III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es
ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung,
ein möglich
kompaktes Antennensystem zu schaffen, welches einen vorzugsweise
gleichzeitigen Betrieb in wenigstens zwei verschiedenen Frequenzbändern, insbesondere
im Bereich der Satellitenkommunikation unter Verwendung von zirkular
polarisierten Wellen mit einer quasi-hemisphärischen Abstrahlcharakteristik,
ermöglicht.
Hierbei
findet ein derartiges Antennensystem vorzugsweise Verwendung auf
einem U-Boot. Jedoch kann auch ein Anwender beim Betrieb auf herkömmlichen
Schiffen über
Wasser oder an Land von den erfindungsgemäßen Vorteilen profitieren.
b) Lösung der Aufgabe
Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demzufolge
wird ein Antennensystem zum gleichzeitigen Betrieb, insbesondere
zum Senden und Empfangen im Vollduplex-Betrieb, in wenigstens zwei
verschiedenen Frequenzbereichen vorgeschlagen, das neben gegebenenfalls
sonstigen vorhandenen Antennen wenigstens zwei quadrifilare Helixantennen
umfasst, von denen jede zwei orthogonal zueinander angeordnete und
mit 90° Phasenverschiebung
angeregte Doppelwendeln aufweist. Erfindungsgemäß winden sich die beiden Helixantennen
um eine gemeinsame Längsachse, wobei
sie hinsichtlich dieser Längsachse
um einen Winkel von 45° gegeneinander
verdreht sind. Die Doppelwendeln beider Helixantennen weisen hierbei
in einer beliebigen Schnittebene quer zur Längsachse jeweils denselben
Abstand zur Längsachse
auf.
Diese
spezielle Anordnung der beiden Helixantennen zeichnet sich durch
eine besonders hohe Symmetrie aus, so dass hierdurch erfindungsgemäß die gegenseitige
Beeinflussung der beiden Antennen minimiert wird.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weisen die jeweiligen Doppelwendeln der beiden Helixantennen auch
dieselbe Steigung auf, wodurch die Symmetrie des Systems noch einmal
weiter verbessert werden kann.
Vorzugsweise
sind hierbei die Doppelwendeln der beiden Helixantennen auf der
Mantelfläche
eines zur Längsachse
rotationssymmetrischen Körpers
angeordnet. Als rotationssymmetrischer Körper kommt hier insbesondere
ein Zylinder in Frage, jedoch sind auch andere geometrische Körper wie
beispielsweise ein Konus denkbar.
Die
Einspeisung der jeweiligen Helixantenne erfolgt in einer quer zur
Längsachse
verlaufenden Ebene, die an einem Ende der jeweiligen Helix liegt.
In
dieser Einspeiseebene erfolgt die Einspeisung der jeweiligen Helixantenne
auf übliche
Weise, d. h. dass die jeweiligen Doppelwendeln mit einer Phasenverschiebung
von 90 Grad betrieben werden, wobei die Einspeisung jeder einzelnen
Doppelwendel vorzugsweise über
ein geeignetes Symmetrierglied erfolgt. Als Symmetrierglieder kommen
aller bekannten Symmetrieübertäger mit
Wicklungen oder aus Leitungselementen der bekannten Bauweisen in
Frage, beispielsweise Sperrtöpfe,
Symmetrierschleifen und -töpfe,
Schlitzübertrager.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die Symmetrisierung jeder Doppelwendel über einen Symmetriertrafo in
Form einer Kurzschlussleitung mit λ/4-Länge.
Die
phasenversetzte Einspeisung zur Erzeugung der Zirkularpolarisation
erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Hybridkopplungen oder Ähnlichem.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
fallen die beiden Einspeiseebenen der beiden Helixantennen zusammen.
Die gemeinsame Einspeiseebene beider Helixantennen kann hierbei
vorzugsweise an dem der Abstrahlungsrichtung zugewandten Ende der
Helixantennen liegen. In diesem Fall können die vorzugsweise verwendeten
Symmetriertrafos problemlos in einer symmetrischen Anordnung im
Inneren der Helixantennen untergebracht werden.
