DE3230268A1 - Antennenanordnung fuer peilanlagen auf masten - Google Patents

Description

• Antennenanordnung für Peilanlagen auf Masten
• Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit mehreren elekrischen Antennen bei Peilanlagen auf rückstreuenden Masten.
• Ein Metallmast erzeugt im Primärfeld einer vertikal polarisierten elektromagnetischen Welle ein Sekundärfeld.
• Dessen Intensität und Feldlinienverlauf hängen von dem Verhältnis der Wellenlänge des elektromagnetischen Feldes zur Höhe des Mastes ab. Befindet sich nun eine elektrische Antenne, d. h. eine auf die elektrische Komponente des elektromagnetischen Feldes ansprechende Antenne auf dem Mast, vor allem auf oder in der Nähe der Mastspìtze, so wird sie nicht nur durch das einfallende primäre WeLlenfeld, sondern auch durch das Sekundärfeld des Mastes erregt. Dies führt zu starken Schwankungen der Antennenausgangsspannung über der Frequenz, insbesondere wenn der Frequenzbereich der Antenne die Mastresonanzfreqzenzen einschließt.
• Deutliche Maxima im Verlauf der Antennenausgangsspannung treten dabei vor allem bei einer Masthöhe von einer Viertelwellenlänge und Dreiviertelwellenlänge auf. Die starken Ausgangsspannungen in den Mastresonanzbereichen können iJbersteuerungen einer nachfolgenden Empfangsanlage verursachen, während in den Minima im Verlauf der Antennenausgangsspannung die Empfangsanlage zu unempfindlich wird. Wünschenswert wäre eine annähernd konstante Ausgangsspannung über dem gesamten Frequenzbereich.
• Bei Peilverfahren nach dem Watson-Watt-Prinzip wird zur eindeutigen Peilanzeige (Seitenkennung) eine Hilfsspannung benötigt, die in ihrer Phase vom Azimut der einfallenden Welle unabhangig sein soll. Auf Schiffen mit rückstreuenden metallischen Aufbauten zeigt es sich, daß bei starker Mastverkopplung einer Hilfsantenne die Ausgangsspannung der Schiffsantenne eine Azimutabhängigkeit zeigt. Dies kann sich z. B. in einem Springen der Seitenkennung bei einer Richtungsänderung des Schiffes bemerkbar machen.
• Aus der DE-PS 19 59 787 ist eine Peilantenne bekannt, bei der für die Gewinnung einer azimutunabhängigen Rundspannung 4 zu einer Kreisgruppe angeordnete geknickte Dipole für die Montage an der Spitze eines Schiffsmastes vorgesehen sind. Mit Hilfe eines Differential-Drehkondensators wird die durch das Sekundärfeld des rückstreuenden Mastes bewirkte zusätzlich induzierte Spannung kompensiert. Nachteilig an dieser Antenne ist, daß sie eine spezielle vorgegebene Form aufweist, ohne deren Einhaltung die Kompensation nicht möglich ist. Die bekannte Antenne muß zudem an der Mastspitze montiert werden, was nicht in allen Fällen möglich ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antennenanordnung anzugeben, bei welcher der durch Verkopplung der Antenne mit dem Mast entstehende Einfluß des Mastes auf die Ausgangsspannung einer Antenne definiert eingestellt werden und insbesondere auch vollständig kompensiert werden kann.
• Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch l beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
• Die Erfindung gestattet es, nahezu beliebig geformte elektrische Antennen an beliebiger Stelle nahe der Mastspitze breitbandig in definierter Weise mit dem Mast zu verkoppeln und insbesondere die Verkopplung auch auf Null zu reduzieren. Im letzten Fall empfängt die Antenne dann annähernd so, als ob der Mast nicht vorhanden wäre und die Antenne frei im Raum angeordnet wäre. Zweck einer allgemeinen definierten Mastverkopplung kann z. B. die Einstellung bestimmter Empfangs eigenschaften im Nahfeld oder Richtdiagramm sein.
• Zusätzlich zu einer vorgegebenen Antenne, die über das Sekundärfeld unerwünschterweise mit dem Mast verkoppelt ist, wird eine zweite Antenne in der Nähe der ersten am Mast montiert. Deren räumliche Orientierung wird so gewählt, daß sie zwar das Primärfeld mit dem gleichen Vorzeichen, das Sekundärfeld des Mastes aber mit umgekehrten Vorzeichen verglichen mit der ersten Antenne aufnimmt. Die von den Antennen gelieferten Spannungen setzen sich dann aus einem durch das Primärfel E inp duzierten Anteil und einem durch das Sekundärfeld aufgrund des Maststromes IM induzierten Anteil wie folgt zusammen: U1 = Ep. h1 + Z1 . IM U2= Ep Ep h2 - Z2 . IM Dabei sind hl und h2 die effektiven Höhen der ersten bzw.
• zweiten Antenne im Primärfeld und Z1, Z2 Kopplungsfaktoren der Antennen mit dem Mast. Aufgrund der gegenseitigen Erregung durch das Sekundärfeld weisen die Mastanteile entgegengesetzte Vorzeichen auf. Erfindungsgemäß wird nun weiter zumindest eine der Antennen in der Amplitude beeinflußt, d. h. mit einem einstellbaren Faktor a multipliziert. Anschließend werden die beiden Antennenspannungen zu einer Summenspannung zusammengefaßt. Bei Amplitudenbeeinflussung z. B. der Antennenspannung U1 ergibt sich dann für die Summenspannung U = a1 U1 + U2 = (a1 . h1 + h2) Ep + (a1 Z1 - Z2) . M p = h' . Ep + Z' . IM Die Größen h' und Z' sind dabei scheinbare effektive Höhe bzw. scheinbarer Verkopplungsgrad. Letzterer kann über einen weiten Bereich durch Verändern des Faktors al beliebig definiert eingestellt werden und insbesondere auch zu Null gemacht werden. Besonders vorteilhaft ist es, im Signalweg jeder Antennenspannung je ein einstellbares Dämpfungsglied anzuordnen. Für die Summenspannung am Ausgang des Summiergliedes ergibt sich dann U=a1 U1 +a2 U2 (al hl + a2 h2) E + (al Z1 2 a2 Z2) M Je dünner der Mast und je besser er geerdet ist, d. h. je höher seine Güte bzw, die Resonanzerhöhung des Sekundärfeldes ist, desto besser müssen die zur Kompensation eingesetzten Bauteile aufeinander abgestimmt sein.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Abbildungen noch veranschaulicht. Dabei zeigt FIG. 1 einen Mast mit mehreren Antennen im Sekundärfeld FIG. 2 den Verlauf der Antennenausgangsspannung in Abhängigkeit von der Frequenz FIG. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung.
• Der in FIG. l gezeichnete Verlauf der Feldlinien des vom Mast M rückgestreuten Sekundärfeldes entspricht dem Fall nahe der Viertelwellen-Resonanz des Mastes. Die drei verschieden im Sekundärfeld angeordneten Stabantennen I, II und III nehmen das Sekundärfeld unterschiedlich auf.
• Bei den Antennen 2 und 3 ist die Zerlegung des Sekundärfeldes in Komponenten senkrecht und parallel zur Ausrichtung der Stabantennen eingezeichnet. Von der Antenne aufgenommen wird nur die parallele Komponente. Deutlich erkennbar ist, daß durch die unterschiedliche Ausrichtung der Antennen 2 und 3 die parallele Komponente des Sekundärfeldes die beiden Antennen mit entgegengesetztem Vorzeichen durchströmt. Addiert man nun z. B. die Spannungen der Antennen 2 und 3 mit der richtigen Gewichtung, so fällt der Einfluß des Mastes weg, da sich die durch die parallelen Komponenten des Sekundärfeldes induzierten Antennenspannungsanteile gegensinnig aufheben. Bei dem in FIG. 2 dargestellten frequenzabhängigen Verlauf der Antennenspannung UA gibt die Kurve Kl die Antennenspannung einer mit dem Mast koppelnden Einzelantenne ohne Kompensationsmaßnahmen und die Kurve K2 den Verlauf bei richtiger Mastentkopplung über der Frequenz f. Starke Maxima ergeben sich bei Verkopplung mit dem Mast für die Viertelwellen-Resonanz RN/4 und die Dreiviertelwellen-Resonanz R3X/4 des Mastes. Bei der in FIG. 3 skizzierte Anordnung ist beispielsweise eine zu kompensierende Antenne Al als Monopolantenne an der Spitze eines Mastes M angeordnet. Ein Hilfsdipol A2 ist als zweite Antenne in der Nähe der Mastspitze seitlich des Mastes angeordnet. Über gleich lange Kabel werden die Antennenspannungen auf je ein Dämpfungsglied D1 bzw. D2 geleitet. Die Dämpfungsfaktoren al, a2 der beiden Glieder sind einstellbar. Die Ausgänge der Dämpfungsglieder sind in einem Summierer S zusammengefaßt, an dessen Ausgang dann eine Maststrom entkoppelte bzw. definiert verkoppelte Summenspannung abgegriffen werden kann.
• Da der Verlauf der Feldlinien des Sekundärfeldes frequenzabhängig ist, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß in einem Speicher frequenzabhängig Einstelwerte für die einstellbaren Dämpfungsglieder abgelegt sind. Die Einstellung der Dämpfungsglieder erfolgt dann automatisch nach Maßgabe der für die jeweils eingestellte Empfangsfrequenz im Speicher abgelegten Einstellwerte.
• L e e r s e i t e

