DE19820835A1 - Sende-Empfangs-Anlage für Fahrzeuge, Fahrzeug mit Sende-Empfangs-Anlage, und Schaltung - Google Patents
Sende-Empfangs-Anlage für Fahrzeuge, Fahrzeug mit Sende-Empfangs-Anlage, und SchaltungInfo
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Abstract
Eine Fahrzeug (einschließlich Landfahrzeug, Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug, Raumfahrzeug)-Sende-Empfangs-Anlage mit einer Antennenanordnung ist derart betreibbar, daß Hochfrequenzsignale, die von einer anderen Sende-Empfangs-Anlage ausgehen, zu dieser reflektiert werden, wobei Mittel zum Modulieren von mindestens einer Reflexionseigenschaft der Antennenanordnung vorgesehen sind, die bewirken, daß die von der weiteren Sende-Empfangs-Anlage empfangenen reflektierten Signale eine durch die Fahrzeug-Sende-Empfangs-Anlage aufgeprägte Information erkennen lassen. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung eine Mehrzahl von jeweils mit einer Speiseleitung gekoppelten Strahlern (53) aufweist, daß die Modulationseinrichtung mit den Speiseleitungen gekoppelt ist, und daß mit den Speiseleitungen Mittel zum Einstellen der Reflexionsrichtung gekoppelt sind. DOLLAR A Ein Vorteil liegt darin, daß die Antennenanordnung am Fahrzeug, insbesondere an einer Außenfläche von diesem, eine Flächengröße aufweisen kann, die für den Anwendungsfall gewünscht und geeignet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Der Begriff Fahrzeuge in der vorliegenden Anmeldung soll
Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Raumfahr
zeuge einschließen.
Eine Anlage der eingangs genannten Art für Flugzeuge ist
aus der US-A-4 347 512 bekannt. Bei der bekannten Sende-Emp
fangs-Anlage ist eine Antennenanordnung vorgesehen, die auf
der Kugelfläche einer Hohlkugel eine Vielzahl von parallel
zueinander angeordneten drahtförmigen Leitern und im Inneren
der Hohlkugel eine hinsichtlich des Reflexionsgrads steuer
bare Reflektoranordnung aufweist. Auf diese wird in die An
tennenanordnung einfallende HF-Strahlung durch die hintere
Hohlkugelfläche konzentriert. (Wie überall in dieser Be
schreibung ist unter HF die verwendete Hochfrequenz zu ver
stehen, die meist in einem für Radar geeigneten Frequenzbe
reich liegt.) Bei Vorhandensein eines Reflexionsvermögens
der Reflektoranordnung wird die HF-Strahlung zur hinteren
Kugelfläche reflektiert und genau in Richtung der einfallen
den Hochfrequenz retroreflektiert. Dabei wird davon Gebrauch
gemacht, daß die einfallende Hochfrequenz an der in Ein
fallsrichtung gesehen vorderen Kugelfläche polarisiert wird
und die in Einfallsrichtung hintere Kugelfläche diese pola
risierte Strahlung reflektieren kann. Die für die Rückstrah
lung wirksame Fläche der bekannten Anordnung entspricht ei
ner Durchmesserebene der kugelförmigen Strahleranordnung. Da
die Anordnung lediglich als Reflektor wirkt, also nicht ei
gens vom Flugzeug aus mit Hochfrequenz gespeist wird, ergibt
sich eine relativ geringe Reichweite. Eine Vergrößerung der
Reichweite durch Vergrößerung der wirksamen Reflektorfläche
ist dadurch eng begrenzt, daß hierdurch der Kugeldurchmesser
ansteigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die leicht in rela
tiv großen Flächen verwirklicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Antennenanordnung kann eben oder in einer gekrümmten
Fläche angeordnet sein, insbesondere kann sie an der Außen
fläche eines Fahrzeugs angeordnet sein, beispielsweise am
Rumpf und/oder an Flügeln oder Teilen der Flügel eines Flug
zeugs.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Antennen
anordnung am Fahrzeug, insbesondere an einer Außenfläche von
diesem, eine Flächengröße aufweisen kann, die für den Anwen
dungsfall gewünscht und geeignet ist. Auch der Ort am Fahr
zeug für die Montage der Antennenanordnung (oder mehrerer
Antennenanordnungen) kann je nach Wunsch gewählt werden,
z. B. bei einem Flugzeug am Rumpf und/oder an den Flügeln.
Durch die Möglichkeit, die Reflexionsrichtung einzustellen,
kann ein Radar-Abfragesignal zu der abfragenden Station hin
reflektiert werden, wenn dies gewünscht ist. Vorteilhaft er
folgt das Einstellen der Reflexionsrichtung automatisch
durch eine Steuervorrichtung (z. B. Computer); allerdings
soll das Einstellen der Reflexionsrichtung von Hand nicht
ausgeschlossen werden.
