EP0920072A2 - Electronically scanned phased-array antenna for a satellite radio terminal - Google Patents

Electronically scanned phased-array antenna for a satellite radio terminal Download PDF

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EP0920072A2
EP0920072A2 EP98122051A EP98122051A EP0920072A2 EP 0920072 A2 EP0920072 A2 EP 0920072A2 EP 98122051 A EP98122051 A EP 98122051A EP 98122051 A EP98122051 A EP 98122051A EP 0920072 A2 EP0920072 A2 EP 0920072A2
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EP
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antenna
satellite
main
electronically
lobe
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Hermann Dr. Bischl
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Publication of EP0920072A3 publication Critical patent/EP0920072A3/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/08—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation

Definitions

  • the invention relates to a in a satellite radio terminal intended for systems with non-geostationary satellites, electronically phased array (Phased Array Antenna) with the ability to rapidly swap the main lobe direction from one satellite to another satellite when changing satellites.
  • electronically phased array Phased Array Antenna
  • Broadband satellite systems with low-flying satellites often need satellite radio terminals on the ground intelligent antennas, the main lobe of which the satellite constantly is updated and also at intervals of some Minutes very quickly from one satellite to the next Must change satellites.
  • a typical configuration which also presents itself for cost reasons, consists of a satellite radio terminal with a main transmission lobe and two main reception clubs. The Main transmission lobe and one of the two main receiving lobes be aligned with the current satellite while the second receiving main lobe for searching the current satellite subsequent satellites are required.
  • the invention has for its object an advantageous Specify measure that ensures that the by the electronically phased array antenna in a satellite radio terminal for systems with non-geostationary Satellite caused great technical and thus cost expenditure is also significantly reduced.
  • this Task solved in that the electronically phase controlled Antenna a linear (one-dimensional) trained Antenna is whose main lobe is electronic only in one plane is pivotable that the electronically phase controlled Architectural antenna on a mechanically driven Swivel device is arranged, the pivoting of the Swivel plane of the phase-controlled antenna in any spatial Layers allowed, and that the electronically phased Antenna by means of the mechanically driven swivel device is positioned so that the swivel plane of the electronically controllable main lobe of the electronically phase-controlled Antenna both the two satellites mentioned also contains the terminal.
  • the number of those required comes in one active antenna elements minimizing a electronically phased antenna for use that is not pivoted in all directions, but only in one plane can be.
  • Such an antenna is called linear or one-dimensional electronically phased antenna designated.
  • the use of such a linear antenna leads to a drastic reduction in the number of required active antenna elements and thus the terminal costs.
  • the one-dimensional electronically phase-controlled Antenna through the mechanically driven Swivel device always positioned so that the current Satellite and the following satellite in the electronic Swivel plane of the electronically phase-controlled antenna lie.
  • This hybrid solution according to the invention i.e. the combination from a one-dimensional electronically phase controlled Group antenna with a mechanical swivel device allowed both the required quick switching to the next one Satellites as well as panning into any Direction and is also cheaper than the solution with a two-dimensional electronically phase controlled Group antenna.
  • the cost advantage here is that a linear electronically phase controlled antenna only n active antenna elements needed, whereas a square two-dimensional electronically phase controlled group antenna n x n active would require antenna elements.
  • the cost of a phased array antenna depends significantly on the number of active antenna elements used from. So there is a significant cost difference between the one-dimensional and the square, rectangular or even round two-dimensional electronically phased array antenna.
  • Main lobe width is the required alignment accuracy very high; it is usually 0.5 ° or less. Since the Position of the satellite and the terminal is not sufficient Accuracy is known is an acquisition of the second satellite only by searching the suspected Area possible. So that during the search the communication link this search must not be interrupted done with a second main lobe, the first main lobe remains focused on the first satellite.
  • Another reason for the simultaneous alignment of the two main lobes on two satellites is the requirement for the communication link, the so-called, to be passed on unnoticed Seamless handover ".
  • two communication connections namely to the old and to the new satellite, are established for a certain time, and only after the communication connection to the new satellite has been successfully established is the communication link to the old satellite released it becomes possible to switch to another satellite without any discernible interruptions in the communication link.
  • An advantageous embodiment of the principle according to the invention is characterized in that the electronically phase-controlled Antenna is divided in two and from a linear trained Transmitting antenna with an electronically swiveling Main lobe and from a linear receiving antenna with two electronically swiveling independently of each other Main clubs exist.
  • both the transmitting antenna also the receiving antenna on the same mechanically driven Swivel device arranged, in such a way that the levels for the electronic pivoting of the main lobe of the Transmitting antenna and the two main lobes of the receiving antenna are essentially parallel to each other and each both mentioned satellites included.
  • the use of exactly two electronically controllable main lobes is particularly advantageous because when linking an electronic according to the invention and mechanical pivoting a communication link is maintained uninterrupted over periods, which are longer than the visibility period of low flying Is satellite.
  • the principle of the invention is alternately followed by a main lobe the first, current satellite, with the other Main lobe is already aligned on the next satellite. After switching to this next satellite it will immediately with the alignment of the released main lobe on the then subsequent satellites started.
  • the linear transmission antenna and the linear one Receiving antenna can be conveniently on a platform of the mechanically driven swivel device Arrange in parallel next to each other. With the corresponding this training carried out hybrid swivel Antenna reduce terminal costs significantly. Instead of an electronically phase-controlled antenna with, for example 10 x 10 active antenna elements will only be one one-dimensional phased array antenna with, for example approx. 10 active antenna elements are required. Because of the arrangement the transmitting and receiving antennas on the same mechanically driven swivel device is made accordingly this embodiment of the invention an additional cost saving reached.
  • An expedient development of the last-mentioned embodiment with two linear electronic phase controlled Antennas consists in the use of control software for mechanical and electronic pivoting of the main lobes the transmitting antenna and the receiving antenna in such a way that while one of the main receiving lobes is aligned and the main transmission lobe on the current satellites any one Swiveling of the other main receiving lobe possible is.
  • the other main receiving lobe is advantageous after one Search in the direction of the current satellite following satellites.
  • the main transmission lobe is therefore purely electronic Swivel in the shortest possible time on the following satellites aligned, its direction with respect to the terminal based on the search and correct alignment of the others Main lobe was previously determined.
  • phased antenna and the phased Receiving antenna also through a single phase controlled Transmit / receive antenna to be replaced.
  • phase controlled Transmit / receive antenna can be replaced.
  • Different versions of the linear electronic phase-controlled Antennas conceivable.
  • the electronically phased antenna according to the invention is advantageous for both fixed and mobile Satellite radio terminals can be used.
  • the mobile Terminals do not require any additional hardware antenna tracking for the purpose of compensating for terminal movement required if tracking method for antenna tracking be used.
  • the invention is based on an oblique view lying principle of a combination of a mechanical driven swivel device 1 with a linear electronic phased antenna 2 shown, the Main lobe can only be electronically swiveled in one swivel plane 3 is.
  • This combination is said to be in a satellite radio terminal used for systems with non-geostationary satellites can be.
  • the orientation of the swivel plane 3 in Space is provided by the mechanically driven swivel device 1.
  • the linear, electronically phase-controlled antenna 2 is always by means of the mechanically driven swivel device 1 positioned so that the current satellite and the subsequent one Satellite in the swivel plane 3 of the main lobe of the are electronically phase-controlled antenna 2, which makes Fast electronic switching from the current to the next one Satellites and panning in any direction is made possible.
  • the direction to the current satellite is with the reference numeral 4 and the direction to the next Satellite with the reference number 5.
  • the mechanically driven swivel device 1 allows one total swiveling of the swivel plane of the phase-controlled antenna 2 in any spatial position.
  • the mechanically through Joints and rotating devices realizable swivel movements the swivel device 1 are by double arrows 6, 7 and 8 indicated, the double arrow 6 a rotation in the azimuth, the double arrow 7 pivots about a horizontal axis 9 and the double arrow 8 a rotation of the linear electronically phase-controlled antenna 2 containing platform level 10 by one defined by its pivoting about the horizontal axis Mean axis.
  • the double arrow shown in broken lines 11 symbolizes the purely electronic pivoting of the main lobe the phased antenna 2 within it Pan level 3.
  • the main lobe of the antenna only moves within it Swivel level 3 and that is purely electronically controlled, which is very can be done quickly.
  • Figure 2 is also special in an oblique view advantageous, for use in a satellite radio terminal for systems with non-geostationary satellites envisaged design combination of a mechanically driven Swivel device 12 with a two linear electronic phased antennas 13 and 14 containing together Antenna platform 15 shown.
  • a mechanically driven Swivel device 12 with a two linear electronic phased antennas 13 and 14 containing together Antenna platform 15 shown.
  • Regarding the Construction and function are the same as the mechanically driven ones Swivel device 12 of the swivel device 1 according to Fig.1, so that there is no detailed description in this regard is.
  • the one-dimensional phase-controlled antenna 13 serves as Transmitting antenna and the one-dimensional phase-controlled Antenna 14 as a receiving antenna. Both the transmitting antenna 13 and the receiving antenna 14 are thus on top the same mechanically driven swivel device 12 appropriate.
  • the realized by a one-dimensional phase controlled antenna Receiving antenna 11 is the same as that through realized a one-dimensional phase-controlled antenna Transmitting antenna 13 only in one level electronically pivoted.
  • the receiving antenna 14 has in Contrary to the transmitting antenna 13, which is only one electronically swiveling main lobe forms two electronically swiveling Main antenna lobes that can be swiveled independently of one another are.
  • the direction to the current satellite is for the main antenna lobe the transmitting antenna 13 with the reference numeral 16 and for the first receiving lobe of the receiving antenna 14 with the Reference numeral 17 denotes, whereas the direction of the second Reception lobe of the receiving antenna 14 to the subsequent satellite is identified by reference numeral 18.
  • 3a to 3h each are shown schematically Terminal 19 indicated by a small square and satellites 20 to 22 identified by small circles.
  • the satellite 20 is in the description below the first current satellite, satellite 21 the second the Satellite 20 subsequent satellite and satellite 23 a third satellite following the second satellite 21.
  • the reference numeral 17 the first by a strongly drawn Dashed reception lobe of the in Fig.3a to 3h linear, electronically phase-controlled, not shown Receiving antenna referred to while with the reference numeral 18 the second reception lobe shown in dashed lines the receiving antenna 14 is designated. It is also gray dotted surfaces the swivel plane 3 'of the electronically pivoted receiving lobes 17 and 18 marked. Finally, the arrows are the satellite orbits of the respective Satellite 20 to 22 indicated. The circular area each represents the horizon 23 of the terminal 19.
  • 3a and 3b show the tracking of the two satellites 20 and 21, the current connection between the terminal 19 and the satellite 20 being made via the first main lobe 17.
  • Fig.3c and 3d is the unnoticed passing on of the communication link, the so-called 3c; this means that in FIG. 3c there is still a connection between the terminal 19 and the satellite 20 via the second receiving lobe 18; the current connection is now made via the first receiving lobe 17 to the second satellite 21, which is the first satellite 20 followed.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

