DE10335216B4 - Im Bereich einer Außenfläche eines Fluggeräts angeordnete phasengesteuerte Antenne - Google Patents

Im Bereich einer Außenfläche eines Fluggeräts angeordnete phasengesteuerte Antenne Download PDF

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    • H01Q1/287Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons substantially flush mounted with the skin of the craft integrated in a wing or a stabiliser

Abstract

Im Bereich einer Außenfläche eines Fluggeräts angeordnete phasengesteuerte Antenne, dadurch gekennzeichnet,
– dass die phasengesteuerte Antenne innerhalb der Kontur der Außenfläche des Fluggeräts oder einer aerodynamischen Wirkfläche angeordnet ist,
– dass die phasengesteuerte Antenne eine Mehrzahl von passiven Antennenelementen (2, 2a, 2b, 2c, 3) umfasst, welche senkrecht zu wenigstens einer etwa parallel zur Längsachse des Fluggeräts liegenden Ebene (E) um ein aktives Antennenelement auf umlaufenden Kreisen mit einem Radius von jeweils etwa n·¼·λ(λ = Betriebswellenlänge, n = 1, 2, 3, 4, ...) gleichmäßig verteilt und/oder als Gruppe verteilt angeordnet sind und
– dass die kontrolliert gesteuerte Einstellung der elektrisch wirksamen Länge der einzelnen passiven Antennenelemente stufenweise mittels Zu- oder Abschaltung oder Überbrückung passiver elektronischer Bauelemente oder kontinuierlich mittels steuerbarer elektronischer Bauelemente erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft im Bereich einer Außenfläche eines Fluggeräts angeordnete phasengesteuerte Antenne und deren Verwendung.
  • Für die Übertragung großer Datenmengen zwischen unbemannten Fluggeräten, Flugzeugen, Fahrzeugen und ortsfesten Stationen über große Entfernungen sind nachführbare gebündelte Antennen erforderlich, die sich selbsttätig und entsprechend der Fortbewegungsgeschwindigkeit des jeweiligen Geräts auf die Gegenstelle ausrichten können.
  • Der Einsatz von mechanisch schwenkbaren oder phasengesteuerten Richtantennen, die meistens mit entsprechend großen Radomen verkleidet sind, ist wegen des erheblichen Raumbedarfes beispielsweise in kompakten Fluggeräten nur bedingt möglich. Grundsätzlich werden in beweglichen Geräten ortsfest eingebaute Antennen gegenüber mechanisch bewegbaren Antennen aufgrund der geringeren Empfindlichkeit gegenüber stärkeren mechanischen Belastungen bevorzugt. Deshalb wurden verstärkt phasengesteuerte Antennen entwickelt, deren Richtwirkung ohne mechanische Antriebe veränderbar ist und die deshalb auch wesentlich schneller auf eine neue Richtung positionierbar sind. Phasengesteuerte Richtantennen sind aber wegen der erforderlichen großen Anzahl von Teilantennen sehr aufwändig, da jede der Teilantennen phasen- und amplitudenkontrolliert angesteuert werden muss.
  • Phased- Array- Antennen sind im allgemeinen bekannt. Die US 4.656.482 A1 beschreibt eine in der Tragfläche eines Fluggeräts einbaubare Phased- Array-Antenne. Diese Antenne ist für den gleichen Verwendungszweck konzipiert, benötigt aber einen erheblichen Aufwand an Bauteilen für die Ansteuerung der einzelnen aktiven Antennenelemente, da jede der vielen Teilantennen phasen- und amplitudenkontrolliert angesteuert werden muss. Die Breitbandigkeit dieses Antennentyps ist bemerkenswert, die gesteuerte Einstellbarkeit der Richtwirkung ist insbesondere in der Elevationsrichtung jedoch eingeschränkt. Schließlich ist zur Erzeugung der Richtwirkung eine nicht unerhebliche Ausdehnung in der Basisebene notwendig.
