formed partial sums 1 and 2 are separated according to polarization by switching a relative phase shift of + 120 ° or 120 ° summed. A phase shift of + 120 ° between subtotals 1 and 2 pivots the directional diagram in the sector +135 to + 225 °. A phase shift of + 120 ° between subtotals 1 and 2 the directional diagram pivots into the sector + 315 ° to + 45 °.

Nach dieser Signalverarbeitungsstufe stehen zwei orthogonale durch das Richtdiagramm des Sub-Arrays gewichtete Signale zur Verfügung. Diese Signale werden nun der Polarisationsnachführungsschaltung zugeführt. Die orthogonalen Eingangssignale, zwei zweiphasige Dämpfungsglieder sowie eine abschließende Summierstufe bilden einen Vektormodulator. Durch unterschiedliche Gewichtung der beiden orthogonalen Signalkomponenten kann der Polarisationsvektor um 360° rotiert werden.To this signal processing stage are two orthogonal through the Directional diagram of the sub-array weighted signals available. These signals are now supplied to the polarization tracking circuit. The orthogonal input signals, two biphasic attenuators and a final summing stage form a vector modulator. By different weighting of the two orthogonal signal components the polarization vector can be rotated by 360 °.

Nach dieser Signalverarbeitungsstufe steht nur mehr ein der ausgewählten Polarisation entsprechendes Signal für die weitere Verarbeitung zur Verfügung.To This signal processing stage is only one of the selected Polarization corresponding signal for further processing to disposal.

In dieser Signalverarbeitungsebene findet die eigentliche Steuerung und Nachführung des Antennendiagramms statt. Die aus den vier Antennenelementen 10 gebildeten Sub-Arrays 8 können als neue Antennen mit einem grob umschaltbaren Richtdiagramm ange sehen werden. Die Ausgangssignale dieser neuen Antennen werden nun mit einer Phasengewichtung versehen und nach Zeilen und Spalten aufsummiert.In this signal processing level, the actual control and tracking of the antenna pattern takes place. The from the four antenna elements 10 formed sub-arrays 8th can be seen as new antennas with a roughly switchable directional diagram. The output signals of these new antennas are now provided with a phase weighting and summed up by rows and columns.

Jedem Sub-Array 8 ist ein in 22 Phasenschieber auf Vektormodulatorbasis zugeschaltet. Mittels Steuerströmen, welche durch zugeordnete D/A Wandler generiert werden, wird die jeweils notwendige Phaseneinstellung vorgenommen.Each sub-array 8th is an in 22 Phase shifter switched on vector modulator basis. By means of control currents, which are generated by associated D / A converter, the respectively necessary phase adjustment is made.

Die Phaseneinstellungen werden gemäß folgender Formel berechnet:

Figure 00120001

RD:
Richtdiagramm
M:
Anzahl der Sub-Arrays in X-Richtung
N:
Anzahl der Sub-Arrays in Y-Richtung
am,n:
Amplitudengewichtung der einzelnen Antennen
k0:
Wellenzahl 2π/λ
λ:
Wellenlänge
dx:
relativer Abstand der Antennen in X-Richtung
dy:
relativer Abstand der Antennen in Y-Richtung
u:
sin(θ)cos(ϕ)
v:
sin(θ)sin(ϕ)
u0:
sin(θ0)cos(ϕ0)
v0:
sin(θ0)sin(ϕ0)
θ:
variabler Elevationswinkel
ϕ:
variabler Azimutwinkel
θ0:
Einfallswinkel Elevation
ϕ0:
Einfallswinkel Azimut
The phase settings are calculated according to the following formula:
Figure 00120001
RD:
directivity pattern
M:
Number of sub-arrays in the X direction
N:
Number of subarrays in Y direction
a m, n :
Amplitude weighting of the individual antennas
k 0 :
Wave number 2π / λ
λ:
wavelength
dx :
relative distance of the antennas in the X direction
dy :
relative distance of the antennas in the Y direction
u:
sin (θ) cos (φ)
v:
sin (θ) sin (φ)
u 0 :
sin (θ 0 ) cos (φ 0 )
v 0 :
sin (θ 0 ) sin (φ 0 )
θ:
variable elevation angle
φ:
variable azimuth angle
θ 0 :
Incidence angle elevation
φ 0 :
Angle of incidence azimuth

Um einen modularen, skalierbaren Aufbau zu ermöglichen, sind mehrere Sub-Arrays 8 mit den zugehörigen elektronischen Signalverarbeitungselementen (SPE) 9 zu sogenannten Antennenmodulen zusammengefasst. Diese Module bestehen aus 16 in einer 4×4 Matrix angeordneten Sub-Arrays 8 mit einem jeweiligen Rasterabstand von 22,5 mm in X- und Y-Richtung. Der Abstand zwischen den Sub-Arrays 8 wurde so gewählt, dass die bei Schwenkung des Richtdiagramms auftretenden Grating Lobes in einen Bereich fallen, der durch das voreingestellte Richtdiagramm des Sub-Arrays 8 gegenüber der Richtung der Hauptkeule unterdrückt wird. Durch Summierung der phasengewichteten Ausgangssignale der 16 Sub-Arrays entsteht das Ausgangssignal des Antennenmoduls. Jedes Antennenmodul stellt eine in sich voll funktionsfähige Antenne dar. Dies ermöglicht eine anwendungsspezifische Adaption an verschiedene Anforderungen hinsichtlich Gewinn und Form des Richtdiagramms.To enable a modular, scalable structure, there are several sub-arrays 8th with the associated electronic signal processing elements (SPE) 9 summarized to so-called antenna modules. These modules consist of 16 sub-arrays arranged in a 4 × 4 matrix 8th with a respective grid spacing of 22.5 mm in the X and Y directions. The distance between the sub-arrays 8th was chosen so that the grating lobes occurring when the directional diagram is tilted fall within a range determined by the default directional diagram of the sub-array 8th is suppressed against the direction of the main lobe. By summing the phase-weighted output signals of the 16 sub-arrays, the output signal of the antenna module is produced. Each antenna module represents a fully functional antenna. This allows an application-specific adaptation to different requirements with regard to the gain and shape of the directional diagram.