Die Erfindung umfaßt sowohl Ausführungsformen, bei denen
die Strahlerelemente (Antennenelemente) selbst mit Speise
leitungen versehen sind, wie dies in den Ausführungsbeispie
len vorgesehen ist, als auch Ausführungsformen, bei denen
Strahler ohne Speiseleitungsanschluß vorhanden sind, die
über Erreger angeregt werden, mit denen Speiseleitungen ver
bunden sind.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Anlage eine Einrichtung zum Ermitteln der Richtung
aufweist, aus der von einer anderen Sende-Empfangs-Anlage
ausgehende Hochfrequenzsignale eintreffen. Dies ermöglicht
eine Automatisierung.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Modulationseinrichtung derart ausgebildet ist, daß
sie an die zugeordnete Speiseleitung wahlweise einen reflek
tierenden Abschluß und einen absorbierenden Abschluß ankop
peln kann.
Ein Vorteil besteht darin, daß in einfacher Weise eine
Impulsmodulation der reflektierten Hochfrequenz möglich ist.
Daneben kann auf konstante Reflexion und auf konstante Ab
sorption geschaltet werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Modulationseinrichtung einen steuerbaren elektroni
schen Schalter, vorzugsweise eine PIN-Diode, aufweist.
Vorteilhaft weisen die Mittel zum Einstellen der Reflexi
onsrichtung steuerbare Phasenschieber auf, die mit den Spei
seleitungen gekoppelt sind.
Vorteilhaft ist die Modulationseinrichtung und/oder der
Phasenschieber mit der Speiseleitung über eine Einweg-Anord
nung, vorzugsweise einen Zirkulator, gekoppelt. Dies ermög
licht eine einfache, platzsparende Schaltungstechnik.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß auf einem plattenartigen, vorzugsweise flexiblen, Iso
lierstoffträger folgende Schaltungsteile angeordnet sind:
eine Speiseleitung für mindestens einen Strahler, optional
auch ein Strahler, eine Modulationseinrichtung, ein Phasen
schieber, eine Einweganordnung, und Einrichtungen zum Kop
peln der genannten Schaltungsteile. Auch für diese elektro
nische Schaltung und die plattenartige Baueinheit (Modul),
gegebenenfalls in einer Mehrfachanordnung zu einer größeren
Baueinheit zusammengefaßt, wird Schutz beansprucht. Ein Vor
teil liegt in der einfachen Montage. Bei flexibler Ausfüh
rung läßt sich die Anordnung leicht an gekrümmten Flächen
anbringen. Erfindungsgemäß kann hierzu der Modul und/oder
die Baueinheit auf einer Seite Klebeschichtfelder aufweisen,
die eine Befestigung auf einem Schaltungsträger so erlauben,
daß die Schaltungsfunktionen gewährleistet bleiben.
Die Erfindung umfaßt auch Fahrzeuge, unter Einschluß von
Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Luftfahrzeugen und Raum
fahrzeugen, die mit einer erfindungsgemäßen Anlage oder mit
erfindungsgemäßen Schaltungen oder Modulen ausgerüstet sind.
Wenn die Antennenanordnung die gesamte Außenfläche des
Fahrzeugs, z. B. des Flugzeugs umgibt, kann sich das Flugzeug
vor der Entdeckung durch eine Radarstation bei maximaler Ab
sorption der Antennenanordnung für die Radarsignale hinter
seiner Antennenanordnung verbergen. Für eine beachtliche Er
schwerung der Entdeckung oder Identifizierung durch eine Ra
darstation kann es jedoch ausreichen, wenn gemäß einer Aus
führungsform der Erfindung Kantenbereiche (Kanten und be
nachbarte Flächenbereiche) der Außenfläche des Fahrzeugs mit
einer Antennenanordnung bedeckt sind. Kanten der Außenfläche
führen nämlich zu sehr deutlichen Radarreflexionen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der
Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche
Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen
Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in be
liebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung
verwirklicht sein. Es zeigen
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Sende-Empfangs-Anlage
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Antennenmodul für Reflexion mit Abschlußwi
derstand und Phasenschieber,
Fig. 3 schematisch einen Schaltungsträger mit mehren Mo
dulen,
Fig. 4 ein Schema einer Schaltung zum Erkennen der Rich
tung einer eintreffenden Hochfrequenzwelle mit Antennenmodu
len nur für Empfang und zum Steuern der Module nach Fig. 2,
Fig. 5 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines
Schaltungsträgers, und
Fig. 6 vereinfacht ein Flugzeug in Teilansicht, auf des
sen Außenfläche Antennenanordnungen angeordnet sind.
