DE2916922A1

DE2916922A1 - Antennenanordnung und verfahren zum empfangen von signalen

Info

Publication number: DE2916922A1
Application number: DE19792916922
Authority: DE
Inventors: John Francis Anspinwall
Original assignee: Communications Patents Ltd
Current assignee: Communications Patents Ltd
Priority date: 1978-05-09
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1979-11-22
Also published as: US4282528A; GB1595277A; FR2425736A1; FR2425736B1

Description

Anmelderin; Stuttgart, den 23.4·1979 Communications Patents Ltd. P 371 ^ R/Bn Carlton House, Lower Regent Street, London SW 1Ϊ 4 LS

England

Vertreter:

Kohler-Schwindling-Späth Patentanwälte Hohentwieistr. i+1 7000 Stuttgart - 1

Antennenanordnung und Verfahren ium Empfangen von Signalen

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung, insbesondere ein« Antenne zum Empfang von Signalen in mehreren Frequenzbändern·

Se gibt mehrere unterschiedliche Arten von Funknavigationehilfen, die normalerweise an Bord von Schiffen mitgeführt werden· Diese sind das bei etwa 10 kHz bis 13 kHz arbeitende Omega-System, das Loran-C-Syetem und Decca-System, die bei ungefähr 80 kHz bis 110 kHz arbeiten, die Funkfeuer, die mit mittlerer Hochfrequenz von

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etwa 300 kHz von Leuchttürmen und Feuerschiffen aus arbeiten, und das bei ifOO MHz arbeitende Satnav-System, üblicherweise hat jedes Funkhilfssystem einen von einer eigenen Antenne gespeisten getrennten Empfänger·

Schiffe sind mit einer großen Anzahl von Funkgeräten ausgestattet, von denen jedes seine eigene Antenne benötigt, und das räumliche Anordnen dieser Antennen im Verhältnis untereinander ist eine sehr schwierige Aufgabe, weil sie wegen ihrer dichten Nachbarschaft dazu neigen, miteinander in Wechselwirkung zu treten und so Unregelmäßigkeiten in ihren Strahlungsdiagrammen auftreten. Zusätzlich kann die räumlich dichte Anordnung auch bewirken, daß große unerwünschte Signale in einem von der einen Antenne gespeisten Empfangsgerät induziert werden, wenn ein sendendes Gerät eine andere Antenne speist·

Es ist offensichtlich, daß jedes Mittel, die Anzahl der auf einem Schiff benötigten Antennen zu verringern, vorteilhaft wäre, weil die Aufgabe erleichtert würde, für diese geeignete Orte zu finden und weil es weniger wahrscheinlich wäre, daß die Zuverlässigkeit der noch verbliebenen Antennen beeinträchtigt wird. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einzelne Antennenanordnung zu schaffen, die in der Lage ist, an Empfänger für alle obenerwähnten Navigationshilfssysteme Signale zu liefern und somit die vier z.Zt. benötigten Antennen zu ersetzen·

Biese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelö±, daß die Antennenanordnung eine erste an einer langgestreckten Stütze montierte Antenne und ein einen abgeschirmten

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Leiter und einen Abschirmungsleiter aufweisendes sich in Längsrichtung der Stütze von der ersten Antenne weg erstreckendes Antennenkabel aufweist, daß der abgeschirmte Leiter mit einer Einrichtung zum Erkennen von in einem ersten Frequenzband liegenden durch die erste Antenne empfangenen Signalen verbunden ist, und daß der Abschirmungsleiter eine zweite Antenne bildet, die mit einer Einrichtung zum Erkennen von in mindestens einem weiteren Frequenzband liegenden vom Abschirmungsleiter empfangenen Signalen verbunden ist.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Empfangen von Signalen in mindestens zwei Frequenzbändern unter Verwendung einer einzelnen Antennenanordnung, und zwar ist vorgesehen, daß Signale in einem ersten Frequenzband durch eine an einer langgestreckten Stütze montierte Antenne empfangen werden und die empfangenen Signale über einen abgeschirmten Leiter eines Antennenkabels zu einer ersten Erkennungseinrichtung geleitet werden, und daß Signale in mindestens einem weiteren Frequenzband durch einen Abschirmungsleiter des Antennenkabels empfangen werden und über das abschirmende Kabel zu einer weiteren Erkennungseinrichtung übertragen werden.