Bevorzugt
sind die Doppelwendeln wenigstens einer Helixantenne an dem nicht
angeregten Ende offen. Auf diese Weise kann über die Länge der Doppelwendeln die jeweilige
Resonanz der Helixantenne beeinflusst werden. In dieser Ausführungsform
weisen die Doppelwendeln der beiden ineinander verschachtelt aufgebauten
Helixantennen eine unterschiedliche Länge auf, so dass die beiden
Helixantennen unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben.
Bei
den zwei Frequenzbereichen, auf denen die beiden Helixantennen des
erfindungsgemäßen Antennensystems
betrieben werden können,
kann es sich bevorzugt um die Bereiche von 210 – 300 MHz, insbesondere 240 – 270 MHz
und von 260 – 350
MHz, insbesondere 290 – 320
MHz, handeln, um auf diese Weise ein Senden und Empfangen im UHF-Satcom
System zu ermöglichen.
Obwohl
die beiden Helixantennen des erfindungsgemäßen Antennensystems vorzugsweise
gleichzeitig betrieben werden können,
d. h. im so genannten Full- Duplex-Betrieb,
können
sie auch im so genannten Half-Duplex-Betrieb verwendet werden, bei
dem immer nur eine der beiden Antennen in Betrieb ist.
Welche
der beiden Betriebsarten letztendlich verwendet wird, hängt von
den Anforderungen des Benutzers sowie der elektronischen Ausstattung
des Antennensystems ab.
Vorzugsweise
sind die beiden Helixantennen von ihren geometrischen Abmessungen,
also beispielsweise Anzahl der Windungen oder Steigung der Windungen,
insbesondere aber von ihrem Verhältnis
Durchmesser zu Länge
so ausgelegt, dass die eine Helixantenne ihre Resonanz im Bereich
von 210 – 300
MHz, insbesondere 240 – 270
MHz und die zweite Helixantenne ihre Resonanz im Bereich von 260 – 350 MHz,
insbesondere 290 – 320
MHz hat und gleichzeitig für
zirkular (vorzugsweise rechtspolarisiert) polarisierte Wellen eine
omnihemisphärische
Strahlungscharakteristik erreicht wird.
Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Antennensystem
wenigstens eine weitere Antenne, die koaxial zu den beiden Helixantennen,
vorzugsweise im von den beiden Helices definierten Innenraum angeordnet
ist.
Bei
dieser wenigstens einen weiteren Antenne kann es sich beispielsweise
um einen Monopolstrahler, insbesondere um eine Stabantenne handeln.
Jedoch sind hierbei auch andere Antennenformen denkbar, solange
eine koaxiale Anordnung, vorzugsweise im Innenraum, der Helixantennen
möglich
ist.
Um
eine möglichst
geringe Kopplung zwischen den Helixantennen einerseits und der zusätzlichen
Antenne andererseits zu erhalten, ist eine möglichst genaue koaxiale Ausrichtung
der zusätzlichen
Antenne im Zentrum der Helix wünschenswert.
Vorzugsweise weisen demzufolge die Strahler der zusätzlichen
Antenne eine rotationssymmetrische Form auf.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Antennensystems
handelt es sich bei der weiteren Antenne um eine Stabantenne mit
einer Dachkapazität
in Form einer Platte, die aufgrund ihrer geometrischen Abmessungen
zum Empfang in den Frequenzbereichen von 0,5 – 60 MHz und 125 – 190 MHz, insbesondere
in den Frequenzbereichen von 1 – 30
MHz und 155 – 160
MHz verwendet werden kann.
Wie
bereits weiter oben angedeutet wurde, ist eine möglichst symmetrische Anordnung
des Antennensystems für
eine Entkopplung der einzelnen Antennen voneinander äußerst wichtig.