Für die Anwendung als Empfangsantenne für mobilen Satellitensignalempfang im Ku-Band ist aufgrund der Anforderungen an den Gewinn des Antennensystems die Kombination von 16 Antennenmodulen notwendig. Diese 16 Antennenmodule sind in einer 4×4 Matrix angeordnet. Der Abstand der Module in X- und Y-Richtung untereinander ergibt sich aus der notwendigen Größe der Antennenmodule und beträgt 90 mm.For the application as a receiving antenna for mobile satellite signal reception in the Ku band is due to the requirements of winning the antenna system the combination of 16 antenna modules necessary. These 16 antenna modules are arranged in a 4 × 4 matrix. The distance of the modules in the X- and Y-direction among each other results from the necessary Size of the antenna modules and is 90 mm.

Die Ausgangssignale der Module werden zunächst zeilenweise (ROW_PCB) 5 summiert, wobei die Länge der Verbindungsleitungen so ausgelegt ist, das die elektrische Laufzeit für alle Ausgangssignale der Module zum zentralen Übergabepunkt der Zeilensummierschaltung gleich ist.The output signals of the modules are first line by line (ROW_PCB) 5 summed, wherein the length of the connecting lines is designed so that the electrical transit time for all output signals of Mo dule is equal to the central transfer point of the row summation circuit.

Nachfolgend werden die Ausgangssignale der Zeilensummierschaltung mittels einer Spaltensummierschaltung (COL_PCB) 6 zu einem Ausgangssignal des Antennensystems summiert, wobei die Länge der Verbindungsleitungen so ausgelegt ist, das die elektrische Laufzeit für alle Ausgangssignale der Zeilensummierschaltungen zum zentralen Übergabepunkt der Spaltensummierschaltung gleich ist.Hereinafter, the output signals of the row summation circuit are calculated by means of a column summing circuit (COL_PCB). 6 is summed to an output signal of the antenna system, wherein the length of the connection lines is designed so that the electrical running time is the same for all output signals of the row summing circuits to the central transfer point of the column summing circuit.

Das Ausgangssignal der Spaltensummierschaltung wird dann einer Frequenzumsetzungsbaugruppe 15 zugeführt und wahlweise auf die Frequenzbänder 0,95 GHz bis 1,95 GHz sowie 1,1 GHz bis 2,15 GHz umgesetztThe output of the column summing circuit then becomes a frequency translation assembly 15 and optionally converted to the frequency bands 0.95 GHz to 1.95 GHz and 1.1 GHz to 2.15 GHz

Um das Richtdiagramm der Antenne in die gewünschte Richtung zu steuern und im Fall der Bewegung des Trägerfahrzeugs eine Nachführung der Ausrichtung zu ermöglichen, ist ein elektronisches Nachführsystem erforderlich. Grundsätzlich kann eine Nachführung der Ausrichtung des Richtdiagramms durch Auswertung von Summen- und Differenzdiagrammen (Monopuls Tracking) erfolgen. Hierzu wird jedoch ein nicht unerheblicher zusätzlicher Hardwareaufwand benötigt.Around the directional diagram of the antenna in the desired direction to control and in the case of movement of the host vehicle to allow a tracking of the alignment An electronic tracking system is required. in principle can be a tracking of the orientation of the directional diagram by evaluation of sum and difference diagrams (Monopuls Tracking) respectively. However, this will be a not inconsiderable additional Hardware required.

Um diesen Aufwand zu vermeiden wird für das beschriebene Antennensystem ein alternatives Verfahren angewandt.Around To avoid this expense for the described antenna system an alternative method applied.

Durch dynamische Sensoren 13 wird die Ausrichtung sowie die Änderung der Ausrichtung der Antennenplattform ermittelt. Aus dieser Information kann die Ausrichtung des Antennendiagramms im statischen wie im dynamischen Anwendungsfall angepasst werden.Through dynamic sensors 13 the orientation and the change of the orientation of the antenna platform is determined. From this information, the orientation of the antenna diagram can be adjusted in static as well as in dynamic applications.

Das dynamische Sensorsystem besteht aus einem zweidimensional messenden Neigungssensor und einem Gyroskop, welches Drehbewegungen um die Hochachse der Antenne ermittelt.The dynamic sensor system consists of a two-dimensional measuring Tilt sensor and a gyroscope which rotates around the Vertical axis of the antenna determined.

Mit den dynamischen Sensoren ist nur eine relative Bestimmung der Ausrichtung der Antennenplattform möglich. Für die Steuerung des Richtdiagramms in Richtung auf den zu empfangenden Satelliten ist aber eine absolute Bestimmung der Ausrichtung notwendig. Dies wird durch Kopplung der Sensorinformation mit Positionsdaten aus einem Satellitennavigationsempfänger 12 realisiert.With the dynamic sensors, only a relative determination of the orientation of the antenna platform is possible. For the control of the directional diagram in the direction of the satellite to be received but an absolute determination of the alignment is necessary. This is done by coupling the sensor information with position data from a satellite navigation receiver 12 realized.