Die Sende-Empfangs-Anlage ist für Fahrzeuge und Verkehrs
mittel unterschiedlicher Art verwendbar, insbesondere für
Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Raumfahr
zeuge. Allerdings ist anzunehmen, daß ein Hauptanwendungsge
biet bei Luftfahrzeugen liegt, wobei dies insbesondere im
Zusammenhang mit Sekundärradar für Aufgaben der Flugsiche
rung zu erwarten ist. Weitere Anwendungsgebiete sind die
Identifizierung Eigen/Fremd, bei Bedarf mit anschließendem
Datenaustausch, sowie die aktive Signaturkontrolle bei Land
fahrzeugen, Wasserfahrzeugen und Luftfahrzeugen.
Anwendungen für Raumfahrzeuge sind dann durch die Erfin
dung vorteilhaft realisierbar, wenn zwischen einem elek
trisch weniger leistungsbegrenzten Raumfahrzeug und einem
elektrisch sehr leistungsbegrenzten Raumfahrzeug eine Nach
richtenverbindung hergestellt werden soll. In diesen Fällen
benutzt das kleinere sehr leistungsbegrenzte Raumfahrzeug
die Erfindung, so daß es keine komplexen Transponder und
Leistungsverstärker benötigt. Die wichtigsten Anwendungen
sind dabei die Ortung, Identifizierung und der Datenaus
tausch bei Rendezvous-Manövern zwischen einem geostationären
Relais-Satelliten (wie die US-TDRS-Satelliten) und niedriger
fliegenden kleinen unbemannten Nutzersatelliten (für Erder
kundung, Aufklärung, Schwerelosigkeitsmessungen usw.).
Für derartige Verwendungen ist auch die in Fig. 1 gezeig
te Anordnung geeignet.
In Fig. 1 symbolisiert eine Einrichtung 1 eine auf dem
Erdboden montierte Antennenanordnung eines Radargerätes für
die Flugsicherung, das einen gerichteten HF-Strahl 2 absen
det, der den in einem Flugzeug angeordneten Sekundärradarre
sponder zur Abgabe eines Signals veranlassen soll. In einem
Flugzeug ist an einer für HF erreichbaren Stelle, insbeson
dere an der Außenhaut, eine Antennenanordnung 10 vorgesehen,
bei der es sich im Beispiel um eine ebene Anordnung einer
Vielzahl von Strahlern 10-11, 10-2 bis 10-N handelt, die in
einer flächigen Anordnung von Zeilen und Spalten orientiert
sind, die insgesamt N Strahler enthalten. In dem in Fig. 1
gezeigten Zeitpunkt mag die Ebene der Antennenanordnung 10
gegenüber der durch eine gestrichelte Linie symbolisierten
in größerem Abstand von der Anordnung 1 ebenen Wellenfront
20 einen von 0° verschiedenen Winkel einschließen.
Jeder Strahler 10-1 bis 10-N weist eine Antennenspeise
leitung 22 (nur beim Strahler 10-1 gezeigt) auf. Bei den
einzelnen Strahlern handelt es somit nicht lediglich um Re
flektoren ohne die Möglichkeit der Zuführung oder Abführung
von elektrischer Energie zu diesem mittels einer Leitung.
Jede Speiseleitung 22 ist mit einem Eingang eines ihr zuge
ordneten Zirkulators 24 verbunden (ebenfalls nur einer ge
zeigt). Der Ausgang des Zirkulators 24 ist jeweils mit einem
Reflexionsmodulator 26 verbunden. Jeder Zirkulator 24 ist
außerdem mit einem ihm zugeordneten steuerbaren Phasenschie
ber 30 verbunden (nur einer gezeigt), dessen Steuereingang
mit einem Steuerausgang eines Informations- und Phasendetek
tors (IPD) 35 in Verbindung steht. Die vom zugeordneten An
schluß des Zirkulators 24 zum Phasenschieber 30 fließende
Hochfrequenz durchläuft diesen zweimal, da es sich um einen
Reflexionsphasenschieber handelt, wie im Zusammenhang mit
Fig. 2 beschrieben, und gelangt wieder zum Zirkulator 24.
Die Zirkulatoren 24 und Phasenschieber 30 bilden ein Strahl
formungsnetzwerk.
Ein Steuersystem 40 ist mit dem Informations- und Phasen
detektor 35 und mit jedem der Reflexionsmodulatoren 26 ver
bunden. Mit dem Steuersystem sind auch nicht gezeigte Anzei
gegeräte, Sichtgeräte und, erforderlichenfalls, Eingabegerä
te, zum Beispiel eine Tastatur, verbunden.
