DE1916680C3

DE1916680C3 - Vorrichtung zum selbsttätigen Ausrichten einer Sendeantenne auf eine Empfangsantenne

Info

Publication number: DE1916680C3
Application number: DE1916680A
Authority: DE
Inventors: Jacques Boileau-La Varenne Val De Marne Cayzac (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-04-09
Filing date: 1969-04-01
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE1916680A1; FR1574060A; GB1213265A; DE1916680B2; SE360223B; US3560977A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Ausrichten einer Sendeantenne auf eine Empfangsantenne mit Hilfe eines übertragenen Informationssignals mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs I aufgeführten Merkmalen

Eine derartige Vorrichtung hat den Zweck, Störsignale, wie reflektierte Wellen, dadurch zu unterdrücken, daß das gewünschte Informationssignal durch die Herstellung einer Richtverbindung aus dem Störpegel herausgehoben wird. Sie wird bei einem mobilen Sender und einer stationären oder mobilen Empfangsstation, wie z. B. einer Fernsehkamera und einem Aufnahmewagen, angewandt.

Aus der FR-PS 14 63 116 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das auszusendende Informationssignal abwechselnd von einem der beiden Strahler der Sendeantenne ausgestrahlt wird und bei der eine richtungsunempfindliche Empfangsantenne Anwendung findet. Die Stärke der empfangenen Signale ist von der augenblicklichen Richtung abhängig, in der die Sendeantenne ausstrahlt. Hat die Sendeantenne eine derartige Richtung, daß die Halbierende des Winkels, den die Achsen der Hauptkeulen miteinander einschließen, auf die Empfangsantenne gerichtet ist, so werden die beiden Signale, die btim Ausstrahlen die gleiche Stärke haben, auch mit der gleichen Stärke empfangen. Wenn die Sendeantenne von dieser Richtung abweicht, wird eines der Signale mit größerer Stärke als das andere empfangen, wodurch ein amplitudenmoduliertes Signal empfangen wird. Nach Detektion und Ausblendung der Grundfrequenz (Schaltfrequenz der Sendeantenne) wird die Phase dieses Signals, die bei Sendeantennenorientierung auf einer Seite der Empfangsantenne in bezug auf die Sendeantennenorientierung auf der anderen Seite derselben einen Unterschied von 180° aufweist, mit einem Bezugssignal verglichen. Die so erhaltene Information wird zur Korrektur der Sendeantennenrichtung einer Steuereinheit der Sendeantenne zugeführt. Diese Steuereinheit dreht die Sendeantenne derart nach, daß der Stärkeunterschied der empfangenen Signale abnimmt.

Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei einer Abweichung der Sendeantenne von der optimalen Richtung das empfangene Signal im Takt der Schaltfrequenz der Sendeantennenkeulen amplitudenmoduliert ist. Dies ist bei vielen Anwendungen, wie z. B. bei der Übertragung von Farbfernsehsignalen, unzulässig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Vorrichtung zu verwirklichen, bei der ohne Schwierigkeiten ein Farbfernsehsignal als In/ormationssignal benutzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art nach der Erfindung Maßnahmen ergriffen, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegeben sind.

Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Sendeantenne mit ihrem Strahlungsdiagramm,

F i g. 2 die Empfangsantennen,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Strahlungsdiagramm der F i g. 1 längs der Linie I — I 'und
F i g. 4 eine vollständige Anlage.
Die Energie des Senders 1 (F i g. 1) wird gleichzeitig und in gleichem Maße zwei linear polarisierten Strahlern 4 und 5 zugeführt, deren Polarisationsrichtungen zueinander senkrecht sind. Die Achsen A und B der Hauptkeulen der Strahler, längs deren maximale Energie ausgestrahlt wird, schließen einen Winkel α miteinander ein, wodurch die Sendediagramme divergieren. Die Wahl von λ ist von dem Bündelungsgrad der Strahlungsdiagramme und somit von dem öffnungswinkel ix der Hauptkeulen abhängig, der für die beiden Strahler gleich groß gewählt wird. In der Praxis beträgt β = 30\ Da die den beiden Strahlern 4 und 5 der Antenne zugeführte Energie gleich groß ist und der Wirkungsgrad der beiden Strahler annahmeweise gleich ist, werden die Feldstärken der ven den beiden Strahlern herrührenden elektromagnetischen Felder in einer zu der Verbindungslinie der Strahler senkrechten Ebene V, in der die Halbierende des Divergenzwinkels <x Hegt, gleich groß sein. In jedem außerhalb dieser Ebene liegenden Punkt ist eine dieser beiden Feldstärken vorherrschend.

