Antennenanordnung.Antenna arrangement.
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an antenna arrangement according to the preamble of claim 1.
Für die Positionierung von Richtantennen (z.B. Rahmenan¬ tennen oder Ferritantennen)werden mechanische, fernsteuer¬ bare Dreheinrichtungen verwendet, um die gewünschte Em¬ pfangsrichtung bzw. Empfangscharakteristik vorgeben zu können bzw. vom Empfangsort aus die günstigsten Empfangs¬ bedingungen (maximales Empfangssignal oder minimale Stör¬ einstrahlung) einstellen zu können. Es sind auch Antennen¬ anordnungen bekannt, deren Richtcharakteristik in einer Ebene elektrisch stetig oder durch Umschaltungen im Be- reich 2τf veränderbar ist. Zur Vermeidung der mit mecha¬ nischen Dreheinrichtungen verbundenen Probleme (Vereisung, Blitzschutz, Positionsrückmeldung, Kosten) soll eine Richtantenne derart aufgebaut werden, daß bei unveränder¬ ter mechanischer Lage mit ausschließlich elektrischen Methoden die Richtcharakterstik stetig in eine beliebige Richtung geschwenkt wird. Zur Ausblenduπg der Felder, z.B. naher Störquellen ist außer der Schwenkung der äqui¬ valenten bekannten Antenne um eine vertikale Achse auch die Einstellbarkeit ihrer Neigung erforderlich. Das beste Signal zu Stör-Verhältnis erreicht man in manchen Fällen dann, wenn bekannte. Empfangsantennen derart positioniert sind, daß die Störquelle genau in jener Ebene liegt, aus der die Antenne nichts aufnimmt, auch wenn in dieser Stellung nicht das größtmögliche Nutzsignal auftritt. Antennenanordnungen der eingangs genannten Art werden insbesondere durch nahe Störquellen beeinträchtigt, die Komponenten außerhalb der Empfangsebene aufweisen.For the positioning of directional antennas (eg frame antennas or ferrite antennas), mechanical, remotely controllable rotating devices are used in order to be able to specify the desired reception direction or reception characteristic, or the most favorable reception conditions (maximum reception signal or minimum interference) from the reception location ¬ radiation). Antenna arrangements are also known, the directional characteristic of which can be changed continuously in one plane or by changing over in the area 2τf. In order to avoid the problems associated with mechanical turning devices (icing, lightning protection, position feedback, costs), a directional antenna should be constructed in such a way that the directional characteristic is continuously pivoted in any direction, using only electrical methods, while the mechanical position remains unchanged. To hide the fields, e.g. In addition to the pivoting of the equivalent known antenna about a vertical axis, it is also necessary to adjust its inclination in the vicinity of sources of interference. The best signal-to-interference ratio can be achieved in some cases if known. Receiving antennas are positioned in such a way that the interference source lies exactly in the plane from which the antenna does not pick up anything, even if the greatest possible useful signal does not occur in this position. Antenna arrangements of the type mentioned at the outset are particularly affected by close interference sources which have components outside the reception level.
Zur Vermeidung der erwähnten Probleme und zur Optimierung der Antennencharakteristik sind bei einer Antennenanord¬ nung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die Merk-
male des Kennzeichens des Anspruches 1 vorgesehen. Vor¬ teilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung wie¬ dergegeben .In order to avoid the problems mentioned and to optimize the antenna characteristic, according to the invention, in the case of an antenna arrangement of the type mentioned at the beginning, male of the characterizing part of claim 1 provided. Advantageous embodiments of the invention are given in the subclaims, the description and the drawing.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 einen schematischen Antennenaufbau, wobei die Antennenelemente A,B,C von Ringen beispielsweise Rahmenantennen gebildet sind ;The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a schematic antenna structure, the antenna elements A, B, C being formed by rings, for example loop antennas;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Antennenrahmen;2 shows a section through an antenna frame;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung;3 shows a schematic diagram;
Fig. 4 ein Schaltschema für Empfangsbetrieb;Fig. 4 is a circuit diagram for reception operation;
Fig. 5 ein Schema zur Erläuterung der Spannungskompensation;5 shows a diagram for explaining the voltage compensation;
Fig. 6 eine Ausführungsform eines Schaltschemas für Em- pfangsbetrieb;6 shows an embodiment of a circuit diagram for reception mode;
Fig. 7 eine Prizipschaltung für den Sendebetrieb undFig. 7 shows a basic circuit for the transmission mode and
Fig. 8 eine schematische Erläuterung des Sendebetriebes.Fig. 8 is a schematic explanation of the transmission mode.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung eignet sich insbe¬ sondere für den Lang- und Mittelwellenempfang, jedoch auch für den Empfang im Meterwellenbereich.The antenna arrangement according to the invention is particularly suitable for long and medium wave reception, but also for reception in the meter wave range.
Fig. 1 zeigt drei als Rahmenantennen ausgebildete Anten¬ nenelemente A,B,C, die vorzugsweise gleich groß sind und mit ihren Achsen jeweils zueinander senkrecht stehen. Bevorzugt ist es, wenn die drei Achsen durch einen gemein¬ samen Schnittpunkt M verlaufen bzw. im wesentlichen so nahe wie möglich zu einem gemeinsamen Kreuzungspunkt verlaufen bzw. ein gemeinsames Phasenzentrum besitzen.
