DE202004020508U1 - Antenna system for simultaneous operation in different frequency ranges e.g. for submarine, using 2 quadrifilary helix antennae with double coils wound around common longitudinal axis - Google Patents

Antenna system for simultaneous operation in different frequency ranges e.g. for submarine, using 2 quadrifilary helix antennae with double coils wound around common longitudinal axis Download PDF

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Abstract

The antenna system has at least 2 quadrifilary helix antennae (3,4) offset from one another by 90 degrees and provided with double coils (R0,R90; T0,T90) having a 90 degree phase shift, both antennae wound about a cooom longitudinal axis and rotated through an angle of 45 degrees to one another, such that the double coils have the same spacing from the longitudinal axis in a given perpendicular plane.

Description

I. AnwendungsgebietI. Field of application

Die Erfindung betrifft ein Antennensystem zum gleichzeitigen Betrieb in wenigstens zwei verschiedenen Frequenzbereichen, insbesondere zum Senden und Empfangen im Vollduplex-Betrieb, insbesondere für die Verwendung bei U-Booten.The The invention relates to an antenna system for simultaneous operation in at least two different frequency ranges, in particular for sending and receiving in full duplex mode, especially for use in submarines.

II. Technischer HintergrundII. Technical background

Bei der Satellitenkommunikation zwischen feststehenden und bewegten Anwendern aus Luft- und Schifffahrt, somit unter anderem auch bei der Satellitenkommunikation von U-Booten, werden üblicherweise Antennenstrukturen verwendet, die bei einer zirkularen Polarisierung ein quasi-hemisphärisches Abstrahlungsdiagramm aufweisen, da in diesem Fall die Notwendigkeit eines Nachführens des Antennensystems an die gegebenenfalls geostationären Satellitensysteme vermieden werden kann.at Satellite communication between fixed and moving Users from aviation and shipping, thus including among others Satellite communication of submarines, usually become antenna structures used in a circular polarization, a quasi-hemispheric Radiating diagram, since in this case the need a tracking of the antenna system to the possibly geostationary satellite systems can be avoided.

Nach dem heutigen Kenntnisstand ist die einzige Antennenstruktur, die diese geforderten Eigenschaften aufweist, eine resonante quadrifilare Helixantenne. Diese besteht üblicherweise aus zwei Doppelwendeln, die sich um eine gemeinsame Längsachse winden, orthogonal zueinander angebracht sind und mit 90° Phasenverschiebung angeregt werden.To The current state of knowledge is the only antenna structure that has these required properties, a resonant quadrifilar Helix antenna. This usually exists from two double helices, which extend around a common longitudinal axis windings are orthogonal to each other and with 90 ° phase shift be stimulated.

Da es sich bei einem derartigen Antennensystem um ein resonant arbeitendes System handelt, ist die nutzbare Bandbreite beschränkt und es ist schwierig, eine Anpassung an eine Breitbandnutzung oder an eine Verwendung für zwei verschiedene Frequenzen zu erreichen. In Fällen, bei denen ein Betrieb in verschiedenen Frequenzbereichen benötigt wird, muss demzufolge üblicherweise auf zwei separate, räumlich getrennte quadrifilare Helixantennen zurückgegriffen werden. Dies gilt insbesondere, wenn ein Betrieb gleichzeitig in beiden Frequenzbereichen möglich sein soll.There it is in such an antenna system to a resonant working System, the usable bandwidth is limited and it is difficult to adapt to broadband usage or to a use for to reach two different frequencies. In cases where one operation is required in different frequency ranges, therefore, usually on two separate, spatially separate quadrifilar helical antennas are used. this applies especially when operating simultaneously in both frequency ranges possible should be.

Ein Beispiel für einen derartigen Fall bildet das UHF-Satcom Satellitenkommunikations-System, bei dem das Senden und das Empfangen von Daten in unterschiedlichen Frequenzbereichen erfolgen: UHF-Satcom Empfang 240 – 270 MHz UHF-Satcom Senden 290 – 320 MHz An example of such a case is the UHF Satcom satellite communication system, where the transmission and reception of data occurs in different frequency ranges: UHF Satcom reception 240-270 MHz UHF Satcom broadcast 290-320 MHz

Als vorteilhaft ist hierbei anzusehen, wenn gleichzeitig und unabhängig voneinander gesendet und empfangen werden kann (sog. Voll-Duplex-Betrieb). Dabei ist eine geringe Verkoppelung, also ein geringes Übersprechen zwischen den Sende-/Empfangsantennen erforderlich. Hierzu ist es, wie oben bereits erwähnt wurde, üblicherweise notwendig, dass die Sende- und Empfangsantennen als getrennte Elemente ausgebildet sind.When advantageous to look at this, if at the same time and independently can be sent and received (so-called full-duplex operation). there is a low coupling, so a low crosstalk between the transmitting / receiving antennas required. This is usually, as already mentioned above necessary that the transmit and receive antennas as separate elements are formed.

