EP0920072B1 - Electronically scanned phased-array antenna for a satellite radio terminal - Google Patents
Electronically scanned phased-array antenna for a satellite radio terminal Download PDFInfo
- Publication number
- EP0920072B1 EP0920072B1 EP98122051A EP98122051A EP0920072B1 EP 0920072 B1 EP0920072 B1 EP 0920072B1 EP 98122051 A EP98122051 A EP 98122051A EP 98122051 A EP98122051 A EP 98122051A EP 0920072 B1 EP0920072 B1 EP 0920072B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- antenna
- satellite
- electronically
- main lobe
- receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004091 panning Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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.
- From US-A-5227806 is a linear, electronic phased antenna known on a mechanically driven Swivel device is arranged and its antenna characteristics is a fan beam that is only in one plane is electronically pivotable.
- the pan level of the electronically controllable fan beam is always perpendicular to the earth's surface, so that the antenna is positioned only in exceptional cases can be that the swivel plane of the electronically controllable Main lobe of the antenna contains two satellites.
- a similarly constructed and known from WO-A1-9715092 electronically phase-controlled antenna arrangement is suitable not for electronically swinging the main lobe between two any satellite.
- the electronic swivel range of the antenna is severely limited, since only a barely noticeable one Swiveling by a few degrees is provided.
- the main club essentially always remains focused on the satellite.
- the antenna is also not continuous Swing; but only for switching with a fixed set Angles set up.
- the main lobe designed as a fan beam is essentially always aimed at the satellite, so that communication always possible with the satellite. It becomes solid set swivel angles, i.e. a switch to one or several directions, which means that the Main lobe electronically only in fixed, only slightly different directions aligned can be.
- the electronic switching of the main lobe direction is only a small change in this antenna arrangement of the reception level, how they are used to calculate a Correction signal for the mechanical compensation of the ship or vehicle movements is 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 therefore 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 Array 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.
- 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 pivoted 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 are the tracking of the two satellites 20 and 21, where the current connection between the terminal 19 and the satellite 20 via the first main lobe 17 is performed.
- this is unnoticed Passing on the communication link, the so-called Played "seamless handover"; this means in Fig.3c there is still a connection between Terminal 19 and the satellite 20 via the second receiving lobe 18; the actual Connection is now via the first receiving lobe 17 with the second satellite 21, which is the first satellite 20 followed.
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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.
Aus US-A-5227806 ist eine linear ausgebildete, elektronisch phasengesteuerte Antenne bekannt, die auf einer mechanisch angetriebenen Schwenkvorrichtung angeordnet ist und deren Antennencharakteristik ein Fächerstrahl ist, der nur in einer Ebene elektronisch schwenkbar ist. Die Schwenkebene des elektronisch steuerbaren Fächerstrahls steht stets senkrecht zur Erdoberfläche, so daß die Antenne nur in Ausnahmefällen so positioniert werden kann, daß die Schwenkebene der elektronisch steuerbaren Hauptkeule der Antenne zwei Satelliten enthält.From US-A-5227806 is a linear, electronic phased antenna known on a mechanically driven Swivel device is arranged and its antenna characteristics is a fan beam that is only in one plane is electronically pivotable. The pan level of the electronically controllable fan beam is always perpendicular to the earth's surface, so that the antenna is positioned only in exceptional cases can be that the swivel plane of the electronically controllable Main lobe of the antenna contains two satellites.
Für die hier geforderten Einsatzzwecke ist eine solche Ausrichtung auf zwei Satelliten auch überhaupt nicht erforderlich, da die dort gezeigte Anordnung nur die Antennennachführung auf einen einzigen Satelliten bei Schiffsbewegungen vereinfachen soll. Im übrigen ist auf Grund der Verwendung eines Fächerstrahls eine genaue mechanische Ausrichtung somit eigentlich nur in einer Achse (Elevation) erforderlich. Eine Drehung der Schwenkebene in beliebige räumliche Lagen wäre mit einem so aufgeweiteten Strahl dann nicht mehr zwingend erforderlich.Such an orientation is for the purposes required here not necessary at all on two satellites, either the arrangement shown there only the antenna tracking on one simplify only satellites in ship movements should. Otherwise, due to the use of a fan beam an exact mechanical alignment only required in one axis (elevation). A rotation of the A swivel plane in any spatial position would be so then expanded beam is no longer absolutely necessary.
