DE69224033T2 - Antennensystem für Satelliten-Kommunikation - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiertes Satelliten-Antennensystem.
• Ein solches Antennensystem selbst ist aus der Veröffentlichung "Electronics & Communications in Japan", Teil 1 - Communications, Vol. 71, Nr. 4, 1877, New York (US), Seiten 117-124, T. Hori et al, "Switched-Element Spherical Array and Antenna for Wide Scan Angle" bekannt.
• Dieses bekannte durch Steuerung verstellbare Antennensystem ist dafür geeignet, für mobile Kommunikation eingesetzt zu werden.
• Obwohl diese Veröffentlichung das Prinzip des Aufbaus einer sphärischen Array-Antenne mit einem weiten Abtastwinkel beschreibt, gibt sie keine Information über die praktische Struktur eines solchen Antennensystems.
• Die Erfindung zielt darauf ab, ein Antennensystem der oben erwähnten Art vorzuschlagen, das wirtschaftlich in Bezug auf die Herstellungskosten und geeignet für die Massenproduktion ist, in einen kleinen Raum paßt und dabei die Vorteile behält, die man durch die Anordnung, wie sie in der oben erwähnten Veröffentlichung vorgeschlagen ist, erhält.
• Diese Ziele werden durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen erreicht.
• Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die in Anspruch 2 vorgeschlagene Anordnung liefert ein hervorragendes Zusammenspiel zwischen dem Antennenelement, seiner Zuführ-/Empfangsschaltung und der Belastung bzw. Last.
• Die spezifische Struktur, wie sie in Anspruch 3 beschrieben ist, weist nicht nur den Vorteil auf, daß sie steif ist, sondern sorgt auch für eine gute Isolierung zwischen benachbarten Antennenelementen. Des weiteren ergibt sich ein Stabilisierungseffekt auf die Impedanz des Zuführpunktes.
• Die Maßnahmen der Ansprüche 4-6 resultieren darin, daß der Strahl jeder aktiven Antenneneinheit, die aus zwei Antennenelementen besteht, zum Beispiel um ±7º in Bezug auf die durschnittliche Normalrichtung der Antennenelemente so angepaßt werden kann, daß ein flexibles und zuverlässiges Verfolgen von Satelliten möglich ist. Des weiteren kann mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl Antennenelementen (zum Beispiel 12) in der kreisförmigen Konfiguration wenigstens die zweifache Anzahl (also 24) Strahlen erzeugt werden, die die Azimut-Ebene ohne irgendwelche Lücken abdeckt.
• Bei Verwendung der Maßnahme von Anspruch 7 werden die Steigungs- bzw. Neigungswinkel aller Antennenelemente auf die gleiche Lage in der Azimut-Ebene eingestellt, so daß die Steigungswinkel aller Strahlen der Antennenelemente in Bezug auf die Lage der Satelliten korrekt sind.
• Was die weiteren Vorteile der Erfindung betrifft, kann man folgendes festhalten: Die Satellitenerfassungsroutinen arbeiten schnell, nachdem das System angeschaltet worden ist. Das System berücksichtigt auch einen verhältnismäßig großen Stellfehler der Strahlereinheit in Bezug auf die Bandbreite und den Verstärkungsverlust des Antennenelements. Weiterhin ist ein Vorteil des Systems, daß sein Signal-Rausch-Verhältnis klein ist. Des weiteren arbeitet das Antennensystem zuverlässig, unabhängig von Veränderungen in Kurz- und Langzeitsignalleveln. Noch ein weiterer Vorteil des Antennensystems ist, daß es sich schnell aus Störungszuständen wieder erholt. Zusätzlich bewirkt das Antennensystem eine minimale Verzerrung(shöhe) der Kommunikationskanäle.