  • Die DE 1 953 443 C beschreibt ein Sendeantennensystem für Funkfeuer mit einem Zentralstrahler und mehreren diesen konzentrisch umgebenden Ringen von als Reflektoren wirkenden parasitären Elementen. Benötigt wird eine sehr große Anzahl derartiger Reflektoren, die darüber hinaus in gleichmäßigem Abstand auf der Bezugsebene angeordnet sein müssen. Mittels Schaltdiode werden die Reflektoren in zyklischer Reihenfolge ein- oder ausgeschaltet. Ein derartiges System eignet sich aufgrund seiner Größe nicht für den Einbau in bewegliche Geräte, insbesondere in Fluggeräte. Außerdem erlaubt die Ansteuerung der Reflektoren über Schieberegister keine wahlfreie Ausrichtung des Strahlungsdiagramms.
  • In der US 2003/0071758 A1 wird eine Reflektorantenne für den Mikrowellenbereich dargestellt, welche außen auf dem Rumpf eines Flugzeuges unter einer radomartigen Haube montiert ist. Aufgrund des mechanischen Drehantriebs der Antenne ist ein schneller Wechsel der Hauptstrahlrichtung der Antenne nicht möglich. Außerdem ist die vorgeschlagene Bauweise nur für Rümpfe von Flugzeugen bzw. für Karosserien von Fahrzeugen geeignet, nicht jedoch für den Einbau in aerodynamischen Wirkflächen, wie Tragflügel, Entenflügel oder Leitwerke.
  • Die US 2002/0186170 A1 betrifft eine Antenne, die in dünnen aerodynamischen Wirkflächen, wie beispielsweise wing end elements, integriert werden kann. Die etwa rundstrahlende Charakteristik dieser Antenne kann jedoch nicht beeinflusst werden, insbesondere bildet diese Antenne keine gebündelte Hauptstrahlrichtung aus, die in unterschiedliche Richtungen rasch verschwenkt werden kann.
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine phasengesteuerte Antenne zum Einbau im Bereich einer Außenfläche eines beweglichen Geräts, vorzugsweise eines Fluggeräts, zu entwerfen, welche die vorgenannten Nachteile des bekannten Standes der Technik vermeidet, sich durch vereinfachte Bauweise und elektrische Ansteuerung auszeichnet und die gerade hinsichtlich der flächigen Ausdehnung ohne Einschränkung der elektrischen Daten kompakter ausgeführt werden kann, und die Verwendung einer derartigen Antenne anzugeben.
  • Die Aufgabe wird in einfacher Weise durch die in den Ansprüchen 1 und 10 wiedergegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den nachbezogenen Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben.
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen phasengesteuerten Antenne ist neben der leichten Integrierbarkeit in vorgegebene Strukturen beweglicher Geräte auch der geringe Platzbedarf in der Ebene, in der die Antennenelemente angeordnet sind. Es ist vorteilhaft, dass in einer Ebene nur eine im Vergleich zum Stand der Technik geringe Anzahl von einzelnen Antennenelementen benötigt wird. Während bei Antennen für Funkfeuer bis über 100 Antennenelemente benötigt werden, genügen bei der erfindungsgemäßen Antennenanordnung weniger als 20 Antennenelemente. Weiterhin ist vorteilhaft, dass zwei oder mehrere Ebenen mit gleichartiger Anordnung von Antennenelementen übereinander eine zusätzliche Verbesserung der Richtwirkung und damit eine Erhöhung des Antennengewinns in Elevationsrichtung bewirken. Mit hochfrequenten Signalen wird vorteilhafterweise nur das zentrale aktive Antennenelement gespeist, während die Ausrichtung in Elevations- und Azimutrichtung ausschließlich über Steuersignale erfolgt, mit deren Hilfe die elektrisch wirksame Länge der passiven Antennenelemente verändert wird. Somit entfallen die im geläufigen Stand der Technik notwendigen aufwändigen Netzwerke zur phasenrichtigen Speisung einzelner Antennenelemente.