Vorzugsweise weist die erste Antenne einen Hülsndipol auf, und die Stütze weist ein Rohr aus nicht-leitendem Material auf, in dem die erste Antenne nach dessen einen Ende zu angeordnet ist, das Antennenkabel erstreckt sich, durch das Rohr von der ersten Antenne weg zu dem der ersten Antenne abgewandten Ende des Rohrs. Der Abschirmungsleiter ist mit einer Quelle eines festen Potentials durch eine Schaltungsanordnung verbunden, die

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für Signale in dem ersten Frequenzband eine niedrige Impedanz und für Signale in dem weiteren Frequenzband eine hohe Impedanz darstellt·

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben und erläutert·

Fig· 1 ist eine schematische Darstellung einer Antennenanordnung, die die vorliegende Erfindung verkörpert^ teilweise abgebrochen)

Fig· 2 1st ein schematisches Schaltbild einer Antennenanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig« 3 ist ein detailliertes Schaltbild der in Fig. 2

schematisch dargestellten Filter und Vorverstärker;

Fig· if let ein detailliertes Schaltbild eines weiteren in Flg· 2 schematisch dargestellten Vorverstärkers; und

Fig· 5 ist ein detailliertes Schaltbild einer in Fig. 2 schultisch dargestellten Frequenzweiche·

In Fig· 1 weist die dargestellte Antennenanordnung eine •rste Antenne in der Form eines HUlsendipols 1 auf, dessen Resonanzfrequenz bei der Satnav-Frequenz von JtOO MHs liegt und der innerhalb und nahe des oberen Endes eines Fiberglasrohrs 2 montiert ist, das ungefähr 180 cm lang 1st· Ein Antennenkabel 3 erstreckt sich vom Dipol 1 bis zum unteren Ende des Rohrs 2 bis zu einer

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Montage-Baueinheit 4» in der Filter und Vorverstärker eingeschlossen sind. Der Dipol 1 ist so ausgebildet, daß er in der üblichen Weise bei 400 MHz arbeitet.

Das Antennenkabel 3 weist einen inneren abgeschirmten Leiter und einen äußeren Abschirmleiter auf, der als zweite Antenne in Form einer aperiodischen Stabantenne zum Empfang von niedrigen und mittleren Frequenzen dient. Dieser äußere Abschirmungsleiter kann in irgendeiner üblichen Weise gestaltet sein, beispielsweise durch ein festes Metallrohr, einen gewickelten Metallstreifen ader durch gewebte Drahtlitze.

Fig. 2 zeigt eine elektrische Schaltung in der Montagebaueinheit if. Der abgeschirmte Leiter 5 des Antennenkabels 3 ist mit einer Eingangsschleife 6 eines dreistufigen Bandpasses 7 gekoppelt, dessen Durchlaßband eine Mittenfrequenz von 400 MHz hat. Der äußere Leiter 8 des Antennenkabels 3 ist jedoch nicht in der üblichen Weise mit Erde verbunden. Er ist lediglich für Frequenzen in der Nähe von 400 MHz durch einen Serienresonanzkreis 9 geerdet. Der äußere Leiter 8 ijst daher bei niedrigen und mittleren Frequenzen (LF/MF-Frequenzen) "heiß" und ist über ein Filter 10 mit einem Eingang eines LF/MF-Vorveretärkers 11 verbunden. Die 400 MHz-Signale werden ebenfalls einem Vorverstärker 12 nach dem Durchlaufen des Filters 7 zugeführt. Die· Ausgangssignale der beiden Vorverstärker 11, 12 werden beide einem einzigen Kabel 13 zugeführt, durch das Signale von der Basis 4 (Fig. 1) der Antenne abgenommen werden. Der Ausgangspfad des LF/MF-Vorverstärkers 11 ist für Signale bei 400 MHz mittels einer Hochfrequenzdrossel 14 gesperrt, während

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die Ausgangsschaltung des 4OO MHz-Vorverstärkers 12 so ausgebildet ist, daß sie im LF/MF-Bereich eine hohe Impedanz hat. Gleichstrom zur Energieversorgung der Vorverstärker 11 und 12 wird über den inneren Leiter des Kabels 13 zugeführt.

Die Schaltung des LF/MF-Filters 10 und des Vorverstärkers ist in Fig» 3 gezeigt. Der Leiter 8 des Antennenkabels 3 ist mit dem Eingang 15 in Serie mit einem hoch belastbaren Widerstand 16 verbunden, dessen verstärkerseitiges Ende durch eine Gasentladungsröhre 1? »it Masse verbunden ist. Diese Kombination dient dazu, den Vorverstärker gegen Blitzentladungen und Signale von Sendern hoher Leistung zu schützen, die sich in der Nähe befinden könnten· Dieser Schutzvorrichtung folgen drei parallele Filter l8, 19 und 20, von denen jedes so ausgebildet ist, daß es einen der drei Frequenzbereiche durchläßt, innerhalb von denen der Vorverstärker arbeiten muß. Diesen Filtern folgen einzelne Verstärker 21, 22 und 23 mit ähnlichem Aufbau, obwohl der Verstärkungsgrad jedes einzelnen unterschiedlich ist, um die Pegel der Ausgangssignale in jedem Frequenzbereich gleich zu machen. Die Ausgangssignale der Verstärker werden durch Widerstände 2if, 25 und 26 zusammengefaßt und dann einem gemeinsamen Ankoppelverstärker 27 zugeführt, von dem aus die Signale zum Kabel 13 (Fig. 2) gelangen.