Auch eine ähnlich aufgebaute und aus WO-A1-9715092 bekannte elektronisch phasengesteuerte Antennenanordnung eignet sich nicht zum elektronischen Schwenken der Hauptkeule zwischen zwei beliebigen Satelliten. Der elektronische Schwenkbereich der Antenne ist stark eingeschränkt, da nur ein kaum merkliches Schwenken um wenige Winkelgrade vorgesehen ist. Die Hauptkeule bleibt im wesentlichen immer auf den Satelliten ausgerichtet. Die Antenne ist darüber hinaus auch für keine kontinuierliche Schwenkung; sondern nur für ein Umschalten mit fest eingestellten Winkeln eingerichtet.Also a similarly constructed and known from WO-A1-9715092 electronically phase-controlled antenna arrangement is suitable not for electronically swinging the main lobe between two any satellite. The electronic swivel range of the antenna is severely limited, since only a barely noticeable one Swiveling by a few degrees is provided. The main club essentially always remains focused on the satellite. The antenna is also not continuous Swing; but only for switching with a fixed set Angles set up.
Die als Fächerstrahl ausgelegte Hauptkeule ist im wesentlichen immer auf den Satelliten ausgerichtet, so daß eine Kommunikation mit dem Satelliten immer möglich bleibt. Es wird von fest eingestellten Schwenkwinkeln, d.h. einem Umschalten in eine oder mehrere Richtungen, ausgegangen, was bedeutet, daß die Hauptkeule elektronisch nur in fest eingestellte, sich nur geringfügig voneinander unterscheidende Richtungen ausgerichtet werden kann. Das elektronische Umschalten der Hauptkeulenrichtung soll in dieser Antennenanordnung eine nur so kleine Änderung des Empfangspegels bewirken, wie sie zur Berechnung eines Korrektursignals für die mechanische Kompensation der Schiffs- bzw. Fahrzeugbewegungen benötigt wird.The main lobe designed as a fan beam is essentially always aimed at the satellite, so that communication always possible with the satellite. It becomes solid set swivel angles, i.e. a switch to one or several directions, which means that the Main lobe electronically only in fixed, only slightly different directions aligned can be. The electronic switching of the main lobe direction is only a small change in this antenna arrangement of the reception level, how they are used to calculate a Correction signal for the mechanical compensation of the ship or vehicle movements is required.
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 therefore 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 Array 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 "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 aligning the two at the same time Main lobes on two satellites are in demand an unnoticed passing on of the communication link, the so-called "seamless handover". According to the invention when changing to another satellite a certain one Two communication connections for a while, namely to the old one and to the new satellite, built up, and only after successful Establishing the communication link to the new satellite becomes the communication link to the old satellite dissolved. This makes it possible without the user discernible interruptions in the communication link to switch to another satellite.
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 1-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 1-D
Phased Arrays "in Microwave Journal, June
1976,
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.
- 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 are the tracking of the two
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
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
Claims (7)
- An electronically scanned phased array antenna provided in a satellite radio terminal for systems of non-geostationary satellites featuring fast pointing of the main lobe from one satellite to another in satellite changing characterized in that said electronically scanned phased array antenna (2) is a linear (one-dimensional) configured antenna, i.e. whose main lobe is electronically scanned in a single plane (3) only, in that said electronically scanned phased array antenna is physically mounted on a mechanically powered steering device for steering said plane of said phased array antenna to any position three-dimensionally, and in that said electronically scanned phased array antenna is positioned by means of said mechanically powered steering device so that said scanning plane (3) of said electronically controllable main lobe of said electronically scanned phased array antenna covers both said satellites and said terminal.
- The antenna as set forth in claim 1, characterized in that said electronically scanned phased array antenna is split in two by being made up of a linearly configured transmitting antenna (13) having an electronically scanned main lobe and a linearly configured receiving antenna (14) having two main lobes each electronically scanned independent of the other and in that both said transmitting antenna and said receiving antenna and located on the same mechanically powered steering device (12), such that said electronically scanning plane of said main lobe of said transmitting antenna and said electronically scanning plane of said two main lobes of said receiving antenna are located substantially parallel to each other in each covering both of said satellites.