Zur Verifikation der Ausrichtung wird die Signalleistung im Empfangspfad gemessen. Diese muss innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfensters liegen. Ist dies nicht der Fall wird ein Optimierungsverfahren zur Ausrichtung des Diagramms ausgeführt.to Verification of the orientation is the signal power in the receive path measured. This must be within a specified tolerance window lie. If this is not the case will be an optimization method for alignment of the diagram.

4 Erreichte Vorteile:4 Achieved benefits:

Grosse SignalbandbreiteLarge signal bandwidth

Durch den rautenförmigen Aufbau, die Schichtung, Anpassung der Schlitzspeisung ergibt sich eine gegenüber Standardantennenanordnungen erhöhte Bandbreite bezüglich des Verlaufs der Eingangsimpedanz sowie des Polarisationsverhaltens.By the rhombic structure, the stratification, adaptation of the Slot feeding results in comparison to standard antenna arrangements increased bandwidth with respect to the course of Input impedance and the polarization behavior.

Großer Öffnungswinkel der Richtcharakteristik des Antennenelements 10 Large opening angle of the directional characteristic of the antenna element 10

Durch die Größe, die rautenförmige Ausführung, den vertikalen Abstand sowie die Auswahl des dielektrischen Materials ergibt sich ein erweiterter Öffnungswinkel der Richtcharakteristik des Antennenelements 10 (Erweiterung ca. 40%).The size, the diamond-shaped design, the vertical distance and the selection of the dielectric material results in an extended opening angle of the directional characteristic of the antenna element 10 (Extension about 40%).

Auswahl und Nachführung der PolarisationSelection and tracking of the polarization

Durch Integration von zweiphasigen Dämpfungsgliedern wird eine elektronische Auswahl bzw. Nachführung der Polarisation der Empfangsantenne ermöglicht.By Integration of two-phase attenuators becomes one electronic selection or tracking of the polarization the receiving antenna allows.

Optimierter Gewinn (S/N) bei großen SchwenkwinkelnOptimized profit (S / N) at large swivel angles

Durch die Anordnung der Antennenelemente 10 im Sub-Array, die symmetrische Speisung sowie die gerichtete Summation in Azimutrichtung ergibt sich ein gegenüber einer Standardlösung erhöhter Gewinn in Bezug auf flache Einfallswinkel der Signalwelle.By the arrangement of the antenna elements 10 In the sub-array, the symmetrical feeding as well as the directional summation in the azimuth direction results in a relation to a standard solution increased gain in terms of flat angle of incidence of the signal wave.

Modularer AufbauModular construction

Die Aufteilung in die Sub-Arrays, die serielle Zusammenschaltung und der Einsatz des integrierten elektronischen Moduls ermöglichen einen skalierbaren Aufbau des Gesamtsystems. Die Antennengröße und damit die Empfangseigenschaften können durch Hinzufügen bzw. Entfernen von Moduleinheiten an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden.The Division into the sub-arrays, the serial interconnection and enable the use of the integrated electronic module a scalable structure of the overall system. The antenna size and therefore the reception characteristics can be increased by adding or removal of module units to the respective needs be adjusted.

Verringerung der benötigten BauteileReduction of required components

Durch Anwendung des Konzepts der Sub-Array-Bildung kann eine Reduktion der benötigten Phasenschieberkomponenten um den Faktor 4 erzielt werden (Beispiel: statt 1024 nur 256 Komponenten).By Application of the concept of sub-array formation can be a reduction the required phase shifter components by the factor 4 (example: instead of 1024 only 256 components).

Einfache HerstellungSimple production

Die Herstellung kann durch standardisierte Prozesse einer Leiterplattenherstellung erfolgen. Die benötigten elektronischen Bauteile werden in SMD Technologie bestückt und kontaktiert.The Manufacturing can be done through standardized processes of PCB manufacturing respectively. The required electronic components are equipped and contacted in SMD technology.

5 Anwendungsbeispiele:5 application examples:

Die vorab beschriebene Erfindung kann wie folgt angewandt werden.The The invention described above can be applied as follows.

5.1 Mobiler Empfang von Fernsehsatellitensignalen (DVB-S)5.1 Mobile reception of television satellite signals (DVB-S)

In 30 ist das Konzept zur Anwendung des TrackSatTM Antennensystems für mobilen DVB-S Fernsehsignalempfang dargestellt.In 30 the concept for using the TrackSat TM antenna system for DVB-S mobile TV signal reception is shown.

5.2 Mobiler Empfang von Satellitensignalen für breitbandigen Internetzugang5.2 Mobile reception of satellite signals for broadband internet access

In 31 ist das Konzept zur Anwendung des TrackSatTM Antennensystems für mobilen breitbandigen Internetzugang via Satellit dargestellt. Über das beschriebene Antennensystem können Web-Inhalte auf den Nutzer PC geladen werden. Der Rückkanal für Datenanforderungen durch den Nutzer muß über ein externes Kommunikationssystem (z. B. Mobiltelefon) zur Verfügung gestellt werden.In 31 is the concept of using the TrackSat TM antenna system for mobile broadband Internet access via satellite. Web content can be loaded onto the user PC via the described antenna system. The return channel for data requests by the user must be made available via an external communication system (eg mobile phone).