Die Rahmenantennen A,B,C sind durch die jeweils zueinander senkrechte Anordnung magnetisch voneinander entkoppelt und können daher als unabhängige Einheiten bzw. Systeme angesehen werden. Anstelle von Rahmenantennen können auch zueinander senkrecht stehende Ferritstäbe verwendet werden bzw. Rahmenantennen und Ferritstäbe kombiniert werden. Prinzipiell sind alle Antennenelemente einsetzbar, die eine geeignete Richtungscharakteristik besitzen und auf ein gemeinsames Phasenzeπtrum eingerichtet werden können.1 shows three antenna elements A, B, C designed as loop antennas, which are preferably of the same size and are each perpendicular to one another with their axes. It is preferred if the three axes run through a common intersection point M or run essentially as close as possible to a common intersection point or have a common phase center. The loop antennas A, B, C are magnetically decoupled from each other by the arrangement perpendicular to each other and can therefore be regarded as independent units or systems. Instead of loop antennas, ferrite rods perpendicular to one another can also be used, or loop antennas and ferrite rods can be combined. In principle, all antenna elements can be used that have a suitable directional characteristic and can be set up on a common phase center.
Zur elektrischen Entkoppelung der einzelnen Antennenele¬ mente A,B,C kann eine kapazitive Abschirmung (Folien, Metallgeflecht oder dgl. ) vorgesehen werden.For electrical decoupling of the individual antenna elements A, B, C, a capacitive shielding (foils, metal mesh or the like) can be provided.
Fig. 2 zeit einen Schnitt durch ein Antennenelement, dessen Windungen 1 aus gegeneinander isolierten Drähten von einer Abschirmung 2 umgeben sind, die gegebenenfalls mit der Empfängererdung verbunden ist. Eine Isolations- schicht 3 aus Kunststoff, z.B. PVC, umgibt die Abschir¬ mung 2. Außen sind die Antennenelemente mit einer Umhül¬ lung 4 aus Metall, .z.B. AI, als Blitzschutz umgeben. Um das Magnetfeld nicht zu stören, sind die Abschirmung 2 bzw. die Umhüllung 4 derart gestaltet, daß sie keine ge- schlossenen Windungen bilden, so daß die Ausbildung von Kurzschlußwindungen vermieden wird. Die Abschirmungen können hiezu unterbrochen sein bzw. sich bei gegensei¬ tiger Isolierung überlappen. Die Abschirmung 2 bzw. die Umhüllung 4 sind nicht unbedingt erforderlich.Fig. 2 shows a section through an antenna element, the turns 1 of which are surrounded by mutually insulated wires by a shield 2, which may be connected to the receiver ground. An insulation layer 3 made of plastic, e.g. PVC, surrounds the shield 2. The outside of the antenna elements are covered with a covering 4 made of metal, e.g. AI, surrounded as lightning protection. In order not to disturb the magnetic field, the shield 2 or the sheath 4 are designed in such a way that they do not form closed turns, so that the formation of short-circuit turns is avoided. To this end, the shields can be interrupted or overlap if the insulation is mutual. The shield 2 or the casing 4 are not absolutely necessary.
©ie Anordnung der Antennenelemente in bezug auf den ge¬ meinsamen Mittelpunkt soll möglichst zentrisch symmetrisch sein. Abweichungen der Antennenelemente vom gemeinsamen Zentrum sollen möglichst klein gegenüber der empfangenen WellenlängeΛsein, damit die Phasennulldurchgänge möglichst
gleichzeitig in den einzelnen Antennenelementen stattfinden.The arrangement of the antenna elements with respect to the common center should be centrically symmetrical if possible. Deviations of the antenna elements from the common center should be as small as possible compared to the received wavelength damit so that the phase zero crossings are as possible take place simultaneously in the individual antenna elements.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung, die veranschaulicht, wie die magnetische Komponente des eintreffenden Signals H in den einzelnen Antennenelementen A,B,C EinzelspannungenFig. 3 shows a schematic diagram illustrating how the magnetic component of the incoming signal H in the individual antenna elements A, B, C individual voltages
U , U und U induziert, welche Einzelspannungen zur Bil- X Y z düng der zum Empfänger geführten Spannung U in bestimmterU, U and U induce which individual voltages to form the voltage X Y z fertilize the voltage U supplied to the receiver
S Weise verknüpft werden.S way to be linked.