The electronic phase controlled antenna (2) is a linear one dimensional antenna whose main horn can be electronically pivoted in only one dimension. The antenna is arranged on a mechanically driven pivot device (1). The pivoting of the pivotal plane of the antenna can be in any spatial position. The antenna is positioned by the control device such that the pivotal plane of the antenna horn contains both the two satellites and also the terminal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine in einem Satellitenfunk-Terminal für Systeme mit nichtgeostationären Satelliten vorgesehene, elektronisch phasengesteuerte Antenne (Phased Array Antenne) mit der Fähigkeit einer schnellen Hauptkeulenrichtungsschwenkung von einem Satelliten zu einem anderen Satelliten bei einem Satellitenwechsel.The invention relates to a in a satellite radio terminal intended for systems with non-geostationary satellites, electronically phased array (Phased Array Antenna) with the ability to rapidly swap the main lobe direction from one satellite to another satellite when changing satellites.

Breitbandige Satellitensysteme mit niedrigfliegenden Satelliten benötigen am Boden häufig Satellitenfunk-Terminals mit intelligenten Antennen, deren Hauptkeule dem Satelliten ständig nachgeführt wird und darüber hinaus in Abständen von einigen Minuten sehr schnell von einem Satelliten zum nachfolgenden Satelliten wechseln muß. Eine typische Konfiguration, die sich unter anderem auch aus Kostengründen so darstellt, besteht in einem Satellitenfunk-Terminal mit einer Sendehauptkeule und zwei Empfangshauptkeulen. Dabei müssen die Sendehauptkeule und eine der beiden Empfangshauptkeulen stets auf den aktuellen Satelliten ausgerichtet sein, während die zweite Empfangshauptkeule zum Suchen des dem aktuellen Satelliten jeweils nachfolgenden Satelliten benötigt wird.Broadband satellite systems with low-flying satellites often need satellite radio terminals on the ground intelligent antennas, the main lobe of which the satellite constantly is updated and also at intervals of some Minutes very quickly from one satellite to the next Must change satellites. A typical configuration, which also presents itself for cost reasons, consists of a satellite radio terminal with a main transmission lobe and two main reception clubs. The Main transmission lobe and one of the two main receiving lobes be aligned with the current satellite while the second receiving main lobe for searching the current satellite subsequent satellites are required.

Damit der Nutzer den Umschaltvorgang der Sendeantenne vom aktuellen auf den nachfolgenden Satelliten nicht bemerkt, muß dieser Vorgang sehr schnell, also innerhalb weniger Millisekunden, ablaufen. Aus diesem Grund müssen in den Satellitenfunk-Terminals als Antennen sogenannte elektronisch schwenkbare Antennen (Phased Array Antennen) verwendet werden.So that the user can switch the transmission antenna from the current one not noticed on subsequent satellites, must this process very quickly, i.e. within a few milliseconds, expire. For this reason, in the satellite radio terminals as antennas so-called electronically swiveling Antennas (phased array antennas) can be used.