  • Wird die Antenne zum Empfang verwendet, ist es von Vorteil, dass der Wirkungsgrad der Antenne hoch ist, da keine Verteiler- und Phasenschiebernetzwerke vorhanden sind, deren Verluste den Wirkungsgrad vermindern.
  • Die einzelnen Antennenelemente können wahlweise als Monopole oder Dipole in geeigneten Bauformen ausgeführt sein. Die Verkopplung kann bauartbedingt mittels geeigneter Wahl der jeweiligen Querabmessung bzw. des Durchmessers der Antennenelemente und/oder auch durch die Wahl des Abstandes zwischen den einzelnen Antennenelementen beeinflusst werden.
  • Die kontrolliert gesteuerte Einstellung der Phasenwirkung der einzelnen passiven Antennenelemente erfolgt stufenweise durch Zuschaltung oder Abschaltung bzw. Überbrückung passiver Bauelemente wie Kapazitäten oder Induktivitäten oder durch Zuschaltung oder Abschaltung von steuerbaren Bauelementen wie beispielsweise Kapazitätsdioden oder Variometern, sowie auch durch Zuschaltung von Leitungen. Die stufenlose Ansteuerung der steuerbaren Bauelemente kann analog oder auch digital mittels D/A-Wandler erfolgen.
  • Zur Verbesserung der Richtwirkung in Elevationsrichtung werden vorteilhafterweise zwei oder mehrere Ebenen mit gleichen Gruppen von aktiven und passiven Antennenelementen unmittelbar übereinander angeordnet, wobei ein Abstand von mindestens einem Drittel der Betriebswellenlänge zwischen den Enden der Antennenelemente verschiedener Ebenen eingehalten werden soll. Das Antennendiagramm der Gesamtanordnung der phasengesteuerten Antenne in der Elavationsrichtung erfolgt dabei in vorteilhafter Weise mittels individueller Ansteuerung jeder Ebene hinsichtlich Betrag und Phase des Signals. Der Abstand zwischen zwei übereinander liegenden Ebenen soll mindestens ¾ λ der Betriebswellenlänge betragen.
  • Eine phasengesteuerte Antenne der erfindungsgemäßen Bauart eignet sich in vorteilhafter Weise zur Integration im Bereich der Kontur eines beweglichen Geräts, inbesondere zum Einbau in aerodynamische Wirkflächen wie Tragflügel, Leitwerk oder Klappen eines Fluggeräts. Je nach Einbauort variiert dann auch der maximale Bereich der nutzbaren Richtungen für Empfang und Abstrahlung von Signalen.
  • Die phasengesteuerte Antenne kann vorteilhafterweise auch in den äußeren Bereichen der Tragflügel eines Fluggeräts eingebaut sein, wobei diese Flügelenden derart um eine in Flugrichtung ausgerichtete Achse am Flügel verschwenkbar gelagert sind, dass während des Fluges sich das jeweilige Flügelende immer etwa in der Horizontalen befindet.
  • Schließlich wird noch eine besonders vorteilhafte Bauform der Antennenanordnung vorgeschlagen, bei der senkrecht zu einer Grundebene, die auch vielschichtig ausgeführt sein kann und mehrere Leiterbahnen oder -flächen aufweist, weitere streifenförmige Platten, welche die Antennenelemente und die zu deren Steuerung erforderlichen Bauelemente enthalten, angeordnet sind. Diese Platten bestehen in vorteilhafter Weise aus einem dieelektrisch wirksamen Material wie beispielsweise glasfaserverstärkten Epoxydharzplatten.
  • Aufgrund der kompakten Abmessungen wird auch die Radar-Ortbarkeit der Antenne reduziert. Somit können im Fall von Fluggeräten auch die Abwehrmaßnahmen (z. B. Flare Jammer) gegen die Bedrohung vom Boden deutlich vermindert werden. Außerdem wird die Ortbarkeit vom Boden her reduziert, da nur in Richtung der Gegenstelle abgestrahlt wird. Aufgrund der guten Bündelung in Azimut und Elevation wird wegen der geringeren notwendigen Sendeleistung die Ortbarkeit vom Boden aus reduziert, da nur in Richtung der Gegenstelle abgestrahlt wird. Dadurch wird die bereitzustellende elektrische Energie reduziert.