• Die Erfindung wird unten detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
• Figur 1 eine Draufsicht eines Antennensystems der Erfindung ist;
• Figur 2 einen Querschnitt A-A des Satelliten-Antennensystems von Figur 1 wiedergibt;
• Figur 3a ein Antennensystem, von oben gesehen, und Figur 3b das gleiche Antennenelement, von der Seite gesehen, veranschaulicht;
• Figur 4 ein Blockdiagramm der Hauptteile des Satelliten- Antennensystems der Erfindung ist;
• Figur 5 eine schematische Veranschaulichung des Hybrids ist;
• Figur 6 eine schematische Veranschaulichung des Phasenschiebers ist;
• Figur 7 eine Gestaltung der Leistungsteiler- und der Phasenschiebereinheiten ist;
• Figur 8 die Strahlen veranschaulicht; Figur 8a die Strahlen des aktiven Paars Antennenelemente veranschaulicht; und
• Figur 9 ein Blockdiagramm der Stelleinheit zusammen mit verbundenen Einheiten und Mitteln ist.
• Figuren 1 und 2 sind schematische Veranschaulichungen eines Satelliten-Antennensytems der Erfindung. Das Antennensystem umfaßt eine Strahlereinheit 1' mit einer Anzahl identischer Antennenelemente 1; 1¹-1¹² und deren Bodenflächen 9; 9¹-9¹², die auf einem scheibenartigen Bodenelement 2 angeordnet sind. Sie sind benachbart in einer kreisförmigen Anordnung auf dem Rand des Bodenelements 2 angebracht. Sie sind in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet, so daß sie dem gesamten Umfang Sektor für Sektor abdecken. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlereinheit 1' aus zwölf Antennenelementen 1¹-1¹² und zwölf Bodenflächen 9¹-9¹² gebildet.
• Das Antennensystem umfaßt außerdem Stützelemente 3, wodurch die Elemente 1¹-1¹² und ihre Grundflächen 9¹-9¹² der Strahlereinheit 1' in einem geeigneten Steigungswinkel α in Bezug auf das Grundelement 2 angeordnet sind. Die Stützelemente 3 sind zum Beispiel Stützträger, die in der Länge entweder schrittweise oder kontinuierlich manuell oder mittels eines geeigneten Antriebs verstellbar sind, um dem Steigungswinkel α einzustellen.
• Das Antennensystem umfaßt auch die Steuereinheit 4 und die Schalteinheit 5. Unter den Antennenelementen 1¹-1¹² gehören zu ein und derselben aktiven Antenneneinheit, zum Beispiel 6, zwei Antennenelemente 1&sup7;, 1&sup8;, die mittels der Steuereinheit 4 und der Schalteinheit 5 gewählt sind, um kreisförmig polarisierte elektromagnetische Strahlung aus einer gewünschten Richtung aufzunehmen und dieselbe in im wesentlichen die gleiche Richtung zu senden.
• Das Satelliten-Antennensystem ist mit einem Radom (Antennenkuppel) versehen, um die Antennenelemente 1¹-1¹² und andere zu dem Antennensystem gehörende Ausrüstung zu schützen.
• Die Antennenelemente 1; 1¹-1¹² sind identische, diskrete luftdielektrische Elemente des Typs mit fortschreitenden Wellen, wie dies in Figuren 3a und 3b veranschaulicht ist. Jedes Antennenelement 1 ist aus einer dünnen Platte 8 gebildet, die aus einigem leitfähigen Material, vorzugsweise Metall wie Kupfer oder Bronze, hergestellt ist. Das Antennenelement 1 umfaßt ein plattenähnliches Teil, z.B. ein gekrümmtes Teil 8a, das eine Standardbreite aufweist und im wesentlichen kreisförmig ist. Dieses gekrümmte Teil 8a füllt einen 270º- Sektor des Kreises. Die nominale elektrische Länge des gekrümmten Teils 8a liegt nahe bei der verwendeten Wellenlänge. Das gekrümmte Teil 8a ist in einer Standardentfernung h von der Bodenfläche 9 eingepaßt.