Um eine derartige symmetrische Anordnung auch bei den Umweltbedingungen,
denen die Antenne im Einsatz unterworfen wird, zu gewährleisten,
ist entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung
ein spezieller mechanischer Aufbau vorgesehen.
Demzufolge
umfasst das erfindungsgemäße Antennensystem
vorzugsweise einen stabilen Grundkörper, auf dessen Außenfläche die
Doppelwindungen der beiden Helixantennen entlang einer Längsachse
des Grundkörpers
fest angeordnet sind. Die Doppelwendeln können hierbei beispielsweise
die Form von Drähten aufweisen,
die auf der Außenfläche befestigt
sind. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um Bänder aus einem elektrisch leitenden
Material, beispielsweise Kupferbänder,
die flach auf der Außenfläche des
Grundkörpers angeordnet
sind.
Der
Grundkörper
besteht aus einem beliebigen elektrisch nicht leitenden Material,
das die gewünschten
mechanischen Eigenschaften bezüglich
Stabilität
und/oder Steifigkeit aufweist. Denkbar sind hier Polymere oder sonstige
Kunststoffe, beispielsweise Kapton, Mylar oder ähnliches.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
weist der Grundkörper
des Antennensystems die Form eines Hohlzylinders auf. Die Einspeisung
der Helixantennen erfolgt auf einer Stirnseite des Grundkörpers, vorzugsweise
von der Befestigungsseite des Antennensystems aus gesehen am distalen
Ende und somit an dem der Anstrahlungsrichtung zugewandten Ende.
Auf
der Stirnseite des Grundkörpers
erfolgt die Einspeisung der Doppelwendeln von einem zentralen Punkt
aus, der im Wesentlichen mit der Längsachse der Helixantennen
und somit das Grundkörpers
zusammenfällt, über radial
nach außen
verlaufende Segmente aus leitenden Material, die auf der Stirnseite
aufgebracht sind und jeweils zu den zusammengehörenden Doppelwendeln führen.
Um
zu verhindern, dass die vorzugsweise im Inneren des Grundkörpers verlaufenden
Einspeiseleitungen sowie die gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
jeweils zugehörigen
Symmetriertrafos in Form von λ/4-Kurzschluss-Leitungen
bei mechanischer Belastung des Antennensystems ihre Lage ändern und
somit ihre zur Entkopplung der beiden Helixantennen notwendige,
symmetrische Anordnung verlieren, werden diese Leitungen erfindungsgemäß durch
ein ausreichend steifes Schaumstoffmaterial ortsfest an ihren Positionen gehalten.
Als Schaumstoffmaterial kann hier beispielsweise Polyurethanschaum,
Polystyrol, Polyvinylchloridschaum, aber auch andere Schaumstoffe
verwendet werden, solange die zum Haltern der Leitungen notwendige
Steifheit gewährleistet
ist.
Neben
der notwendigen Steifheit sollte der verwendete Schaumstoff auch
noch spezielle elektrische Eigenschaften aufweisen, um insbesondere
die Abstrahlungseigenschaften der Helixantennen möglichst
wenig zu beeinflussen. Demzufolge weist erfindungsgemäß der verwendete
Schaumstoff vorzugsweise eine Dielektrizitätskonstante und einen Verlustfaktor
auf, die mit denen von Luft vergleichbar sind.
Hierbei
kann der gesamte hohle Innenraum des Grundkörpers mit dem Schaumstoffmaterial
ausgekleidet sein, wobei die Leitungen dann durch entsprechende
Kanäle
in dem Schaumstoffmaterial geführt
werden. Bevorzugt werden jedoch eine oder mehrere Zylinder aus dem
entsprechenden Schaumstoffmaterial verwendet, die entlang der Längsachse
des Grundkörpers
ausgerichtet sind und auf deren Mantelflächen geeignete Nuten zur Aufnahme
und Lagerung der entsprechenden Leitungen vorgesehen sind. In diesem
Fall bleibt der restliche hohle Innenraum des Grundkörpers frei.