Sind jedoch die Abmessungen des Antennensystems durch den zur Verfügung stehenden Raum begrenzt, so kann eine räumliche Trennung von Sende- und Empfangsantennen nur unter erheblichem Aufwand erfolgen.are However, the dimensions of the antenna system by the available Limited space, so can a spatial Separation of transmitting and receiving antennas made only with considerable effort.

Ein Beispiel hierfür bildet ein Antennensystem eines U-Bootes. Neben den oben genannten Frequenzbereichen für eine Satellitenkommunikation im UHF-Satcom System werden hier üblicherweise sogar darüber hinaus noch weitere Frequenzbereiche benötigt, beispielsweise: Kurzwellen-Empfang 1 – 30 MHz VHF-Empfang (Seefunk) 155 -160 MHz Line of Sight Funktion 225 – 400 MHZ GPS 1575,41 / 1227,6 MHz An example of this is an antenna system of a submarine. In addition to the above-mentioned frequency ranges for satellite communication in the UHF Satcom system, even more frequency ranges are usually required beyond this, for example: Shortwave reception 1 - 30 MHz VHF reception (marine radio) 155 -160 MHz Line of sight function 225 - 400 MHz GPS 1575.41 / 1227.6 MHz

Neben dem nur beschränkt zur Verfügung stehenden Raumangebot, besteht insbesondere für ein von U-Booten benutztes Antennensystem eine weitere Anforderung darin, dass der gesamte Aufbau der Antenne aufgrund der Positionierung an der Außenhaut des U-Bootrumpfes und der damit verbundenen Belastungen durch das umströmende Wasser möglichst kompakt sein muss. Gleichzeitig ist auch eine möglichst große Stabilität des Antennensystems gegenüber mechanischen Belastungen zu gewährleisten, da durch Schockwellen im Wasser kurzzeitige Horizontalbelastungen bis zu 400 G sowie Vertikalbelastungen bis in den Bereich von 150 G auftreten können.In addition to the limited space available, there is a further requirement in particular for an antenna system used by submarines that the entire structure of the antenna due to the positioning on the outer skin of the submarine hull and the associated burden of the circulating water as possible must be compact. At the same time, the greatest possible stability of the antenna system with respect to mechanical loads is to be ensured, since short-term horizontal loads of up to 400 G and vertical loads up to the range of 150 G can occur.

III. Darstellung der ErfindungIII. Presentation of the invention

a) Technische Aufgabea) Technical task

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.It is therefore the object according to the invention, one possible to provide a compact antenna system, which is a preferably simultaneous operation in at least two different frequency bands, in particular in the field of satellite communications using circular polarized waves with a quasi-hemispheric emission characteristic, allows.

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.in this connection such an antenna system preferably finds use a submarine. However, a user can also operate on conventional Ships over Water or on land benefit from the advantages of the invention.

b) Lösung der Aufgabeb) Solution of the task

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

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. Hierbei ist orthogonal so zu verstehen, dass die beiden Doppelwendeln einer Helixantenne jeweils mit einem Versatz von 90° in Umlaufrichtung zueinander um die Längsachse der Helixantenne ineinander laufen, so dass in einer radialen Schnittebene betrachtet die gedachten Verbindungslinien zwischen den Schnittpunkten der jeweiligen Wendeln einer Doppelwendel mit der Ebene orthogonal zueinander liegen, wie beispielsweise in 3 durch die gestrichpunkteten Linien angedeutet ist. 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.Accordingly, an antenna system for simultaneous operation, in particular for transmitting and receiving in full duplex operation, proposed in at least two different frequency ranges, which in addition to possibly other existing antennas comprises at least two quadrifilar helix antennas, each of which two orthogonal to each other and excited with 90 ° phase shift Double helix has. Here, orthogonal is to be understood that the two double helices of a helical antenna each run with an offset of 90 ° in the direction of rotation about the longitudinal axis of the helical antenna into each other, so that viewed in a radial sectional plane the imaginary connecting lines between the intersections of the respective helices of a double helix the plane orthogonal to each other, such as in 3 is indicated by the dashed lines. According to the invention, the two helical antennas wind around a common longitudinal axis, wherein they are rotated with respect to this longitudinal axis by an angle of 45 ° to each other. The double helixes of both helix antennas each have the same distance to the longitudinal axis in an arbitrary sectional plane transverse to the longitudinal axis.

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.These special arrangement of the two helical antennas is characterized a particularly high symmetry, so that according to the invention, the mutual Influencing the two antennas is minimized.

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.In a preferred embodiment have the respective double helices of the two helical antennas as well the same slope, causing the symmetry of the system again can be further improved.

