DE3619028A1 - Peilantennenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit mindestens zwei Antennensystemen.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordung von ver­ schiedenartigen Peilantennensystemen, die durch besondere mechanische Kombination für den Zweck der Funkpeilung eine optimale Plazierung erfahren.

Bei stationären und insbesondere mobilen Funkanlagen ist es oftmals erforderlich, den Empfangsbetrieb für die verschie­ denen Bedarfsträger gleichzeitig durchzuführen. So ist es beispielsweise auf Seeschiffen notwendig, neben den LORAN-, DECCA-, CONSOL- und anderen Empfangssystemen auch Funkpeil­ empfänger für die Standortbestimmung und für Zielfahrten vor allem im Seenotfall einzusetzen.

Für die verschiedenen Empfangssysteme werden im allgemeinen entsprechend viele Einzelantennen oder Antennensysteme installiert, die aufgrund eingeschränkter räumlicher Gege­ benheiten - zumindest auf Schiffen - nicht ohne gegenseiti­ ge Beeinflussung bleiben. Unter gegenseitiger Beeinflussung ist insbesondere zu verstehen, die gegenseitige Abschirmung von Antennensignalen und die durch Reflexion hervorgerufenen Störungen.

Dem Stand der Technik entsprechend können nicht alle Anten­ nensysteme optimal plaziert werden. So muß beispielsweise, um die geforderte Zielfahrtfähigkeit auf der Seenotfrequenz 2182 kHz zu erreichen, die Kreuzrahmenantenne eines Peil­ empfängers wegen möglichst großer Empfindlichkeit und mög­ lichst geringer Peilfehler vorzugsweise auf der Mitschiffs­ linie und in großer Entfernung von Deckaufbauten und Lade­ bäumen installiert werden.

Demzufolge müssen die anderen Antennen unterhalb der Peilan­ tenne angebracht werden, wodurch sich für diese eine Ver­ minderung der Empfindlichkeit ergibt.

Besonders problematisch wird die Forderung, wenn zusätzlich auch im VHF-Bereich Funkpeilungen durchzuführen sind. Die für diesen Frequenzbereich benötigte VHF-Adcock-Antenne muß ebenfalls optimal aufgestellt werden, insbesondere dann, wenn Zielfahrten für die Seenotfrequenzen 121,5 MHz und 243 MHz notwendig sind. Bisher werden daher beide Peilan­ tennensysteme entweder auf getrennten Masten oder überein­ ander an der höchsten Stelle eines Mastes installiert. Eine derartige Installation zweier oder mehrerer Peilantennen­ systeme für die verschiedenen Empfangsfrequenzbereiche über­ einander an einem Mast erfordert eine sehr stabile mechani­ sche Konstruktion. Diese Anordnung führt zu großen mecha­ nischen Beanspruchungen, da - hauptsächlich durch Windlast - ein erhebliches Biegemoment am Fußpunkt der unteren Antenne auftreten kann.

Diese mechanische Beanspruchung kann außer durch Verringern des Antennengewichtes nur durch Herabsetzen des Schwer­ punktes der oberen Antenne oder Antennen gemindert werden. Dies führt jedoch zu einer stärkeren gegenseitigen Beein­ flussung der Antennensysteme, so wird beispielsweise der untere Teil einer VHF-Adcock-Antenne durch einen dicht dar­ unter befindlichen Kreuzrahmen stärker elektrisch belastet als der obere Teil.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zwei oder mehrere Peilantennensysteme derart mechanisch zu kombinie­ ren, daß sie gleichzeitig optimal plaziert sind und die im Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patent­ ansprüchen beschriebene Anordnung gelöst.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, die verschiedenen Antennensysteme nicht räumlich ge­ trennt, d.h. übereinander oder nebeneinander anzuordnen, sondern ineinander zu schachteln. Dies hat den Vorteil, daß eine gegenseitige Abschattung von nebeneinander angeordneten Antennensystemen bzw. die daran auftretenden Reflektionen vermieden werden. Ebenso wird eine unter­ schiedliche elektrische Belastung von übereinander angeordneten Antennensystemen verhindert. Dabei werden gemäß der Erfindung die Antennensysteme derart räumlich ineinander angeordnet, daß die gegenseitige Beeinflussung minimal wird. Insbesondere wird ausgenutzt, daß die an Teilen der Antennensysteme auftretenden Effekte, wie Abschattung und Reflektion, sich gegenseitig kompensieren.