Fig. 4 zeigt eine Prinzipschaltung für eines der Antennen¬ elemente z.B. eine Rahmenantenne bzw. einen Ferritstab, einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung. Ein Rahmen A ist an einen Vorverstärker 6 bzw. Impedanzwandler 6 oder dgl. angeschlossen. Ein Trenntransformator 5 zur Entkoppe- lung (Fig. 6) bzw.Vorverstärker 6 sind aber nicht unbedingt erforderlich. Der Vorverstärker verstärkt die Einzelspan¬ nung U des Rahmens A und die verstärkte Spannung U ist x 1 A an den Eingang 9 eines steurbaren Multiplikators 14, vorzugsweise eines 4-Quadrant-Multiplikators , angeschlossen. Gegebenenfalls ist der Vorverstärker 6 in den Multipli¬ kator 14 integriert. Am Steuereingang 15 des Multiplika¬ tors 14 wird eine Steuergröße, z.B. eine Spannung, eine digitale Steuergröße, oder dgl. angelegt oder die Steu¬ erung erfolgt händisch bzw. mechanisch. Der Ausgang 11 des Multiplikators 14 liefert eine Spannung U f deren4 shows a basic circuit for one of the antenna elements, for example a loop antenna or a ferrite rod, of an antenna arrangement according to the invention. A frame A is connected to a preamplifier 6 or impedance converter 6 or the like. An isolating transformer 5 for decoupling (FIG. 6) or preamplifier 6 are, however, not absolutely necessary. The preamplifier amplifies the individual voltage U of the frame A and the amplified voltage U is x 1 A connected to the input 9 of a controllable multiplier 14, preferably a 4-quadrant multiplier. If necessary, the preamplifier 6 is integrated in the multiplier 14. A control variable, for example a voltage, a digital control variable, or the like, is applied to the control input 15 of the multiplier 14, or the control takes place manually or mechanically. The output 11 of the multiplier 14 supplies a voltage U f thereof
A Wert vom Produkt der Eingangsgröße U mit der Steuer-A value of the product of the input variable U with the tax
1:A große (die beide Vorzeichen besitzen können muß) abhängt.1: A large (which must be able to have both signs).
Insbesondere erfolgt im Multiplikator 14 eine Multipli¬ kation der Eingangsspannung mit einem Faktor derart, daß in die Abhängigkeit von der Steuergröße die Spannung UIn particular, the multiplier 14 multiplies the input voltage by a factor such that the voltage U
A insbesondere stetig alle Werte zwischen dem -1 bis +1 -fa¬ chen der am Eingang 9 anliegenden Spannung U annehmenA in particular steadily assume all values between the -1 to +1 times the voltage U present at the input 9
1 A kann. Je nach dem gewünschten Wert der Ausgangsspannung U 1 A can. Depending on the desired value of the output voltage U
A wird dxe Steuergroße verändert bzw. eingestellt, wozu, wenn nicht eine händische oder mechanische Betätigung erfolgt, eine elektronische Stellvorrichtung 16 vorge¬ sehen sein kann.
Fig. 6 zeigt als Multiplikator eine Inversionseinrichtung 8 mit einem Spannungsteiler 10, z.B. einem Potentiometer. die Inversionseinrichtung 8 stellt am Ausgang 7 einenA the control size is changed or set, for which purpose an electronic adjusting device 16 can be provided, unless manual or mechanical actuation takes place. 6 shows as a multiplier an inversion device 8 with a voltage divider 10, for example a potentiometer. the inversion device 8 provides an output 7
Spannungswert (-U ) zur Verfügung, der betragsmäßigVoltage value (-U) available, the amount
1A gleich groß ist wie der Spannungswert (U ) des vom Vor¬ verstärker 6 eintreffenden Signals, jedoch entgegengesetz¬ tes Vorzeichen besitzt, wodurch die Spannungsnulldurch¬ gänge an ihrem Ein- und Ausgängen gleichzeitig erfolgen. Die Inversionseinrichtung 8 kann ein invertierender Ver- stärker, ein Transformator, ein Variometer oder eine andere bekannte Einrichtung zur Phaseninversion sein. Zwischen dem,Eingang 9 der Inversionseinrichtung 8, an dem die verstärkte Spannung U des Rahmens A anliegt, und dem Ausgang 7, an dem die niezu inverse Spannung -U1A is the same as the voltage value (U) of the signal arriving from the preamplifier 6, but has the opposite sign, as a result of which the voltage zero crossings occur simultaneously at their inputs and outputs. The inversion device 8 can be an inverting amplifier, a transformer, a variometer or another known device for phase inversion. Between the input 9 of the inversion device 8, at which the amplified voltage U of the frame A is present, and the output 7, at which the never-inverse voltage -U
1 A anliegt, ist ein veränderbarer Spannungsteiler 10, z.B. ein Potentiometer, geschaltet, an dessen Abgriff 11 die1 A is present, a variable voltage divider 10, e.g. a potentiometer, switched, at the tap 11 the
Ausgangsspannung U abnehmbar ist, die dadurch zwischenOutput voltage U is removable, which between
A - und +U stetig einstellbar ist. Diese Einstellung 1 A 1 A kann bei einem Potentiometer z.B. händisch oder mittels mechanischer EinstellVorrichtungen erfolgen. Die Verstel¬ lung des Potentiometers 10 ist der Änderung der Steuer¬ größe des Multiplikators 14 gleichzusetzen. Wesentlich ist, daß Spannungen U am Ausgang 11 des steuerbarenA - and + U is continuously adjustable. This setting 1 A 1 A can be used with a potentiometer e.g. manually or using mechanical adjustment devices. The adjustment of the potentiometer 10 is equivalent to the change in the control variable of the multiplier 14. It is essential that voltages U at the output 11 of the controllable
A Multiplikators 14 zur Verfügung gestellt werden können, die in Abhängigkeit von der gewünschten Empfangsrichtung des empfangenen Signals zwischen ihrem Maximalwert und dessen inversem Wert insbesondere stetig regelbar bzw. einstellbar sind.A multipliers 14 can be made available which, depending on the desired direction of reception of the received signal between their maximum value and its inverse value, are in particular continuously controllable or adjustable.