11
TrackSatTM AntennensystemTrackSat TM antenna system
22
Antenneantenna
33
Gehäusecasing
44
Antennenmodulantenna module
55
ROW_PCB, ZeilensummierschaltungROW_PCB, Zeilensummierschaltung
66
COL_PCB, SpaltensummierschaltungCOL_PCB, Spaltensummierschaltung
77
Montagerahmenmounting frame
88th
Sub-Array, besteht aus Antennenelementen 10A, B, C, DSub-array, consists of antenna elements 10A , B, C, D
99
Signal Processing Element (SPE)signal Processing Element (SPE)
1010
Antennenelement (AE)antenna element (AE)
1111
Kontrollcomputercontrol computer
1212
Satellitennavigations Empfängersatellite navigation receiver
1313
Dynamische Sensorendynamic sensors
1414
Externe Schnittstelleexternal interface
1515
HF SignalumsetzungHF signal conversion
1616
HF SignalausgangHF signal output
1717
Satelliten HF Signalsatellite RF signal
1818
Externe Kommandosexternal commands
1919
Externe ÜberwachungExternal monitoring
A, B, C, DA, B, C, D
Antennenelemente 10 eines Sub-Arrays 8 antenna elements 10 a sub-array 8th
AEAE
Antennenelement 10 antenna element 10
AS A S
Abstrahlrichtungradiation direction
AZ_SEL HAZ_SEL H
Azimut Selektion des Sub-Arrays 8: horizontale PolarisationAzimuth Selection of the sub-array 8th : horizontal polarization
AZ_SEL VAZ_SEL V
Azimut Selektion des Sub-Arrays 8: vertikale PolarisationAzimuth Selection of the sub-array 8th : vertical polarization
AZ_SUM HAZ_SUM H
Azimut Summation des Sub-Arrays 8: horizontale PolarisationAzimuth summation of the sub-array 8th : horizontal polarization
AZ_SUM VAZ_SUM V
Azimut Summation des Sub-Arrays 8: vertikale PolarisationAzimuth summation of the sub-array 8th : vertical polarization
BiABiA
Biphase Attenuator, zweiphasiges DämpfungsgliedBiphase Attenuator, two-phase attenuator
DC CTRL AZSW_HDC CTRL AZSW_H
Kontrollsignal zur Auswahl der zu summierenden Signalausgänge der Antennenelement 10 für horizontale PolarisationControl signal for selecting the signal outputs of the antenna element to be summed 10 for horizontal polarization
DC CTRL AZSW_VDC CTRL AZSW_V
Kontrollsignal zur Auswahl der zu summierenden Signalausgänge der Antennenelement 10 für vertikale PolarisationControl signal for selecting the signal outputs of the antenna element to be summed 10 for vertical polarization
DC CTRL AZSWPH_HDC CTRL AZSWPH_H
Kontrollsignal zur Grobeinstellung des Azimutwinkels des Sub-Arrays 8 für horizontale PolarisationControl signal for coarse adjustment of the azimuth angle of the sub-array 8th for horizontal polarization
DC CTRL AZSWPH_VDC CTRL AZSWPH_V
Kontrollsignal zur Grobeinstellung des Azimutwinkels des Sub-Arrays 8 für vertikale PolarisationControl signal for coarse adjustment of the azimuth angle of the sub-array 8th for vertical polarization
DLDL
Delay Line, Verzögerungsleitungdelay Line, delay line
HH
horizontale Polarisationhorizontal polarization
LNALNA
Low Noise Amplifier, rauscharmer Verstärkerlow Noise Amplifier, low-noise amplifier
PH_CTRL_IPH_CTRL_I
Steuersignal für in-phase Komponentecontrol signal for in-phase component
PH_CTRL_QPH_CTRL_Q
Steuersignal für orthogonale Komponentecontrol signal for orthogonal component
POL_CTRL_HPOL_CTRL_H
Steuersignal des Sub-Arrays 8 für horizontale PolarisationControl signal of the sub-array 8th for horizontal polarization
POL_CTRL_VPOL_CTRL_V
Steuersignal des Sub-Arrays 8 für vertikale PolarisationControl signal of the sub-array 8th for vertical polarization
SPESPE
Signal Processing Element, Signalverarbeitungselementsignal Processing element, signal processing element
SUMSUM
Signaladdierersignal adder
VV
vertikale Polarisationvertical polarization
VIA drillVIA drill
Durchkontaktierungvia

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1146592 A1 [0002] EP 1146592 A1 [0002]
  • - EP 1202387 B1 [0005] EP 1202387 B1 [0005]
  • - WO 2004/045020 A1 [0005, 0007, 0007] - WO 2004/045020 A1 [0005, 0007, 0007]
  • - US 493164 S [0005] US 493164 S [0005]
  • - WO 002004079861 A1 [0005] WO 002004079861 A1 [0005]
  • - WO 2005/067098 A1 [0006, 0006] WO 2005/067098 A1 [0006, 0006]
  • - US 5835057 A [0006] US 5835057 A [0006]
  • - US 005835057 A [0006] US 005835057 A [0006]
  • - WO 2005/004284 A1 [0007, 0007] WO 2005/004284 A1 [0007, 0007]
  • - WO 2004/079861 A1 [0008] WO 2004/079861 A1 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Phased Array Antenna Handbook, Artech House 1994, ISBN 0-89006-502-0 [0002] Phased Array Antenna Handbook, Artech House 1994, ISBN 0-89006-502-0 [0002]

Claims (20)