Da, von der Erde aus betrachtet, die Satellitenbahnen stark unterschiedlich verlaufen können, ist es erforderlich, daß die Antennenhauptkeulen in alle Richtungen geschwenkt werden können. Im Falle einer elektronisch phasengesteuerten Antenne führt diese totale Schwenkvoraussetzung zu einer ziemlich aufwendigen Lösung, die in einem ebenen (zweidimensionalen) Array besteht. Eine solch aufwendige Antennenausführung schlägt sich stark auf die Kosten des Terminals nieder.Because, seen from Earth, the satellite orbits strong can run differently, it is necessary that the main antenna lobes are pivoted in all directions can. In the case of an electronically phased antenna this total pivot requirement leads to a fairly elaborate solution in a flat (two-dimensional) Array exists. Such a complex antenna design has a major impact on the cost of the terminal.

Verschärft wird dieser Sachverhalt noch durch die Tatsache, daß neuere Satellitenfunksysteme höhere Trägerfrequenzen (z.B. 20/30 GHz) benutzen, die für die elektronisch phasengesteuerten Antennen die kostspielige Galliumarsenid-Technologie erfordern. Bekanntlich sind die Kosten einer elektronisch phasengesteuerten Gruppenantenne zur Anzahl der benötigten aktiven Antennenelemente im wesentlichen proportional.This fact is exacerbated by the fact that newer satellite radio systems have higher carrier frequencies (e.g. 20/30 GHz) use that for the electronically phase controlled Antennas use the expensive gallium arsenide technology require. As is well known, the cost of one is electronic phased array antenna for the number of required active antenna elements essentially proportional.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Maßnahme anzugeben, welche dafür sorgt, daß der durch die elektronisch phasengesteuerte Antenne (Phased Array Antenne) in einem Satellitenfunk-Terminal für Systeme mit nichtgeostationären Satelliten verursachte, große technische und damit auch kostenmäßige Aufwand erheblich reduziert wird.The invention has for its object an advantageous Specify measure that ensures that the by the electronically phased array antenna in a satellite radio terminal for systems with non-geostationary Satellite caused great technical and thus cost expenditure is also significantly reduced.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine elektronisch phasengesteuerte Antenne der eingangs genannten Art bezieht, ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne eine linear (eindimensional) ausgebildete Antenne ist, deren Hauptkeule also nur in einer Ebene elektronisch schwenkbar ist, daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne baulich auf einer mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung angeordnet ist, die eine Schwenkung der Schwenkebene der phasengesteuerten Antenne in beliebige räumliche Lagen erlaubt, und daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne mittels der mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung so positioniert wird, daß die Schwenkebene der elektronisch steuerbaren Hauptkeule der elektronisch phasengesteuerten Antenne sowohl die beiden genannten Satelliten als auch das Terminal enthält. According to the invention, which is based on an electronically phased Antenna of the type mentioned above is this Task solved in that the electronically phase controlled Antenna a linear (one-dimensional) trained Antenna is whose main lobe is electronic only in one plane is pivotable that the electronically phase controlled Architectural antenna on a mechanically driven Swivel device is arranged, the pivoting of the Swivel plane of the phase-controlled antenna in any spatial Layers allowed, and that the electronically phased Antenna by means of the mechanically driven swivel device is positioned so that the swivel plane of the electronically controllable main lobe of the electronically phase-controlled Antenna both the two satellites mentioned also contains the terminal.

Nach der Erfindung kommt also in einer die Anzahl der benötigten aktiven Antennenelemente minimierenden Weise eine elektronisch phasengesteuerte Antenne zum Einsatz, die nicht in allen Richtungen, sondern lediglich in einer Ebene geschwenkt werden kann. Eine solche Antenne wird als lineare oder eindimensionale elektronisch phasengesteuerte Antenne bezeichnet. Die Verwendung einer solchen linearen Antenne führt zu einer drastischen Verringerung der Anzahl der benötigten aktiven Antennenelemente und somit der Terminalkosten.According to the invention, the number of those required comes in one active antenna elements minimizing a electronically phased antenna for use that is not pivoted in all directions, but only in one plane can be. Such an antenna is called linear or one-dimensional electronically phased antenna designated. The use of such a linear antenna leads to a drastic reduction in the number of required active antenna elements and thus the terminal costs.

Um ein Schwenken in jede Richtung und somit das Umschalten auf den nachfolgenden Satelliten trotzdem zu ermöglichen, wird nach der Erfindung die eindimensionale elektronisch phasengesteuerte Antenne durch die mechanisch angetriebene Schwenkvorrichtung immer so positioniert, daß der aktuelle Satellit und der diesem nachfolgende Satellit in der elektronischen Schwenkebene der elektronisch phasengesteuerten Antenne liegen.To swivel in any direction and thus switch to enable on the subsequent satellites anyway According to the invention, the one-dimensional electronically phase-controlled Antenna through the mechanically driven Swivel device always positioned so that the current Satellite and the following satellite in the electronic Swivel plane of the electronically phase-controlled antenna lie.

Diese hybride Lösung nach der Erfindung, d.h. die Kombination aus einer eindimensionalen elektronisch phasengesteuerten Gruppenantenne mit einer mechanischen Schwenkvorrichtung, erlaubt sowohl das geforderte schnelle Umschalten zum nachfolgenden Satelliten als auch das Schwenken in jede beliebige Richtung und ist darüber hinaus kostengünstiger als die Lösung mit einer zweidimensionalen elektronisch phasengesteuerten Gruppenantenne.This hybrid solution according to the invention, i.e. the combination from a one-dimensional electronically phase controlled Group antenna with a mechanical swivel device allowed both the required quick switching to the next one Satellites as well as panning into any Direction and is also cheaper than the solution with a two-dimensional electronically phase controlled Group antenna.

Hierbei besteht der Kostenvorteil darin, daß eine lineare elektronisch phasengesteuerte Antenne nur n aktive Antennenelemente benötigt, wogegen eine quadratische zweidimensionale elektronisch phasengesteuerte Gruppenantenne n x n aktive Antennenelemente erfordern würde. Wie bereits erwähnt worden ist, hängen die Kosten einer Phased Array Antenne wesentlich von der Anzahl der eingesetzten aktiven Antennenelemente ab. Es ergibt sich also ein erheblicher Kostenunterschied zwischen der eindimensionalen und der quadratischen, rechteckförmigen oder auch runden zweidimensionalen elektronisch phasengesteuerten Gruppenantenne.The cost advantage here is that a linear electronically phase controlled antenna only n active antenna elements needed, whereas a square two-dimensional electronically phase controlled group antenna n x n active Would require antenna elements. As already mentioned the cost of a phased array antenna depends significantly on the number of active antenna elements used from. So there is a significant cost difference between the one-dimensional and the square, rectangular or even round two-dimensional electronically phased array antenna.

