DE3619028C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Antennenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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.

Aus der JP-58-209 204 (A) "Patents Abstracts of Japan, Sect. E, Vol. 8 (1984), Nr. 59 (E-232)", ist eine Peilantenne be­ kannt, bei der eine Rahmenantenne, die bei niedrigen Fre­ quenzen arbeitet, und eine aus Dipolelementen gebildete An­ tennengruppe, die bei hohen Frequenzen arbeitet, miteinander kombiniert und ineinander verschachtelt angeordnet sind. Da­ bei ist die Dipolantennenanordnung gegenüber der Rahmenan­ tenne um 45° versetzt an einem Mast angeordnet. Die aus den Dipolelementen gebildete Antenne ist mit ihrem Schwerpunkt unterhalb des Schwerpunkts der Rahmenantenne angebracht. Dies hat den Nachteil, daß die gegenseitige elektrische Be­ lastung zwischen der oberen und unteren Hälfte beider Anten­ nen unterschiedlich groß wird.

Die DE-AS 19 57 787 betrifft eine Kurzwellenantennenanord­ nung zur Gewinnung einer Rundspannung bei Peilanlagen, ins­ besondere Schiffspeilanlagen. Die darin beschriebene techni­ sche Lehre hat zum Ziel, die die Rundspannung liefernde An­ tenne soweit vom Mast elektrisch zu entkoppeln, daß der Maststrom keine Einflüsse auf die Seitenkennung mehr hat. Außerdem soll der Phasenschwerpunkt der Rundantenne im Pha­ senschwerpunkt einer Peilantenne liegen. Dazu wird vorge­ schlagen, eine Rundantenne mit vier Dipolen zu verwenden und diese innerhalb eines als Peilantenne dienenden Kreuzrahmens anzuordnen. Die einzelnen Dipolantennen sind gleichmäßig auf dem Umfang eines Kreises angeordnet und in ihrer Mitte so geknickt, daß ihre Strahlerelemente vom die Antennen tragen­ den Mast weggerichtet sind und mit diesem einen Winkel von je etwa 30° bilden. In dieser Druckschrift wird ferner vor­ geschlagen, oberhalb der aus einer Rundantenne und einem Kreuzrahmen bestehenden Antennenanordnung eine weitere Peil­ antenne anzuordnen.

Weitere Kombinationen verschiedener Antennen werden in der DE 31 08 029 A1, DE-OS 29 06 133, DE-PS 5 67 851, US 44 33 336, DE-OS 27 57 325, DE-OS 17 66 430, in dem Aufsatz von Rambaut, M.A. "Ein neuer Schiffspeiler", Elek­ trisches Nachrichtenwesen, Band 54, Nr. 2, 1979, Seite 160- 165, DE-AS 10 80 633, DE-AS 11 81 758 und GB 14 46 815 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung mit zwei Peilantennen der eingangs genannten Art derart mechanisch zu kombinieren, daß die gegenseitige Ab­ schirmung von Antennensignalen und die durch Reflexion her­ vorgerufenen Störungen minimal sind, wobei die Empfindlich­ keit jedes Antennensystems möglichst groß, die zur Installa­ tion der Peilantennensysteme erforderliche Konstruktion mög­ lichst einfach und eine Peilung hinsichtlich einer vorgebba­ ren Bezugsrichtung möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere bevorzugte Aus­ führungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die verschiedenen Peilantennensysteme nicht räumlich ge­ trennt, d.h. übereinander oder nebeneinander angeordnet, sondern ineinander geschachtelt sind. Dies hat den Vorteil, daß eine gegenseitige Abschattung von nebeneinander angeordneten Peilantennensystemen bzw. die daran auftretenden Reflexionen vermieden werden. Ebenso wird eine unter­ schiedliche elektrische Belastung von übereinander angeordneten Peilantennensystemen verhindert. Dabei werden 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 Reflexion, sich gegenseitig kompensieren.

Die Antennensysteme werden 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.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung weist zwei rotationssymmetrische Antennen­ systeme auf, die so angeordnet sind, daß ihre Rotationsachsen zusammen­ fallen. Dabei sind die Antennensysteme in Richtung der gemeinsamen Rotationsachse so aufeinander eingestellt, daß die gegenseitige Beeinflussung minimal ist.

Außerdem fallen die zur Rotations­ achse senkrecht liegenden Symmetrieebenen der einzelnen Antennensysteme jeweils zusammen. Dies hat den Vor­ teil, daß in Richtung der Rotationsachse eine unter­ schiedliche elektrische Belastung der Antennenhälften vermieden wird. Der Schwerpunkt der einzelnen Antennenanordnungen fällt in einem Punkt zusammen, nämlich dem Schnittpunkt der Rotations­ achse mit der senkrecht dazu liegenden Symmetrieebene.

Die gegenseitige Beeinflussung der Antennensysteme wird 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 beide zu kombinierenden Antennensysteme den gleichen Grundaufbau und 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 am Fußpunkt mindestens eines dieser Antennensysteme.

Gemäß der Erfindung ist eine Kreuzrahmenantenne 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 Reflexionen 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 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 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 (3)

1. Antennenanordnung mit einer Kreuzrahmenantenne (1) und einer H- Adcock-Antenne (2), die mechanisch im Bereich des Fußpunktes (3) der Kreuzrahmenantenne (1) miteinander verbunden sind, wo­ bei die durch den Kreuzrahmen aufgespannten Flächen um 45° gegenüber den zwischen den gegenüberliegenden Stäben der H- Adcock-Antenne liegenden Flächen versetzt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Peilantennensysteme räumlich mittig zueinan­ der angeordnet sind, so daß die Schwerpunkte der Peilantennen­ systeme zusammenfallen und daß die durch die mechanische Kombi­ nation hervorgerufene Verstellung der jeweiligen Peilantennen­ systeme gegenüber einer gemeinsamen Bezugsrichtung durch elek­ tronische Maßnahmen korrigiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der mechanischen Verstellung im Hochfre­ quenzbereich durch breitbandige oder im Zwischenfrequenz­ bereich durch schmalbandige Koordinatentransformation oder nach Digitalisierung der Antennensignale mit einer rechnerischen Auswertung durchgeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als gemeinsame Bezugsrichtung die Lage der Kreuzrahmenantenne (1) oder die Lage der H-Adcock-Antenne (2) gewählt ist.