• An beiden Enden des gekrümmten Teils 8a sind sich verengende Punkte, Spitzen oder Enden 8b, 8c vorgesehen, die vorteilhafterweise die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisen. Die Punkte 8b, 8c sind in Bezug auf die Ebene des gekrümmten Teils 8a in einem Winkel in Richtung der Bodenfläche 9 angeordnet. Sie sind vorteilhafterweise aus dem gleichen einheitlichen Plattenmaterial gebildet wie das gekrümmte Teil 8a und daraus gebogen. Zwischen dem Enden 8b, 8c befindet sich ein Schlitz 10. Die Spitzen der Enden 8b, 8c sind so ausgebildet, daß sie stumpf sind, und sind vorteilhafterweise als gerade, stumpfe Spitzen 8d, 8e geschnitten, wie in Figur 3a veranschaulicht ist. In der Nähe der gerade geschnittenen Spitzen 8d, 8e sind, unsymmetrisch in Bezug auf die Mittellinien D-D, E-E der zugespitzten Enden 8b, 8c, d.h. an dem Seiten der stumpfen Spitzen, die Pole 11, 12 angeordnet. Ein Pol dient als Zuführpol. der andere als die Last. Indem man die Enden 8b, 8c als stumpfe Punkte ausbildet, insbesondere als gerade geschnittene stumpfe Spitzen 8d, 8e, und indem man die Pole 11, 12 in unsymmetrischer Weise anordnet, wird eine optimale Übereinstimmung (ungefähr 50 ohm) zwischen dem Antennenelementen 14, 15 und der Zuführ-/Empfangsschaltung erreicht. Das Antennenelement ist symmetrisch in Bezug auf die gerade Linie F-F, die durch die Mitte des Schlitzes 10 und dazu parallel verläuft. Abhängig von der verwendeten Richtung der kreisförmigen Polarisierung können beide Pole 11, 12 entweder als Zuführ- oder als Lastpole dienen.
• Verbindungsstifte führen von den Polen 11, 12 durch die Bodenfläche 9, von der sie elektrisch isoliert sind, zur anderen Seite der Bodenfläche, wo sie mit der Schalteinheit 5 und dem passenden Lasten 15 (vgl. Figur 4) verbunden werden.
• An dem stumpfen Spitzen der Enden 8b, 8c wie dem gerade geschnittenen Spitzen 8d, 8e ist das Antennenelement 1 durch Verbindungsstifte mit der Bodenplatte 9, die als Boden dient, jedoch in solcher Weise verbunden, daß keine elektrische Verbindung geschaffen wird, d.h. in der Verbindung wird eine isolierende Platte oder eine isolierende Schicht gelassen. Des weiteren wird das Antennenelement 1, am vorteilhaftesten in der Mitte des gekrümmten Teils 8a, durch eine elektrisch isolierende Verstärkung 10a gegen die Bodenfläche 9 abgestützt.
• Die Strahlungskraft/-energie des Antennenelements 1; 1¹- 1¹² kann eingestellt werden, indem man die Breite b des gekrümmten Teils 8a der Platte 8 wie auch seine Entfernung h von der Bodenfläche 9 einstellt. Eine optimale Antennenverstärkung erreicht man, wenn grob 90% der dem Antennenelement zugeführten Energie Strahlung erzeugt und 10% in der passenden Last absorbiert wird.
• Die aktive Antenneneinheit, zum Beispiel 6 in Figur 1, wird elektrisch ausgebildet, indem zwei benachbarte Antennenelemente, wie 1&sup7;, 1&sup8;, aus dem Antennenelementen 1¹-1¹² ausgewählt werden. Somit gewinnt man bemerkenswerte Vorteile im Vergleich zu nur einem gewählten Antennenelement. Man hat gefunden, daß ein optimaler Verstärkungswert und eine optimale Breite des Strahls von der Form und Größe der Bodenfläche 9; 9¹-9¹² abhängen. Die Richtung des Hauptstrahlmaximums hängt in gewissem Maße von der verwendeten Frequenz ab und weicht von der Bodenflächennormalen um ungefähr 5 bis 15º ab. Diese Winkelabweichung hängt auch vom der Form der Bodenfläche ab. Mittels zweier zusammenarbeitender benachbarter Antennenelemente 1¹-1¹², die gleichmäßig beabstandet und parallel mit einem geeigneten Phasenunterschied zugeführt werden, kann die Winkelabhängigkeit des Hauptstrahls auf die Frequenz praktisch ausgeschlossen werden.