Die Anordnung arbeitet in einer ersten Betriebsart, in
der die Sekundärradareinrichtung in der üblichen Weise in
Betrieb ist, wie folgt:
Der Informations- und Phasendetektor 35 stellt durch
ständige Abfrage der ihm zugeführten Signale der Reflexions
modulatoren fest, ob von einer Bodenstation 1 ein Abfragesi
gnal eintrifft. Für diese ständige Überprüfung kann es er
forderlich sein, das Strahlformungsnetzwerk, das durch die
Zirkulatoren und die Phasenschieber gebildet wird, zeitlich
zu variieren, um auf diese Weise sicherzustellen, daß aus
dem gesamten Raum, aus dem Abfragesignale kommen können, ein
Empfang möglich ist. Wenn ein Abfragesignal erkannt ist, so
stellt der Informations- und Phasendetektor 35 fest, aus
welcher Raumrichtung das Signal eintrifft. Daraufhin veran
laßt das Steuersystem die Verstellung der Phasenschieber 30
in der Weise, daß das Sende- und Empfangsmaximum der durch
die einzelnen Strahler 10-1 bis 10-N gebildeten Richtantenne
auf die Abfragestation zeigt. Wenn das Steuersystem ent
schieden hat, daß der Sekundärradartransponder ein Signal an
die Abfragestation geben soll, so geschieht dies nicht durch
Zuführung von Hochfrequenz zu den Strahlern 10-1 bis 10-N
aus einer Energiequelle des Flugzeugs heraus, sondern es
wird lediglich für jeden einzelnen Strahler dessen Reflexion
durch Reflexionsmodulatoren 26 (die den Reflexionsgrad ver
ändern) moduliert. Die durch die Strahler 10-1 bis 10-N ge
bildete Richtantenne reflektiert somit entsprechend der Mo
dulation (zweckmäßig Impulsmodulation, die zwischen voll
ständiger Reflexion und vollständiger Absorption umschaltet,
obwohl auch Amplitudenmodulation möglich ist), die durch die
Reflexionsmodulatoren erzeugt wird, das von der Abfragesta
tion eintreffende HF-Signal, so daß auf diese Weise ein mo
duliertes HF-Signal zu der Abfragestation 1 reflektiert
wird.
Anstatt einer Modulation durch Verändern des Reflexions
faktors oder zusätzlich dazu kann erfindungsgemäß Phasenmo
dulation oder Phasenimpulsmodulation verwendet werden. Hier
zu wird durch Einstellen der Phasenschieber, wie oben ange
geben, die gewünschte Reflexionsrichtung gewählt und gedank
lich danach durch gleichzeitige, gleichgerichtete und
gleichgroße Modulation der von den Phasenschiebern bewirkten
Phasenverschiebung die Modulation der Phase bewirkt.
Sollte es aus irgendwelchen Gründen wünschenswert sein,
das reflektierte Signal nicht oder nicht nur zu der Abfrage
station zurückzusenden, sondern zu einer von dieser räumlich
entfernten Empfangsstation, so kann in einer zweiten Be
triebsart durch Änderung des Reflexionswinkels der Reflexi
onsantenne die reflektierte Strahlung je nach Anforderung
entweder nur zu der genannten anderen Station oder abwech
selnd zu der Abfragestation und der anderen Station gesendet
werden. Insbesondere im letztgenannten Fall ist es möglich,
die Richtantenne auf konstante maximale Reflexion einzustel
len und die Modulation, wie sie am Ort der Abfragestation
und/oder der weiteren Station empfangen wird, dadurch zu be
wirken, daß der Reflexionswinkel der Antennenanordnung 10
entsprechend der aufzuprägenden Modulation verändert wird,
so daß die Antennenanordnung 10 zwar stets die gesamte ein
fallende Strahlung (unter Berücksichtigung von Verlusten)
reflektiert, aber nicht stets und ununterbrochen zur glei
chen Station.
Bei einer dritten Betriebsart soll zu der Abfragestation
möglichst wenig Energie reflektiert werden. In diesem Fall
veranlaßt die Steuereinrichtung, daß die Reflexionsmodulato
ren auf eine konstante möglichst große Absorption der ein
zelnen Strahler eingestellt werden. Zusätzlich mag es nütz
lich sein, daß die Reflexionsrichtung der Antennenanordnung
10 durch die Steuereinrichtung so eingestellt wird, daß mög
lichst wenig Energie zu der Abfragestation 1 reflektiert
wird, falls die Absorptionswirkung nicht ausreichen sollte.