Aufgrund des bei der erfindungsgemäßen Antenne sehr hohen Antennengewinns und der daraus resultierenden sehr schmalen Hauptkeulenbreite ist die geforderte Ausrichtgenauigkeit sehr hoch; sie liegt üblicherweise bei 0,5° oder weniger. Da die Position des Satelliten und des Terminals nicht mit hinreichender Genauigkeit bekannt ist, ist ein Akquirieren des zweiten Satelliten nur durch ein Absuchen in dem vermuteten Gebiet möglich. Damit während des Absuchens die Kommunikationsverbindung nicht unterbrochen wird, muß dieses Absuchen mit einer zweiten Hauptkeule erfolgen, wobei die erste Hauptkeule auf den ersten Satelliten ausgerichtet bleibt.Because of the very high antenna gain in the antenna according to the invention and the resulting very narrow Main lobe width is the required alignment accuracy very high; it is usually 0.5 ° or less. Since the Position of the satellite and the terminal is not sufficient Accuracy is known is an acquisition of the second satellite only by searching the suspected Area possible. So that during the search the communication link this search must not be interrupted done with a second main lobe, the first main lobe remains focused on the first satellite.

Ein weiterer Grund für ein gleichzeitiges Ausrichten der zwei Hauptkeulen auf zwei Satelliten liegt in der Forderung nach einem unbemerkten Weiterreichen der Kommunikationsverbindung, dem sogenannten

Figure 00040001
Seamless Handover". Gemäß der Erfindung werden bei einem Wechsel zu einem anderen Satelliten eine gewisse Zeitlang zwei Kommunikationsverbindungen, nämlich zum alten und zum neuen Satelliten, aufgebaut, und erst nach erfolgreichem Aufbau der Kommunikationsverbindung zum neuen Satelliten wird die Koomunikationsverbindung zum alten Satelliten aufgelöst. Dadurch wird es möglich, ohne für den Nutzer erkennbare Unterbrechungen in der Kommunikationsverbindung zu einem anderen Satelliten zu wechseln.Another reason for the simultaneous alignment of the two main lobes on two satellites is the requirement for the communication link, the so-called, to be passed on unnoticed
Figure 00040001
Seamless handover ". According to the invention, when changing to another satellite, two communication connections, namely to the old and to the new satellite, are established for a certain time, and only after the communication connection to the new satellite has been successfully established is the communication link to the old satellite released it becomes possible to switch to another satellite without any discernible interruptions in the communication link.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die räumlich beliebige Schwenkung der phasengesteuerten Antenne auch durch andere entsprechend wirkende mechanische Lösungen, wie z.B. hydraulische Kippvorrichtungen in Verbindung mit einem Drehteller, erreicht werden kann. It is expressly pointed out that the spatially arbitrary Swiveling of the phased antenna also through other corresponding mechanical solutions, e.g. hydraulic tipping devices in connection with a turntable, can be achieved.

Aus dem Aufsatz von P.W. Hannan: "2-D Coverage with l-D Phased Arrays" in der Zeitschrift "Microwave Journal" , Juni 1976, Seiten 16 bis 22, ist bereits bekannt, für manche Anwendungen eine zweidimensionale Phased Array Antenne durch den Einsatz einer eindimensionalen Phased Array Antenne zu ersetzen. Dabei ist es bekannt, gemäß einer Hybridabtastung eine zweidimensionale Überdeckung durch eine mechanische Schwenkabtastung in einer Dimension, z.B. im Azimut, und eine elektronische Abtastung in der anderen Dimension, z.B. in der Elevation, zu erreichen.From the essay by P.W. Hannan: "2-D coverage with l-D Phased Arrays "in Microwave Journal, June 1976, pages 16 to 22, is already known for some applications a two-dimensional phased array antenna the use of a one-dimensional phased array antenna replace. It is known, according to a hybrid scan a two-dimensional coverage by a mechanical Pan scan in one dimension, e.g. in azimuth, and one electronic scanning in the other dimension, e.g. in the Elevation.

In dem Aufsatz ist allerdings eigens darauf hingewiesen, daß eine solche hybride Abtastung nur beschränkt einsatzfähig ist, weil die mechanische Abtastung im Gegensatz zur elektronischen Abtastung langsam und nicht agil abläuft. Bisher bekannte Kombinationen aus mechanischer und elektronischer Schwenkung erlauben zudem keine räumlich beliebige mechanische Schwenkung der Schwenkebene der elektronisch schwenkbaren Antenne, was aber für das Umschalten zwischen zwei beliebigen Satelliten notwendig ist.However, the article specifically points out that such a hybrid scanning can only be used to a limited extent is because mechanical scanning unlike electronic Scanning is slow and not agile. Known so far Combinations of mechanical and electronic In addition, pivoting does not allow any mechanical spacing Swiveling the swiveling plane of the electronically swiveling Antenna, but what for switching between any two Satellite is necessary.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prinzips zeichnet sich dadurch aus, daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne zweigeteilt ist und aus einer linear ausgebildeten Sendeanntenne mit einer elektronisch schwenkbaren Hauptkeule und aus einer linear ausgebildeten Empfangsantenne mit zwei voneinander unabhängig elektronisch schwenkbaren Hauptkeulen besteht. Hierbei sind sowohl die Sendeantenne als auch die Empfangsantenne auf der gleichen mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung angeordnet, und zwar derart, daß die Ebenen zur elektronischen Schwenkung der Hauptkeule der Sendeantenne und der beiden Hauptkeulen der Empfangsantenne zueinander im wesentlichen parallel liegen und jeweils die beiden genannten Satelliten enthalten. An advantageous embodiment of the principle according to the invention is characterized in that the electronically phase-controlled Antenna is divided in two and from a linear trained Transmitting antenna with an electronically swiveling Main lobe and from a linear receiving antenna with two electronically swiveling independently of each other Main clubs exist. Here are both the transmitting antenna also the receiving antenna on the same mechanically driven Swivel device arranged, in such a way that the levels for the electronic pivoting of the main lobe of the Transmitting antenna and the two main lobes of the receiving antenna are essentially parallel to each other and each both mentioned satellites included.

Die Verwendung von genau zwei elektronisch steuerbaren Hauptkeulen ist insbesondere deswegen besonders vorteilhaft, da bei der erfindungsgemäßen Verknüpfung einer elektronischen und einer mechanischen Schwenkung eine Kommunikationsverbindung über Zeiträume unterbrechungsfrei aufrechterhalten wird, welche länger als die Sichtbarkeitsdauer von niedrig fliegenden Satelliten ist. Gemäß der vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prinzips folgt abwechselnd eine Hauptkeule dem ersten, aktuellen Satelliten, wobei sich die andere Hauptkeule bereits auf dem nächsten Satelliten ausrichtet. Nach einem Umschalten auf diesen nächsten Satelliten wird sofort mit dem Ausrichten der freigewordenen Hauptkeule auf den dann nachfolgenden Satelliten begonnen. Diese Umschaltvorgänge werden nachstehend anhand der Darstellungen in Fig.3 nochmals im einzelnen erläutert.The use of exactly two electronically controllable main lobes is particularly advantageous because when linking an electronic according to the invention and mechanical pivoting a communication link is maintained uninterrupted over periods, which are longer than the visibility period of low flying Is satellite. According to the advantageous embodiment The principle of the invention is alternately followed by a main lobe the first, current satellite, with the other Main lobe is already aligned on the next satellite. After switching to this next satellite it will immediately with the alignment of the released main lobe on the then subsequent satellites started. These switching operations are again based on the representations in Figure 3 explained in detail.