Der Ausgang 11 des Multiplikators 14 ist an eine Summier¬ einrichtung 12 geführt, der auch die von gleichartig aufgebauten und mit den jeweiligen anderen Antennenele¬ menten verbundenen Schaltungen erhaltenen, entsprechend eingestellten Spannungen U bzw. U der weiteren Antenne- elemente B bzw. C zugeführ Bt sind.cDie Spannungen U ,U und U werden unter Berücksichtigung ihrer Vorzeichen
summiert und am Ausgang 13 der Summiereinrichtung 12 entsteht die Spannung U als Antennensignal für den Em-The output 11 of the multiplier 14 is fed to a summing device 12, which also supplies the correspondingly set voltages U and U of the further antenna elements B and C, respectively, from circuits of the same structure and connected to the respective other antenna elements Bt are. C The voltages U, U and U are taking into account their signs summed and at the output 13 of the summing device 12, the voltage U arises as an antenna signal for the em
S pfänger. Gleichzeitig kann die Spannung U als Regel-S recipient. At the same time, the voltage U can be
S große für die Stelleinrichtung 16 herangezogen werden, die ihrerseits drei Ausgänge 17 für die den einzelnenS large can be used for the actuating device 16, which in turn has three outputs 17 for the individual
Antennenelementen A,B und C zugeordneten Multiplikato¬ ren 14 besitzt, um durch Einstellung der Verstärkung das Empfangssignal zu maximieren oder zu optimieren.Antenna elements A, B and C assigned multipliers 14 to maximize or optimize the received signal by adjusting the gain.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Spannungen U , ,-This arrangement ensures that the voltages U,, -
Ά u_ ö •, keine Phasenverschiebung aufweisen, d-h. ihre Nulldurchgänge gleichzeitig erfolgen. Dies ist eine not¬ wendige Bedingung für die angestrebte Funktion.Ά u _ ö •, have no phase shift, ie. their zero crossings occur simultaneously. This is a necessary condition for the desired function.
F(r (jen Empfangsbetrieb ergeben sich zwei wesentliche Empfangsarten:F (r (j en reception operation there are two major types of reception:
1.) Einstellung auf maximales Empfangssignal und 2) Einstellung auf minimale Empfindlichkeit aus einer bestimmten Richtung,z.B. der Richtung eines Störsignals zur Optimierung des Nutz-/Störsignalverhältnisses.1.) Setting to maximum reception signal and 2) Setting to minimum sensitivity from a certain direction, e.g. the direction of an interference signal to optimize the useful / interference signal ratio.
Beim Empfangsbetrieb wird folgendermaßen vorgegangen:The procedure for receiving is as follows:
Aus der im wesentlichen symmetrischen Anordnung der drei Antennenelemente A,B,C um einen gemeinsamen Mittelpunkt', herum ergibt sich, daß die empfangene Welle in allen drei Antennenelementen Spannungen U , U , U , mit gleicherFrom the essentially symmetrical arrangement of the three antenna elements A, B, C around a common center ', it follows that the received wave in all three antenna elements voltages U, U, U, with the same
X Y 7X Y 7
Phasenlage (gleichzeitige Spannungsnulldurchgänge) erzeugt. Um die beiden oben genannten Empfangsbedingungen zu er¬ reichen, werden die Spannungen aus den Antennenelementen A,B, C über die steuerbaren Multiplikatoren 14 bzw. die Inversionseinrichtungen 8 mit Potentiometer 10 abgeleitet,
wobei sich z.B. Spannungen U erzeugen lassen, die vomPhase position (simultaneous voltage zero crossings) generated. In order to achieve the two reception conditions mentioned above, the voltages are derived from the antenna elements A, B, C via the controllable multipliers 14 or the inversion devices 8 with the potentiometer 10, where, for example, voltages U can be generated by the
A vollen Wert des verstärkten Antennensignals (z.B. U )A full value of the amplified antenna signal (e.g. U)
1 A über Null bis zum vollen inversen (180o phasengedrehten)1 A above zero to full inverse (180o phase-shifted)
Wert (-U ) eingestellt werden können. Es wird bemerkt, 1A daß die.-.am Ausgang 11 anliegenden Ausgangsspannungen UValue (-U) can be set. It is noted in FIG. 1A that the output voltages U
A immer gleiche oder inverse Phasenlage wie die beim Ein¬ gang 9 anliegenden Signalspannungen U besitzen.A always have the same or inverse phase position as the signal voltages U present at input 9.
I ΆI Ά
1. Einstellung auf maximalen Empfang: Zur Erzielung eines maximalen Empfangssignals werden die in den einzelnen, den jeweiligen Antennenelementen A,B oder C zugeordneten Schaltungen befindlichen Multi¬ plikatoren 14 bzw. Spannungsteiler (Potentiometer 10) jeweils derart eingestellt, (die Potentiometer 10 werden z.B. in ihre Endstellungen verstellt), daß an ihnen die Einzelspannungen U , U , und U abgegrif-1. Setting for maximum reception: In order to achieve a maximum reception signal, the multipliers 14 or voltage dividers (potentiometers 10) located in the individual circuits associated with the respective antenna elements A, B or C are each set in such a way (the potentiometers 10 are, for example, adjusted to their end positions) so that the individual voltages U, U, and U can be
A B C fen werden und das Summensignal U der Einzelspannungen seinen maximalen Wert erreicht, die Multiplikatoren schwächen in diesem Fall die einlangenden Spannungen nicht; gegebenenfalls könnten sie diese sogar verstärken.A B C fen and the sum signal U of the individual voltages reaches its maximum value, in this case the multipliers do not weaken the incoming voltages; if necessary, they could even strengthen them.