Bei dem Schema der Fig. 1 wurde davon ausgegangen, daß
alle Strahler auch zum Feststellen, aus welcher Richtung ei
ne Hochfrequenzwelle einer Abfragestation eintrifft, verwen
det werden. Bei dem im folgenden anhand der Fig. 2 bis 5 be
schriebenen Ausführungsbeispiel ist dies nicht der Fall.
Fig. 2 zeigt einen Antennenmodul von der Vorderseite aus
(an der die Strahler angeordnet sind) gesehen, wobei die
Schaltungsteile auf beide Seiten des Moduls verteilt sind
und die an der Rückseite angeordneten Teile der Schaltung
gestrichelt sichtbar sind. Der Antennenmodul 50 weist einen
in Form einer dünnen Isolierstoffplatte ausgebildeten Träger
52 auf, der an seiner in Fig. 2 dem Betrachter zugewandten
Seite folgende Elemente aufweist: vier paarweise in Serie
geschaltete, quadratische Strahlerelemente 53, die räumlich
in zwei Reihen angeordnet sind, und einen Zirkulator 54.
Alle hier als Streifenleitungen bezeichneten Leitungen
sind Mikro-Streifenleitungen (Micro Strip-Leitungen). Die
Serienschaltungen der Strahlerelemente 53 sind über gleich
lange Leitungen, die als Streifenleitungen ausgebildet sind,
mit einem Verbindungspunkt verbunden, der wiederum mit einem
Anschluß 60 des Zirkulators 54 erbunden ist. Empfangene
Hochfrequenzenergie gelangt von den Strahlerelementen 53 zum
Anschluß 60, von dort zu einem Anschluß 61 des Zirkulators,
an den sich eine Streifenleitung 62 anschließt. Die Strei
fenleitung 62 ist mit einer an der anderen Seite des Trägers
52 angeordneten Schlitzleitung 63 gekoppelt, die an ihrem
einen Ende kurzgeschlossen ist und an deren anderem Ende bei
64 dreieckförmig aufgeweitet ist, wobei der Raum innerhalb
der dreieckförmigen Aufweitung mit einem Absorbermaterial
ausgefüllt ist. Dieses bildet einen reflexionsfreien Ab
schlußwiderstand 65. Die Schlitzleitung 63 ist in der Nähe
des Abschlußwiderstands 65 mit einer als Schalter fungieren
den PIN-Diode 66 überbrückt.
Wenn die PIN-Diode 66 sperrt, so ist der Abschlußwider
stand 65 wirksam, d. h., die vom Anschluß 61 her in die
Schlitzleitung 63 eingekoppelte HF-Energie wird vollständig
absorbiert, das heißt, der Reflexionsfaktor ist 0. Wenn die
PIN-Diode 66 für Hochfrequenz leitend ist, bildet sie einen
Kurzschluß der Schlitzleitung 63. Dadurch wird die HF-Ener
gie reflektiert, der Reflexionsfaktor ist 1. Die reflektier
te Energie wird in die Streifenleitung 62 eingekoppelt und
dem Anschluß 61 des Zirkulators zugeführt. Diese reflektier
te Energie verläßt den Zirkulator dann an dessen Ausgang 72
und wird in eine Streifenleitung 73 geführt, die wiederum
mit einer Schlitzleitung 74 gekoppelt ist.
Die Schlitzleitung 74 ist an ihrem einen Ende ebenfalls
kurzgeschlossen und am anderen Ende bei 75 dreieckförmig
aufgeweitet. Dadurch wird an der Spitze des Dreiecks ein na
hezu idealer Leerlauf erzeugt. An dieser Stelle befindet
sich eine Kapazitätsdiode 76. Die Kapazitätsdiode 76 bildet
einen Phasenschieber, da die Kapazitätsdiode in Abhängigkeit
von ihrer Ansteuerung alle Werte zwischen einer kleinen Ka
pazität (entspricht einem Leerlauf) und einer großen Kapazi
tät (entspricht einem HF-Kurzschluß) annehmen kann, d. h.,
der Phasenschieber bewirkt eine Phasenverschiebung im Be
reich von 0° bis 180°, je nach Ansteuerung.
Fig. 3 zeigt, wie im Ausführungsbeispiel mehrere Anten
nenmodule relativ zueinander angeordnet sind, die auf einem
gemeinsamen Schaltungsträger (Fig. 5) angeordnet sind. Die
Module M1 bis M16 sind in vier Reihen zu je vier Spalten in
quadratischer Anordnung angeordnet. Die Module an den Ecken,
nämlich die Module M1, M4, M13 und M16 sind in ihrer Schal
tung in Fig. 4 gezeigt und werden ständig für Empfangszwecke
verwendet. Die übrigen zwölf Module M2, M3, M5 . . . sind Mo
dule der in Fig. 2 gezeigten Art, und in Fig. 2 ist daher
der dort gezeigte Modul 50 zusätzlich mit dem Bezugszeichen
M2 versehen.