Vorzugsweise werden Antennensysteme so zueinander angeordnet, daß ihre Antennensymmetrien teilweise in Deckung gebracht werden und die Anordnung insgesamt einen symmetrischen Gesamtaufbau bildet. Dies hat den Vorteil, daß sich die Reflexionen gegenseitig kompensieren. Dabei spielen die Abmessungen der Antennen keine Rolle. Diese haben lediglich Einfluß auf die elektrischen Empfindlich­ keiten der Antennensysteme, d. h., wenn ein Antennensystem wesentlich größer als das andere ist, tritt Abschattung auf und das kleinere Antennensystem verliert an Empfind­ lichkeit.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden mindestens zwei rotationssymmetrische Antennen­ systeme so angeordnet, daß ihre Rotationsachsen zusammen­ fallen. Dabei werden die Antennensysteme in Richtung der gemeinsamen Rotationsachse so aufeinander eingestellt, daß die gegenseitige Beeinflussung minimal wird.

Bevorzugt ist eine Anordnung bei der die zur Rotations­ achse senkrecht liegenden Symmetrieebenen der einzelnen Antennensysteme jeweils zusammenfallen. Dies hat den Vor­ teil, daß in Richtung der Rotationsachse eine unter­ schiedliche elektrische Belastung der Antennenhälften vermieden wird. Bei dieser Ausführungsform fällt der Schwerpunkt der einzelnen Antennenanordnungen in einem Punkt zusammen, nämlich dem Schnittpunkt der Rotations­ achse mit der senkrecht dazu liegenden Symmetrieebene.

Erfindungsgemäß wird die gegenseitige Beeinflussung der Antennensysteme minimal, wenn die Antennensysteme derart angeordnet sind, daß ihre Schwerpunkte in einem gemein­ samen Bezugspunkt zusammenfallen. Bei einem symmetrischen Aufbau der einzelnen Antennensysteme ist, wenn die Teile der Antennensysteme homogen sind, der Schwerpunkt mit dem räumlichen Mittelpunkt in der Regel gleichzusetzen. Bei einer Kreuzrahmenantenne befindet sich der Schwerpunkt beispielsweise im Schnittpunkt ihrer Rotationsachse, die in der Schnittlinie der beiden durch die Rahmenflächen aufgespannten Ebenen liegt, mit der zur Rotationsachse senkrecht liegenden Symmetrieebene.

Eine bevorzugte Anwendung findet die Erfindung bei der Anordnung von verschiedenen Peilantennensystemen mit Rundumcharakteristik, wie verschiedene Kreuzrahmenantennen und verschieden große H-Adcock-Antennen. Ebenso sind Antennen mit mehr als zwei gekreuzten Rahmenantennen sowie Adcock-Systeme mit mehr als zwei zueinander senkrecht angeordneten Strahler­ paaren kombinierbar. Dabei haben vorzugsweise beide zu kombinierenden Antennensysteme den gleichen Grundaufbau und insbesondere weisen sie gleiche Symmetrieebenen auf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden die mehreren Antennensysteme eine mechanische Einheit bei der ihre je­ weiligen Schwerpunkte in einem Bezugspunkt zusammenfallen. Dabei ist die mechanische Befestigung vorzugsweise am Fußpunkt mindestens eines dieser Antennensysteme.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist lediglich eine Kreuzrahmenantenne vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt mit einer H-Adcock-Antenne me­ chanisch kombiniert. Dabei sind die durch die beiden ge­ kreuzten Rahmenantennen gebildeten Flächen gegenüber den zwei zueinander senkrecht angeordneten Strahlerpaaren des H-Adcock-Systems in Drehrichtung um 45° gegeneinander ver­ setzt. Beide Systeme bilden insgesamt einen rotations­ symmetrischen Gesamtaufbau. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß zwei Antennensysteme für den jeweiligen entsprechenden Empfangsfrequenzbereich, hier eine Kreuzrahmenantenne für den Lang-, Mittel- und Kurzwellenbereich und eine Vierfach- H-Adcock-Antenne für den VHF-Bereich, gemeinsam, beispiels­ weise an der Spitze eines Mastes befestigt werden können. Eine störende gegenseitige Beeinflussung durch Reflektionen beider Systeme zueinander tritt wie zuvor ausgeführt, wegen des symmetrischen Aufbaues nicht auf, weil diese gegenseitig kompensiert werden. Ebenso sind unterschiedliche elektrische Belastungen der Antennenhälften nicht möglich.