• Die Bodenfläche 9 ist eine trapezförmige Fläche, deren Ränder 9a, 9b, 9c und 9d nach oben gerichtet sind, so daß die Bodenfläche eine flache Mulde oder Wanne formt (Anmerkung: in Figur 3a sind die Ränder aus Illustrationszwecken zur horizontalen Ebene gerichtet). Die zentrale Breite 1 der Bodenfläche 9 ist von der gleichen Größenordnung wie die Gesamtbreite der Platte 8 sowie der Abstand a zwischen dem Antennenelementen, und die Länge k der Bodenfläche liegt ihrerseits in der Größenordnung von 1,5-2,0 x a. Die Tiefe s der trogartigen Bodenfläche liegt in der Größenordnung von 0,1a. In einer bevorzugten Ausführungsform betragen die Abmessungen der Bodenfläche: Höhe k = 150 mm, Breite der breiten Seite 11 = 150 mm, Breite der schmalen Seite 12 = 90 mm und Tiefe h der Bodenfläche = 20 mm. die bodenfläche 9 ist aus einem geeigneten leitfähigen Material wie Aluminium gebildet.
• Figur 4 ist ein Blockdiagramm des Satelliten-Antennensystems der Erfindung. Die Zuführenden 11, 11¹-11¹² der Antennenelemente 1, 1¹-1¹² der Strahlereinheit 1' sind mit dem beiden Schaltergruppen 13, 14 der Schalteinheit 5 verbunden, und respektive sind die zweiten Enden 12; 12¹-12¹² mit den zugehörigen Lasten 15; 15¹-15¹² verbunden. Die Antennenelemente 1¹-1¹² sind so gruppiert, daß benachbarte Elemente 1¹, 1²; 1², 1³; 1³, 1&sup4;, ... mit verschiedenen Schaltergruppen 13, 14 verbunden sind. Damit sind die Antennenelemente 1¹-1¹² abwechselnd mit der ersten Schaltergruppe 13 oder der zweiten Schaltergruppe 14 verbunden. In diesem Fall weist jede Schaltergruppe 13, 14 sechs Ausgänge 13; 13¹-13&sup6; und 14; 14¹-14&sup6; auf. Mittels der Steuereinheit 4 werden die Schaltergruppen so gesteuert, daß zwei benachbarte Elemente 1¹, 1²; 1², 1³; ... immer so gewählt werden können, daß sie gleichzeitig als eine aktive Antenneneinheit arbeiten.
• Die Eingänge 16, 17 der Schaltergruppen 13, 14 sind mit der Leistungsteiler- und Phasenschiebereinheit 18 verbunden. Die Leistungsteiler- und Phasenschiebereinheit 18 umfaßt zwei Phasenschieber, d.h. den ersten Phasenschieber 19 und den zweiten Phasenschieber 20, und ein 180º-Hybrid 21. Der erste Eingang 21a des Hybrids 21 ist der Eingang der Leistungsteiler- und Phasenschiebereinheit 18, und er ist mit der Detektor- bzw. Ermittlungs- und Meßeinheit 29, wie auch mit der Sender-/Empfängereinheit (nicht in der Zeichnung dargestellt) verbunden. Der zweite der Eingänge des Hybrids 21 ist durch die Last 22 geerdet. Die Ausgänge 21c, 21d des Hybrids 21 sind mit dem Eingang des ersten Phasenschiebers 19 bzw. dem Eingang des zweiten Phasenschiebers 20 verbunden.
• Das Hybrid 21 ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Eingänge und Ausgänge sind mit dem gleichen Bezugszeichen wie in Figur 4 bezeichnet. Der Eingang 21a ist ein Differenz- oder D-Anschluß, und der Eingang 21b ist ein Summen- oder S- Anschluß. Wenn ein Signal vom dem Ausgängen 21c, 21d durch dem D-Anschluß zugeführt wird, werden Ausgangssignale empfangen, die einen 180º-Phasenunterschied aufweisen. Wenn wieder ein Signal vom dem S-Anschluß an das Hybrid übermittelt wird, sind die von dem Ausgängen aufgenommenen Signale in Phase.