Vorzugsweise
werden die Leitungen durch den verwendeten Schaumstoff über den
Großteil
der Länge im
Inneren des Grundkörpers
auf einem konstanten Abstand gehalten. Dieser Abstand wird jedoch
nahe dem Einspeisepunkt auf der Stirnfläche des Grundkörpers verringert,
um durch eine möglichst
geringe Überleitung zwischen
der jeweiligen Einspeiseleitung und dem zugehörigen Symmetriertrafo eine
möglichst
gute Symmetrisierung zu erhalten.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
können
selbstverständlich
im Inneren der Schaumstoffkörper Bohrungen
für weitere
Leitungen für
die Versorgung zusätzlicher
Antennen vorgesehen sein.
Zum
Schutz des Antennensystems gegen Wasser und den üblicherweise herrschenden Wasserdruck bei
der Verwendung mit einem U-Boot ist die gesamte Konstruktion erfindungsgemäß mit einer
Haube z.B. aus Kunststoff umgeben. Diese Kunststoffhaube besitzt
eine im Wesentlichen zylindrische Form, die an ihrem bezüglich der
Befestigung des Antennensystems am U-Boot-Rumpf distalen Ende mit
einer halbkugelförmigen Abdeckung
versehen ist und an ihrem proximalen Ende mit der am Rumpf zu befestigenden
Platte dicht verbunden wird. Der Außendurchmesser dieser Kunststoffhaube
wird durch den beim Einbau zur Verfügung stehenden Platz vorgegeben.
Als Materialien kommen hier beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff,
Epoxidharz oder ähnliches
in Frage.
Im
Fall der Verwendung auf einem normalen Schiff oder an Land dient
diese Kunststoffhaube im Wesentlichen dem Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen. Da
das Erfordernis des Standhaltens gegen Druck in diesem Fall nicht
gegeben ist, können
die Dicke der Haube geringer sein und/oder geringere Anforderungen an
das verwendete Material gestellt werden.
c) Ausführungsbeispiele
Eine
Ausführungsform
gemäß der Erfindung
ist im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben.
Es zeigen:
1:
eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennensystems mit
zwei quadrifilaren Helixantennen;
2:
eine Aufsicht auf die Deckplatte an der Stirnseite des in der in 1 gezeigten
Ausführungsform
verwendeten Grundkörpers,
auf der die gemeinsame Einspeiseebene der Helixantennen liegt;
3:
eine Aufsicht auf die Anschlussplatte der Einspeiseleitungen der
in 1 gezeigten Ausführungsform;
4:
eine Schnittansicht der in 2 dargestellten
Deckplatte und
5:
eine Detailldarstellung eines Teilbereichs von 1.
1 zeigt
eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennensystems.
Dieses umfasst zwei quadrifilare Helixantennen 3, 4,
die auf der Mantelfläche
eines Grundkörpers 1 in Form
eines Hohlzylinders angeordnet sind.
In
den zylindrischen Grundkörper 1 ist
an dessen bezüglich
der Befestigung des Antennensystems proximalen Ende ein halb offener
Montagezylinder 6 eingebracht, dessen geschlossenes Ende
in Richtung der Abstrahlung des Antennensystems zeigt. In der Mitte
dieser Stirnfläche 61 des
Montagezylinders 6 ist eine kreisförmige Aussparung zur Aufnahme
einer Befestigungsplatte 5 vorgesehen, die mit Hilfe von
Schrauben 56 an dem Montagezylinder 6 befestigt
wird.
2 zeigt
eine Aufsicht von unten auf die Befestigungsplatte 5. Neben
den Schraubenlöchern 55 zu Befestigung
der Platte 5 an dem Montagezylinder 6 weist die
Platte 5 zunächst
vier Anschlüsse 51,52,53,54 für die Einspeisungsleitungen
der Doppelwendeln T0,R0,T90,R90 der beiden Helixantennen 3,4 auf,
an die die jeweiligen von den Hybridkopplungen 62 (siehe 5)
des Basismoduls des Antennensystems kommenden Versorgungsleitungen
angeschlossen werden können.