  • Ein schematisch vereinfachtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
  • 1: das Prinzip einer phasengesteuerte Antenne in einer Anordnung auf einer Ebene, die im Bereich einer Außenfläche eines Fluggeräts angeordnet sein kann,
  • 2a: verschiedene Ausführungsformen von Bauelementen zur Veränderung der elektrisch wirksamen Länge eines Antennenelements,
  • 2b: ein Antennenelement mit integrierten Bauelementen zur Veränderung seiner elektrisch wirksamen Länge,
  • 3: die Anordnung der phasengesteuerten Antenne im Bereich der Tragflügelenden eines Fluggeräts,
  • 4a: eine Antennenanordnung in einem schwenkbaren Flügelende,
  • 4b: die Verschwenkung der Flügelenden während eines Fluges,
  • 5: die Anordnung einer phasengesteuerten Antenne innerhalb eines Flügelendes,
  • 6a: eine Aufsicht auf die Grundplatte einer vorteilhaften Bauform der Antenne,
  • 6b: eine Schrägansicht auf die Grundplatte mit darauf angeordneten streifenförmigen Platten, welche die passiven Antennenelemente enthalten,
  • 7: Ausführungsbeispiele für streifenförmige Platten gemäß 6b mit passiven Antennenelementen.
  • Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße phasengesteuerte Antenne, die in einer Ebene angeordnet ist, die durch die Kreise K und L aufgespannt wird und die sich vorzugsweise etwa parallel zur Längsachse eines nicht näher dargestellten beweglichen Geräts, insbesondere eines Fluggeräts erstreckt. Unter der Längsachse wird hierbei die Hauptbewegungsrichtung des jeweiligen Geräts verstanden. Somit kann die Ebene E vorzugsweise etwa horizontal oder auch vertikal ausgerichtet sein, sowie in jeder Zwischenposition zwischen den genannten Lagen. Unter beweglichem Gerät werden Fahrzeuge, Schifte und vorzugsweise Fluggeräte und Flugzeuge verstanden.
  • Um ein zentral angeordnetes aktives Antennenelement 1 ist zumindest auf einem gedachten Kreis K eine Gruppe von passiven Antennenelementen 2, 2a, .., 2c platziert. Der Radius des Kreises beträgt hierbei ein Vielfaches n eines Viertels der Betriebswellenlänge λ, wobei n = 1, 2, 3, ... gilt. Hierbei ist eine Abweichung von bis zu 20% zulässig. Die Gruppe kann einerseits so gestaltet sein, dass sie eine kleine Anzahl zueinander beabstandet angeordneter Antennenelemente 2a, 2b, 2c (das bedeutet eine „Gruppe" im engeren Sinn) umfasst, sie kann andererseits auch diejenigen Antennenelemente 2 umfassen, die zueinander beabstandet und gleichmäßig verteilt um das aktive Antennenelement 1 herum angeordnet sind.
  • Eine deutliche Verbesserung der Bündelung der phasengesteuerten Antenne erhält man durch Anordnung weiterer Antennenelemente 3 als Gruppe im oben beschriebenen Sinn auf wenigstens einem weiteren außen liegenden Kreis L. Wenn nur in einer Vorzugsrichtung eine Bündelung erwünscht ist, genügt die Anordung einer dementsprechenden Gruppe von Teilantennen. Anderenfalls erfolgt die Auswahl der Gruppenelemente durch die gezielte Ansteuerung einer Teilmenge aus allen Antennenelementen. Der Radius des jeweils nächsten äußeren Kreise ist dann etwa 0,2 bis 0,3 × Betriebswellenlänge λ größer als der Radius des nächstinneren Kreises.