Fig. 4 zeigt einen der ständig für Empfang verwendeten
Module in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung, es
handelt sich hierbei um den Modul M1. Dieser weist in glei
cher Anordnung wie bei Fig. 2 vier Strahlerelemente 53 auf,
außerdem einen modifizierten Zirkulator 54'. Wie bei Fig. 2
sind die Strahlerelemente mit dem Eingang 60 des Zirkulators
54' verbunden. Das dem Anschluß 60 zugeführte empfangene
Hochfrequenzsignal verläßt den Zirkulator 54' an einem An
schluß 80, der mit einem Verstärker 85 verbunden ist. Ein
weiterer Anschluß 81 des Zirkulators 54' ist mit einem ohm
schen Abschlußwiderstand 82 abgeschlossen. Die drei anderen
für Empfangszwecke verwendeten Module M4, M13 und M16 sind
in gleicher Weise jeweils mit dem Eingang eines entsprechen
den Verstärkers 85 verbunden.
Der Ausgang jedes Verstärkers 85 ist mit einem Eingang
eines zugeordneten Phasendetektors 87 (PD) verbunden, dem
von einem VCO (spannungsgesteuerter Oszillator) 89 in be
kannter Weise eine Hochfrequenz zugeführt wird. Das Aus
gangssignal des Phasendetektors 87 läuft über einen Tiefpaß
89 (TP) und gelangt von dort zu einem Analog-Digital-Umset
zer 90. Der Ausgang des dem Modul M1 zugeordneten Tiefpasses
ist zwecks Regelung des VCO 89 mit einem Steuereingang von
diesem verbunden. Die übrigen Tiefpässe, die den Modulen M4,
M13 und M16 zugeordnet sind, sind nicht mit dem VCO verbun
den.
Die Ausgänge aller Analog-Digital-Umsetzer 90 sind mit
Eingängen eines Multiplexers 92 verbunden, der die Eingangs
signale in Takt auf einen Ausgang 93 durchschaltet, an dem
somit nacheinander die Phasenlagen, wie sie durch die ein
zelnen Module M1, M4, M13 und M16 ermittelt werden, als di
gitale Zahlen anstehen. Der Ausgang des Multiplexers 92 ist
mit dem Eingang eines Phasenrechners 94 (PR) verbunden, der
das Ergebnis seiner Berechnungen einem Ansteuerrechner 96
(AR) zuführt, der wiederum für die für Reflexion verwendba
ren Module M2, M3, M5 usw. jeweils zwölf Ausgangsleitungen R
hat, die zu den zugeordneten Reflexionsschaltern (PIN-Dioden
66) führen, und zwölf Ausgangsleitungen P, die zu den Pha
senschiebern (Kapazitätsdioden 76) führen. Diese zu den ge
nannten Dioden führenden Leitungen sind in den Schaltbildern
der Module nicht dargestellt. Falls das empfangene Signal
eine Zusatzinformation enthält, die durch eine Demodulation
auswertbar gemacht werden kann, steht diese Information am
Ausgang eines dem Phasenrechner 94 nachgeschalteten Demodu
lators 98 (DEM) zur Verfügung. Zu diesem Zweck ist der Aus
gang des Demodulators 98 mit einem Eingang eines Führungssy
stems (Steuerrechner an Bord des Fahrzeugs, der das Zusam
menwirken der gesamten Anlage mit allen Antennenmodulen
steuert) zugeführt. Das Führungssystem liefert auch ein Ein
gangssignal an den Ansteuerrechner 96.
Fig. 5 zeigt beispielhaft einen Schaltungsträger 110, an
dessen Unterseite die Module M1 bis M16 der Fig. 3 angeord
net sind. Auf der Oberseite befinden sich im Beispiel zwei
IPD-Schaltungen 35 sowie ein Bus-Anschluß 112 zur Verbindung
mit dem Führungssystem der gesamten Anordnung.
Bei einem Fahrzeug oder Verkehrsmittel, beispielsweise
Flugzeug, werden im allgemeinen eine Vielzahl von Schal
tungsträgern 110 vorhanden sein, die nicht alle zueinander
parallel sind und auch nicht alle in einer Ebene liegen.