Bei diesen Leitungen handelt es sich um übliche Koaxialleitungen.
Zu
jedem dieser vier Anschlüsse 51,52,53,54 ist
jeweils diametral zur Längsachse
des Grundkörpers 1 ein
Anschluss 51a,52a,53a,54a vorgesehen,
der jeweils das Ende der zu der entsprechenden Doppelwendel T0,R0,T90,R90
gehörigen λ/4-Kurzschlussleitung 8 darstellt.
Diese insgesamt acht Anschlüsse 51,52,53,54,51a,52a,53a,54a sind
symmetrisch im gleichen Winkelabständen von 45 Grad auf einer
Kreislinie mit konstantem Abstand zur Längsachse des Grundkörpers 1 angeordnet.
Von
den vier Anschlüssen 51,52,53,54 verlaufen
im Inneren des zylindrischen Grundkörpers 1 koaxiale Kabel 7 in
Richtung des distalen Endes des Grundkörpers 1, um dort zunächst die
Deckplatte 2, mit der das distale Ende des Grundkörpers 1 verschlossen
ist, in einem zentralen Bereich zu durchstoßen. Wie in 3 dargestellt
wird, sind hierbei die jeweiligen Außenleiter der koaxialen Kabel 7 auf
der Stirnseite der Deckplatte 2 mit Sektoren 21,22, 23,24 verbunden.
Diese bestehen aus leitenden Material und führen von dem zentralen Bereich
jeweils radial nach außen,
um von dort die erste Wendel der jeweilige Doppelwendel T0,R0,T90,R90
zu speisen. Im vorliegenden Fall bestehen die Sektoren 21,22, 23,24 aus
einer Kupferfolie, die auf die Deckplatte 2 aus nicht leitendem
Material aufgebracht sind.
Jeweils
diametral zu den Sektoren 21,22,23,24,
die jeweils mit den Außenleitern
der entsprechenden Einspeiseleitungen 7 verbunden sind,
befinden sich Sektoren 21a,22a,23a,24a,
die ebenfalls aus Kupferfolie bestehen und radial von dem zentralen
Bereich radial nach außen
führen,
um von dort die zweite Wendel der jeweilige Doppelwendel T0,R0,T90,R90
zu speisen.
Um
eine korrekte Speisung der jeweiligen Doppelwendeln T0,R0,T90,R90
zu erhalten, wird der jeweilige Innenleiter 7a der Einspeiseleitungen 7 einer
Doppelwendel T0,R0,T90,R90, wie in 4 dargestellt,
mit dem jeweils zur entsprechenden Doppelwendel T0,R0,T90,R90 gehörenden,
diametral liegenden Sektor 21a,22a,23a,24a und
einer zugehörigen
Leitung 8 verbunden. Diese Leitung 8 wird im vorliegenden
Fall jeweils durch den Außenleiter
eines Koaxial-Kabels gebildet, welches jedoch keinen Innenleiter
aufweist. Der Außenleiter
der Einspeise leitung 7 und die zugehörige Leitung 8 bilden
jeweils eine λ/4-Kurzschluss-Leitung zur
Transformierung des unsymmetrischen Signals der Einspeiseleitung 7 in
ein symmetrisches Signal an der Speisestelle. Die Leitung 8 erstreckt
sich durch die Deckplatte 2 ins innere des Grundkörpers 1,
durchquert diesen und ist leitend mit der Platte 2 verbunden.
Aufgrund
des Erfordernisses, dass diese λ/4-Kurzschluss-Leitung
einem Viertel der Wellenlänge
der Resonanzfrequenz der jeweiligen Helixantenne 3,4 entsprechen
muss, ergeben sich die Lage der Platte 5 und somit die
geometrischen Abmessungen des Montagezylinders 6 im Inneren
des Grundkörpers 1.