  • Als Antennenelemente 2, 2a, ... 3 finden übliche Monopole oder Dipole Verwendung, wobei die passiven Antennenelemente mit phasenschiebenden Bauelementen wie Kondensatoren oder Induktivitäten ausgestattet sind, die gesteuert zu- oder abschaltbar sind. Gleichwirkend ist auch eine kontinuierliche Veränderung der Kapazität mittels Kapazitätsdioden oder eine kontinuierliche Veränderung der Induktivität durch Einsatz von Variometern möglich. Beispiele a, b, c hierfür sind in der 2a aufgezeigt. Hierbei dienen Umwegleitungen und Spulen, zu denen zu- oder abschaltbare Dioden in geeigneter Weise parallel oder seriell hinzugefügt werden, zur Veränderung der elektrisch wirksamen Länge des jeweiligen Antennenelements.
  • Die 2b zeigt ein Ausführungsbeispiel der Antennenanordnung mit einer Beschaltung zum Zweck der Beeinflussung der elektrisch wirksamen Länge des Antennenelements, bei dem Kapazitätsdioden als steuerbare elektronische Bauteile zum Einsatz kommen. Weiterhin ist auch eine kontinuierliche Veränderung der Kapazität oder Induktivität zum Beispiel durch Kapazitätsdioden oder durch Variometer möglich. Eine mechanische Veränderung der Länge jedes passiven Antennenelements ist ebenso gut möglich.
  • Im konkreten Anwendungsfall wird somit jedenfalls zur Änderung der Abstrahlrichtung die jeweilige Phasenlage jedes passiven Antennenelements 2, 2a, ... 3 mittels Veränderung seiner elektrisch wirksamen Länge bewirkt. Die Ansteuerung der phasenverändernden Elemente erfolgt in jedem Fall über Steuersignale und nicht mittels hochfrequenter Signale, deren Führung besonderer Maßnahmen bedarf.
  • Die Erregung der passiven Antennenelemente 2, 2a, ... 3 erfolgt über die gegenseitige Verkopplung. Dadurch wird der Pegel von innen nach außen immer kleiner. Dies ist hinsichtlich der ohnehin erwünschten Unterdrückung der Nebenzipfel des Strahlungsdiagramms nur von Vorteil (tapering). Die Intensität der Verkopplung kann in einer bestimmten Bandbreite mittels geschickter Wahl der Querabmessung bzw. Dicke beeinflusst werden. Auch die Anpassung des gegenseitigen Abstandes der passiven Antennenelemente 2, 2a, ... 3 untereinander verändert den Grad der gegenseitigen Kopplung.
  • Funktionell vergleichbar ist die erfindungsgemäße Antennenanordnung mit einer Yagi-Antenne, die eine ähnlich verbesserte Richtwirkung in der Horizontalen aufweist. Zusätzlich ist eine Schwenkung des Antennendiagramms in der Horizontalen ohne Gewinnverlust möglich. Ähnlich wie bei der Yagi-Antenne tritt auch hier eine begrenzte Bündelung in der Elevationsrichtung auf.
  • Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenigstens eine weitere Gruppe von Antennenelementen wie die vorstehend beschriebene unter oder über der bestehenden Gruppe anzuordnen. Der Abstand von Dipolspitze zu Dipolspitze soll dabei mindestens ein Drittel der Betriebswellenlänge betragen. Natürlich erfolgt die Speisung der zentralen Antennenelemente und der bezüglich der Phasenlage gesteuerten passiven Antennenelemente in der oder den weiteren Gruppen in der gleichen, oben beschriebenen Weise. Das Antennendiagramm der Gesamtanordnung der phasengesteuerten Antenne in der Elevation mittels individueller Ansteuerung der jeweiligen Ebene hinsichtlich Betrag und Phase beeinflusst. Damit kann einerseits der Gewinn in der Elevationsrichtung erhöht werden und andererseits die Strahlrichtung in der Elevationsrichtung in einem bestimmten Bereich nachgeführt werden. In der Regel ist bei allen gängigen Einbauorten die erforderliche Einbautiefe vorhanden.