Der ifOO MHz-Vorverstärker 12 von Fig, 2 ist in Fig, if genauer gezeigt und weist eine übliche rauscharme Cascode-Anordnung auf· Nebenschlußkondensatoren 28, 29 und 30, die seinerAusgangsschaltung zugeordnet sind, haben einen niedrigen Wert, so daß die Ausgangsimpedanz des Verstärkers im LF/MF-Bereich ausreichend hoch ist, um einen ver-

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nachlässigbaren Nebenschluß für die vom anderen Vorverstärker 11 (Fig. 2) kommenden Signale zu ergeben, während die Ausgangsimpedanz bei ZfOO MHz etwa 50 Ohm beträgt· Die Drossel 1 if von Fig. 2 ist in Fig. k ebenfalls eingezeichnet. Streifenförmige Leiter 30 A liefern niedrige Induktanzen für die Impedanzanpassung.

Das entfernte Ende des Kabels 13 (Fig. 2) endet an einer geeigneten Stelle, beispielsweise im Navigatorraum· Die empfangenen Signale werden einer in Fig. 2 schematisch und in Fig. 5 mehr im einzelnen, dargestellten Frequenzweiche 31 zugeführt. Die Frequenzweiche 31 weist drei verhältnismäßig einfache Filter auf, die im ganzen durch die Bezugszeichen 32, 33 und 3k bezeichnet sind, und die die Frequenztrennung bewirken. Die Omega-Signale zwischen 10 kHz und lif kHz werden durch eine Schaltung 35 noch geringfügig weiter verstärkt. Der Grund für diese weitere Verstärkung besteht darin, daß bei komplexeren, speziell militärischen Einrichtungen zwei oder mehr Omega-Empfänger vorgesehen sind, die jeweils eine unterschiedliche Frequenz empfangen, um die durch Zweideutigkeit bewirkten Fehler zu minimieren, die bei diese» System auftauchen können,-wenn nur eine einzige Frequenz empfangen wird· Die zusätzliche Verstärkung gestattet es, daß die Omega-Empfänger durch beispielsweise eine weitere widerstandsbehaftete (nicht-dargestellte) Frequenzweiche gespeist werden·

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Claims

Patentansprüche .

fi.lAntennenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ^ eine erste (Dipol 1) an einer langgestreckten Stütze

(Rohr 2) gehaltene Antenne und ein Antennenkabel (3) aufweist, das einen abgeschirmten Leiter (5) und einen Abschirmungsleiter (8) aufweist, die sich in Längsrichtung der Stütze von der ersten Antenne weg erstrecken, daß der abgeschirmte Leiter mit einer Einrichtung zum Erkennen von in einem ersten Frequenzband durch die erste Antenne empfangenen Signalen verbunden ist, und daß der Abschirmungaleiter eine zweite Antenne bildet, die mit einer Einrichtung zum Erkennen von Signalen in mindestens einem weiteren durch den Abschirmungsleiter empfangenen Frequenzband verbunden ist.

2_e Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antenne einen Hülsendipol (1) aufweist.

3· Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze ein Rohr aus nichtleitendem Material aufweist, injiem die erste Antenne nach dessen einem Ende zu angeordnet ist, daß sich das Antennenkabel (3) durch das Rohr hindurch von der ersten Antenne zu dem der ersten Antenne fern liegenden Ende des Rohrs erstreckt.

if« Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmungsleiter (8) mit einer Quelle festen Potentials durch eine Schaltung verbunden ist, die für Signale im ersten Frequenzband eine niedrige Impedanz darstellt und

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QRlGtNAL INSPECTED

für Signale in dem anderen Frequenzband eine hohe Impedanz·

5· Antennenanordnung nach Anspruch if, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen Serienresonanzkreis (9) aufweist,

6· Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenkabel (3) mit Filtern und Vorverstärkern verbunden ist, die innerhalb einer Montagebaugruppe (4) für die Stütze angeordnet sind·

7· Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschirmte Leiter (5) und der AbscHrmungsleiter (8) mit zugeordneten Bandfiltern verbunden sind·

8· Antennenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Bandpässe über Vorverstärkerschaltungen mit einem gemeinsamen Signalweg verbunden sind·

9· Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- »ichnet, daß die Vorverstärker, schaltungen über den gemeinsamen Signalweg mit Energie versorgt sind·

10· Antennenanordnung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Signalweg mit Empfängern für jedes Frequenzband durch eine in der Nähe der Empfänger angeordnete Frequenzweiche verbunden ist·

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ORIGINAL INSPECTED

11. Verfahren zum Empfangen von Signalen in mindestens zwei Frequenzbändern, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Antennenanordnung verwendet wird, wobei Signale in einem ersten Frequenzband durch eine an einer langgestreckten Stütze montierte Antenne empfangen werden und die empfangenen Signale zu einer ersten Einrichtung zum Erkennen der Signale über einen abgeschirmten Leiter (5) eines Antennenkabels (3) Übertragen werden, und daß Signale in mindestens einem weiteren Frequenzband durch einen Abschirmungsleiter (8) des Antennenkabels (3) empfangen werden und über das Abschirmungskabel zu einer weiteren Einrichtung zum Erkennen der Signale übertragen werden·

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