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.Preferably Here are the double helices of the two helical antennas on the lateral surface one to the longitudinal axis rotationally symmetrical body arranged. As a rotationally symmetric body comes here in particular a cylinder in question, but other geometric bodies are like For example, a cone conceivable.

Die Einspeisung der jeweiligen Helixantenne erfolgt in einer quer zur Längsachse verlaufenden Ebene, die an einem Ende der jeweiligen Helix liegt.The Infeed of the respective helix antenna takes place in a transverse to longitudinal axis extending plane, which lies at one end of the respective helix.

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 This feed-in level is the feed of the respective helical antenna on usual Way, d. H. that the respective double helices with a phase shift be operated by 90 degrees, with the feed of each one Double helix preferably over a suitable balun occurs. Come as baluns all known Symmetrieübertäger with Windings or line elements of the known constructions in Question, for example pots, Balancing loops and pots, Slot exchanger.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Symmetrisierung jeder Doppelwendel über einen Symmetriertrafo in Form einer Kurzschlussleitung mit λ/4-Länge.In a preferred embodiment the symmetrization of each double helix takes place via a symmetry transformer in Shape of a short-circuit cable with λ / 4-length.

Die phasenversetzte Einspeisung zur Erzeugung der Zirkularpolarisation erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Hybridkopplungen oder Ähnlichem.The phase-offset feed for generating the circular polarization is preferably carried out under Use of hybrid couplings or the like.

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.In a preferred embodiment the two feed levels of the two helix antennas coincide. The common entry level of both helix antennas can hereby preferably at the end facing the radiation direction of the Helix antennas are lying. In this case, the preferably used Symmetry transformers easily in a symmetrical arrangement in the Inside the helix antennas are housed.

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.Prefers are the double helices of at least one helical antenna on the not excited end open. In this way, over the length of the double helices, the respective Resonance of the helix antenna can be influenced. In this embodiment have the double helices of the two nestled nested Helix antennas have a different length, so the two Helix antennas have different resonance frequencies.

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.at the two frequency ranges on which the two helical antennas of the inventive antenna system can be operated it may preferably be in the range of 210-300 MHz, in particular 240-270 MHz and from 260 - 350 MHz, in particular 290-320 MHz, act to send and receive in this way in the UHF Satcom System to enable.

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.Even though the two helix antennas of the antenna system according to the invention preferably can be operated simultaneously d. H. in so-called full-duplex operation, can They are also used in so-called half-duplex operation at which is always only one of the two antennas in operation.

Welche der beiden Betriebsarten letztendlich verwendet wird, hängt von den Anforderungen des Benutzers sowie der elektronischen Ausstattung des Antennensystems ab.Which The two modes ultimately used depends on the requirements of the user as well as the electronic equipment of the antenna system.

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.Preferably are the two helix antennas of their geometric dimensions, that is, for example, number of turns or pitch of the turns, but especially of their relationship Diameter to length designed so that the one helical antenna resonates in the field from 210 - 300 MHz, especially 240-270 MHz and the second helix antenna their resonance in the range of 260 - 350 MHz, especially 290 - 320 MHz has and at the same time for circular (preferably right polarized) polarized waves a omnihemisphärische Radiation characteristic is achieved.

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.According to one Another aspect of the present invention comprises the antenna system according to the invention at least one other antenna coaxial with the two helix antennas, preferably arranged in the interior defined by the two helices is.

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.at This at least one other antenna may be, for example to act a monopole emitter, in particular a rod antenna. However, other types of antennas are conceivable, as long as a coaxial arrangement, preferably in the interior of the helix antennas possible is.

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.Around one possible low coupling between the helix antennas on the one hand and the additional Antenna on the other hand, is the most accurate coaxial alignment possible the additional Antenna in the center of the helix desirable. Accordingly, therefore, the radiators of the additional Antenna on a rotationally symmetrical shape.

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.In a preferred embodiment of the antenna system according to the invention If the other antenna is a rod antenna a roof capacity in the form of a plate, due to its geometric dimensions for reception in the frequency ranges of 0.5-60 MHz and 125-190 MHz, in particular in the frequency ranges from 1 to 30 MHz and 155 - 160 MHz can be used.

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.As has already been indicated above, is a possible symmetrical arrangement of the antenna system for a decoupling of the individual antennas from each other extremely important. In order to achieve such a symmetrical arrangement also in the environmental conditions, which the antenna is subjected to in use, to ensure is according to another aspect of the present invention a special mechanical structure provided.

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.Accordingly, the antenna system according to the invention preferably comprises a stable base body, on whose outer surface the double turns of the two helical antennas are fixedly arranged along a longitudinal axis of the base body. The double helices can in this case, for example, the shape of wires have, which are mounted on the outer surface. Preferably, however, are bands of an electrically conductive material, such as copper bands, which are arranged flat on the outer surface of the base body.