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Antennenanordnung mit mehreren elektrischen Antennen bei Peilanlagen auf rückstreuenden Masten, insbesondere bei Schiffspeilanlagen, gekennzeichnet durch eine erste Antenne (A1) und eine zweite, in der Nähe der ersten Antenne angeordnete Antenne (A2), die so räumlich unterschiedlich ausgerichtet sind, daß sie vom Primärfeld einer einfallenden Welle gleichsinnig und vom Sekundärfeld des rückstreuenden Mastes (M) gegensinnig erregt werden, durch ein einstellbares amplitudenbeeinflussendes Glied (D) im Signalweg zumindest einer der beiden Antennenspannungen sowie durch ein Summierglied (S) zur Zusammenfassung der beiden Antennenspannungen zu einer Sunmenspannung.
2. 2. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch je ein einstellbares Dämpfungsglied (D1, D2) in den Signalwegen beider Antennenspannungen.
3. 3. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Antennen gleiche oder annähernd gleiche Empfangseigenschaften aufweisen.
4. 4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer seitlich am Mast angeordneten Antenne ein Antennenpaar mit symmetrisch zur Mastachse angeordneten Einzelantennen vorgesehen ist.
5. 5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer seitlich am Mast angeordneten Antenne eine Antennenkreisgruppe vorgesehen ist.
6. 6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Antenne eine auf der Mastspitze angeordnete Monopolantenne ist.
7. 7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellung der Amplitudenbeeinflussung in Abhängigkeit von der Frequenz in einem Speicher vorgegeben ist und die Einstellung nach Maßgabe des Speicherinhalts und der jeweiligen Betriebsfrequenz automatisch erfolgt.