Antennensystem (1), bestehend aus: a) einer Mehrzahl von als Phased-Array-Struktur ausgebildeten und in N Zeilen und M Spalten angeordneten Antennenmodulen (4), wobei N und M jeweils natürliche Zahlen 1, 2, 3, ... sind, b) wobei jedes Antennenmodul aus einer Vielzahl von Sub-Arrays (8) besteht, c) wobei ein Sub-Array (8) aus vier Antennenelementen (10, A, B, C, D) besteht, die auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind, und d) wobei jedes Antennenelement (10, A, B, C, D) als Microstrip-Patch-Antenne in Sandwichbauweise ausgebildet ist, die aus zwei durch eine Isolierschicht voneinander beabstandeten, zueinander parallelen quadratischen Metallschichten (Layer 1, Patch 1; Layer 2 Patch 2) gebildet ist, wobei die Kantenlänge der in Abstrahlrichtung (AS) des Antennensystems (1) zeigenden oberen quadratischen Metallschicht (Layer 1, Patch 1) größer ist als die der darunterliegenden unteren quadratischen Metallschicht (Layer 2 Patch 2), die über jeweils zwei senkrecht zueinander stehenden Koppelschlitzen (Layer 3) von zwei senkrecht zueinanderstehenden darunterliegenden Speiseleitungen (Layer 4) gespeist wird, e) wobei die erste Speiseleitung das erste Speisesignal (V11, V21, V12, V22) für eine erste Polarisationsrichtung und die zweite Speiseleitung das zweite Speisesignal (H11, H21, H12, H22) für eine um 90° zur ersten Polarisationsrichtung gedrehte Polarisationsrichtung aufweist, deren jeweiliges HF-Speisesignal wiederum von einer für ein Sub-Array (8) gemeinsamen Signalverarbeitungsschaltung (9, SPE, Layer 6) phasen-, amplituden- und polarisationsrichtig erzeugt wird, f) und ein Kontrollcomputer (11) der für jedes Antennenmodul (4) die notwendigen Steuersignale zeilen- und spaltenweise berechnet, wobei die Steuersignale über einen ersten Verteiler (6) zeilenrichtig über einen für jede Zeile (Zeile_1 ... Zeile_N) nachgeschalteten zweiten Verteiler (5) verteilt werden, der jeweils die spaltenweise angeschlossenen M Antennenmodule (4) ansteuert, g) wobei der Kontrollcomputer (11) für eine vorgegebene Abstrahlrichtung AS die für Azimut und Elevation benötigten Steuersignale über die Antennenmodule (4) an die Sub-Arrays (8) leitet, wodurch durch amplituden-, phasen-, und polarisationsrichtige Summation des von jedem Sub-Array (8) erzeugten HF-Signals ein in Abstrahlrichtung AS Gesamt-HF-Signal (17) erzeugt wird.Antenna system ( 1 ), comprising: a) a plurality of antenna modules formed as a phased array structure and arranged in N rows and M columns ( 4 ), where N and M are each natural numbers 1, 2, 3, ..., b) each antenna module being composed of a multiplicity of sub-arrays ( 8th ), c) where a sub-array ( 8th ) of four antenna elements ( 10 , A, B, C, D), which are arranged on a common printed circuit board, and d) wherein each antenna element ( 10 , A, B, C, D) is formed as a microstrip patch antenna in sandwich construction, which is formed of two spaced apart by an insulating layer, mutually parallel square metal layers (Layer 1, Patch 1, Layer 2 Patch 2), wherein the Edge length in the emission direction (A S ) of the antenna system ( 1 ) is greater than that of the underlying lower square metal layer (Layer 2 Patch 2), which in each case two mutually perpendicular coupling slots (Layer 3) of two mutually perpendicular underlying feed lines (Layer 4) e) wherein the first feed line, the first feed signal (V11, V21, V12, V22) for a first polarization direction and the second feed line, the second feed signal (H11, H21, H12, H22) rotated by 90 ° to the first polarization direction Polarization direction whose respective RF feed signal in turn from one for a sub-array ( 8th ) common signal processing circuit ( 9 , SPE, layer 6) is generated with correct phase, amplitude and polarization, f) and a control computer ( 11 ) for each antenna module ( 4 ) calculates the necessary control signals in rows and columns, the control signals being transmitted via a first distributor ( 6 ) line by line via a second distributor downstream of each line (line_1 ... line_N) ( 5 ), each of the column-wise connected M antenna modules ( 4 ), g) the control computer ( 11 ) for a given emission direction A S the control signals required for azimuth and elevation via the antenna modules ( 4 ) to the sub-arrays ( 8th ), whereby by amplitude, phase, and polarization-correct summation of each sub-array ( 8th ) generated in the radiation direction A S total RF signal ( 17 ) is produced. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Subarrays (8) auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind, vorzugsweise auf der gemeinsamen Leiterplatte der vier Antennenelemente (10, A, B, C, D) angeordnet sind.Antenna system according to claim 1, characterized in that the plurality of subarrays ( 8th ) are arranged on a common printed circuit board, preferably on the common printed circuit board of the four antenna elements ( 10 , A, B, C, D) are arranged. Antennensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennenmodulen (4) auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.Antenna system according to claim 1 or 2, characterized in that the plurality of antenna modules ( 4 ) are arranged on a common plane. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Antennenelemente (10) auf der gemeinsamen Leiterplatte des Sub-Arrays (8) derart angeordnet sind, dass der Mittelpunkt der oberen quadratischen Metallschichten (Layer 1, Patch 1) auf den Eckpunkten eines ersten Quadrates liegen, wobei die Kanten der oberen quadratischen Metallschichten (Layer 1, Patch 1) jeweils um 45° gegenüber den Seiten dieses Quadrates geneigt sind.Antenna system according to claim 1, characterized in that the four antenna elements ( 10 ) on the common printed circuit board of the sub-array ( 8th ) are arranged such that the center of the upper square metal layers (Layer 1, Patch 1) lie on the vertices of a first square, wherein the edges of the upper square metal layers (Layer 1, Patch 1) each at 45 ° to the sides of this square are inclined. Antennensystem nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Antennenelemente (10) auf der gemeinsamen Leiterplatte des Sub-Arrays (8) derart angeordnet sind, dass der Mittelpunkt der unteren quadratischen Metallschichten (Layer 2, Patch 2) auf den Eckpunkten eines zweiten Quadrates liegen, wobei die Kanten der unteren quadratischen Metallschichten (Layer 2, Patch 2) jeweils um 45° gegenüber den Seiten dieses Quadrates geneigt sind.Antenna system according to Claims 1 and 4, characterized in that the four antenna elements ( 10 ) on the common printed circuit board of the sub-array ( 8th ) are arranged such that the center of the lower square metal layers (Layer 2, Patch 2) lie on the vertices of a second square, wherein the edges of the lower square metal layers (Layer 2, Patch 2) in each case by 45 ° with respect to the sides of this square are inclined. Antennensystem nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte des ersten Quadrates und zweiten Quadrates übereinander liegen.Antenna system according to claim 1, 4 and 5, characterized characterized in that the centers of the first square and second Square over each other. Antennensystem nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenlänge der in Abstrahlrichtung (AS) des Antennensystems (1) zeigenden oberen quadratischen Metallschicht (Layer 1, Patch 1) um wenigstens 4% größer ist als die der darunterliegenden unteren quadratischen Metallschicht (Layer 2, Patch 2).Antenna system according to claim 1 and 6, characterized in that the edge length of the radiation in the direction (A S ) of the antenna system ( 1 ) is at least 4% larger than that of the underlying lower square metal layer (Layer 2, Patch 2). Antennensystem nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenlänge der in Abstrahlrichtung (AS) des Antennensystems (1) zeigenden oberen quadratischen Metallschicht (Layer 1, Patch 1) um etwa 4% größer ist als die der darunterliegenden unteren quadratischen Metallschicht (Layer 2, Patch 2), wobei die Isolierschicht eine Dicke von etwa 608 μm hat.Antenna system according to claim 1 and 6, characterized in that the edge length of the radiation in the direction (A S ) of the antenna system ( 1 4) is greater than that of the underlying lower square metal layer (Layer 2, Patch 2), the insulating layer having a thickness of approximately 608 μm. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei jeweils senkrecht zueinander stehenden Koppelschlitze (Layer 3) eines Sub-Arrays (8) auf einer gemeinsamen Ebene derart angeordnet sind, dass alle Koppelschlitze auf den Kanten eines dritten Quadrates zu liegen kommen, wobei die zugehörigen Speiseleitungen derart matrixförmig angeordnet sind, dass die vier Speisepunkte V11, V21, V12 und V22 der ersten Speiseleitungen spaltenförmig und die vier Speisepunkte der zweiten Speiseleitungen H11, H21, H12 und H22 zeilenförmig angeordnet sind (10).Antenna system according to claim 1, characterized in that the two mutually perpendicular coupling slots (layer 3) of a sub-array ( 8th ) are arranged on a common plane such that all the coupling slots come to lie on the edges of a third square, the associated feed lines being arranged in matrix form such that the four feed points V11, V21, V12 and V22 of the first feed lines are columnar and the four feed points the second feeders H11, H21, H12 and H22 are arranged in rows ( 10 ). Antennensystem nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die zwei benachbarten ersten Speisepunkte V11 und V21 der ersten Speiseleitung mit 180° Phasenverschiebung gegenüber den beiden gegenüberliegenden zweiten Speisepunkten V12 und V22 der ersten Speiseleitung gespeist werden und die zwei benachbarten ersten Speisepunkte H22 und H21 der zweiten Speiseleitung mit 180° Phasenverschiebung gegenüber den beiden gegenüberliegenden zweiten Speisepunkten H11 und H12 der zweiten Speiseleitung gespeist