  • Die tatsächliche Größe der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist selbstverständlich abhängig von der gewählten Betriebsfrequenz. Beispielsweise ergibt sich für eine Antenne mit einer Bündelung in der Horizontalen von etwa 30 dB bei einer Betriebsfrequenz von 10 GHz ein Durchmesser in der Größenordnung von 30–40 cm. Ein Betrieb der erfindungsgemäßen Antenne ist in einem weiten Frequenzbereich möglich. Realistisch ist hierbei der Bereich von 1 bis 100 GHz, ideal von der Dimensionierung ist in der praktischen Anwendung der Bereich um 18 GHz. Diese Frequenz ist zudem noch hinsichtlich der Ausbreitungsbedingungen besonders günstig.
  • Die erfindungsgemäße Antennenanordnung eignet sich aufgrund ihrer kompakten Bauweise gut zur Integration an verschiedenen Einbauorten in oder an beweglichen Geräten. Hierbei seien auch bemannte oder unbemannte Rad- oder Ketten-Fahrzeuge erwähnt, die mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung im Bereich der seitlichen oder oberen Außenflächen der Karosserie auf einfache Weise ausgestattet werden können. Gleiches gilt für die Anwendung im Bereich der Aufbauten von Schiffen.
  • In vorteilhafter Weise eignet sich die Antennenanordnung jedoch für den Einbau in aerodynamischen Wirkflächen von unbemannten oder bemannten Fluggeräten. Aufgrund der geringen Querabmessungen ist der Einbau in Tragflächen unproblematisch. Da ein gewisser Abstand zu den Außenkanten eingehalten werden kann, kann deren Einfluss auf die Abstrahlcharakteristik vernachlässigt werden. Die erforderliche Tiefe für den Einbau einer Antennenanordnung mit zwei oder mehreren Ebenen ist in einer Tragfläche in aller Regel kein Problem.
  • In besonderer Weise eignet sich die erfindungsgemäße Antennenanordnung für den Einbau in dünnen aerodynamischen Wirkflächen, wie Seiten- und Höhenleitwerken, sowie in Entenflügeln. Hierbei bildet im einfachsten Fall eine Ebene E, in der die Antennenelemente 1, 2, ..., 3 angeordnet sind, die Symmetrieebene der aerodynamischen Wirkfläche. Werden mehrere gleichartige Ebenen von Antennenanordnungen verwendet, so fällt deren Mittelebene mit der Symmetrieebene zusammen. Bei profilierten dünnen aerodynamischen Wirkflächen gilt dies in angenäherter Weise.
  • Die 3 zeigt eine Einbaumöglichkeit, für welche die erfindungsgemäße Antennenanordnung aufgrund ihrer geometrischen Ausdehnung sehr gut geeignet ist, nämlich die Flügelenden eines unbemannten oder auch bemannten Fluggeräts 5. Die Ebene E erstreckt sich hierbei etwa in der Mittelebene des Flügelprofils.
  • Eine Detaillösung hierzu ist in der Skizze der 4a dargestellt. Das Flügelende 4, das die gesamte Antennenanordnung enthält, ist um eine etwa in der Mittelebene in Flugrichtung verlaufende Schwenkachse 6 drehbar gelagert. Die Skizze 4b zeigt schematisch vereinfacht, wie die Flügelenden 4 bei schräger Fluglage des Fluggeräts 5 mit Hilfe geeigneter Antriebe so verschwenkt werden können, dass die Ebene E der Antennenanordnung immer etwa in der Horizontalen zu liegen kommt.