• Die Phasenschieber 19, 20 werden durch Transmissionskabel und Schaltelemente verwirklicht, wie man in Figur 6 sehen kann. Der Phasenschieber 19, 20 umfaßt zwei parallele Transmissionskabel 23a, 23b und 24a, 24b, die an einem Ende sowohl mit dem Eingang als auch dem Ausgang P1, P2 verbunden sind, und Transmissionskabel 15a, 25b, die zwischen dem Anschlüssen geschaltet sind. Des weiteren umfaßt der Phasenschieber 19, 20 Schaltelemente 28a und 28b, die an beiden Anschlüssen P1, P2 an den Enden der zugehörigen Kabel 26a, 26b; 27a, 27b eingebaut sind. Die Schaltelemente 28a, 28b werden mittels geeigneter Dioden verwirklicht, und sie können in Ein- und Ausstellungen geschaltet werden. Beide Schaltelemente 28a, 28b sind gleichzeitig im gleichen Zustand, so daß der Phasenschieber 19, 20 von symmetrischer Struktur ist. Die Verschiebungseigenschaften des Phasenschiebers 19, 20 vom dem Anschluß P1 zum Anschluß P2 oder umgekehrt sind daher ähnlich. Ein solcher Lastenlinientyp-Phasenschieber 19, 20 weist geringe Verluste und ein breites Frequenzband auf. Des weiteren verfügt der Phasenschieber über gute Anpassungseigenschaften.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Leistungsteiler- und Phasenschiebereinheit 18 ist als Ausgestaltung in Figur 7 veranschaulicht. Das Hybrid 21 und die Phasenschieber 19, 20 werden unter Verwendung des Microslip-Verfahrens auf dem gleichen Substrat hergestellt.
• In dieser Ausführungsform sind die Phasenschieber 19, 20 optimiert, um eine 33º-Phasenverschiebung zu liefern. Dies bedeutet grob einen 14º- (± 7º vom der geraden Mittellinie) Winkelunterschied für die von der aktiven Antenneneinheit erhaltenen Strahlen. Durch Ändern der Zustände der Phasenschieber 19, 20, und insbesondere der Zustände ihrer Schaltelemente 31, 32, kann die Richtung des Strahls der aktiven Antenneneinheit zwischen der normalen, d.h. der Mittelrichtung, und extremen Positionen der Bodenplatte 9 verschoben werden, wie unten erklärt wird.
• Die Phasenschieber 19, 20 werden beim Stellen oder Lenken des Strahls, während eine Satellitenverfolgung durchgeführt wird, verwendet. Indem man die Schalter 28a, 28b des Phasenschiebers 19, 20 in geeigneter Weise beeinflußt, ist es möglich, sich von dem Strahl "rechts" zu dem Strahl "links" oder zu dem Mittelstrahl "mid" zu bewegen, wobei diese Strahlen in Figur 8a dargestellt sind. Das Umschalten von dem Strahl "rechts" zu dem Strahl "links" oder umgekehrt wird so verwirklicht, daß die Zustände beider Schaltelemente 28a, 28b des Phasenschiebers 19, 20 verändert werden. Damit werden die Phasenschieber Spiegelbilder, was ihre Eigenschaften betrifft. Entsprechend wird, wenn der Zustand nur eines Schaltelements, entweder 28a oder 28b, verändert wird, der Strahl von dem Mittelstrahl "mid" entweder zu dem Strahl "rechts" oder "links" bewegt. Die Breite der Strahlen wird in gewisserweise von dem Steigungswinkel α beeinflußt, und auch von dem verwendeten Sende- und Empfangsband. Die oben erläuterte Leistungsteiler- und Phasenschiebereinheit 18 ist hauptsächlich auf das Frequenzband 1,5 - 1,7 GHZ ausgelegt.