Die linear ausgebildete Sendeantenne und die linear ausgebildete Empfangsantenne lassen sich dabei in zweckmäßiger Weise auf einer Plattform der mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung parallel nebeneinander anordnen. Mit der entsprechend dieser Weiterbildung ausgeführten hybrid schwenkbaren Antenne reduzieren sich die Terminalkosten deutlich. Anstatt einer elektronisch phasengesteuerten Antenne mit beispielsweise ca. 10 x 10 aktiven Antennenelementen wird nur noch eine eindimensionale Phased Array Antenne mit beispielsweise ca. 10 aktiven Antennenelementen benötigt. Aufgrund der Anordnung der Sende- und der Empfangsantenne auf der gleichen mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung wird entsprechend dieser Ausführungsform der Erfindung eine zusätzliche Kostenersparnis erreicht.The linear transmission antenna and the linear one Receiving antenna can be conveniently on a platform of the mechanically driven swivel device Arrange in parallel next to each other. With the corresponding this training carried out hybrid swivel Antenna reduce terminal costs significantly. Instead of an electronically phase-controlled antenna with, for example 10 x 10 active antenna elements will only be one one-dimensional phased array antenna with, for example approx. 10 active antenna elements are required. Because of the arrangement the transmitting and receiving antennas on the same mechanically driven swivel device is made accordingly this embodiment of the invention an additional cost saving reached.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der zuletzt angegebenen Ausführungsform mit zwei linearen elektronisch phasengesteuerten Antennen besteht in der Verwendung einer Ansteuersoftware zur mechanischen und elektronischen Schwenkung der Hauptkeulen der Sendeantenne und der Empfangsantenne in der Weise, daß während des Ausgerichtetseins der einen Empfangshauptkeule und der Sendehauptkeule auf den aktuellen Satelliten ein beliebiges Schwenken der anderen Empfangshauptkeule möglich ist.An expedient development of the last-mentioned embodiment with two linear electronic phase controlled Antennas consists in the use of control software for mechanical and electronic pivoting of the main lobes the transmitting antenna and the receiving antenna in such a way that while one of the main receiving lobes is aligned and the main transmission lobe on the current satellites any one Swiveling of the other main receiving lobe possible is.

Die andere Empfangshauptkeule wird vorteilhaft nach einem Suchvorgang in Richtung auf einen dem aktuellen Satelliten nachfolgenden Satelliten ausgerichtet. Bei einem Satellitenwechsel wird die Sendehauptkeule also durch rein elektronische Schwenkung in kürzester Zeit auf den nachfolgenden Satelliten ausgerichtet, dessen Richtung in bezug zum Terminal aufgrund der Suche und der korrekten Ausrichtung der anderen Empfangshauptkeule bereits vorher ermittelt wurde.The other main receiving lobe is advantageous after one Search in the direction of the current satellite following satellites. When changing satellites the main transmission lobe is therefore purely electronic Swivel in the shortest possible time on the following satellites aligned, its direction with respect to the terminal based on the search and correct alignment of the others Main lobe was previously determined.

Diese Schwenkung der Sendehauptkeule von der ursprünglichen Position in die Position der anderen Empfangshauptkeule erfolgt also rein elektronisch in der vorher bereits durch die mechanische Schwenkvorrichtung eingestellten Ebene der elektronischen Schwenkung der Antennenhauptkeule, was eine äußerst schnell und zügig ablaufende Richtungsumschaltung der Sendehauptkeule von einem Satelliten zum nachfolgenden Satelliten hin bedeutet.This pivoting of the main beam from the original Position in the position of the other main receiving lobe So purely electronically in the previously through the mechanical swivel device set level of electronic Swiveling the main antenna lobe, which is an extreme Fast and quick change of direction Main beam from one satellite to the next satellite there means.

Aus Kostengründen, d.h. um die Kosten noch weiter zu reduzieren, können die phasengesteuerte Sendeantenne und die phasengesteuerte Empfangsantenne auch durch eine einzige phasengesteuerte Sende/Empfangsantenne ersetzt werden. Zudem sind verschiedene Ausführungen bei den linearen elektronisch phasengesteuerten Antennen denkbar.For cost reasons, i.e. to reduce costs even further, can the phased antenna and the phased Receiving antenna also through a single phase controlled Transmit / receive antenna to be replaced. Also are Different versions of the linear electronic phase-controlled Antennas conceivable.

Die elektronisch phasengesteuerte Antenne nach der Erfindung ist in vorteilhafter Weise sowohl für feste als auch für mobile Satellitenfunk-Terminals einsetzbar. Bei den mobilen Terminals ist dabei kein zusätzlicher Hardware-Aufwand bei der Antennennachführung zum Zwecke der Kompensation der Terminalbewegung erforderlich, falls Tracking-Verfahren zur Antennennachführung eingesetzt werden.The electronically phased antenna according to the invention is advantageous for both fixed and mobile Satellite radio terminals can be used. With the mobile Terminals do not require any additional hardware antenna tracking for the purpose of compensating for terminal movement required if tracking method for antenna tracking be used.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen im einzelnen näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1
eine Schrägansicht einer prinzipiellen Kombination einer mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung mit einer linearen, elektronisch phasengesteuerten Antenne nach der Erfindung einschließlich der Ausrichtung der Antennenschwenkebene;
Fig.2
ebenfalls in Schrägansicht eine für ein Satellitensystem besonders vorteilhafte Kombination einer mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung mit einer zweiteiligen, linearen, elektronisch phasengesteuerten Antenne nach der Erfindung, und
Fig.3a bis 3h
eine schematische Darstellung von Schritten zum unterbrechungsfreien Aufrechterhalten einer Kommunikationsverbindung beim Umschalten von einem auf einen nächsten Satelliten.
The invention is explained in more detail below on the basis of two exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1
an oblique view of a basic combination of a mechanically driven swivel device with a linear, electronically phase-controlled antenna according to the invention including the orientation of the antenna swivel plane;
Fig. 2
also in an oblique view a particularly advantageous combination for a satellite system of a mechanically driven swivel device with a two-part, linear, electronically phase-controlled antenna according to the invention, and
3a to 3h
is a schematic representation of steps for the uninterrupted maintenance of a communication link when switching from one to the next satellite.

In Fig.1 ist in einer Schrägansicht das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip einer Kombination einer mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung 1 mit einer linearen elektronisch phasengesteuerten Antenne 2 dargestellt, deren Hauptkeule nur in einer Schwenkebene 3 elektronisch schwenkbar ist. Diese Kombination soll in einem Satellitenfunk-Terminal für Systeme mit nichtgeostationären Satelliten eingesetzt werden können. Die Ausrichtung der Schwenkebene 3 im Raum erfolgt durch die mechanisch angetriebene Schwenkvorrichtung 1. In Figure 1, the invention is based on an oblique view lying principle of a combination of a mechanical driven swivel device 1 with a linear electronic phased antenna 2 shown, the Main lobe can only be electronically swiveled in one swivel plane 3 is. This combination is said to be in a satellite radio terminal used for systems with non-geostationary satellites can be. The orientation of the swivel plane 3 in Space is provided by the mechanically driven swivel device 1.