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.Of the body consists of any electrically non-conductive material, the desired ones mechanical properties stability and / or having rigidity. Conceivable here are polymers or other Plastics, for example Kapton, Mylar or the like.

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.According to one preferred embodiment indicates the basic body of the antenna system in the form of a hollow cylinder. The feed the helical antenna is on a front side of the body, preferably seen from the attachment side of the antenna system at the distal End and thus at the direction of the irradiation facing end.

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.On the front side of the body The feed of the double helixes takes place from a central point which essentially coincides with the longitudinal axis of the helix antennas and thus the basic body coincides, over radial outward running segments of conductive material on the front are applied and each lead to the mating double helices.

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.Around to prevent the preferably running inside the main body Feeders and the according to a preferred embodiment respectively associated Balanced transformers in the form of λ / 4 short-circuit cables change its position under mechanical load of the antenna system and thus their necessary for decoupling the two helical antennas, lose symmetrical arrangement, these lines are according to the invention by a sufficiently rigid foam material held stationary at their positions. For example, polyurethane foam, Polystyrene, polyvinyl chloride foam, but also other foams used as long as necessary for holding the lines Stiffness guaranteed is.

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.Next The necessary stiffness should also be the foam used still have special electrical properties, in particular the radiation characteristics of the helical antennas as possible little to influence. Accordingly, according to the invention has the used Foam preferably a dielectric constant and a loss factor similar to those of air.

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.in this connection can the entire hollow interior of the body with the foam material be lined, the lines then through corresponding channels in the Foam material out become. However, one or more cylinders are preferred from the corresponding foam material used along the longitudinal axis of the basic body are aligned and on the lateral surfaces suitable grooves for receiving and storage of the corresponding lines are provided. In this Case remains free the remaining hollow interior of the body.

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.Preferably are the lines through the foam used on the large part the length in the Interior of the body kept at a constant distance. This distance, however, will reduced near the entry point on the face of the body, to get through one as possible small transition between the respective feed line and the associated balancing one preferably to get good symmetrization.

In einer bevorzugten Ausführungsform können selbstverständlich im Inneren der Schaumstoffkörper Bohrungen für weitere Leitungen für die Versorgung zusätzlicher Antennen vorgesehen sein.In a preferred embodiment can Of course inside the foam body holes for further Lines for the supply of additional Be provided antennas.

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.To the Protection of the antenna system against water and the usually prevailing water pressure at the use with a submarine is the entire construction according to the invention with a Hood e.g. surrounded by plastic. This plastic hood has a substantially cylindrical shape, which at its respect to the Attach the antenna system to the submarine hull's distal end using a hemispherical cover is provided and at its proximal end to be attached to the hull Plate is tightly connected. The outer diameter of this plastic hood is determined by the space available during installation. As materials come here, for example, glass fiber reinforced plastic, Epoxy resin or the like in question.

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.When used on a normal ship or on land, this plastic hood essentially serves to protect against external environmental influences. Since the requirement of resistance to pressure in this case is not given, the thickness of the hood may be lower and / or lower requirements be placed on the material used.

c) Ausführungsbeispielec) embodiments

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:A embodiment according to the invention is described in more detail below with reference to the figures by way of example. Show it:

1: eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennensystems mit zwei quadrifilaren Helixantennen; 1 a sectional view through an embodiment of an antenna system according to the invention with two quadrifilar helix antennas;

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; 2 : a top view of the cover plate on the front of the in 1 shown embodiment, on which lies the common feed plane of the helix antennas;

3: eine Aufsicht auf die Anschlussplatte der Einspeiseleitungen der in 1 gezeigten Ausführungsform; 3 : a plan view of the connection plate of the supply lines of in 1 embodiment shown;

4: eine Schnittansicht der in 2 dargestellten Deckplatte und 4 : a sectional view of the in 2 shown cover plate and

5: eine Detailldarstellung eines Teilbereichs von 1. 5 : a detailed representation of a subsection of 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. 1 shows a sectional view through an embodiment of an antenna system according to the invention. This includes two quadrifilar helix antennas 3 . 4 on the surface of a body 1 are arranged in the form of a hollow cylinder.

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.In the cylindrical body 1 is at its respect to the attachment of the antenna system proximal end a half-open mounting cylinder 6 whose closed end points in the direction of the radiation of the antenna system. In the middle of this face 61 of the mounting cylinder 6 is a circular recess for receiving a mounting plate 5 provided with the help of screws 56 on the mounting cylinder 6 is attached.