• Eine aktive Antenneneinheit wird aus zwei benachbarten Antennenelementen 1¹, 1²; 1², 1³, ... gebildet. Für die aktive Antenneneinheit können zwei Strahlen, wie oben erläutert wurde, angeordnet sein, wobei die Strahlen bis zu sogar 15º abweichen. Mittels der Strahlereinheit 1 wird auf dem Kreis im Vergleich zur Anzahl der Antennenelemente 1¹-1¹² eine doppelte Anzahl Strahlen erzeugt. Somit können mit zwölf Antennenelementen 24 Strahlen erzeugt werden, wobei die Strahlen im wesentlichen gleichmäßig in einer kreisförmigen Anordnung in der Azimut-Ebene beabstandet sind. Dies ist in Figur 8b veranschaulicht.
• Figur 9 veranschaulicht in Form eines Blockdiagramms die Lenk- oder Stelleinheit 30 zusammen mit den Verbindungs- und Umfangseinrichtungen. Die Stelleinheit 30 umfaßt eine Datenverarbeitungseinheit 31a und eine verbundene Memory(Speicher-) Einheit 31b. Mit der Datenverarbeitungseinheit 31a ist des weiteren mittels eines geeigneten Busses 32 eine Anzahl Peripheriegeräte durch Vermittlung der Verbindungseinheiten verbunden, z.B. der Steigungswinkeldetektor 33 durch Vermittlung seiner Verbindungseinheit 34, der Analog-Digital(A/D)Umwandler 35 der Detektor- und Meßeinheit 29, die Phasenschieberschalteinheit 36 und die Steuerung 37 der Trag- bzw. Stützelemente. Die Steuereinheit 4 der Schalteinheit 5 ist auch mit dem Bus 32 der Stelleinheit 30 verbunden. Zusätzlich dazu umfaßt die Stelleinheit 30 eine Verbindungseinheit 38 zur Zufuhr von Information wie Programmierung und anderer Information für die Stelleinrichtung, und eine Verbindungseinheit 39 zum Schalten der Stelleinheit mit externen Systemen. Weiterhin umfaßt die Stelleinheit 30 vorteilhafterweise eine Kompaßverbindungseinheit 40, um einen Kompaß 41 an das System anzuschließen.
• Die Verbindungseinheit 34 des Steigungswinkeldetektors ist mit dem Steigungswinkeldetektor 33, der den Steigungswinkel α des Antennenelements 1 mißt, geschaltet, und der Detektor 33 ist zwischen dem Bodenelement 3 und dem Antennenelementen 1; 1¹-1¹² (vgl. Figur 2) angeordnet. Die Ermittlungs- und Meßeinheit 29 enthält eine Zwischenfrequenzeinheit und einen rf-Detektor wie auch eine Meßeinheit zum Messen des rf- Niveaus (Pegels). Dieses Meßsignal wird der Stelleinheit über dem A/D-Umwandler 35 zugeführt. Die Schalteinheit 36 ist mit den Schaltelementen 28a, 28b der Phasenschieber 19 und 20 der Leistungsteiler- und Phasenschiebereinheit 18 verbunden. In diesem Fall sind die Stützelemente 3 mit einem Antrieb 42 (vgl. Figur 2), wie einem Elektromotor, versehen, um die Stützelemente 3 zu verlängern und zu verkürzen. Die Steuerung 37 der Stützelemente ist mit dem Antrieb 42 der Stützelemente verbunden.
• Mittels der Lenk- oder Stelleinheit 30 wird die Erfassung und Verfolgung des Satelliten folgendermaßen ausgeführt. Wenn man das Satelliten-Antennensystem startet wird, wird der Steigungswinkel α der Elemente 1¹-1¹² der Strahlereinheit 1 geprüft. Wenn der Steigungswinkel α nicht der Lage des Landterminals in Bezug auf die (geographische) Breite und dem Satelliten entspricht, wird er zum Beispiel in 10º-Intervallen zwischen 10 und 50º eingestellt. Die Form und Breite des Strahls ist so, daß die 10º-Einstellschritte für eine gute Antennenverstärkung und ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis ausreichend sind. Die Korrektur des Steigungswinkels α wird durchgeführt, indem die Länge der Stützelemente 3 mittels des Antriebs 42 des Stützelements passend eingestellt wird, so daß der gewünschte Steigungswinkel α erreicht wird. Diese Information über dem Steiungswinkel α wird über dem Steigungswinkeldetektor 33 an die Stelleinheit 30 gesandt.
