DE2229193A1 - Antenne fuer schnellfliegende fluggeraete - Google Patents

Antenne fuer schnellfliegende fluggeraete

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DE2229193A1
DE2229193A1 DE19722229193 DE2229193A DE2229193A1 DE 2229193 A1 DE2229193 A1 DE 2229193A1 DE 19722229193 DE19722229193 DE 19722229193 DE 2229193 A DE2229193 A DE 2229193A DE 2229193 A1 DE2229193 A1 DE 2229193A1
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DE
Germany
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antenna
flat coils
flat
antenna conductor
line
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DE19722229193
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English (en)
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Wolfgang Dipl Ing Bechtold
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Airbus Defence and Space GmbH
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Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/282Modifying the aerodynamic properties of the vehicle, e.g. projecting type aerials
    • H01Q1/283Blade, stub antennas

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • Antenne für schnellfliegende Fluggeräte Die Erfindung betrifft eine Antenne für schnellfliegende Fluggeräte in Form eines L- oder m-förmig gebogenen Antennenleiters über einer leitenden Ebene, der über eine koaxiale Leitung durch Shunt- oder Fußpunktspeisung gespeist ist.
  • Für insbesondere im Überschallbereich fliegende Fluggeräte werden für die Fernmessung (Telemetrie) und Fernsteuerung solche durch eine geringe Bauhöhe über der Fluggeräteoberflache sich auszeichnende Antennen benötigt, die ein aerodynamisch günstiges Profil und große mechanische Stabilität aufweisen müssen.
  • Derartige Antennen sind im anglozamerikanischen Schrifttum unter der Bezeichnung "Transmission-Line Antennas" bekannt geworden, vgl. R.W.P. King, Ch.W. Harrison,Jr., Antennas and Waves X A Modern Approach", The M.J.T. Press, Cambridge, Massachusetts and London, England, 1969, Seiten 437 und 438; E.A. Wolff, "Antenna Analysis", John Wiley & Sons, Inc., New York, London, Sydney 1966, Seite 1o3.
  • Nach der allgemeinen Theorie der linearen Antennen besitzen bekanntlich Antennen mit geringer Bauhöhe über einer leitenden Ebene einen niedrigen Strahlunqswiderstand und eine geringe Bandbreite. Diese Nachteile treffen auch für Antennen mit L- oder m-förmig gebogenem Antennenleiter zu. Außerdem ist es bekannt, den Wirkungsgrad derartiger Antennen dadurch zu erhöhen, dcß die aus dem waagerechten Antennenleiter und der leitenden Ebene gebildete Leitung möglichst wenig gedämpft und eine Abschlußreaktanz. mit hoher Güte, z.B. ein koaxialer Lufttrimmer, verwendet wird. Alle bisher bekannten Antennen dieser Art besitzen jedoch eine geringe Bandbreite von nur ungefähr 1 bis 2% ihrer Wellenlänge für eine Welligkeit 5 s(2 und erfordern zu ihrer Abstimmung ein Abstimmelement. Außerdem weisen diese Antennen einen tiefen Einbruch im Strahlungsdiagramm für vertikale Polarisation auf, vgl.
  • z.B. die Antenne pour vEhicules spatiaux, Types 285, 287, 272 et 273" der Firma Starec, Massy, Frankreich; Vorläufige Datenblätter der Bölkow GmbH "Bordantenne für 21O - 26O MHz und Bordantenne für 45O - 47O MHz1, mit einer Bandbreite von 2,5 MHz im 200 MHz-Bereich bzw. 5 MHz im 400 MHz-Bereich für 5 < 2.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne zu schaffen, die bei im Vergleich zur Wellenlänge geringen Abmessungen und einem aerodynamisch günstigen Profil einen hohen Wirkungsgrad, eine große Bandbreite und eine annähernd kugelförmige Strahlungscharakteristik im Raum oberhalb der leitenden Ebene aufweist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenleiter der koaxialen Speiseleitung zwei oder mehrere Flachspulen bildet, die in einer Ebene zwischen dem waagerechten Antennenleiter und der leitenden Ebene angeordnet sind, wobei die einzelnen Flachspulen in Serie und/oder parallel geschaltet und daß eine oder mehrere Flachspulen leitend mit dem waagerechten Antennenleiter verbunden sind.
  • Damit die Flachspulen eine hohe Güte aufweisen und von ihnen selbst eine wirksame Abstrahlung elektromagnetischer Energie erfolgt, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die äußeren Abmessungen der Flachspulen nicht kleiner als ungefähr 1/30 der Betriebswellenlänge und die abgewickelte Länge der Windungen einer Flachspule zwischen 1/lO und der gesamten Betriebswellenlänge gewählt. Das gesamte Flachspulensystem ist durch die Wahl der Windungszahl und der Abmessungen der einzelnen Spulen sowie durch ihre Abstände vom waagerechten Antennenleiter, von den senkrechten Antennenleitern und von der leitenden Ebene und der Lage des Einspeisepunktes erfindungsgemäß so ausgebildet, daß in einem vorgegebenen Frequenzbereich mehrere Serien- und Parallelresonanzen auftreten, wobei der Realteil gleich oder annähernd gleich einem gewünschten Antenneneingangswiderstand ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht in der Ausführung der Plachspulen als gedruckte Platine und des vordersten senkrechten Antennenleiters in Form einer Strebe mit dreiecksförmigem Querschnitt, wobei die Messerkante in Flugrichtung zeigt und aus Stabilitätsgründen nicht in einer Ebene parallel zur rückwärtigen Fläche der Strebe liegt.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in einer bei gleichen Abmessungen erheblich vergrößerten Bandbreite mit ca. 2Os bezogen auf die Mittenfrequenz, so daß der Einbau eines Abstimmelementes überflüssig wird. Ferner erreicht man eine Verbesserung der Strahlungscharakteristik. Im Halbraum über der leitenden Ebene ist das Strahlungsdiagramm annähernd kugelförmig, horizontale und vertikale Polarisation werden fast gleich gut abgestrahlt. Außerdem ist das empfindlichere Spulensystem durch eine mechanisch und thermisch hoch belastbare, sich in Flugrichtung erstreckende metallische Strebe geschützt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht eines L-förmig gebogenen Antennenleiters über einer leitenden Ebene mit eingelegtem Flachspulensystem und Shuntspeisung und Figur 2 den Grundriß nach Fig. 1.
  • Auf einer metallischen Struktur 1, z.B. der Außenhaut eines Fluggerätes, als leitender Ebene ist ein L-förmig gebogener Antennenleiter 2 angeordnet, der in Flugrichtung alsstabile Strebe 21 ausgebildet ist. Der von leitender Ebene und L-förmig gebogenem Antennenleiter abgegrenzte Raum enthält ein Flachspulensystem 3 mit den einzelnen Flachspulen 31,32....3n.
  • Die einzelnen Flachspulen sind rechteckig, besitzen verschiedene Windungszahlen und Abmessungen und sind über Brücken 5 leitend miteinander verbunden. Die Brücken 5 verbinden ent-.weder das Ende einer vorhergehenden Flachspule mit dem Anfang der nachfolgenden Flachspule, wie im Falle der Flachspulen 31 und 32, oder ein Ende mit einem Abgriff, wie es bei den Flachspulen 32 und 3n der Fall ist oder auch zwei Abgriffe zweier benachbarter Flachspulen. Der Anfang der Flachspule 31 bleibt frei und kann im Bedarfsfalle mit der leitenden Ebene verbunden werden. Das Ende der Flachspule 3n ist mit dem waagerechten Antennenleiter 2 verbunden. Der Einspeisepunkt 6 der Antenne liegt in der ersten Windung der Fachspule 31. Die Flachspulen sind in gedruckter Technik auf einer Isolierstoffplatte 7 ausgeführt, welche den gesamten Raum zwischen leitender Ebene und L-förmig gebogenem Antennenleiter ausfüllt.
  • Stromstärke und Phase werden durch die Wahl der Abmessungen, der Windungszahlen, der galvanischen, kapazitiven und induktiven Kopplungen, sowie durch die Lage des Einspeisepunktes so festgelegt, daß sich die von den Flachspulen erzeugten elektr magnetischen Felder gegenseitig verstärken und somit eine zu der des L-förmig gebogenen Antennenleiters zusätzliche Abstrahlung elektromagnetischer Energie erfolgt. Durch diese Überlagerung sich gegenseitig verstärkender Abstrahlung wird ein großer Strahlungswiderstand und damit auch ein hoher Wirkungsgrad der Antenne erzielt. Außerdem strahlt die beschriebene Antenne nicht nur eine lineare, sondern eine gemischte Polarisation ab. Das Spulensystem weist unter Berücksichtigung sämtlicher Kopplungen mehrere Resonanzfrequenzen im Betriebsfrequenzbereich auf, die so eng aufeinanderfolgen, daß das Impedanzdiagramm der Antenne eine vorgegebene Welligkeit nicht überschreitet.
  • Patentansprüche:

Claims (3)

  1. .Patentansprüche D) Amtenne für schnellfliegende Fluggeräte in Form eines L-oder m-förmig gebogenen Antennenleiters über einer leitenden Ebene, der über eine koaxiale Leitung gespeist ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Innenleiter der koaxialen Speiseleitung (6) zwei oder mehrere Flachspulen (31,32, .....3n) bildet, die in einer Ebene zwischen dem waagerechten Antennenleiter (2) und der leitenden Ebene (1) angeordnet sind, wobei die einzelnen Flachspulen (31,32, .... 3n) in Serie und/oder parallel geschaltet,und daß eine oder mehrere Flachspulen leitend mit dem waagerechten Antennenleiter (2) verbunden sind.
  2. 2. Leitungsantenne nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die äußeren Abmessungen der Flachspulen (31,32, 3n) nicht kleiner als ungefähr der Betriebswellenlänge sind und die abgewickelte Länge der Windungen einer Flachspule zwischen 1O und der gesamten Betriebswellenlänge liegt.
  3. 3. Leitungsantenne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Flachspulen (31,32,..... 3n) als Druckplatine ausgeführt sind und die Druckplatine in einem L- oder m-förmigen Bügel (2) mit aerodynamischem Profil gehaltert ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2552587A1 (fr) * 1983-09-28 1985-03-29 Dassault Avions Antenne commutable pour les gammes de frequences vhf et uhf
EP0249493A2 (de) * 1986-06-13 1987-12-16 Cossor Electronics Limited Luftfahrzeug-Kollisionswarnsystem

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2552587A1 (fr) * 1983-09-28 1985-03-29 Dassault Avions Antenne commutable pour les gammes de frequences vhf et uhf
EP0249493A2 (de) * 1986-06-13 1987-12-16 Cossor Electronics Limited Luftfahrzeug-Kollisionswarnsystem
EP0249493A3 (en) * 1986-06-13 1989-01-25 Cossor Electronics Limited Aircraft collision warning system

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