Im
vorliegenden Fall werden die Einspeiseleitungen 7 und die
Leitungen 8 von der Platte 5 ausgehend im Inneren
des Grundkörpers 1 zunächst von
drei zur Längsachse
des Grundkörpers
ausgerichteten Zylindern 9 aus Schaumstoffmaterial, sowie
zwischen diesen Zylindern 9 angeordneten Trennscheiben 10 gehaltert.
Die Zylinder 9 weisen hierbei einen identischen Querschnitt
auf, wobei die Einspeiseleitungen 7 und die Leitungen 8 in
entsprechenden Nuten in den Mantelflächen der Zylinder 9,
sowie in Durchgangsöffnungen
in den Trennscheiben 10 geführt sind. Auf diese Weise werden
die Leitungen 7,8 in ihrer symmetrischen Anordnung
mit im wesentlichen identischen Abstand zur Längsachse des Grundkörpers 1 gehalten.
Im
Anschluss an die dritte Trennscheibe 10 werden die Leitungen 7,8 dann
in Nuten in der Mantelfläche
eines im Wesentlichen konusförmigen
Schaumstoffkörpers 9a geführt, der
sich in Richtung der Deckplatte 2 verjüngt. An diesem konusförmigen Schaumstoffkörper 9a schließt sich
eine weitere Trennscheibe 10a mit kleineren Radius an,
die wiederum Durchgangsöffnungen
für die
durch zu führenden
Leitungen 7,8 aufweist. Schließlich ist zwischen der Trennscheibe 10a und
der Deckplatte 2 ein weiterer Zylinder 11 aus
Schaumstoff angeordnet, der wiederum Nuten in seiner Mantelfläche aufweist,
um die durch zu führenden
Leitungen 7,8 aufzunehmen.
Auf
diese Weise kann symmetrisch der Abstand zwischen den zu einer Doppelwendel
T0,R0,T90,R90 gehörenden
Leitungen 7,8 verringert werden, so dass zu einer
besseren Symmetrisierung der in 4 dargestellte,
frei liegende Bereich des Innenleiters 7a klein gegenüber der
Wellenlänge λ wird.
Im
vorliegenden Fall wird als Schaumstoffmaterial für die Zylinder 9,
den konusförmigen
Schaumstoffkörper 9a und
den Zylinder 11 ein Material verwendet, das vorzugsweise
die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweist:
| Dichte: |
< 50 kg/m3, insbesondere < 35 kg/m3 |
| Dielektrizitätskonstante: |
1,0 – 1,1 für Frequenzen < 26,5 GHz |
| Dielektrischer
Verlustfaktor: |
< 0,002 für Frequenzen < 10 GHz |
Als
kommerziell erhältliches
Schaumstoffmaterial kommt hierfür
beispielsweise ein geeigneter Polymethacrylimid-(PMI-)-Hartschaumstoff
wie Rohacell®31
in Frage.
Die
Trennscheiben 10 und 10a bestehen im vorliegenden
Fall aus einem vorzugsweise sehr steifen Material mit guter Bruchfestigkeit
und geeigneten dielektrischen Eigenschaften. Beispielsweise werden
diese Anforderungen von Polyvinylchlorid (PVC hart) erfüllt.
Weiterhin
weisen die Zylinder 9, der konusförmige Schaumstoffkörper 9a,
der Zylinder 11 sowie die Trennscheiben 10 und 10a im
vorliegenden Fall eine zentrale Bohrung auf, so dass gegebenenfalls
zentral auf der Längsachse
des Grundkörpers 1 eine
oder mehrere Einspeiseleitungen für zusätzliche Antennen, die beispielsweise
auf der Deckplatte 2 befestigt sein können, geführt werden können.