Diese Feldverteilung wird auf eine Empfangsantenne der in Fig.2 dargestellten Art übertragen. Die

S5 Empfangsantenne besteht aus zwei Teilen 6 und 7, die je lediglich zum Empfang linear polarisierter Wellen geeignet sind, deren Polarisationsrichtungen denen der Sendeantennen 4 und 5 entsprechen. Wenn die Stärken der von den Antennen 6 und 7 empfangenen Signale im Empfänger 3 miteinander verglichen werden, wird eine Angabe über die Lage der Ebene V in bezug auf den Empfänger erhalten.

Wer.n diese Anlage in einer Sende- und einer Empfangsstation angewandt wird, bei denen nur eine

^ft5 gegenseitige Orientierung in einer waagerechten Ebene erforderlich ist, wird die erwähnte Ebene V senkrecht gewählt, d. Iu daß die Strahler der Sende- und der Empfangsantennen in einer waagerechten Ebene liegen.

Diese Anordnung schafft die Möglichkeit, ohne Anwendung einer Schaltfrequenz auf der Senderseite mit Hilfe des gewünschten zu übertragender; Signals die Sendeantenne auf die Empfangsantenne auszurichten. Auf der Empfangsseite können die vor: den Antennen 6 und 7 empfangenen Signale sowohl zur Entnahme der zu übertragenden Signalinformation als auch zur Entnahme von Information in bezug auf die Send&intennenrichtung benutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Signalinformation einer dritten empfänger- ι ο seitigen Antenne zu entnehmen, die die gleiche Orientierung wie die Antennen 6 und 7 aufweist und zur Ausnutzung der insgesamt ausgesandten Leistung polarisationsunempfindlich ist, jedoch sehr richtungsempfindlich sein kann und somit eine störfreie Übertragung sicherstellt, z. B. eine Wendelantenne.

Zu diesem Zweck werden die von den Strahlern 4 und 5 ausgesandten Wellen einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aufweisen. Fig.3 zeigt das zugehörige Feldbild für ein waagerecht und ein senkrecht polarisiertes Feld an der Stelle des Schnittes I —I' der Sendediagramme in Fig. 1. An der Stelle der Ebene V wird ein zirkulär polarisiertes Feld erhalten, das durch die Kreise Q, C2 und C3 in F i g. 3 angedeutet ist. Auf der Seite der Ebene V, auf der die Achse A liegt, ist z. B. das senkrecht polarisierte Feld in bezug auf das waagerecht polarisierte Feld vorherrschend, wodurch sich eine elliptische Polarisation mit einer schrägen Lage der langen Achse von mehr als 90° in bezug auf die durch A und B gehende Linie ergibt (Ellipsen E\ und £₂), während auf der anderen Seite der Ebene V, auf der somit das waagerecht polarisierte Feld in bezug auf das senkrecht polarisierte Feld vorherrschend ist, eine elliptische Polarisation erhalten wird, wobei die lange Achse mit der Linie A-B einen Winkel von weniger als 90° einschließt (Ellipsen E₃ und Ei). Die nicht dargestellte Empfangsantenne für das Informationssignal ist in diesem Falle vorzugsweise eine Wendelantenne. Die Information zur Bestimmung der Richtung der Sendeantenne, die von den Empfangsantennen 6 und 7 erhalten wird, kann auf verschiedene Weise verarbeitet werden, z. B. dadurch, daß die beiden Signalstärken kontinuierlich miteinander verglichen werden.