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. 2 shows a top view from below of the mounting plate 5 , Next to the screw holes 55 to fixing the plate 5 on the mounting cylinder 6 shows the plate 5 initially four connections 51 . 52 . 53 . 54 for the feed lines of the double helixes T0, R0, T90, R90 of the two helix antennas 3 . 4 to which the respective of the hybrid couplings 62 (please refer 5 ) of the base module of the antenna system coming supply lines can be connected. These cables are conventional coaxial cables.

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.To each of these four ports 51 . 52 . 53 . 54 is in each case diametrically to the longitudinal axis of the body 1 a connection 51a . 52a . 53a . 54a provided, each of the end of belonging to the corresponding double helix T0, R0, T90, R90 λ / 4 short-circuit line 8th represents. This total of eight ports 51 . 52 . 53 . 54 . 51a . 52a . 53a . 54a are symmetrical at equal angular intervals of 45 degrees on a circular line with a constant distance to the longitudinal axis of the body 1 arranged.

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.Of the four connections 51 . 52 . 53 . 54 run inside the cylindrical body 1 coaxial cables 7 in the direction of the distal end of the main body 1, there first the cover plate 2 with which the distal end of the main body 1 is closed, pierced in a central area. As in 3 is shown, here are the respective outer conductor of the coaxial cable 7 on the front side of the cover plate 2 with sectors 21 . 22 . 23 . 24 connected. These consist of conductive material and lead from the central region in each case radially outward, to feed from there the first coil of the respective double helix T0, R0, T90, R90. In this case, the sectors exist 21 . 22 . 23 . 24 from a copper foil, on the cover plate 2 made of non-conductive material are applied.

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.Each diametrically to the sectors 21 . 22 . 23 . 24 , each with the outer conductors of the corresponding feeders 7 are connected, there are sectors 21a . 22a . 23a . 24a , which also consist of copper foil and radially lead radially from the central region to the outside, from there to feed the second coil of the respective double helix T0, R0, T90, R90.

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 Einspeiseleitung 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.In order to obtain a correct supply of the respective double helices T0, R0, T90, R90, the respective inner conductor becomes 7a the feeders 7 a double helix T0, R0, T90, R90, as in 4 represented, with the respective double helix T0, R0, T90, R90 belonging, diametrically-lying sector 21a . 22a . 23a . 24a and an associated line 8th connected. This line 8th is formed in the present case in each case by the outer conductor of a coaxial cable, which, however, has no inner conductor. The outer conductor of the feed line 7 and the associated line 8th each form a λ / 4 short-circuit line for transforming the unbalanced signal of the feed line 7 in a symmetrical signal at the feed point. The administration 8th extends through the cover plate 2 into the interior of the main body 1 , crosses it and is conductive with the plate 2 connected.

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.Due to the requirement that this λ / 4 short-circuit line be a quarter of the wavelength of the resonance frequency of the respective helix antenna 3 . 4 must correspond to the location of the plate 5 and thus the geometric dimensions of the mounting cylinder 6 inside the body 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.In the present case, the feeders become 7 and the wires 8th from the plate 5 starting inside the body 1 first of three aligned to the longitudinal axis of the body cylinders 9 made of foam material, as well as between these cylinders 9 arranged cutting discs 10 supported. The cylinders 9 in this case have an identical cross section, wherein the feed lines 7 and the wires 8th in corresponding grooves in the lateral surfaces of the cylinder 9 , as well as in through holes in the cutting discs 10 are guided. That way, the wires become 7 . 8th in its symmetrical arrangement with substantially identical distance to the longitudinal axis of the body 1 held.

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.Following the third cutting disc 10 become the wires 7 . 8th then in grooves in the lateral surface of a substantially cone-shaped foam body 9a led, which is towards the cover plate 2 rejuvenated. At this cone-shaped foam body 9a closes another cutting disc 10a with smaller radius, which in turn has through holes for the lines to be led through 7 . 8th having. Finally, between the cutting disc 10a and the cover plate 2 another cylinder 11 made of foam, which in turn has grooves in its lateral surface around the lines to be led through 7 . 8th take.

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.In this way, symmetrically the distance between the belonging to a double helix T0, R0, T90, R90 lines 7 . 8th be reduced, so that a better symmetrization of in 4 illustrated, exposed area of the inner conductor 7a becomes small compared to the wavelength λ.

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 In the present case is called foam material for the cylinder 9 , the cone-shaped foam body 9a and the cylinder 11 uses a material which preferably has the following physical properties: Density: <50 kg / m 3 , in particular <35 kg / m 3 dielectric constant: 1.0 - 1.1 for frequencies <26.5 GHz Dielectric loss factor: <0.002 for frequencies <10 GHz

Als kommerziell erhältliches Schaumstoffmaterial kommt hierfür beispielsweise ein geeigneter Polymethacrylimid-(PMI-)-Hartschaumstoff wie Rohacell®31 in Frage.(PMI -) - for this example, a suitable polymethacrylimide comes as a commercially available foam material such as foam rohacell ® 31 in question.