Insbesondere bei nicht paralleler Anordnung ist offensicht
lich, daß zur Reflexion der einfallenden Hochfrequenz zu ei
ner in großer Entfernung befindlichen Abfragestation ein un
terschiedlicher Reflexionswinkel für verschiedene nicht par
allele Schaltungsträger eingestellt werden muß. Dies erfolgt
automatisch durch die Elektronik, die sich auf dem Schal
tungsträger befindet, dieser ist somit zumindest teilweise
autark. Das Führungssystem teilt über den Bus-Anschluß 112
den einzelnen Schaltungsträgern mit, ob eine Reflexion oder
Absorption erfolgen soll, und gibt auch die Signale, die er
forderlich sind, wenn eine Modulation des reflektierten Si
gnals erfolgen soll. Dies sind nur beispielhafte Angaben.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Teilansicht eines Flugzeugs
120. Im Bereich des Rumpfes 122 sind Schaltungsträger ange
ordnet, die einen Antennenbereich 124 bilden, der hauptsäch
lich zu Kommunikation mit abfragenden Stationen bestimmt
ist. Im Bereich von Kanten des Flugzeugs, wie dies durch ei
nen Bereich 130 an der Vorderkante eines Flügels 132 symbo
lisiert ist, befinden sich ebenfalls Schaltungsträger 110.
Diese können ebenfalls zur Nachrichtenübermittlung an eine
Abfragestation verwendet werden, können aber dann, wenn da
für gesorgt werden soll, daß das Flugzeug von einer Abfrage
station schwerer erkannt oder identifiziert werden kann, auf
Absorption eingestellt werden, so daß bei der Abfragestation
allenfalls geschwächte Radarsignale eintreffen.
Im Ausführungsbeispiel ist die gesamte Anordnung für eine
Frequenz von 10 GHz vorgesehen. Die Erfindung kann aber auch
bei anderen, im Einzelfall interessierenden Frequenzberei
chen verwirklicht werden, z. B. im Bereich von 70 GHz bis 90 GHz,
was für den Fachmann ohne Schwierigkeit ersichtlich
ist.
Von dem Überkreuzungspunkt zwischen der jeweiligen Strei
fenleitung und der jeweiligen Schlitzleitung bis zu den En
den der genannten Leitungen beträgt die jeweilige Leitungs
länge in Fig. 2 eine viertel Wellenlänge.
Von diesem Überkreuzungspunkt bis zum Beginn des Ab
schlußwiderstands 65 oder der dreieckförmigen Aufweitung 75
sowie bis zum jeweiligen Eingang des Zirkulators beträgt die
jeweilige Leitungslänge 2 eine viertel Wellenlänge oder we
niger.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 und Fig. 4 ist die Länge
der einzelnen Antennenelemente, in Richtung der Hintereinan
derschaltung der Strahlerelemente 53 gesehen, eine halbe
Wellenlänge bei der verwendeten Hochfrequenz (Mittenfrequenz
des verwendbaren Frequenzbereichs). Der Abstand zwischen den
beiden hintereinander geschalteten Strahlerelementen 53 ist
eine halbe Wellenlänge oder kleiner. Die Breite der Strah
lerelemente ist eine halbe Wellenlänge oder kleiner. Der
lichte Abstand zwischen den beiden Serienschaltungen der
Strahlerelemente 53 ist größer als eine halbe Wellenlänge.
Claims (20)
1. Fahrzeug (einschließlich Landfahrzeug, Wasserfahrzeug,
Luftfahrzeug, Raumfahrzeug)-Sende-Empfangs-Anlage mit
einer Antennenanordnung, die derart betreibbar ist, daß
Hochfrequenzsignale, die von einer anderen Sende-Emp
fangs-Anlage ausgehen, zu dieser reflektiert werden,
wobei Mittel zum Modulieren von mindestens einer Refle
xionseigenschaft der Antennenanordnung vorgesehen sind,
die bewirken, daß die von der weiteren Sende-Empfangs-
Anlage empfangenen reflektierten Signale eine durch die
Fahrzeug-Sende-Empfangs-Anlage aufgeprägte Information
erkennen lassen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antennenanordnung eine Mehrzahl von jeweils mit
einer Speiseleitung gekoppelten Strahlern (53) auf
weist, daß die Modulationseinrichtung mit den Speise
leitungen gekoppelt ist, und daß mit den Speiseleitun
gen Mittel zum Einstellen der Reflexionsrichtung gekop
pelt sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Antennenanordnung eine flache Anordnung ist (ein
schließlich eben oder gekrümmt).
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Einrichtung zum Ermitteln der Richtung
aufweist, aus der von einer anderen Sende-Empfangs-An
lage ausgehende Hochfrequenzsignale eintreffen.
4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung derart
ausgebildet ist, daß sie an die zugeordnete Speiselei
tung wahlweise einen reflektierenden Abschluß und einen
absorbierenden Abschluß ankoppeln kann.
5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung einen
steuerbaren elektronischen Schalter, vorzugsweise eine
PIN-Diode (66), aufweist.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung mit der Speiseleitung
über eine Einweg-Anordnung, vorzugsweise einen Zirkula
tor (54), gekoppelt ist.