- The antenna as set forth in claim 2, characterized in that said linearly configured transmitting antenna (13) and said linearly configured receiving antenna (14) are arranged in parallel on an antenna platform (15) on said mechanically powered steering device.
- The antenna as set forth in claim 3 or 4, characterized in that use is made of a signalling software for mechanically and electronically scanning said main lobes of said transmitting antenna (13) and said receiving antenna (14) such that whilst said one receiving main lobe and said transmitting main lobe are pointed at said leading satellite optional scanning of said other receiving main lobe is possible.
- The antenna as set forth in claim 4, characterized in that said other receiving main lobe is pointed in the direction of said satellite trailing said leading satellite.
- The antenna as set forth in claim 4 and 5, characterized in that when a change is made from one satellite to the other said transmitting main lobe is pointed by purely electronic scanning at said trailing satellite whose direction relative to said terminal has already been established from pointing said other receiving main lobe.
- The antenna as set forth in any of the preceding claims, characterized by its application in mobile satellite radio terminals.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19752160 | 1997-11-25 | ||
| DE19752160A DE19752160A1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Electronic phase-controlled antenna (phased array antenna) provided in a satellite radio terminal for systems with non-geostationary satellites |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0920072A2 EP0920072A2 (en) | 1999-06-02 |
| EP0920072A3 EP0920072A3 (en) | 1999-11-24 |
| EP0920072B1 true EP0920072B1 (en) | 2002-09-11 |
Family
ID=7849749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP98122051A Expired - Lifetime EP0920072B1 (en) | 1997-11-25 | 1998-11-20 | Electronically scanned phased-array antenna for a satellite radio terminal |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0920072B1 (en) |
| DE (2) | DE19752160A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6169522B1 (en) * | 1999-09-03 | 2001-01-02 | Motorola, Inc. | Combined mechanical scanning and digital beamforming antenna |
| GB0113296D0 (en) * | 2001-06-01 | 2001-07-25 | Fortel Technologies Inc | Microwave antennas |
| ITRM20040254A1 (en) * | 2004-05-20 | 2004-08-20 | Tes Teleinformatica E Sistemi | ELECTRONIC AND MECHANICAL COMBINED POINTING ANTENNA. |
| US10082581B2 (en) * | 2014-12-10 | 2018-09-25 | Worldvu Satellites Limited | User terminal having a linear array antenna with electronic and mechanical actuation system |
| WO2019173014A1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-12 | Sea Tel, Inc. (Dba Cobham Satcom) | Antenna system with active array on tracking pedestal |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5008678A (en) * | 1990-03-02 | 1991-04-16 | Hughes Aircraft Company | Electronically scanning vehicle radar sensor |
| JP2580832B2 (en) * | 1990-04-19 | 1997-02-12 | 日本電気株式会社 | Mobile mounted antenna controller |
| US5227806A (en) * | 1991-03-20 | 1993-07-13 | Japan Radio Co., Ltd. | Stabilized ship antenna system for satellite communication |
| JPH06252625A (en) * | 1993-02-24 | 1994-09-09 | Sanwa Seiki Co Ltd | On-vehicle antenna system for tracking geostationary satellite |
| JPH08195614A (en) * | 1994-11-16 | 1996-07-30 | Japan Radio Co Ltd | Tracking type array antenna system |
| ATE198682T1 (en) * | 1995-10-13 | 2001-01-15 | Peter Nielsen | METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING ELECTROMAGNETIC SIGNALS |
| US6034634A (en) * | 1997-10-24 | 2000-03-07 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Terminal antenna for communications systems |
-
1997
- 1997-11-25 DE DE19752160A patent/DE19752160A1/en not_active Ceased
-
1998
- 1998-11-20 EP EP98122051A patent/EP0920072B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-20 DE DE59805495T patent/DE59805495D1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0920072A3 (en) | 1999-11-24 |
| DE19752160A1 (en) | 1999-06-10 |
| DE59805495D1 (en) | 2002-10-17 |
| EP0920072A2 (en) | 1999-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69838846T2 (en) | ANTENNA TERMINAL FOR COMMUNICATION SYSTEMS | |
| DE60212682T2 (en) | ANTENNA SYSTEM | |
| DE69813046T2 (en) | Mobile tracking antenna manufactured in semiconductor processing technology | |
| EP2735055B1 (en) | Reflector antenna for a synthetic aperture radar | |
| DE69836530T2 (en) | ADAPTIVE GROUP ANTENNA | |