Diese Einstellung kann händisch, d.h. nach der Laut¬ stärke des Empfängers, durch -Beobachtung von Meßgerä¬ ten oder automatisch mit elektronischen Nachführ- bzw. Abgleicheinrichtungen 16, z.B. durch elektroni¬ sche Regelung der Steuergrößen der Multiplikatoren erfolgen. Mit 16- ist eine EinStelleinrichtung für die Einstellung bzw. Programmierung von 16 auf maxima¬ len Empfang oder auf minimale Empfindlichkeit aus einer Richtung bezeichnet.This setting can be done manually, i.e. according to the volume of the receiver, by observation of measuring devices or automatically with electronic tracking or adjustment devices 16, e.g. by means of electronic regulation of the control variables of the multipliers. 16- denotes an adjusting device for setting or programming 16 for maximum reception or for minimum sensitivity from one direction.
2. Einstellung auf minimale Empfindlichkeit aus einer Rich¬ tung:2. Setting for minimal sensitivity from one direction:
Minimale Empfindlichkeit aus einer bestimmten Richtung (Störungsausblendung) wird erreicht, indem die Ausgangs¬ signale bzw.-Spannungen U der Multiplikatoren 14Minimal sensitivity from a certain direction (interference suppression) is achieved by the output signals or voltages U of the multipliers 14
A
bzw. der Spannungsteiler bzw. Potentiometer 10 jedesA or the voltage divider or potentiometer 10 each
Antennenelementes derart eingestellt werden, daß dieAntenna element can be set so that the
Summenspannung U des Störsenders möglichst nahe anTotal voltage U of the jammer as close as possible
S Null Volt abgeglichen wird. Hiebei wird im allgemeinen das zu empfangende Signal nicht seinen maximal: mögli¬ chen Wert haben. Wenn nämlich das Störsignal ausge¬ blendet ist, wird das Signal/ Stör-Verhältnis trotzdem ein deutliches Maximum aufweisen. Diese Vorgangsweise entspricht in ihrer Wirkung der Drehung einer Rahmen- antenne um zwei Achsen. Da es sich bei der Ausblendung von Störsendern oft um lokale Felder handelt, deren magnetisches Feld nicht horizontal verläuft, ist die einstellbare "Neigung" der Empfangsachse von großer Bedeutung.S zero volts is adjusted. In general, the signal to be received will not have its maximum possible value. If the interference signal is suppressed, the signal / interference ratio will nevertheless have a clear maximum. The effect of this procedure corresponds to the rotation of a frame antenna around two axes. Since the suppression of jammers is often local fields, the magnetic field of which is not horizontal, the adjustable "inclination" of the receiving axis is very important.
Von besonderem Vorteil ist es, daß mit der erfindungs¬ gemäßen Anordnung kleine Signale ohne mechanische Be¬ wegung der Antennen gut empfangbar gemacht werden kön¬ nen, auch wenn aus nahe benachbarten Richtungen starke Sender das zu empfangende Signal überlagern oder dasIt is particularly advantageous that with the arrangement according to the invention, small signals can be made easily receivable without mechanical movement of the antennas, even if strong transmitters overlay the signal to be received or the signal from nearby directions
Signal durch Reflexionen am Empfangsort beeinträchtigt wird. Nachdem die Störsignale, die ohne weiteres mit der Hohe des Nutzsignales vergleichbar sein können, ausbalanciert worden sind, sind die gewünschten Signale, auch wenn sie nicht mit maximaler Stärke empfangen werden, gut verstärkbar, da die störenden Signale wegfallen. Insbesondere spielt dies eine Rolle für das Ausblenden von lokalen Feldern, bei denen die Richtung der eintreffenden Signale von der Horizontalen abweicht.Signal is affected by reflections at the receiving location. After the interference signals, which can easily be compared with the amount of the useful signal, have been balanced, the desired signals can be amplified well, even if they are not received with maximum strength, since the interfering signals are eliminated. In particular, this plays a role in masking out local fields in which the direction of the incoming signals deviates from the horizontal.
Zur Durchführung einer selbsttätigen Einstellung der gewünschten Empfangscharakteristik kann die Stellein¬ richtung durch 16 ' zwischen den erwähnten beiden Be- triebsarten umschaltbar ausgeführt sein.