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.The cutting discs 10 and 10a consist in the present case of a preferably very rigid material with good breaking strength and suitable dielectric properties. For example, these requirements of polyvinyl chloride (hard PVC) are met.

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.Furthermore, the cylinders 9 , the cone-shaped foam body 9a , the cylinder 11 as well as the cutting discs 10 and 10a in the present case, a central bore, so that optionally centrally on the longitudinal axis of the body 1 one or more feed lines for additional antennas, for example, on the cover plate 2 can be fixed, can be performed.

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 elektrisch leitend mit den jeweiligen Sektoren 21,21a,22,22a,23,23a,24,24a der Doppelwendeln verbunden.The double helices T0, R0, T90, R90 of the two helix antennas 3 . 4 are formed in the present embodiment, in each case by corresponding bands of copper foil, which on the lateral surface of the body 1 are wound. Consequently, in the present case, the respective double helices are open at the ends opposite to the feed. The bands are at the transition area between the cover plate 2 and the lateral surface of the body 1 electrically conductive with the respective sectors 21 . 21a . 22 . 22a . 23 . 23a . 24 . 24a connected to the double helices.

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.The two helix antennas 3 . 4 of the antenna system according to the invention can be operated in the selected embodiment in the two ranges of 240-270 MHz and 290-320 MHz, respectively Sending and receiving in the UHF Satcom system is possible. Since a resonance at a lower frequency is associated with a greater length of the corresponding double helices, it turns out 1 It can be seen that in the present case, the helical antenna 4 which operates in the range of 240-270 MHz.

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.Depending on the electronics used, the two helical antennas 3 . 4 in the present embodiment, either in full-duplex mode or in half-duplex mode.

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.Due to the inventive symmetrical arrangement of the two helical antennas wound in each other 3 . 4 In the present case, an isolation between the two antennas of greater than 15 dB can already be achieved. By additional use of filters, this decoupling can be further enhanced, for example, up to 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 200 W.The typical benefit of the present antenna system with the two helical antennas 3 . 4 is typically 0 dBi, but 2 dBi can be achieved. An omni-hemispheric radiation image is generated in a right-polarized radiation. The antenna impedance is 50 ohms. The maximum operating power 200 W.

5 zeigt eine Detailansicht 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. 5 shows a detailed view of a sub-area 1 and represents the base area of the antenna system with the mounting cylinder 6 dar. Inside the mounting cylinder 6 is housed in the embodiment shown here, an additional antenna.

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.This is a monopoly in the form of a rod antenna with a roof capacity. This monopoly is in the present case by a copper ring 63 formed by means of spacers 64 in a transverse plane of the main body 1 which is connected directly to the base module of the antenna system via an isolated connection.

Die zusätzliche Stabantenne wird im vorliegenden Fall zum Empfang in den Frequenzbereichen von 1 MHz – 30 MHz und 155 MHz – 160 MHz verwendet.The additional Rod antenna is in the present case for reception in the frequency ranges from 1 MHz to 30 MHz and 155 MHz - 160 MHz used.

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.Furthermore, they are located inside the assembly cylinder 6 the two 90 ° hybrid couplings 62 for generating the phase shift for the feeding of the helix antennas 3 . 4 , These are on one the basic body 1 final cover 66 arranged on the outside of the connections 65 are provided, via which the antenna system is connected to the supply unit, not shown.

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.The Hood for protecting the antenna system against environmental influences is in the present embodiment formed by a radome of glass fiber reinforced epoxy resin, its wall thickness from use, either by submarine or over water or ashore, depends.

11
Grundkörperbody
22
Deckplattecover plate
33
Helixantennehelix antenna
44
Helixantennehelix antenna
55
Befestigungsplattemounting plate
66
Montagezylindermounting cylinder
77
Einspeiseleitungfeeder
7a7a
Innenleiterinner conductor
88th
Leitungmanagement
99
Schaumstoffzylinderfoam cylinder
9a9a
Schaumstoffkonusfoam cone
1010
Trennscheibecutting wheel
10a10a
Trennscheibecutting wheel
1111
kleiner Schaumstoffzylinsmaller Schaumstoffzylin
derof the
21,21a21,21a
Sektoren sectors
22 22a22 22a
Sektorensectors
23,23a23,23a
Sektorensectors
24,24a24,24a
Sektorensectors
51,51a51,51a
Anschlüsseconnections
52,52a52,52a
Anschlüsseconnections
53,53a53,53a
Anschlüsseconnections
54,54a54,54a
Anschlüsseconnections
5555
Schraubenlöcherscrew holes
5656
Schraubenscrew
6161
Stirnseite von 6 Front side of 6
6262
Hybridkopplungenhybrid couplings
6363
Kupferringcopper ring
6464
Abstandshalterspacer
6565
Anschlüsseconnections
6666
Abdeckungcover
T0T0
Doppelwendeldouble helix
T90T90
Doppelwendeldouble helix
R0R0
Doppelwendeldouble helix
R90R90
Doppelwendeldouble helix