Die lineare, elektronisch phasengesteuerte Antenne 2 wird mittels der mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung 1 immer so positioniert, daß der aktuelle Satellit und der nachfolgende Satellit in der Schwenkebene 3 der Hauptkeule der elektronisch phasengesteuerten Antenne 2 liegen, wodurch das schnelle elektronische Umschalten vom aktuellen zum nachfolgenden Satelliten und das Schwenken in jede beliebige Richtung ermöglicht wird. Die Richtung zum aktuellen Satelliten hin ist mit dem Bezugszeichen 4 und die Richtung zum nachfolgenden Satelliten mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet.The linear, electronically phase-controlled antenna 2 is always by means of the mechanically driven swivel device 1 positioned so that the current satellite and the subsequent one Satellite in the swivel plane 3 of the main lobe of the are electronically phase-controlled antenna 2, which makes Fast electronic switching from the current to the next one Satellites and panning in any direction is made possible. The direction to the current satellite is with the reference numeral 4 and the direction to the next Satellite with the reference number 5.

Die mechanisch angetriebene Schwenkvorrichtung 1 erlaubt eine totale Schwenkung der Schwenkebene der phasengesteuerten Antenne 2 in beliebige räumliche Lagen. Die mechanisch durch Gelenke und Drehvorrichtunqen realisierbaren Schwenkbewegungen der Schwenkvorrichtung 1 sind durch Doppelpfeile 6, 7 und 8 angedeutet, wobei der Doppelpfeil 6 eine Drehung im Azimut, der Doppelpfeil 7 eine Schwenkung um eine Horizontalachse 9 und der Doppelpfeil 8 eine Drehung einer die lineare elektronisch phasengesteuerte Antenne 2 enthaltenden Plattformebene 10 um eine durch deren Schwenkung um die Horizontalachse definierte Achse bedeuten.The mechanically driven swivel device 1 allows one total swiveling of the swivel plane of the phase-controlled antenna 2 in any spatial position. The mechanically through Joints and rotating devices realizable swivel movements the swivel device 1 are by double arrows 6, 7 and 8 indicated, the double arrow 6 a rotation in the azimuth, the double arrow 7 pivots about a horizontal axis 9 and the double arrow 8 a rotation of the linear electronically phase-controlled antenna 2 containing platform level 10 by one defined by its pivoting about the horizontal axis Mean axis.

Der im Unterschied dazu gestrichelt dargestellte Doppelpfeil 11 symbolisiert die rein elektronische Schwenkung der Hauptkeule der phasengesteuerten Antenne 2 innerhalb deren Schwenkebene 3. Während des Vorgangs des Satellitenwechsels bewegt sich die Hauptkeule der Antenne nur innerhalb dieser Schwenkebene 3 und zwar rein elektronisch gesteuert, was sehr rasch erfolgen kann.The double arrow shown in broken lines 11 symbolizes the purely electronic pivoting of the main lobe the phased antenna 2 within it Pan level 3. During the satellite change process the main lobe of the antenna only moves within it Swivel level 3 and that is purely electronically controlled, which is very can be done quickly.

In Fig.2 ist gleichfalls in einer Schrägansicht eine besonders vorteilhafte, zum Einsatz in einem Satellitenfunk-Terminal für Systeme mit nichtgeostationären Satelliten vorgesehene Ausführungskombination einer mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung 12 mit einer zwei lineare elektronisch phasengesteuerte Antennen 13 und 14 gemeinsam enthaltenden Antennenplattform 15 dargestellt. Hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion gleicht die mechanisch angetriebene Schwenkvorrichtung 12 der Schwenkvorrichtung 1 nach Fig.1, so daß diesbezüglich auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet ist.In Figure 2 is also special in an oblique view advantageous, for use in a satellite radio terminal for systems with non-geostationary satellites envisaged design combination of a mechanically driven Swivel device 12 with a two linear electronic phased antennas 13 and 14 containing together Antenna platform 15 shown. Regarding the Construction and function are the same as the mechanically driven ones Swivel device 12 of the swivel device 1 according to Fig.1, so that there is no detailed description in this regard is.

Die eindimensionale phasengesteuerte Antenne 13 dient als Sendeantenne und die ebenfalls eindimensionale phasengesteuerte Antenne 14 als Empfangsantenne. Sowohl die Sendeantenne 13 als auch die Empfangsantenne 14 sind somit oben auf der gleichen, mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung 12 angebracht.The one-dimensional phase-controlled antenna 13 serves as Transmitting antenna and the one-dimensional phase-controlled Antenna 14 as a receiving antenna. Both the transmitting antenna 13 and the receiving antenna 14 are thus on top the same mechanically driven swivel device 12 appropriate.

Die durch eine eindimensionale phasengesteuerte Antenne realisierte Empfangsantenne 11 ist genauso wie die durch ebenfalls eine eindimensionale phasengesteuerte Antenne realisierte Sendeantenne 13 nur in einer Ebene elektronisch schwenkbar ausgebildet. Die Empfangsantenne 14 hat aber im Gegensatz zur Sendeantenne 13, die nur eine elektronisch schwenkbare Hauptkeule bildet, zwei elektronisch schwenkbare Antennenhauptkeulen, die voneinander unabhängig schwenkbar sind.The realized by a one-dimensional phase controlled antenna Receiving antenna 11 is the same as that through realized a one-dimensional phase-controlled antenna Transmitting antenna 13 only in one level electronically pivoted. The receiving antenna 14 has in Contrary to the transmitting antenna 13, which is only one electronically swiveling main lobe forms two electronically swiveling Main antenna lobes that can be swiveled independently of one another are.

In dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die linear ausgebildete Sendeantenne 13 und die linear ausgebildete Empfangsantenne 14 auf der Antennenplattform 15 auf der mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung 12 parallel nebeneinander angeordnet. Die Ebenen zur elektronischen Schwenkung der Antennenhauptkeule der Sendeantenne 13 und der beiden Antennenhauptkeulen der Empfangsantenne 14 liegen zueinander im wesentlichen parallel und enthalten jeweils den aktuellen und den nachfolgenden Satelliten. In the exemplary embodiment shown in FIG linearly formed transmission antenna 13 and the linearly formed Receiving antenna 14 on the antenna platform 15 on the mechanically driven swivel device 12 in parallel side by side arranged. The electronic pan levels the main antenna lobe of the transmitting antenna 13 and the two Main antenna lobes of the receiving antenna 14 lie with respect to one another essentially parallel and each contain the current one and the subsequent satellites.