In Fig. 5 ist das Prinzip der Störausblendung zur Verein¬ fachung der Erklärung anhand zweidimensionaler Schemata erläutert. In Fig. 5 sind zwei zueinander senkrechteIn order to carry out an automatic setting of the desired reception characteristic, the actuating device can be designed so that it can be switched over between the two mentioned operating modes by 16 '. FIG. 5 explains the principle of interference suppression to simplify the explanation using two-dimensional diagrams. 5 are two mutually perpendicular
Antennenelemente A,B (Rahmenantennen) dargestellt. HAntenna elements A, B (loop antennas) are shown. H
N stellt den Magnetvektor des gewünschten Empfangssignals dar, H den Magnetvektor eines Störsenders. Der Vek-N represents the magnetic vector of the desired received signal, H the magnetic vector of a jammer. The Vek
St tor H induziert in dem Rahmen A die Spannung U undSt tor H induces the voltage U and in the frame A.
N NA im Rahmen B die Spannung U . Der Störvektor H induziertN NA in frame B the voltage U. The interference vector H induces
NB St im Rahmen A die Spannung U und im Rahmen B die SpannungNB St in frame A the voltage U and in frame B the voltage
StA u . Diese Größen sind in der Fig. 5 auf den jeweils StB anderen Rahmen projiziert, da ein senkrecht zum Rahmen stehender bzw. in der Rahmenachse einfallender Magnet¬ vektor die größte Spannung induziert.Traffic jam . These variables are projected onto the other frame in FIG. 5, since a magnet vector which is perpendicular to the frame or which is incident in the frame axis induces the greatest voltage.
Aus Punkt 18 des Rahmens A erhält man eine Spannung U =A point U = is obtained from point 18 of frame A.
18A U + U ; am Punkt 18 des Rahmens B erhält man U =18A U + U; at point 18 of frame B one obtains U =
NA stA 18BNA stA 18B
U + U NB StBU + U NB StB
Soll nun die Störspannung U durch eine Addition unwirksam gemacht werden, muß mit Hilfe eines Multiplikators, z.B. die Spannung U verringert und invertiert werden, soIf the interference voltage U is to be rendered ineffective by an addition, a multiplier, e.g. the voltage U is reduced and inverted, so
StA daß U = -U . Das kann bewirkt werden durch die ent-StA that U = -U. This can be done by
StA StB sprechende Einstellung des Multiplikators 14 des Rahmens AStA StB-speaking setting of multiplier 14 of frame A
U auf einen Verstärkungsfaktor k = - StB . jn die- sem Fall stehen an den Eingängen derstA U to a gain factor k = - StB. j n in this case are at the entrances of the stA
Summiereinheit 12 folgende Spannungen:Summing unit 12 following voltages:
stB stB
UU
StB UStB U
= - NA + U .= - NA + U.
U S„tA NB Hieraus ist ersichtlich, daß bei dieser Wahl von k das Störsignal am Ausgang der Summationseinrichtung nicht mehr aufscheint, sondern nur mehr ein ungestörtes Em-
pfangssignal U . U S „tA NB It can be seen from this that with this choice of k the interference signal no longer appears at the output of the summation device, but only an undisturbed signal pangsignal U.
Es ist zu erkennen, daß eine vollständige Störungskompen¬ sation bzw. Ausbalancierung immer nur für ein einziges Störsignal erfolgen kann; von allen anderen Signalen bleibt ein Restsignal über.It can be seen that complete interference compensation or balancing can only ever take place for a single interference signal; a residual signal remains from all other signals.
Treffen mehrere Störsignale ein, kann durch entsprechende Wahl der Faktoren k entweder eines dieser Störsignale ausbalanciert werden oder es kann eine Verbesserung des Verhältnisses des empfangenen Signals zu allen"etwas abgeschwächten Störsignalen erreicht werden.If several interference signals arrive, either one of these interference signals can be balanced by appropriate selection of the factors k or an improvement in the ratio of the received signal to all " somewhat attenuated interference signals can be achieved.
Die Einstellung der drei Werte von k läßt sich leicht iterativ durchführen, z.B. in einer entsprechenden Itera¬ tionseinrichtung, die Teil der Stelleinrichtung 16 sein kann, um aus den einzelnen Spannungen U , U undThe three values of k can easily be set iteratively, e.g. in a corresponding iteration device, which can be part of the adjusting device 16, in order to use the individual voltages U, U and
18A 18B U den Wert O kombinieren zu können. 18C Steht bei dieser Summation ein Potentiometer 10 in der18A 18B U to be able to combine the value O. 18C Is a potentiometer 10 in this summation
Mittelstellung oder ist die Stellgröße 0, so wird derMiddle position or if the manipulated variable is 0, the
Spannungswert Null am Abgriff dieses Potentiometers 10 bzw. Multiplikators abgegriffen bzw. die Spannung UVoltage value zero is tapped at the tap of this potentiometer 10 or multiplier or the voltage U
A ist Null und das zugehörige Antennenelement ist an der Summenbildung nicht beteiligt.A is zero and the associated antenna element is not involved in the summation.