  • Somit deckt je eine Antenne im Fall des Einbaus in die Flügelenden 4 den halben Azimutbereich ab. Deshalb kann die Anzahl der passiven Antennenelemente 2, 2a, ... 3 bei dieser Bauform, die in 5 in der Draufsicht dargestellt ist, an der zum Rumpf des Fluggeräts zeigenden Seite verringert werden. Die Antennenanordnungen in beiden Flügelenden ergänzen sich somit gegenseitig bei der Abdeckung des gesamten Azimutsbereichs. Es ist auch denkbar, den schwenkbaren Teil der Antennenanordnung mit einem Radom zu verkleiden.
  • Die Realisierung der vorgeschlagenen Antennenanordnung erfolgt in kostengünstiger und zweckmäßiger Weise auf einer ein- oder mehrschichtigen Platte 7, die grundsätzlich aus einem isolierenden Trägermaterial besteht und die auch alle erforderlichen Zuleitungen 15 zu dem aktiven und den passiven Antennenelementen 1, 2, 3, sowie deren Befestigungsvorrichtungen enthält. Weiterhin ist in einer geeigneten Schicht, vorzugsweise auf der Unterseite der Platte 7 eine in der Skizze nicht näher dargestellte Massefläche als Bezugspotential vorgesehen, die insbesondere bei der Verwendung von Monopolen zwingend erforderlich ist.
  • Die passiven Antennenelemente 2, ..., 3 sind auf konzentrischen Kreisen K, L, M angeordnet und mit den auf der Platte 7 befindlichen Zuleitungen elektrisch verbunden. An denjenigen Stellen, an denen jeweils ein passives Antennenelement 2, ..., 3 angeordnet ist, können beispielsweise Ausnehmungen A in der Platte 7 eingelassen sein, deren Zweck im Zusammenhang mit der 7 später beschrieben wird.
  • Die 6b zeigt eine konstruktiv einfache Möglichkeit, die jeweils benötigten passiven Antennenelemente 2, ..., 3 auf konzentrischen Kreisen K, L, M um das aktive Antennenelement 1 herum anzuordnen. Hierzu werden die passiven Antennenelemente 2, ..., 3 auf streifenförmigen Platten 8, ..., 11 angebracht oder mittels üblicher Herstellverfahren ausgebildet. Die streifenförmigen Platten weisen auf isolierendem Trägermaterial angeordnete elektrisch leitfähige Bahnen oder Flächen auf, die einerseits der elektrischen Verbindung von Bauelementen 12 dienen, aber auch zur Erzeugung der Antennenelemente selbst oder von Teilen hiervon verwendet werden können. Vorzugsweise auf den streifenförmigen Platten sind auch diejenigen elektrischen Bauelemente 12 angebracht, die für die aktive Veränderung der elektrischen Länge eines passiven Antennenelements benötigt werden.
  • Die 7 zeigt schließlich eine Seitenansicht einer bereits aus der Beschreibung zu 6b bekannten streifenförmigen Platte 8, ..., 11. An der Oberkante sind jeweils im Bereich der passiven Antennenelemente 2 Fortsätze 13 mit etwa rechteckigem Querschnitt erkennbar. Diese werden beim Zusammenbau der gesamten Antennenanordnung 7, 8, ..., 11 in die aus 6a bekannten Ausnehmungen A der Grundplatte 7 gesteckt und ergeben damit einen formschlüssigen Übergang zwischen beiden beteiligten Platten. Gleichwirkende Verbindungsmöglichkeiten zwischen der Grundplatte und der oder den streifenförmigen Platten sind genau so gut einsetzbar. Angedeutet ist weiterhin die Positionierung der einzelnen Antennenelemente 2 auf der streifenförmigen Platte 8. Im Ausführungsbeispiel sind dabei (vgl. 2b) die elektrisch nicht veränderbaren Teilelemente 14 des jeweiligen Antennenelements 2 als Leiterbahnen ausgeführt, wobei die zwischen den Teilelementen verbleibenden Freiräume für die Montage der die elektrisch wirksame Länge bestimmenden Bauteile 12 verwendet werden.