werden (10).Antenna system according to claim 1 and 9, characterized in that in each case the two adjacent first feed points V11 and V21 of the first feed line with 180 ° phase shift relative to the two opposite second feed points V12 and V22 of the first feed line are fed and the two adjacent first feed points H22 and H21 the second supply line with 180 ° phase shift relative to the two opposite second feed points H11 and H12 of the second feed line are fed ( 10 ). Antennensystem nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass an die ersten Speisepunkte V11 und V21 der ersten Speiseleitung eine Verzögerungsleitung (DL) mit 180° Phasenverschiebung und an die ersten Speisepunkte H21 und H22 der zweiten Speiseleitung eine Verzögerungsleitung (DL) mit 180° Phasenverschiebung angeschlossen wird (10).Antenna system according to claim 1 and 10, characterized in that at the first feed points V11 and V21 of the first feed line a delay line (DL) with 180 ° phase shift and to the first feed points H21 and H22 of the second feed line, a delay line (DL) with 180 ° phase shift is connected ( 10 ). Antennensystem nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Speisepunkte V12 und V22 der ersten Speiseleitung um 180° gedreht angekoppelt und die ersten Speisepunkte H21 und H22 der zweiten Speiseleitung um 180° gedreht angekoppelt werden (11).Antenna system according to Claims 1 and 9, characterized in that the first feed points V12 and V22 of the first feed line are coupled rotated by 180 ° and the first feed points H21 and H22 of the second feed line are coupled rotated by 180 ° ( 11 ). Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Polarisationsrichtung (H und V) eine gemeinsame Signalverarbeitungsschaltung (9, SPE, Layer 6) als Ringschaltung ausgebildet ist, die matrixartig angeschlossene vier Signaleingänge (H11, H21, H12 und H22; V11, V21, V12 und V22) und zwei Signalausgänge S1 und S2 aufweist, wobei die Mitten zweier benachbarter Signaleingänge auf der Ringleitung durch eine erste innere Leitung verbunden sind, deren Mitte den ersten Signalausgang S1 aufweist, wobei die Mitten zweier gegenüberliegender benachbarter Signaleingänge auf der Ringleitung durch eine zweite innere Leitung verbunden sind, deren Mitte den zweiten Signalausgang S2 aufweist und wobei jede Mitte benachbarter Signaleingänge mit einer Diode (D1, D2, D3 und D4) nach Masse beschaltet ist (12, 13).Antenna system according to claim 1, characterized in that for each polarization direction (H and V) a common signal processing circuit ( 9 , SPE, layer 6) is formed as a ring circuit, the matrix-like connected four signal inputs (H11, H21, H12 and H22, V11, V21, V12 and V22) and two signal outputs S1 and S2, wherein the centers of two adjacent signal inputs on the loop are connected by a first inner line, the center of which has the first signal output S1, the centers of two opposing adjacent signal inputs on the ring line being connected by a second inner line, the center of which has the second signal output S2, and wherein each center of adjacent signal inputs is connected to a diode (D1, D2, D3 and D4) connected to ground ( 12 . 13 ). Antennensystem nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei der gemeinsamen Signalverarbeitungsschaltung (9, SPE, Layer 6) die gegenüberliegenden Dioden (D1 und D2; D3 und D4) paarweise in Richtung zur Ringleitung hin oder von der Ringleitung weg gepolt sind (12, 13).Antenna system according to claim 1 and 13, characterized in that in the common signal processing circuit ( 9 , SPE, layer 6), the opposite diodes (D1 and D2, D3 and D4) are poled in pairs in the direction of the ring line or away from the ring line ( 12 . 13 ). Antennensystem nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der gemeinsamen Signalverarbeitungsschaltung (9, SPE, Layer 6) für jede Polarisationsrichtung (H und V) zur groben Ansteuerung der vier Quadranten in der Azimutebene ein zugehöriges Kontrollsignal (DC CTRL AZSW_H; DC CTRL AZSW_V) auf der Ringleitung eingespeist wird und zwischen zwei entgegengesetzten Stromrichtungen umgeschaltet wird (12, 13).Antenna system according to claim 1 and 14, characterized in that in the common signal processing circuit ( 9 , SPE, layer 6) for each polarization direction (H and V) for coarse driving of the four quadrants in the azimuth plane, an associated control signal (DC CTRL AZSW_H, DC CTRL AZSW_V) is fed to the loop and is switched between two opposite directions of current ( 12 . 13 ). Antennensystem nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der gemeinsamen Signalverarbeitungsschaltung (9, SPE, Layer 6) für jede Polarisationsrichtung (H und V) zur groben Ansteuerung der vier Quadranten in der Azimutebene die Signalausgänge S1 und S2 mit je einem Eingang eines Summationsgliedes verbunden, wobei das Signal von Signalausgang S1 um +/–120° gegenüber dem Signal aus Signalausgang S2 mittels jeweils einem zugehörigen Kontrollsignal (DC CTRL AZSWPH_H; DC CTRL AZSWPH_V) verzögert wird (14, 15).Antenna system according to claim 1 and 15, characterized in that in the common signal processing circuit ( 9 , SPE, layer 6) for each polarization direction (H and V) for coarse driving of the four quadrants in the azimuth plane, the signal outputs S1 and S2 connected to one input of a summing element, wherein the signal from signal output S1 by +/- 120 ° relative to the Signal is delayed from signal output S2 by means of an associated control signal (DC CTRL AZSWPH_H; DC CTRL AZSWPH_V) ( 14 . 15 ). Verwendung des Antennensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Empfang von breitbandigen Satellitensignalen.Use of the antenna system according to one of the claims 1 to 16 for receiving broadband satellite signals. Verwendung des Antennensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Senden von breitbandigen Satellitensignalen.Use of the antenna system according to one of the claims 1 to 16 for transmitting broadband satellite signals. Verfahren zum Empfang von breitbandigen Satellitensignalen mittels eines mobilen Antennensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bestimmung der Empfangsrichtung (AS) des Satellitensignals durch Ermittlung des Richtungsvektors zwischen Antennensystem (1) und Satellit aus den bekannten Positionsdaten des Satelliten und der durch einen z. B. nach dem GPS-Prinzip arbeitenden Satellitennavigationsempfänger bestimmten Position des Antennensystems (1), b) Bestimmung der Einstellung der Grobausrichtung der Empfangsrichtung (AS) in der Azimutebene durch Kenntnis der Ausrichtung des Antennensystems in Bezug auf die Erdoberfläche und dem Richtungsvektor zwischen Antennensystem (1) und Satellit durch Erzeugung der entsprechenden Steuersignale mittels des Kontrollcomputers (11), c) Bestimmung der Ausrichtung der Polarisationsachse des zu empfangenden Satelliten-HF-Signals aus der zuvor bestimmten Azimutausrichtung, d) Bestimmung der Feinausrichtung in der Azimut- und Elevationsebene der Empfangsrichtung (AS) durch Berechnung der Einstellgrößen der Phasenschieber durch Auswertung der Komponenten des Richtungsvektors zwischen Antennensystem (1) und Satellit in Azimut- und Elevationsrichtung, e) Umsetzung (15) des Satelliten-HF-Signals in eine Zwischenfrequenz und Ausgabe am HF-Signal-Ausgang (16).Method for receiving broadband satellite signals by means of a mobile antenna system according to one of Claims 1 to 16, characterized by the following steps: a) Determining the direction of reception (A S ) of the satellite signal by determining the direction vector between the antenna system ( 1 ) and satellite from the known position data of the satellite and by a z. B. operating according to the GPS principle satellite navigation receiver certain position of the antenna system ( 1 ), b) determining the adjustment of the coarse direction of the receiving direction (A S ) in the azimuth plane by knowing the orientation of the antenna system with respect to the earth's surface and the directional vector between the antenna system ( 1 ) and satellite by generating the corresponding control signals by means of the control computer ( 11 c) determining the orientation of the polarization axis of the satellite RF signal to be received from the previously determined azimuth alignment; d) determining the fine alignment in the azimuth and elevation plane of the receive direction (A S ) by calculating the adjustment variables of the phase shifters by evaluating the components of the direction vector between the antenna system ( 1 ) and satellite in azimuth and elevation direction, e) implementation ( 15 ) of the satellite RF signal into an intermediate frequency and output at the RF signal output ( 16 ). Verfahren zum Empfang von breitbandigen Satellitensignalen mittels eines auf einem bewegten Fahrzeug montierten Antennensystems nach Anspruch 1 bis 16 und unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Schritte: f) Bestimmung der Eigenbewegung des Antennensystems (1) aufgrund der Fahrzeugbewegung mittels dynamischer Sensoren und eines Satellitennavigationsempfängers und g) Nachführung der Empfangsrichtung (AS) auf die jeweilige Satellitenposition gemäß den Schritten a) bis e).Method for receiving broadband satellite signals by means of a moving vehicle-mounted antenna system according to claim 1 to 16 and using the method according to claim 19, characterized by the following additional steps: f) determination of the proper motion of the antenna system ( 1 ) due to the vehicle movement by means of dynamic sensors and a satellite navigation receiver and g) tracking of the receiving direction (A S ) to the respective satellite position according to the steps a) to e).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2634860A1 (en) 2012-02-29 2013-09-04 Deutsche Telekom AG Directional radio stabilisation for wireless radio connections in millimetre wave and terahertz frequency range