Claims (11)

Antennensystem zum gleichzeitigen Betrieb in wenigstens zwei verschiedenen Frequenzbereichen, insbesondere zum Senden und Empfangen im Vollduplex-Betrieb, mit wenigstens zwei quadrifilaren Helixantennen (3,4), von denen jede zwei in Umlaufrichtung mit 90° Versatz zueinander angeordnete und mit 90° Phasenverschiebung angeregte Doppelwendeln (R0,R90,T0,T90) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Helixantennen (3,4) sich um dieselbe Längsachse winden, wobei sie hinsichtlich der gemeinsamen Längsachse um einen Winkel von 45° gegeneinander verdreht sind und wobei die Doppelwendeln (R0,R90,T0,T90) beider Helixantennen (3,4) in einer beliebigen Schnittebene quer zur Längsachse jeweils denselben Abstand zur Längsachse aufweisen.Antenna system for simultaneous operation in at least two different frequency ranges, in particular for transmitting and receiving in full-duplex mode, with at least two quadrifilar helix antennas ( 3 . 4 ), each of which comprises two double helixes (R0, R90, T0, T90) arranged in the direction of rotation with 90 ° offset from one another and excited by 90 ° phase shift, characterized in that the two helix antennas ( 3 . 4 ) are wound around the same longitudinal axis, wherein they are rotated with respect to the common longitudinal axis by an angle of 45 ° to each other and wherein the double helices (R0, R90, T0, T90) of both helical antennas ( 3 . 4 ) each have the same distance to the longitudinal axis in an arbitrary sectional plane transverse to the longitudinal axis. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Doppelwendeln (R0,R90,T0,T90) der beiden Helixantennen (3,4) auf der Mantelfläche eines zur Längsachse rotationssymmetrischen Körpers angeordnet sind und – insbesondere dass es sich bei dem rotationssymmetrischen Körper um einen Zylinder handelt.Antenna system according to claim 1, characterized in that - the double helices (R0, R90, T0, T90) of the two helical antennas ( 3 . 4 ) are arranged on the lateral surface of a body rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis and - in particular that the rotationally symmetrical body is a cylinder. Antennensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Einspeisung der jeweiligen Helixantenne (3,4) in einer quer zur Längsachse verlaufenden Ebene erfolgt, die an einem Ende der jeweiligen Helix liegt, – insbesondere dass die Einspeiseebenen beider Helixantennen (3,4) zusammenfallen und dass – insbesondere die gemeinsame Einspeiseebene beider Helixantennen (3,4) an dem der Abstrahlungsrichtung zugewandten Ende der Helixantennen (3,4) liegt.Antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that - the feed of the respective helical antenna ( 3 . 4 ) takes place in a plane extending transversely to the longitudinal axis, which is located at one end of the respective helix, - in particular that the feed planes of both helix antennas ( 3 . 4 ) and that - in particular the common feed-in level of both helix antennas ( 3 . 4 ) at the end of the helix antennas facing the emission direction ( 3 . 4 ) lies. Antennensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Doppelwendeln (R0,R90,T0,T90) wenigstens einer Helixantenne (3,4) an dem nicht angeregten Ende offen sind oder – dass die Doppelwendeln (R0,R90,T0,T90) der beiden Helixantennen (3,4) dieselbe Steigung aufweisen.Antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that - the double helices (R0, R90, T0, T90) of at least one helical antenna ( 3 . 4 ) are open at the unexcited end or - that the double helices (R0, R90, T0, T90) of the two helical antennas ( 3 . 4 ) have the same slope. Antennensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Doppelwendeln (R0,R90,T0,T90) der beiden Helixantennen (3,4) unterschiedliche Länge aufweisen, so dass die Helixantennen (3,4) verschiedene Resonanzfrequenzen aufweisen und – insbesondere die eine Helixantenne (3,4) ihre Resonanz im Bereich von 210 – 300 MHz, insbesondere 240 – 270 MHz und die zweite Helixantenne (3,4) ihre Resonanz im Bereich von 260 – 350 MHz, insbesondere 290 – 320 MHz hat.Antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that - the double helices (R0, R90, T0, T90) of the two helical antennas ( 3 . 4 ) have different lengths, so that the helix antennas ( 3 . 4 ) have different resonance frequencies and - in particular the one helix antenna ( 3 . 4 ) its resonance in the range of 210-300 MHz, in particular 240-270 MHz and the second helical antenna ( 3 . 