DE102009004947A1

DE102009004947A1 - Method for manufacturing antenna systems for ships, particularly redundant antennas for navy ships and submarines, involves providing plate elements from non-conducting materials in adaptation of surface of hull or mast house

Info

Publication number: DE102009004947A1
Application number: DE200910004947
Authority: DE
Inventors: Harm-Friedrich Dr. Harms
Original assignee: TKMS Blohm and Voss Nordseewerke GmbH
Current assignee: TKMS Blohm and Voss Nordseewerke GmbH
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-15

Abstract

The method involves providing plate elements (3) from non-conducting materials in adaptation of a surface (4) of a hull or a mast house of surface vessels. A tower (2) and a U-boat (1) are integrated as a single element, where the plate elements are planar or linear antenna elements.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausbildung von Antennensystemen für Schiffe, insbesondere als redundante Antennen für Marineschiffe und U-Boote.The The invention relates to a design of antenna systems for ships, especially as redundant antennas for naval vessels and submarines.

Bei einer Datenübertragung im militärischen Bereich besteht die Forderung, komplexe Lagebilder und somit immer mehr Daten zu übertragen. Insofern weisen Marineschiffe eine Vielzahl von Antennensystemen auf. Die Möglichkeiten, weitere Antennensysteme für weitere Dienste auf diesen mobilen Trägern zu installieren, sind alleine räumlich schon begrenzt. Um Antennen auf U-Booten auch in getauchtem Zustand nutzen zu können, sind diese in der Regel zudem auf Ausfahrgeräten montiert. Da hier bereits redundante Reserveantennen installiert werden, führt dieses dazu, daß eine Einschränkung der Anzahl der Antennen und somit der Datendienste erfolgt.at a data transfer in the military field there is a demand, complex situation pictures and thus more and more Transfer data. In this respect naval ships have a variety of antenna systems on. The possibilities, further antenna systems for to install additional services on these mobile carriers are alone spatially already limited. To antennas on submarines even in submerged condition to be able to use These are also usually mounted on Ausfahrgeräten. Here already redundant spare antennas are installed, this causes a limitation of the Number of antennas and thus the data services takes place.

Aufgabe der Erfindung ist es, zusätzliche Möglichkeiten für eine Anordnung von Antennen zu schaffen, die die Gegebenheiten bei Marineschiffen und U-Booten berücksichtigt und eine einfache Anordnung ermöglicht.task The invention is additional possibilities for one Arrangement of antennas to create the conditions of naval vessels and Submarines considered and a simple arrangement allows.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß Plattenelemente aus nicht leitenden Materialien in Anpassung einer Oberfläche eines Schiffskörpers und/oder eines Masthauses eines Überwasserschiffes, eines Schanzkleides bzw. eines Turmes eines U-Bootes als Einzelelemente integriert sind, wobei in die Plattenelemente jeweils planare und/oder lineare Antennenelemente als konforme Antennen eingebracht sind.The solution This object is achieved according to the invention in that plate elements made of non-conductive materials in adaptation of a surface of a hull and / or a mast house of a surface ship, a bulwark or a tower of a submarine as individual elements are integrated, wherein in the plate elements each planar and / or Linear antenna elements are incorporated as conformal antennas.

Damit ist es möglich, die Außenhaut der Schiffe zur Datenübertragung zu verwenden.In order to Is it possible, the outer skin of the ships for data transmission to use.

Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß die Plattenelemente aus Kunststoff gebildet sind.A advantageous embodiment is that the plate elements made of plastic are formed.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die Plattenelemente eine Größe entsprechend zur Abstrahlung von vorgegebenen niedrigst geforderten Frequenzen bzw. großen Wellenlängen bemessen sind.Further It is suggested that the Plate elements a size accordingly for emitting predetermined lowest required frequencies or huge wavelength are measured.

Zur Sicherung einer Rundumstrahlung wird vorgeschlagen, daß mehrere Plattenelemente mit Antennen im Winkel zueinander in der Oberfläche angeordnet.to Ensuring all-round radiation is proposed that several Plate elements with antennas arranged at an angle to each other in the surface.

Um einen vielseitigen Einsatz vorzusehen, wird vorgeschlagen, daß bei Anordnung mehrerer Plattenelemente jedes einzelne Element mit elektrischer Energie in Amplitude und Phase derart ansteuerbar ist, um wahlweise eine Rundumabstrahlung oder eine gerichtete Abstrahlung der elektromagnetischen Energie durchzuführen.Around to provide a versatile use, it is proposed that in arrangement several plate elements each element with electrical Energy in amplitude and phase can be controlled to selectively an all-round radiation or a directed radiation of the electromagnetic To carry out energy.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das Antennensystem gemäß dem Reziprozitätstheorem sowohl für einen Sende- als auch für einen Empfangsbetrieb einsetzbar ist.Farther It is suggested that the Antenna system according to the reciprocity theorem as well as a send as well as for a reception operation can be used.