Erfindungsgemäß wird die mechanische Verdrehung um 45°, bei­ spielsweise des H-Adcocks gegenüber dem Kreuzrahmen, die eine entsprechende 45°-Drehung der VHF-Peilung zur Folge hat mit elektronischen Mitteln ausgeglichen. Vorzugsweise ge­ schieht dies durch breitbandige Koordinatentrans­ formation im Hochfrequenzbereich und/oder durch schmalbandige Koordinatentransformation im Zwischenfrequenzbereich oder als weitere Alternative nach Digitalisierung der Peil­ werte mit der rechnerischenAuswertung der Peilungen im Rech­ ner. Die mechanische Verdrehung wird somit rückgängig ge­ macht und mit beiden Antennensystemen können rechtweisende Funkpeilungen durchgeführt werden.

Der grundsätzliche Vorteil der Koordinatentransformation ist, daß man wieder eine rechtweisende Peilanzeige unter Verwendung der serienmäßigen Peilsignalauswertung und -anzeige erhält, d. h., daß irgendwelche speziellen Zusatzmaß­ nahmen für die Rückdrehung der Peilanzeige oder die Be­ rücksichtigung eines Korrekturfaktors in der Auswertung nicht nötig sind.

Die breitbandige Koordinatentransformation in der HF-Ebene des Empfangssignals hat insbesondere den Vorteil, daß die Transformationsschaltung der Antenne zugeordnet werden kann. Die Peilantenne liefert also trotz der mechanischen Ver­ drehung ein rechtweisendes Signal. Sie kann daher an jeden serienmäßigen Zweikanalpeiler angeschlossen werden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiels und

Fig. 2 die Aufsicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fi­ gur 1.

Fig. 1 und 2 zeigen die Kombination einer Kreuzrahmen­ antenne 1 mit einem kreisförmigen Rahmenquerschnitt und einer gekreuzten H-Adcock-Antenne 2 mit einer mittig angeordneten Hilfs­ antenne 5, die die übrigen Dipole überragt. Beide Antennen sind an Ihrem Fußpunkt miteinander und mit einem Antennenmast 4 verbunden. Die einzelnen vertikal angeordneten Stabantennen der H-Adcock Antenne ragen jeweils im gleichen Maße oberhalb und unterhalb der Kreuzrahmenantenne hinaus. Ferner ist der Abstand zwischen den zwei vertikalen Einzel­ antennen eines Strahlerpaares kleiner als der Durchmesser einer Rahmenantenne. Die beiden rotationssymmetrischen Antennen sind in Drehrichtung gegeneinander um 45° ver­ setzt. Sie bilden somit einen symmetrischen Gesamtaufbau, bei dem ihre Schwerpunkte zusammenfallen.

Claims (12)

1. Antennenanordnung mit mindestens zwei Antennensystemen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennensysteme derart räumlich ineinander angeord­ net sind, daß die gegenseitige Beeinflussung minimal wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Beeinflussung der Antennen­ systeme durch Ausnutzung der Antennensymmetrien mindestens teilweise aufgehoben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwerpunkte der Antennensysteme in einem gemeinsamen Bezugspunkt zusammenfallen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß bei rotationssymmetrischen Antennensystemen die Rotationsachsen in einer gemein­ samen Achse zusammenfallen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Rotationsachsen senkrecht liegenden Symmetrieebenen der Antennensysteme jeweils zusammen­ fallen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antennensysteme in Bezug auf die gemeinsame Rotationsachse einen symmetrischen Gesamt­ aufbau bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennensysteme in Umfangsrichtung in gleichen Abständen zueinander mechanisch versetzt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Antennen systeme als Peilantenne, beispielsweise als Kreuz­ rahmenantenne oder H-Adcock-Antenne ausgeführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die mechanische Kombina­ tion hervorgerufene Verstellung der jeweiligen Peil­ antennensysteme gegenüber einer Bezugsrichtung durch elektronische Maßnahmen korrigiert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der mechanischen Verstellung im Hochfrequenzbereich durch breitbandige oder im Zwischen­ frequenzbereich durch schmalbandige Koordinatentrans­ formation oder nach Digitalisierung der Antennensignale mit der rechnerischen Auswertung durchgeführt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch die Kombination einer Kreuzrahmen­ antenne mit einer H-Adcock-Antenne, die mechanisch am Fußpunkt der Kreuzrahmenantenne miteinander verbunden sind, wobei die durch den Kreuzrahmen aufgespannten Flächen um 45° gegenüber den zwischen den gegenüberlie­ genden Stäben der H-Adcock-Antenne liegenden Flächen mechanisch versetzt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Versatz von 45° durch elektronische Mittel ausgeglichen wird, wodurch mit beiden Antennen eine rechtweisende Peilung möglich ist.