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69119275T2 (en) * 1990-03-15 1996-12-19 Hughes Aircraft Co Stripline antenna for multiple frequencies
US5835057A (en) 1996-01-26 1998-11-10 Kvh Industries, Inc. Mobile satellite communication system including a dual-frequency, low-profile, self-steering antenna assembly
EP1146592A1 (en) 1998-12-24 2001-10-17 NEC Corporation Phased array antenna and its manufacturing method
US20030137456A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-24 Sreenivas Ajay I. Dual band coplanar microstrip interlaced array
WO2004045020A1 (en) 2002-11-08 2004-05-27 Kvh Industries, Inc. Offset stacked patch antenna and method
USD493164S1 (en) 2003-01-08 2004-07-20 Kvh Industries, Inc. Mobile antenna
EP1202387B1 (en) 2000-10-25 2004-08-25 TechniSat Digital GmbH Planar antenna array with improved directivity
WO2004079861A1 (en) 2003-03-06 2004-09-16 Raysat Cyprus Limited Flat mobile antenna system
WO2005004284A1 (en) 2003-07-07 2005-01-13 Raysat Cyprus Limited Flat microwave antenna
US20050122262A1 (en) * 2003-10-31 2005-06-09 Hoon Ahn Electronically steerable array antenna for satellite TV
WO2005067098A1 (en) 2004-01-07 2005-07-21 Raysat Cyprus Limited Mobile antenna system for satellite communications