Die Richtung zum aktuellen Satelliten ist für die Antennenhauptkeule der Sendeantenne 13 mit dem Bezugszeichen 16 und für die erste Empfangskeule der Empfangsantenne 14 mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet, wogegen die Richtung der zweiten Empfangskeule der Empfangsantenne 14 zum nachfolgenden Satelliten mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet ist.The direction to the current satellite is for the main antenna lobe the transmitting antenna 13 with the reference numeral 16 and for the first receiving lobe of the receiving antenna 14 with the Reference numeral 17 denotes, whereas the direction of the second Reception lobe of the receiving antenna 14 to the subsequent satellite is identified by reference numeral 18.

Durch eine entsprechende Ansteuersoftware zum mechanischen bzw. elektronischen Schwenken wird es bei der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform ermöglicht, daß die mit der Richtung 18 eingezeichnete zweite Empfangskeule zum Suchen und anschließenden Tracking des nachfolgenden Satelliten verwendet wird, während die mit der Richtung 17 eingezeichnete erste Empfangskeule und die mit der Richtung 16 eingezeichnete Sendekeule auf den aktuellen Satelliten ausgerichtet bleiben.Using appropriate control software for mechanical or electronic panning, it will be the one shown in FIG Embodiment allows that with direction 18 drawn second reception lobe for searching and subsequent Tracking of the following satellite is used while the first drawn in direction 17 Reception lobe and the transmission lobe marked with the direction 16 stay focused on the current satellite.

Anhand der schematischen Darstellung in Fig.3a bis 3h wird eine Folge von Schritten beschrieben, durch welche ein unterbrechungsfreies Aufrechterhalten einer Kommunikationsverbindung gewährleistet ist, die länger als die Sichtbarkeitsdauer eines Satelliten ist. Hierbei werden diese Schritte mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung aus den zwei anhand von Fig.2 im einzelnen beschriebenen und in einer Ebene elektronisch schwenkbaren Empfangskeulen 17, 18 und einer beliebigen mechanischen Schwenkung der Schwenkebene der zwei elektronisch schwenkbaren Empfangskeulen 17, 18 erreicht.Based on the schematic representation in Figures 3a to 3h described a sequence of steps through which an uninterrupted Maintain a communication link is guaranteed, which is longer than the duration of visibility of a satellite. This will help you with these steps the arrangement according to the invention from the two with reference to Fig.2 described in detail and electronically in one level pivotable receiving lobes 17, 18 and any mechanical Swiveling the swivel plane of the two electronically pivoting receiving lobes 17, 18 reached.

In den Fig.3a bis 3h sind schematisch dargestellt jeweils ein durch ein kleines Quadrat angedeutetes Terminal 19 sowie durch kleine Kreise gekennzeichnete Satelliten 20 bis 22. Hierbei ist der Satellit 20 in der nachstehenden Beschreibung der erste aktuelle Satellit, der Satellit 21 der zweite dem Satelliten 20 nachfolgende Satellit und der Satellit 23 ein dritter auf den zweiten Satelliten 21 folgender Satellit. 3a to 3h each are shown schematically Terminal 19 indicated by a small square and satellites 20 to 22 identified by small circles. Here, the satellite 20 is in the description below the first current satellite, satellite 21 the second the Satellite 20 subsequent satellite and satellite 23 a third satellite following the second satellite 21.

Entsprechend den in Fig.2 verwendeten Bezugszeichen ist mit dem Bezugszeichen 17 die erste durch einen stark ausgezogenen Strich wiedergegebene Empfangskeule der in Fig.3a bis 3h nicht näher dargestellten, linearen elektronisch phasengesteuerten Empfangsantenne bezeichnet, während mit dem Bezugszeichen 18 die zweite gestrichelt dargestellte Empfangskeule der Empfangsantenne 14 bezeichnet ist. Ferner ist durch grau gepunktete Flächen die Schwenkebene 3' der elektronisch schwenkbaren Empfangskeulen 17 und 18 gekennzeichnet. Schließlich sind mit den Pfeilen die Satellitenbahnen der jeweiligen Satelliten 20 bis 22 angedeutet. Die Kreisfläche stellt jeweils den Horizont 23 des Terminals 19 dar.Corresponding to the reference symbols used in FIG the reference numeral 17 the first by a strongly drawn Dashed reception lobe of the in Fig.3a to 3h linear, electronically phase-controlled, not shown Receiving antenna referred to while with the reference numeral 18 the second reception lobe shown in dashed lines the receiving antenna 14 is designated. It is also gray dotted surfaces the swivel plane 3 'of the electronically pivoted receiving lobes 17 and 18 marked. Finally, the arrows are the satellite orbits of the respective Satellite 20 to 22 indicated. The circular area each represents the horizon 23 of the terminal 19.

In Fig.3a und 3b ist das Verfolgen der beiden Satelliten 20 und 21 wiedergegeben, wobei die aktuelle Verbindung zwischen dem Terminal 19 und dem Satelliten 20 über die erste Hauptkeule 17 geführt ist. In Fig.3c und 3d ist das unbemerkte Weiterreichen der Kommunikationsverbindung, das sogenannte Seamless Handover" wiedergegeben; dies bedeutet, in Fig.3c besteht noch Verbindung zwischen dem Terminal 19 und dem Satelliten 20 über die zweite Empfangskeule 18; die aktuelle Verbindung ist nunmehr über die erste Empfangskeule 17 mit dem zweiten Satelliten 21 geführt, welcher dem ersten Satelliten 20 gefolgt ist.3a and 3b show the tracking of the two satellites 20 and 21, the current connection between the terminal 19 and the satellite 20 being made via the first main lobe 17. In Fig.3c and 3d is the unnoticed passing on of the communication link, the so-called 3c; this means that in FIG. 3c there is still a connection between the terminal 19 and the satellite 20 via the second receiving lobe 18; the current connection is now made via the first receiving lobe 17 to the second satellite 21, which is the first satellite 20 followed.

In den Fig.3e bis 3h ist das Ausrichten der Schwenkebene 3' mit den elektronisch schwenkbaren Empfangskeulen 17 und 18 auf den dritten, dem zweiten Satelliten 21 nachfolgenden Satelliten 22 dargestellt. Dadurch ist immer gewährleistet, daß sich immer mindestens ein Satellit in der Schwenkebene 3' befindet. Dies ist in Fig.3e bis 3g der zweite Satellit 21, über welchen die aktuelle Verbindung mit dem Terminal 19 geführt ist. 3e to 3h the alignment of the swivel plane 3 ' with the electronically swiveling receiving lobes 17 and 18 on the third satellite following the second satellite 21 22 shown. This always ensures that there is always at least one satellite in the swivel plane 3 '. 3e to 3g, this is the second satellite 21, via which the current connection to Terminal 19 is made is.