  • Schließlich eignet sich die Antennenanordnung sehr gut für die Montage in Gehäusen, die außerhalb der Kontur von beweglichen Geräten derart montiert werden, dass die Bezugsebene E etwa parallel zur Längsachse des beweglichen Geräts verläuft. Bei der Verwendung an Fluggeräten wird dieses Gehäuse aerodynamisch günstig gestaltet.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen und oben beschriebenen Antennenanordnung an einem beweglichen Gerät, insbesondere einem bemannten oder einem unbemannten Fluggerät.

Claims (10)

  1. Im Bereich einer Außenfläche eines Fluggeräts angeordnete phasengesteuerte Antenne, dadurch gekennzeichnet, – dass die phasengesteuerte Antenne innerhalb der Kontur der Außenfläche des Fluggeräts oder einer aerodynamischen Wirkfläche angeordnet ist, – dass die phasengesteuerte Antenne eine Mehrzahl von passiven Antennenelementen (2, 2a, 2b, 2c, 3) umfasst, welche senkrecht zu wenigstens einer etwa parallel zur Längsachse des Fluggeräts liegenden Ebene (E) um ein aktives Antennenelement auf umlaufenden Kreisen mit einem Radius von jeweils etwa n·¼·λ(λ = Betriebswellenlänge, n = 1, 2, 3, 4, ...) gleichmäßig verteilt und/oder als Gruppe verteilt angeordnet sind und – dass die kontrolliert gesteuerte Einstellung der elektrisch wirksamen Länge der einzelnen passiven Antennenelemente stufenweise mittels Zu- oder Abschaltung oder Überbrückung passiver elektronischer Bauelemente oder kontinuierlich mittels steuerbarer elektronischer Bauelemente erfolgt.
  2. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der steuerbaren Bauelemente entweder analog oder digital mittels eines D/A-Wandlers erfolgt.
  3. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antenne aus in mehreren zueinander parallelen Ebenen (E) übereinander angeordneten Gruppen von aktiven und passiven Antennenelementen (1, 2, 2a, ..., 3) gebildet wird.
  4. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Antennendiagramms der Gesamtanordnung der phasengesteuerten Antenne in der Elevation mittels individueller Ansteuerung der jeweiligen Ebene hinsichtlich Betrag und Phase erfolgt.
  5. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Ebenen wenigstens drei Viertel der Betriebswellenlänge λ beträgt.
  6. Phasengesteuerte Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne im Bereich der Flügelenden (4) des Fluggeräts (5) angeordnet ist.
  7. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Teil (4) des Flügels, der die Antennenanordnung beinhaltet, um eine in Flugrichtung angeordnete Achse (6) in der Elevation schwenkbar gelagert ist.
  8. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkung in Abhängigkeit von der Lage des Fluggeräts derart erfolgt, dass sich der jeweilige Teil (4) des Flügels in der Horizontalen befindet.
  9. Phasengesteuerte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau der Antenne eine Grundplatte (7) mit einer Vielzahl von Ebenen, die leitfähige Bahnen oder Flächen aufweisen, umfasst, auf der senkrecht zur Grundplatte (7) in jeweils kreisförmiger Anordnung weitere streifenförmige Platten (8, ..., 11) angeordnet sind, die die passiven Antennenelemente (2, 2a, ..., 3) sowie die zu deren Steuerung erforderlichen Bauelemente (12) enthalten.
  10. Verwendung einer phasengesteuerten Antenne an einem beweglichen Gerät, insbesondere einem Fluggerät, welche eine Vielzahl von Antennenelementen umfasst, und die im Bereich der Außenfläche des beweglichen Geräts so angeordnet ist, dass in wenigstens einer Ebene etwa parallel zur Längsachse des beweglichen Geräts jeweils einem aktiven Antennenelement eine Vielzahl von passiven Antennenelementen zugeordnet ist, welche senkrecht zur jeweiligen Ebene um das aktive Antennenelement auf umlaufenden Kreisen mit einem Radius von jeweils n·¼·λ((λ = Betriebswellenlänge, n = 1, 2, 3, ...) verteilt und/oder als Gruppe angeordnet sind.
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