• Nach Einstellung des Steigungswinkels α wird mit der Erfassung des Satelliten begonnen. Der Radiofrequenzpegel, d.h. der rf-Pegel des Satelliten wird von der Detektor- und Meßeinheit 29 gemessen, indem ein Paar Antennenelemente 1¹, 1²; 1², 1³; 1³, 1&sup4;, usw., und zwar ein Paar zur Zeit, aktiviert wird, so daß alle Antennenelemente 1¹-1¹² geprüft werden. Die gemessenen rf-Pegel-Werte, die man von dem sukzessive aktiveierten Antenneneinheiten erhält, werden im Speicher 31b aufgezeichnet. Während dieser Messung werden die Strahlen jedes Paars Antenneneinheiten beobachtet, sowohl der rechte als auch der linke Strahl, so daß die Azimut-Ebene von den Strahlen, die in Figur 8b dargestellt sind, gescannt wird.
• Wenn die erste Meßreihe durchgeführt worden ist, wird in der Strahlereinheit 1' dasjenige Paar Antennenelemente aktiviert, das das maximale rf-Pegel-Signal geliefert hat. Danach fährt das System mit der Verfolgung fort.
• Die Tracking-Phase beruht auf der Verfolgung der rf- Signal-Pegels durch zwei Strahlen, d.h. dem linken und dem rechten Strahl, wie oben in Verbindung mit der Teiler- und Phasenschiebereinheit erklört worden ist. Indem man diesem Vorgang folgt, wird versucht, die aktive Antenneneinheit kontinuierlich elektrisch auf dem Zielsatelliten gelenkt zu halten, um die Kommunikationsverbindung ohne Rücksicht auf Bewegungen des Landterminals aufrechtzuerhalten.
• Die Lenk-/Stelleinheit kann mit einem elektrischen Kompaß 41 oder einem anderen solchen Detektor versehen sein, so daß ein Wenden des Fahrzeugs beobachtet werden kann, und die Stelleinheit 30 kann so effektiv dabei unterstützt werden, die Strahlereinheit auf dem Satelliten gelenkt/eingestellt zu halten.

Claims (9)

1. Ein Satelliten-Antennensystem, insbesondere für bewegliche Landfunk-Sprechverbindungen, umfassend eine Strahlereinheit (1'), die zu dem Satelliten in der Azimut- Ebene verstellbar und aus einer Anzahl Antennenelemente (1; 1¹ - 1¹²) und ihren Bodenflächen (9; 9¹ - 9¹²) gebildet ist, eine Regel- und Steuereinheit (4) und eine Schalteinheit (5), wobei die Antennenelemente (1¹ - 1¹²) der Strahlereinheit (1') zusammen mit ihren Bodenflächen (9¹ - 9¹²) zueinander benachbart in einer kreisförmigen Anordnung angeordnet sind, so daß unter dem Antennenelementen (1¹ - 1¹²) gleichzeitig zwei benachbarte Antennenelemente (1&sup7;, 1&sup8;) zu einer aktiven Antenneneinheit (6) gehören und die zwei Elemente durch die Steuer- und Regeleinheit (4) und die Schalteinheit (5) ausgewählt sind, um zirkular polarisierte elektromagnetische Strahlung aus einer gewünschten Richtung zu empfangen und in der im wesentlichen gleichen Richtung weiter zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Antennenelemente (1; 1¹ - 1¹²) aus einer dünnen Platte (8) aus leitendem Material gebildet ist und daß jedes Antennenelement (1; 1¹ - 1¹²) ein plattenähnliches, kreisförmiges Teil, z.B. ein gekrümmtes Teil (8a), das eine genormte (Richt-)Weite (b) hat und in einem genormten Abstand (h) von dem Bodenflächen (9; 9¹ - 9¹²) angeordnet ist, und sich verengende, zugespitze Endteile (8b, 8c) umfaßt, die sich an beiden Enden des gekrümmten Teiles (8a) befinden und unter einem Winkel mit Bezug zu der Ebene des gekrümmten Teiles (8a) und zur Bodenfläche (99) hin angeordnet sind, und zwar mit an dem Spitzen dieser zugespitzten Enden (8b, 8c) angeordneten Polen (11, 12), von denen der erste mit der Zuführ-/Empfangsschaltung verbunden ist und der zweite mit der Last (15).