Die
Doppelwendeln T0,R0,T90,R90 der beiden Helixantennen 3,4 werden
in der vorliegenden Ausführungsform
jeweils durch entsprechende Bänder
aus Kupferfolie gebildet, die auf die Mantelfläche des Grundkörpers 1 gewickelt
sind. Demzufolge sind die jeweiligen Doppelwendeln im vorliegenden
Fall an dem der Einspeisung gegenüberliegenden Enden offen. Die
Bänder
sind an dem Übergangsbereich
zwischen der Deckplatte 2 und der Mantelfläche des
Grundkörpers 1 elekt risch
leitend mit den jeweiligen Sektoren 21,21a,22,22a,23,23a,24,24a der
Doppelwendeln verbunden.
Die
beiden Helixantennen 3,4 des erfindungsgemäßen Antennensystems
können
in der gewählten Ausführungsform
in den beiden Bereichen von 240 – 270 MHz bzw. von 290 – 320 MHz
betrieben werden, so dass ein Senden und Empfangen im UHF-Satcom
System möglich
ist. Da eine Resonanz bei einer niedrigeren Frequenz mit einer größeren Länge der
entsprechenden Doppelwendeln verbunden ist, wird aus 1 ersichtlich,
das es im vorliegenden Fall die Helixantenne 4 ist, die
im Bereich von 240 – 270
MHz arbeitet.
Je
nach der verwendeten Elektronik können die beiden Helixantennen 3,4 in
der vorliegenden Ausführungsform
entweder im Full-Duplex-Modus oder im Half-Duplex-Modus betrieben werden.
Aufgrund
der erfindungsgemäßen symmetrischen
Anordnung der beiden ineinander gewickelten Helixantennen 3,4 kann
im vorliegenden Fall bereits eine Isolierung zwischen den beiden
Antennen von größer 15 dB
erreicht werden. Durch eine zusätzliche
Verwendung von Filtern kann diese Entkopplung noch weiter verstärkt werden,
beispielsweise bis auf 30 dB.
Der
typische Gewinn des vorliegenden Antennensystems mit den beiden
Helixantennen 3,4 liegt typischerweise bei 0 dBi,
es können
jedoch auch 2 dBi erreicht werden. Es wird ein omni-hemisphärisches
Strahlungsbild bei einer rechtspolarisierten Abstrahlung erzeugt.
Die Antennenimpedanz beträgt
50 Ohm. Die maximale Betriebsleistung 200W.
5 zeigt
eine Detaillansicht eines Teilbereichs aus 1 und stellt
den Basisbereich des Antennensystems mit dem Montagezylinder 6 dar.
Im Inneren des Montagezylinders 6 ist in der hier dargestellten
Ausführungsform
eine zusätzliche
Antenne untergebracht.
Hierbei
handelt es sich um einen Monopol in Form einer Stabantenne mit einer
Dachkapazität.
Dieser Monopol wird im vorliegenden Fall durch einen Kupferring 63 gebildet,
der mit Hilfe von Abstandshaltern 64 in einer Querebene
des Grundkörpers 1 gehalten
wird und der direkt über
einen isolierten Anschluss mit dem Basismodul des Antennensystems
verbunden ist.
Die
zusätzliche
Stabantenne wird im vorliegenden Fall zum Empfang in den Frequenzbereichen
von 1 MHz – 30
MHz und 155 MHz – 160
MHz verwendet.
Weiterhin
befinden sich im Inneren des Montagezylinders 6 die beiden
90°-Hybridkopplungen 62 zur Erzeugung
der Phasenverschiebung für
die Einspeisung der Helixantennen 3,4. Diese sind
auf einer den Grundkörper 1 abschließenden Abdeckung 66 angeordnet,
an deren Außenseite
die Anschlüsse 65 vorgesehen
sind, über
die das Antennensystem mit der nicht dargestellten Versorgungseinheit
verbunden wird.
Die
Haube zum Schutz des Antennensystems gegen Umwelteinflüsse wird
in der vorliegenden Ausführungsform
von einem Radom aus Glasfaserverstärktem Epoxidharz gebildet,
dessen Wandstärke
von der Verwendung, entweder mit einem U-Boot oder über Wasser
bzw. an Land, abhängt.