4 ) has its resonance in the range of 260-350 MHz, in particular 290-320 MHz. Antennensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den wenigstens zwei Frequenzbereichen unter anderem um die Bereiche von 210 – 300 MHz, insbesondere 240 – 270 MHz und von 260 – 350 MHz insbesondere 290 – 320 MHz handelt.Antenna system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is in the at least two frequency ranges among other things around the ranges 210-300 MHz, in particular 240-270 MHz and from 260 - 350 MHz in particular 290-320 MHz acts. Antennensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Helixantennen (3,4) hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen, insbesondere ihrem Verhältnis von Länge zu Durchmesser, so ausgelegt sind, dass sie für rechtszirkular polarisierte Wellen eine omni-hemisphärische Strahlungscharakteristik aufweisen.Antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that the two helix antennas ( 3 . 4 ) are designed with respect to their geometric dimensions, in particular their ratio of length to diameter, so that they have an omni-hemispherical radiation characteristic for right circularly polarized waves. Antennensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – koaxial zu den beiden Helixantennen (3,4) wenigstens eine weitere Antenne vorhanden ist und – insbesondere dass es sich bei der wenigstens einen weiteren Antenne um einen Monopolstrahler, insbesondere um eine Stabantenne (63) handelt, der aufgrund seiner 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 verwendbar ist.Antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that - coaxial with the two helix antennas ( 3 . 4 ) at least one further antenna is present, and - in particular that the at least one further antenna is a monopole radiator, in particular a rod antenna ( 63 ), which due to its geometrical dimensions can be used for reception in the frequency ranges of 0.5-60 MHz and 125-190 MHz, in particular in the frequency ranges of 1-30 MHz and 155-160 MHz. Antennensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Symmetriesierung der Helixantennen (3,4) jeweils über Kurzschlussleitungen erfolgt, wobei eine Kurzschlussleitung aus einer Einspeiseleitung (7) und einer Leitung (8) besteht und – insbesondere dass alle Einspeiseleitungen (7) und Leitungen (8) in Längsrichtung des Antennensystems in gleichem Abstand zur Längsachse der Helixantennen (3,4) symmetrisch angeordnet sind, wobei jeweils eine Einspeiseleitung (7) und eine zugehörige Leitung (8) diametral gegenüberliegen – und / oder dass insbesondere die Einspeiseleitungen (7) und/oder Leitungen (8) zumindest über einen Teilabschnitt durch ein Schaumstoffmaterial (9,9a,11) ortsfest gehaltert werden.Antenna system according to one of the preceding claims, characterized in that - the symmetrization of the helix antennas ( 3 . 4 ) in each case via short-circuit lines, wherein a short-circuit line from a feed line ( 7 ) and a line ( 8th ) and - in particular that all feeders ( 7 ) and lines ( 8th ) in the longitudinal direction of the antenna system at the same distance from the longitudinal axis of the helix antennas ( 3 . 4 ) are arranged symmetrically, wherein each one feed line ( 7 ) and an associated line ( 8th ) diametrically opposite - and / or that in particular the feed lines ( 7 ) and / or lines ( 8th ) at least over a partial section through a foam material ( 9 . 9a . 11 ) are held stationary. Antennensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Halterung der Leitungen (7,8) in Nuten auf der Mantelfläche von separaten Schaumstoffkörpern (9,9a,11) erfolgt und – dass insbesondere die Schaumstoffkörper (9,9a,11) die Form von Zylindern und Konussen aufweisen.Antenna system according to claim 9, characterized in that - the support of the lines ( 7 . 8th ) in grooves on the lateral surface of separate foam bodies ( 9 . 9a . 11 ) and - that in particular the foam body ( 9 . 9a . 11 ) have the shape of cylinders and cones. Antennensystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen den einzelnen Schaumstoffkörpern (9,9a,11) Platten (10,10a) aus einem unflexiblen Material angeordnet sind, wobei die zu halternden Leitungen (7,8) durch Öffnungen in diesen Platten geführt sind und/oder – insbesondere die Leitungen (7,8) im Wesentlichen im konstanten Abstand zur Längsachse geführt werden und sich der Abstand nur in Nähe der Einspeisepunkte verringert.Antenna system according to claim 9 or 10, characterized in that - between the individual foam bodies ( 9 . 9a . 11 ) Plates ( 10 . 10a ) are arranged from an inflexible material, wherein the lines to be held ( 7 . 8th ) are guided through openings in these plates and / or - in particular the lines ( 7 . 8th ) are guided substantially at a constant distance from the longitudinal axis and the distance is reduced only in the vicinity of the feed points.
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WO2012100859A1 (en) * 2011-01-24 2012-08-02 Gabler Maschinenbau Gmbh Antenna for a submarine

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