7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einstellen der Re
flexionsrichtung steuerbare Phasenschieber (30) aufwei
sen, die mit den Speiseleitungen gekoppelt sind.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
steuerbaren Phasenschieber mit Einweg-Anordnungen, vor
zugsweise Zirkulatoren (24, 54), gekoppelt sind.
9. Anlage nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeder Speiseleitung ein einziger Zirkula
tor (24, 54) zugeordnet ist, mit dem eine Modulations
einrichtung und ein Phasenschieber gekoppelt sind.
10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß auf einem plattenartigen, vorzugs
weise flexiblen, Isolierstoffträger folgende Schal
tungsteile angeordnet sind: eine Speiseleitung für min
destens einen Strahler (53), eine Modulationseinrich
tung, ein Phasenschieber, eine Einweganordnung, und
Einrichtungen zum Koppeln der genannten Schaltungstei
le.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die genannten Schaltungsteile auf beide Seitenflächen
des Isolierstoffträgers verteilt angeordnet sind, und
daß die HF-mäßige Verbindung zwischen den Schaltungs
teilen der beiden Seitenflächen mittels Hochfrequenz
übergängen vorgenommen ist.
12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Speiseleitung mit mindestens einem auf der
selben Seitenfläche wie die Speiseleitung angeordneten
Strahler oder Erreger für einen Strahler verbunden ist.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie für eine Einrichtung zum Ermit
teln der Richtung, aus der von einer anderen Sende-Emp
fangs-Anlage ausgehende Hochfrequenzsignale eintreffen,
Antennen aufweist, die nur für Empfang benutzbar sind.
14. Fahrzeug (einschließlich Landfahrzeug, Wasserfahrzeug,
Luftfahrzeug, Raumfahrzeug) mit einer Sende-Empfangs-
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine Antennenanordnung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einer Außen
fläche des Fahrzeugs angeordnet ist.
15. Fahrzeug nach Anspruch 14 und Sende-Empfangs-Anlage
nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich
net, daß eine Antennenanordnung mindestens im Bereich
einer Kante einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet
ist.
16. Fahrzeug nach Anspruch 14 oder 15 und Sende-Empfangs-
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reflexionseigenschaft der Anten
nenanordnung auf vollständige Absorption einstellbar
ist.
17. Schaltung für eine Anlage nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Schal
tungsteile aufweist:
eine Speiseleitung für mindestens einen Strahler, eine Modulationseinrichtung, einen Phasenschieber, eine Ein weganordnung, und Einrichtungen zum Koppeln der genann ten Schaltungsteile.
eine Speiseleitung für mindestens einen Strahler, eine Modulationseinrichtung, einen Phasenschieber, eine Ein weganordnung, und Einrichtungen zum Koppeln der genann ten Schaltungsteile.
18. Schaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungsteile auf einem plattenartigen, vorzugs
weise flexiblen, Isolierstoffträger angeordnet sind.
19. Schaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die genannten Schaltungsteile auf beide Seitenflächen
des Isolierstoffträgers verteilt angeordnet sind, und
daß die HF-mäßige Verbindung zwischen den Schaltungs
teilen der beiden Seitenflächen mittels Hochfrequenz
übergängen vorgenommen ist.
20. Schaltung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Speiseleitung mit mindestens einem
auf der selben Seitenfläche wie die Speiseleitung ange
ordneten Strahler oder Erreger für einen Strahler ver
bunden ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998120835 DE19820835A1 (de) | 1998-05-09 | 1998-05-09 | Sende-Empfangs-Anlage für Fahrzeuge, Fahrzeug mit Sende-Empfangs-Anlage, und Schaltung |
PCT/IB1999/000841 WO1999058996A1 (de) | 1998-05-09 | 1999-05-07 | Sende-empfangs-anlage für fahrzeuge, fahrzeug mit sende-empfangs-anlage, und schaltung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998120835 DE19820835A1 (de) | 1998-05-09 | 1998-05-09 | Sende-Empfangs-Anlage für Fahrzeuge, Fahrzeug mit Sende-Empfangs-Anlage, und Schaltung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19820835A1 true DE19820835A1 (de) | 1999-11-11 |
Family
ID=7867250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1998120835 Withdrawn DE19820835A1 (de) | 1998-05-09 | 1998-05-09 | Sende-Empfangs-Anlage für Fahrzeuge, Fahrzeug mit Sende-Empfangs-Anlage, und Schaltung |
Country Status (2)
Country | Link |
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DE (1) | DE19820835A1 (de) |
WO (1) | WO1999058996A1 (de) |
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Also Published As
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WO1999058996A1 (de) | 1999-11-18 |
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