2. Das Satelliten-Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugespitzten Enden (8b, 8c) jedes Antennenelementes als stumpfe Spitzen (8d, 8e) ausgebildet sind und daß die Pole (11, 12) in der Nachbarschaft dieser stumpfen Spitzen und unsymmetrisch mit Bezug zu der Form der Spitzen angeordnet sind.

3. Das Satelliten-Antennensystem nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenflächen (9; 9¹ - 9¹²) jedes Antennenelementes (1; 1 ¹ - 1¹²) als ein wannen- bzw. muldenförmiges Element ausgebildet sind, worin das Antennenelement (1; 1¹ - 1¹²) installiert ist.

4. Das Satelliten-Antennensystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheit (5) zwei Schaltergruppen (13, 14) umfaßt, wodurch zwei benachbarte Antennenelemente (1¹, 1²; 1², 1³; 1³, 1&sup4;; ...) aus einer gewünschten Stelle auf der kreisförmigen Anordnung ausgewählt werden können.

5. Das Satelliten-Antennensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem einen Leistungsteiler- und eine Phasenschieber- Einheit (18) umfaßt, versehen mit zwei Phasenschiebern (19, 20) und einer 180º Hybrid-Schaltung (21), wobei die Leistungsteiler- und Phasenschieber-Einheit (18) mit der Schalt-Einheit (5) geschaltet ist.

6. Das Satelliten-Antennensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Phasenschieber (19, 20) zwei parallele Übertragungskabel (23a, 23b; 24a, 24b), die an einem Ende mit dem Eingangs- und Ausgangs-Anschlüssen (P1, P2) verbunden sind; Übertragungskabel (25a, 25b), die zwischen den Eingangs- und Ausgangs-Anschlüssen (P1, P2) vorgesehen sind; und Schaltelemente (28a, 28b), die an dem Enden der Anpassungskabel (26, 26b; 27a, 27b) installiert sind, die mit dem Eingangs- und Ausgangs-Anschlüssen (P1, P2) verbunden sind, umfaßt, um die Phasenverschiebung zu realisieren.

7. Das Satelliten-Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (1; 1¹ - 1¹²) mit Stützelementen (3) versehen sind, wodurch die Antennenelemente unter einem geeigneten Steigungs- bzw. Neigungswinkel (α) mit Bezug zu der Azimut-Ebene (B-B) auf einem Basiselement (2) angeordnet sind, und daß die Stützelemente (3) vorzugsweise Justierelemente zum Justieren des Steigungs- bzw. Neigungswinkels (α) sind.

8. Das Satelliten-Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem mit einem Radom (Antennenkuppel) (7) abgedeckt ist.

9. Das Satelliten-Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem mit einer Steuer- bzw. Verstelleinheit (30) zum Bereitstellen und Verfolgen des Satelliten ausgestattet ist, wobei die Steuereinheit eine Ermittlungs- und Meßeinheit (29) zum Messen des RF-Signalpegels umfaßt, und daß die Steuer-/Verstelleinheit mit einer Steuer- und Regeleinheit (4) und einer Schalteinheit (5) verbunden ist, zum Auswählen von zwei zusammenarbeitenden Antennenelementen (z.B. 6) unter dem Antennenelementen (1; 1¹ - 1¹²), wobei die zwei gewählten Antennenelemente dem besten Signalpegel der Datenverbindung mit dem Satelliten aufweisen.