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6873301B1 (en) * 2003-10-07 2005-03-29 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Diamond array low-sidelobes flat-plate antenna systems for satellite communication
US20060273967A1 (en) * 2004-08-26 2006-12-07 Raysat, Inc. System and method for low cost mobile TV

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69119275T2 (en) * 1990-03-15 1996-12-19 Hughes Aircraft Co Stripline antenna for multiple frequencies
US5835057A (en) 1996-01-26 1998-11-10 Kvh Industries, Inc. Mobile satellite communication system including a dual-frequency, low-profile, self-steering antenna assembly
EP1146592A1 (en) 1998-12-24 2001-10-17 NEC Corporation Phased array antenna and its manufacturing method
EP1202387B1 (en) 2000-10-25 2004-08-25 TechniSat Digital GmbH Planar antenna array with improved directivity
US20030137456A1 (en) * 2002-01-24 2003-07-24 Sreenivas Ajay I. Dual band coplanar microstrip interlaced array
WO2004045020A1 (en) 2002-11-08 2004-05-27 Kvh Industries, Inc. Offset stacked patch antenna and method
USD493164S1 (en) 2003-01-08 2004-07-20 Kvh Industries, Inc. Mobile antenna
WO2004079861A1 (en) 2003-03-06 2004-09-16 Raysat Cyprus Limited Flat mobile antenna system
WO2005004284A1 (en) 2003-07-07 2005-01-13 Raysat Cyprus Limited Flat microwave antenna
US20050122262A1 (en) * 2003-10-31 2005-06-09 Hoon Ahn Electronically steerable array antenna for satellite TV
WO2005067098A1 (en) 2004-01-07 2005-07-21 Raysat Cyprus Limited Mobile antenna system for satellite communications

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Phased Array Antenna Handbook, Artech House 1994, ISBN 0-89006-502-0
RIENDEAU, S. GRENIER, C.: RADARASAT-2 Antenna. In: IEEE Aerospace Conference, 2007, 3-10 März 2007, S. 1-9 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2634860A1 (en) 2012-02-29 2013-09-04 Deutsche Telekom AG Directional radio stabilisation for wireless radio connections in millimetre wave and terahertz frequency range

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