Erst in Fig.3h hat ein Handover von dem zweiten Satelliten 21 zu dem ihm nachfolgenden dritten Satelliten 22 stattgefunden, so daß nunmehr über die erste Empfangskeule 17 die aktuelle Verbindung zwischen dem Terminal 19 und dem dritten Satelliten 22 durchgeführt wird. Somit entspricht das in den Fig.3g und 3h schematisiert wiedergegebene Handover zwischen dem zweiten und dritten Satelliten dem in Fig.3c und 3d schematisch wiedergegebene Handover zwischen dem ersten Satelliten 20 und dem zweiten Satelliten 21. 3h has a handover from the second satellite 21 to the third satellite 22 following it, so that now the current over the first receiving lobe 17 Connection between Terminal 19 and the third satellite 22 is carried out. This corresponds to that in FIGS and 3h schematically reproduced handover between the second and third satellites schematically in Fig.3c and 3d reproduced handover between the first satellite 20 and the second satellite 21.

BezugszeichenlisteReference list

11
mechanisch angetriebene Schwenkvorrichtungmechanically driven swivel device
22nd
elektronisch gesteuerte Antenneelectronically controlled antenna
33rd
SchwenkebeneSwivel plane
44th
Richtung zum aktuellen SatellitenDirection to the current satellite
55
Richtung zum nachfolgenden SatellitenDirection to the next satellite
6,7,86,7,8
DoppelpfeilDouble arrow
99
HorizontalachseHorizontal axis
1010th
PlattformebenePlatform level
1111
EmpfangsantenneReceiving antenna
1212th
SchwenkvorrichtungSwivel device
1313
lineare elektronisch phasengesteuerte Antenne (Sendeantenne)linear electronic phased antenna (Transmitting antenna)
1414
lineare elektronisch phasengesteuerte Antelle (Empfangsantenne)linear electronic phase controlled antelle (Receiving antenna)
1515
AntennenplattformAntenna platform
1616
Antennenhauptkeule von 13Main antenna lobe of 13
1717th
erste Empfangskeule von 14first reception lobe from 14
1818th
zweite Empfangskeule von 14second receiving lobe from 14
1919th
Terminalterminal
2020th
erster Satellitfirst satellite
2121
zweiter nachfolgender Satellitsecond subsequent satellite
2222
dritter auf 21 folgender Satellitthird on 21 following satellite
2323
Horizont von 19Horizon from 19th

Claims (7)

In einem Satellitenfunk-Terminal für Systeme mit nichtgeostationären Satelliten vorgesehene elektronisch phasengesteuerte Antenne (Phased Array Antenne) mit der Fähigkeit einer schnellen Hauptkeulenrichtungsschwenkung von einem Satelliten zu einem anderen Satelliten bei einem Satellitenwechsel, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne (2) eine linear (eindimensional) ausgebildete Antenne ist, deren Hauptkeule also nur in einer Ebene (2) elektronisch schwenkbar ist, daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne baulich auf einer mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung (1) angeordnet ist, die eine Schwenkung der Schwenkebene der phasengesteuerten Antenne in beliebige räumliche Lagen erlaubt, und daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne durch die mechanisch angetriebene Schwenkvorrichtung so positioniert wird, daß die Schwenkebene (3) der elektronisch steuerbaren Hauptkeule der elektronisch phasengesteuerten Antenne sowohl die beiden genannten Satelliten als auch das Terminal enthält.Electronic phase-controlled antenna (phased array antenna) provided in a satellite radio terminal for systems with non-geostationary satellites with the capability of rapidly changing the main lobe direction from one satellite to another satellite when changing satellites, characterized in that the electronically phase-controlled antenna (2) has a linear ( One-dimensional) trained antenna, the main lobe of which can only be pivoted electronically in one plane (2), that the electronically phase-controlled antenna is structurally arranged on a mechanically driven swivel device (1) which allows the swivel plane of the phase-controlled antenna to be swiveled into any spatial position , and that the electronically phase-controlled antenna is positioned by the mechanically driven swivel device so that the swivel plane (3) of the electronically controllable main lobe of the electronically phase-controlled antenna both the two mentioned n contains satellites as well as the terminal. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch phasengesteuerte Antenne zweigeteilt ist und aus einer linear ausgebildeten Sendeantenne (13) mit einer elektronisch schwenkbaren Hauptkeule und aus einer linear ausgebildeten Empfangsantenne (14) mit zwei voneinander unabhängig elektronisch schwenkbaren Hauptkeulen besteht, und daß sowohl die Sendeantenne als auch die Empfangsantenne auf der gleichen mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung (12) angeordnet sind und zwar derart, daß die Ebene der elektronischen Schwenkung der Hauptkeule der Sendeantenne und die Ebene der Schwenkung der beiden Hauptkeulen der Empfangsantenne zueinander im wesentlichen parallel liegen und jeweils die beiden genannten Satelliten enthalten.Antenna according to Claim 1, characterized in that the electronically phase-controlled antenna is divided into two and consists of a linearly designed transmitting antenna (13) with an electronically pivotable main lobe and a linearly designed receiving antenna (14) with two mutually independently electronically pivotable main lobes, and that both the transmitting antenna and the receiving antenna are arranged on the same mechanically driven swiveling device (12) in such a way that the plane of the electronic pivoting of the main lobe of the transmitting antenna and the plane of the pivoting of the two main lobes of the receiving antenna are essentially parallel to each other and the two mentioned satellites included. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die linear ausgebildete Sendeantenne (13) und die linear ausgebildete Empfangsantenne (14) auf der mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung (12) parallel nebeneinander auf einer Antennenplattform (15) angeordnet sind.Antenna according to claim 2, characterized in that the linear transmission antenna (13) and the linear reception antenna (14) are arranged in parallel on the mechanically driven swivel device (12) on an antenna platform (15). Antenne nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Ansteuersoftware zur mechanischen und elektronischen Schwenkung der Hauptkeulen der Sendeantenne (13) und der Empfangsantenne (14) in der Weise, daß während des Ausgerichtetseins der einen Empfangshauptkeule und der Sendehauptkeule auf den aktuellen Satelliten ein beliebiges Schwenken der anderen Empfangshauptkeule möglich ist.Antenna according to Claim 3 or 4, characterized by the use of control software for mechanically and electronically pivoting the main lobes of the transmitting antenna (13) and the receiving antenna (14) in such a way that one of the main receiving lobes and the main transmitting lobe aligns with the current satellite any pivoting of the other main receiving lobe is possible. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Empfangshauptkeule in Richtung auf einen dem aktuellen Satelliten nachfolgenden Satelliten ausgerichtet wird.Antenna according to Claim 4, characterized in that the other main receiving lobe is oriented in the direction of a satellite following the current satellite. Antenne nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Satellitenwechsel die Sendehauptkeule durch rein elektronische Schwenkung auf den nachfolgenden Satelliten ausgerichtet wird, dessen Richtung in bezug zum Terminal aufgrund der Ausrichtung der anderen Empfangshauptkeule ermittelt ist.Antenna according to Claims 4 and 5, characterized in that, when the satellite is changed, the main transmission lobe is aligned by purely electronic pivoting on the following satellite, the direction of which with respect to the terminal is determined on the basis of the orientation of the other main reception lobe. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung bei mobilen Satellitenfunk-Terminals.Antenna according to one of the preceding claims, characterized by use in mobile satellite radio terminals.
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