Um optimale Antennenverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß ein breitbandiges Antennenelement im Plattenelement aufgenommen ist, das aus einer Drahtrahmenantenne und einer Spiralantenne zur Speisung der Drahtrahmenantenne gebildet ist.Around optimal antenna conditions It is proposed that a broadband antenna element is received in the plate element, which consists of a wire-frame antenna and a spiral antenna for feeding the wire frame antenna is.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing are embodiments of Invention shown schematically. Show it:

1 eine Antennenausbildung an einem U-Boot und 1 an antenna training on a submarine and

2 eine Antennenausbildung an einem Überwasserschiff 2 an antenna training on a surface ship

Bei einem dargestellten U-Boot 1 sind im Turm 2 Plattenelemente 3 aus nichtleitenden Materialien in Anpassung an die Oberfläche 4 angeordnet und nehmen nicht näher dargestellte planare und/oder lineare Antennenelemente als konforme Antennen auf. Eingesetzte Antennenelemente 3 direkt am Schiffskörper sind in den Abbildungen nicht dargestellt.At a shown submarine 1 are in the tower 2 panel members 3 made of non-conductive materials in adaptation to the surface 4 arranged and take not shown planar and / or linear antenna elements as conformal antennas. Used antenna elements 3 directly on the hull are not shown in the figures.

Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Überwasserschiff 5 mit einem Masthaus 6 dargestellt, wobei das Masthaus 6 Plattenelemente 3 aus nichtleitenden Materialien mit integrierten Antennenelementen angeordnet ist.In the further embodiment is a surface ship 5 with a mast house 6 shown, with the mast house 6 panel members 3 is made of non-conductive materials with integrated antenna elements.

Durch die Anordnung der Plattenelemente 3 um den Turm 2 bzw. um das Masthaus 6 ist durch Ansteuerung der einzelnen Plattenelemente 3 mit entsprechender Phase und Amplitude wird wahlweise eine gerichtete oder auch eine Rundumabstrahlung der Signale erreicht.By the arrangement of the plate elements 3 around the tower 2 or around the mast house 6 is by controlling the individual plate elements 3 With appropriate phase and amplitude, either directional or even all-round radiation of the signals is achieved.

Als bereitbandiges Antennenelement wird eine Kombination zweier geführter bekannter Antennentypen verwendet. Basis hierbei ist eine Spiralantenne. Diese Antenne weist über einen großen Frequenzbereich die gewünschte Funktion der Breitbandigkeit auf, so daß die Abstrahlcharakteristik und die Eingangsimpedanz über den Nutzfrequenzbereich konstant sind. Die höchste mögliche Frequenz wird dadurch entscheidend beeinflußt, daß die Antenne für diese Frequenzen sehr filigran werden muß. Diese feinen Strukturen sind erstens mechanisch schwierig zu realisieren und zweitens sind sie nicht in der Lage, die Ströme, die bei niedrigen Frequenzen fließen, zu tragen. Die mechanischen maximalen Abmessungen begrenzen die Nutzbarkeit der Antenne zu großen Wellenlängen, und somit zu niedrigen Frequenzen hin. Die elektromagnetische Energie der Frequenzen unterhalb des Nutzfrequenzbereiches wird zum Speisepunkt reflektiert. Dies ist ein unerwünschter Effekt.As a ready-band antenna element, a combination of two known known antenna types is used. The basis here is a spiral antenna. This antenna has the desired function of the wideband over a large frequency range, so that the radiation characteristic and the input impedance over the useful frequency range are constant. The highest possible frequency is decisively influenced by the fact that the antenna must be very delicate for these frequencies. Firstly, these fine structures are mechanically difficult to realize and secondly they are unable to carry the currents that flow at low frequencies. The mechanical maximum dimensions limit the usability of the antenna to long wavelengths, and thus to low frequencies. The electromagnetic energy The frequency below the useful frequency range is reflected to the feed point. This is an undesirable effect.

Um dies zu vermeiden, wird diese Energie für die Speisung eine Drahtrahmenantenne genutzt, um für niedrige Frequenzen einen Einsatz zu gewährleisten. Dadurch wird die unerwünschte Reflexion der niedrigen Frequenzen zurück zum Speisepunkt vermieden. Zudem wird diese Energie zur Abstrahlung gebracht. Dadurch wird die Bandbreite des gesamten Antennensystems zu niedrigen Frequenzen hin erheblich erweitert.Around To avoid this, this energy for feeding a wire frame antenna used to for low frequencies to ensure use. This will be the undesirable Reflection of low frequencies back to the feed point avoided. In addition, this energy is brought to radiation. This will the bandwidth of the entire antenna system to low frequencies considerably expanded.

Claims

Development of antenna systems for ships, in particular as redundant antennas for naval vessels and submarines, characterized in that plate elements ( 3 ) made of non-conductive materials in adaptation of a surface ( 4 ) of a hull and / or a mast house ( 6 ) of a surface ship ( 5 ), a bulwark or a tower ( 2 ) of a submarine ( 1 ) are integrated as individual elements, wherein in the plate elements ( 3 ) are each introduced planar and / or linear antenna elements as conformal antennas.

Training according to claim 1, characterized in that the plate elements ( 3 ) are formed of plastic.

Training according to claim 1 or 2, characterized in that the plate elements ( 3 ) are sized a size corresponding to the radiation of predetermined lowest required frequencies or large wavelengths.

Training according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of plate elements ( 3 ) with antennas at an angle to each other in the surface ( 4 ) are arranged.

Training according to one of claims 1 to 4, characterized in that when a plurality of plate elements ( 3 ) Each individual element with electrical energy in amplitude and phase can be controlled in such a way to perform either a Rundumabstrahlung or a directed radiation of electromagnetic energy.

Training according to one of claims 1 to 5, characterized in that that this Antenna system according to the reciprocity theorem as well as a send as well as for a reception operation can be used.

Training according to one of claims 1 to 6, characterized in that a broadband antenna element in the plate element ( 3 ) formed of a wire-frame antenna and a spiral antenna for feeding the wire-frame antenna.