| EP0027643A1 (en) | Directional antenna arrangement for a jammer tracking a target equipped with radar | |
| EP3054529B1 (en) | Positioning system for antennas and antenna system | |
| WO2007076824A2 (en) | High-resolution synthetic aperture radar device and antenna for one such radar device | |
| DE69919152T2 (en) | ANTENNA SYSTEM FOR TRACKING NON-POSITIONED SATELLITES | |
| EP2446505A1 (en) | Holder for a movable sensor | |
| EP0920072B1 (en) | Electronically scanned phased-array antenna for a satellite radio terminal | |
| DE602005006434T2 (en) | ANTENNA MODULE AND METHOD FOR SATELLITE TRACKING | |
| DE4206797B4 (en) | Method for operating a radar antenna system and radar antenna system | |
| DE60225453T2 (en) | CONFORMITY, TWO-DIMENSIONAL ELECTRONICALLY CONTROLLED ANTENNA WITH BUTLERERMATRIX AND ELECTRONICALLY CONTROLLED LENS GROUP (ESA) | |
| DE2632615C3 (en) | Satellite communication system | |
| EP1499848B1 (en) | Method for data transmission between military aeroplanes and devices for carrying out said method | |
| DE69817373T2 (en) | AERIAL FOR LOW ORBIT SATELLITES | |
| EP1012906B1 (en) | Microwave flat antenna | |
| DE2330315A1 (en) | ANTENNA SYSTEM | |
| EP0635698B1 (en) | Method and device for extending the communication time of space vehicles | |
| WO2010081912A1 (en) | Electronically controllable antenna having a spherical shape | |
| DE102021101423B3 (en) | Pivoting mechanism for communication units | |
| DE4436471C2 (en) | Satellite receiving antenna | |
| DE1541611C3 (en) | Directional antenna | |
| EP1005105B1 (en) | Arrangement for generating and automatic tracking of antenna diagrams in elevation for aircrafts during flight manoeuvres with the purpose of data transmission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): DE FR GB IT |
|
| AX | Request for extension of the european patent |
Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI |
|
| PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE |
|
| AX | Request for extension of the european patent |
Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI |
|
| RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Free format text: 6H 01Q 3/26 A, 6H 01Q 3/08 B, 6H 01Q 25/00 B |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 19991217 |
|
| AKX | Designation fees paid |
Free format text: DE FR GB IT |
|
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20010418 |
|
| GRAG | Despatch of communication of intention to grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA |
|
| GRAG | Despatch of communication of intention to grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA |
|
| GRAH | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA |
|
| GRAH | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA |
|
| GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): DE FR GB IT |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: FG4D Free format text: NOT ENGLISH |
|
| GBT | Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977) |
Effective date: 20020911 |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 59805495 Country of ref document: DE Date of ref document: 20021017 |
|
| ET | Fr: translation filed | ||
| PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
| 26N | No opposition filed |
Effective date: 20030612 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 20051117 Year of fee payment: 8 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 20051118 Year of fee payment: 8 |
|
| GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 20061120 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: ST Effective date: 20070731 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20061120 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20061130 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Payment date: 20131121 Year of fee payment: 16 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R084 Ref document number: 59805495 Country of ref document: DE Effective date: 20140329 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R082 Ref document number: 59805495 Country of ref document: DE Representative=s name: DOMPATENT VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNE, DE Ref country code: DE Ref legal event code: R082 Ref document number: 59805495 Country of ref document: DE Representative=s name: VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNERSCHAFT VO, DE |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20141120 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 20171130 Year of fee payment: 20 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R071 Ref document number: 59805495 Country of ref document: DE |