Es ist möglich, mit einer erfindungsgemäßen Antennenan¬ ordnung, bei Vorsehung mehrerer Empfänger und jeweils diesen zugeordneten erfindungsgemäßen Auswerteschaltungen der beschriebenen Art, gleichzeitig auf verschiedenen Frequenzen, aus verschiedenen Richtungen kommende Sen¬ dungen zu empfangen und Störungen auszublenden, um stö¬ rungsfreien Empfang aus verschiedenen Richtungen bzw. Frequenzen zu erhalten. Z.B. können an den Punkten 18, 18' beliebig viele Auswerteschaltungen 12, 14, 16 gleich-
zeitig angeschlossen werden, um gleichzeitig verschiedene Richtcharakteristiken erzeugen zu können bzw. für ver¬ schiedene zu empfangende Signale verschiedene Störquel¬ len ausschalten zu können. Es ist einleuchtend, daß mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung samt Auswerte¬ schaltung pro empfangendem Sender jeweils nur ein Stör¬ sender ausgebleddet werden kann.It is possible with an antenna arrangement according to the invention, with the provision of a plurality of receivers and evaluation circuits of the type described, each associated with them, to simultaneously receive transmissions coming from different directions on different frequencies and to suppress interference in order to ensure interference-free reception from different sources To get directions or frequencies. For example, at points 18, 18 ', any number of evaluation circuits 12, 14, 16 can be can be connected in time so that different directional characteristics can be generated simultaneously or different interference sources can be switched off for different signals to be received. It is obvious that with an antenna arrangement according to the invention, including an evaluation circuit, only one jamming transmitter can be masked out per receiving transmitter.
Die Form der Antennenelemente spielt keine Rolle; diese können rund oder eckig sein. Jedoch sollen sie unterei¬ nander möglichst gleich sein. Die Antennenelemente sind vorzugsweise mechanisch feststehend angeordnet.Wesent¬ lich ist es, daß sie eine Richtcharakteristik mit zu¬ mindest einer Nullstelle besitzen.The shape of the antenna elements does not matter; these can be round or angular. However, they should be as similar as possible to one another. The antenna elements are preferably arranged in a mechanically fixed manner. It is essential that they have a directional characteristic with at least one zero point.
Die Antennenanordnung kann zu Peilzwecken eingesetzt werden, indem z.B. das zu peilende Signal ausbalanciert wird, da aus den Faktoren k bzw. aus den diesen zugrunde¬ liegenden Verhältnissen der von einem Signal in den ein- zelnen Antennenelementen induzierten Spannungen Rück¬ schlüsse auf die Lage der Signalrichtung bzw. der Gera¬ den zwischen Sender und Antennenanordnung gezogen werden können. In diesem Falle werden die Signale der Stellein¬ richtung 16 einem Rechner zugeführt, der die Lage der Signalrichtung berechnet oder es werden die Verhältnisse der Spannungen bzw. die Faktoren einer Anzeigenvorrich¬ tung zugeführt und weiterverwendet. Mit dieser Antennen¬ anordnung kann aber nur die Lage der Sendegeraden, nicht jedoch die Richtung der Sendung festgestellt werden.The antenna arrangement can be used for direction finding purposes, e.g. the signal to be found is balanced, since the factors k or the relationships underlying these voltages induced by a signal in the individual antenna elements allow conclusions to be drawn about the position of the signal direction or the straight line between the transmitter and Antenna arrangement can be pulled. In this case, the signals of the actuating device 16 are fed to a computer which calculates the position of the signal direction, or the ratios of the voltages or the factors of a display device are fed in and used further. With this antenna arrangement, however, only the position of the transmission line, but not the direction of the transmission, can be determined.
Fig. 7 zeigt eine Prinzipschaltung einer erfindungsge¬ mäßen Antennenanordnung für den Sendebetrieb. Ein HF-
- 1*2 -7 shows a basic circuit of an antenna arrangement according to the invention for the transmission mode. An HF - 1 * 2 -
Generator bzw. Sender 25 gibt die Sendespannung ab, die über jeweils eine Spannungsstelleinrichtung 26 den einzelnen bereits beschriebenen Antennenelementen A,B,C zugeführt wird. Mit den Spannungsstelleinrichtungen 26, z.B. Vario¬ metern, Multiplikatoren, Verstärkern oder dgl. können die drei Antennenelemente A,B,C jeweils mit Hochfrequenz¬ strömen gleicher oder inverser Phase und mit jeweils individuell einstellbarer Amplitude des Sendestromes versorgt werden. Aus der Addition der Felder der drei orthogonal ausgerichteten. Antennenelemente ergibt sich eine durch vektorielle Addition vorgegebene Richtung für die Abstrahlachse der Antennenanordnung. Durch die relative Einstellung der drei Sendeströme J , J jThe generator or transmitter 25 emits the transmission voltage, which is supplied to the individual antenna elements A, B, C already described via a voltage setting device 26. With the voltage adjusting devices 26, e.g. Vario¬ meters, multipliers, amplifiers or the like. The three antenna elements A, B, C can each be supplied with high-frequency currents of the same or inverse phase and with individually adjustable amplitude of the transmission current. From the addition of the fields of the three orthogonally aligned. Antenna elements result in a direction predetermined by vectorial addition for the radiation axis of the antenna arrangement. Due to the relative setting of the three transmission currents J, J j
A' B, C zueinander in Richtung und Größe läßt sich somit die magnetische Achse der Antennenanordnung bzw. der Sende- vektor U in jede Richtung des Raumes stellen. Mit den • Spannungsstelleinrichtungen 26 können die einzelnen Werte der Spannung bzw. des Stromes relativ zueinander zwischen ihrem -1 bis +1-fachen Wert insbesondere stetig nach Belieben eingestellt werden.A 'B, C in relation to one another in the direction and size, the magnetic axis of the antenna arrangement or the transmission vector U can thus be set in any direction in space. With the • voltage control devices 26, the individual values of the voltage or of the current relative to one another can be set between their -1 to + 1 times the value, in particular continuously as desired.