Die Wirkungsweise der Anlage nach F i g. 4 ist jedoch eine andere. Das dem Sender 1 zugefünrte Signal, das z. B. von einer nichi. dargestellten Fernsehkamera herrührt, wird zur Modulation der Trägerfrequenz benutzt Dieses frequenzmoduüerte Signal wird einem Verteiler 2 zugeführt, der an die Strahler 4 und 5 gleiche Energiemengen weiterleitet Diese Strahler sind z. B. in einem Reflektor zusammengebaut. Die von den Strahlern 4 und 5 ausgesandten Felder sind linear polarisiert, sind zueinander senkrecht und sind gegenseitig um 90° in der Phase verschoben, während sie das in F i g. 1 dargestellte Strahlungsdiagramm aufweisen. Die von den linear polarisierten Empfangsantennen 6 und 7 empfangenen Signale werden mittels eines von einem Generator 8 herrührenden Schaltsignals abwechselnc mit dem Empfänger 3 verbunden.

Bei Fernsehsignalen ist die Kommutationszeit vorzugsweise gleich der Zeilenperiode gewählt, weil zu erwarten ist, daß die mittlere Leistung sich von Zeile zu Zeile wenig ändern wird. Die Signale werden nach Detektion im Empfänger einem Phasendetektor 9 zugeführt, an den gleichfalls eine vom Schaltgenerator 8 gesteuerte Bezugsspannung gelegt wird. Diese Phasenvergleichsvurrichtung gibt eine Gleichspannung ab, deren Amplitude proportional der Abweichung der Lage der Sendeantenne von der Lage dieser Antenne ist, bei der ein maximaler (zirkulär polarisierter) Empfang erhalten wird, und deren Polarität durch die Lage der augenblicklichen Sendeantennenrichtung in bezug auf die optimale Sendeantennenrichtung bestimmt wird. Die Vergleichsvorrichtung 9 überträgt über eine Hilfsverbindung (gestrichelte Linie zwischen 9 und 10) diese Information in digitaler Form auf einen senderseitigen Empfänger 10, damit diese Verbindung vor Störungen geschützt wird. Dieser Empfänger 10 steuert den Motor 11, der die Sendeantenne mit den Strahlern 4 und 5 in die optimale Sendeantennenlage dreht.

Versuche haben ergeben, daß sich die Polarisationsrichtung der Wellen für die angewandte Trägerfrequenz, und zwar 1,5 GHz, nahezu nichi dreht und daß auch bei Reflexionen die Polarisationsrichtung aufrechterhalten wird. Die gemessene Entkopplung zwischen den beiden Empfangsantennen betrug nämlich mehr als 20 dB.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Ausrichten einer Sendeantenne auf eine Empfangsantenne mit Hilfe eines übertragenen Informationssignals, wobei die Sendeantenne mit zwei Strahlern nahezu gleicher Leistung und gleicher Diagramme und einer Steuervorrichtung zur Drehung der Antenne versehen ist und die Achsen der Hauptkeulen dieser Strahler einen kleinen Winkel miteinander einschließen, während die Empfangsantenne zwecks Drehung der Sendeantenne in eine optimale Senderichtung durch Ansteuerung mit Korrektursignalen eine Auswertvorrichtung zur Abgabe von dem Unterschied zwischen der augenblicklichen und der optimalen Sendeantennenrichtung entsprechenden proportionalen Korrektursignalen enthält und ein HilfsVerbindungsweg zwischen der Auswert- und der Steuervorrichtung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendestrahler (4, 5) orthogonale linear polarisierte Wellen mit einem gegenseitigen Phasenunterschied von 90° aussenden und die Empfangsantenne zwei linear polarisierte Empfangsstrahler (6, 7) aufweist, die mit den Sendestrahlern (4, 5) paarweise gleiche Polarisationsrichtungen aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertvorrichtung (3, 8, 9) ein Korrektursignal in digitaler Form abgibt.