In Fig. 8 sind die Abstrahlachse der einzelnen Anten¬ nenelemente mit X , Y und Z bezeichnet und die Anten-In FIG. 8, the radiation axis of the individual antenna elements is designated X, Y and Z and the antenna
A B C nenelemente A,B,C angedeutet.A B C NEN elements A, B, C indicated.
Im Antennenelement A erzeugt der dem Antennenelement A zugeführte Sendestrom J einen Signalvektor M , im An-In the antenna element A, the transmission current J supplied to the antenna element A generates a signal vector M, in the
" A tennenele ent B wird vom Sendestrom J ein Signalvektor M"A tenneele ent B becomes a signal vector M from the transmission current J
B B und im Antennenelement C vom Sendestrom J_ ein Signal¬ vektor M erzeugt. Diese einzelnen Vektoren summieren sich somit zu dem Sendesignalvektor U, der in seiner räumlichen Richtung und seiner Größe durch Veränderung der Komponenten M M , M in der gewünschten Weise ver-B B and a signal vector M is generated in the antenna element C by the transmission current J_. These individual vectors thus add up to the transmit signal vector U, which changes in its spatial direction and size by changing the components M M, M in the desired manner.
A B C änderbar ist.A B C is changeable.
Mit Steuereinheiten 27 können die jeweiligen Spannungs¬ stelleinrichtungen 26 händisch oder elektronisch einge-
stellt werden, um die gewünschten Spannungs- bzw. Strom¬ werte abzugeben.The respective voltage regulating devices 26 can be manually or electronically input with control units 27. be set to deliver the desired voltage or current values.
Bemerkt wird, daß die den einzelnen Antennenelementen A, B und C zugeführten Ströme bzw. Spannungen gleiche oder inverse Phasenlage besitzen sollen.It is noted that the currents or voltages supplied to the individual antenna elements A, B and C should have the same or inverse phase position.
Die in den Fig. 4 bzw. 5 und in Fig. 7 dargestellten Antennenelemente A,B,C können dieselben Antennenelemente sein bzw. derselben Antennenanordnung zugeordnet sein, können aber auch verschiedene bzw. weitere Antennenele¬ mente sein, von denen eine Anordnung für den Empfang und eine zum Senden dient. Im ersten Fall sind die An¬ tennenelemente entsprechend an die Empfangs- oder Sende- Schaltungen anschaltbar bzw. anschließbar (z.B. bei den Punkten 19, 19' oder 18,18' in Fig. 4).The antenna elements A, B, C shown in FIGS. 4 and 5 and in FIG. 7 can be the same antenna elements or can be assigned to the same antenna arrangement, but can also be different or further antenna elements, of which an arrangement for the Reception and one for sending. In the first case, the antenna elements can be connected or connected accordingly to the receiving or transmitting circuits (e.g. at points 19, 19 'or 18, 18' in Fig. 4).
Für den Funkverkehr mit einem entfernten Partner über Boden-und/oder Raumwellen ist es vorteilhaft, wenn das eintreffendes Signal zunächst auf maximale Empfangsstärke für den zu beantwortenden Sender durch entsprechende Einstellung der Verstärkungsfaktoren k^ , k2, k, der Multi¬ plikatoren eingestellt wird. Die dazu eingestellten bzw. benötigten Verstärkungsfaktoren (k k ,) werden von Erkennungseinheiten bzw. Speichereinheiten (z.B. in Stell¬ einrichtung 16) den Spannungsstelleinrichtungen 26 der Sendeschaltung zugeführt. Auf diese Weise kann der momen¬ tan optimale Antwortsendeweg gefunden und die Sendeanten¬ ne entsprechend angesteuert werden. Falls für die Opti- mierung des Empfangs die Ausblendung eines Störsenders notwendig ist, kann ausschließlich an die Einstellung der Sendecharakteristik für die Antwortsendung für das eintreffende Signal der Empfang optimiert werden, d.h. das Verhältnis Nutzsignal zu Störsignal minimiert werden, so daß sowohl ein optimaler Empfang als auch ein maxi¬ maler Sendebetrieb erreicht werden.
Es wird bemerkt, daß auch die Sendeschaltung (Fig. 7) für sich mit den Antennenelementen als Erfindung ange¬ sehen wird.
For radio communication with a distant partner via ground and / or spatial waves, it is advantageous if the incoming signal is first set to maximum reception strength for the transmitter to be answered by correspondingly setting the amplification factors k ^, k 2 , k, of the multipliers . The gain factors (kk,) set or required for this purpose are supplied to the voltage setting devices 26 of the transmission circuit by detection units or storage units (for example in the actuating device 16). In this way, the currently optimal response transmission path can be found and the transmission antenna can be controlled accordingly. If the suppression of a jamming transmitter is necessary for the optimization of the reception, only the setting of the transmission characteristics for the reply transmission for the incoming signal can optimize the reception, ie the ratio of the useful signal to the jamming signal can be minimized, so that both optimal reception and maximum transmission mode can also be achieved. It is noted that the transmission circuit (FIG. 7) with the antenna elements is also seen as an invention.