EP1406349A2 - Aktive Breitband-Empfangsantenne mit Empfangspegel-Regelung - Google Patents
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- EP1406349A2 EP1406349A2 EP03019899A EP03019899A EP1406349A2 EP 1406349 A2 EP1406349 A2 EP 1406349A2 EP 03019899 A EP03019899 A EP 03019899A EP 03019899 A EP03019899 A EP 03019899A EP 1406349 A2 EP1406349 A2 EP 1406349A2
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
Definitions
- the invention relates to an active broadband reception antenna, consisting of a passive antenna part 1 with a frequency-dependent effective length l e , the output connections of which are connected to the input connections of an amplifier circuit 21 at a high frequency.
- Electrically long antennas or antennas that are in direct coupling with large electrical bodies have a frequency-dependent open circuit voltage when excited with an electrical field strength that is kept constant over frequency, which is expressed by the effective length l e (f).
- the antenna noise temperature T A in terrestrial surroundings - coming from low frequencies - has dropped to such an extent that a source impedance near the optimum impedance Z opt for the transistor is required for the bipolar transistors on the part of the passive antenna part, in order not to suffer any significant loss of sensitivity due to the transistor noise.
- the basic form of an active antenna of this type is shown in FIG. 2b and is known, for example, from DT-AS 23 10 616, DT-AS 15 91 300 and AS 1919749.
- the high electrical field strengths near the transmitter can e.g. also by on-board transmitters, by intermodulation and limitation effects in the electronic amplifiers of the active receiving antenna cause strong reception interference, since this in terms of high sensitivity and in terms of broadband compliance the electrical properties are dimensioned.
- the technique used is usually very complex, the effort with increasing demands on the intermodulation strength increases rapidly.
- active receiving antennas that determine a signal level Use rectifier circuit with control circuit, but can use cheaper amplifiers be used because they are able to exceed a predetermined reception level to lower the internal gain of the active receiving antenna to act on it Interference and limiting effects in the amplifier and to avoid in the advanced circuit.
- DE 43 23 014 describes an active broadband antenna in which the one to be measured Antenna impedance into the optimum using a low-loss transformation network Source impedance of the subsequent electronic amplifier to achieve an optimal signal-to-noise ratio is transformed. To protect the following reception system against Nonlinear effects from level overload is often a reduction in the internal gain the active antenna. In DE 43 23 014 the exceeding of a predetermined one Received level determined using a rectifier circuit and using a Control amplifier, the internal gain of the active antenna is lowered.
- the basic form of active antennas with a transformation network at the amplifier input is shown in FIG. 2b and is known, for example, from DT-AS 23 10 616 and DT-AS DT-AS 15 91 300.
- Active antennas according to this state of the art are installed, for example, to a large extent above the high-frequency range with antenna arrangements in a motor vehicle window pane together with a heating field for the window heating, as for example in EP 0 396 033, EP 0 346 591 and in EP 0 269 723 described.
- the structures of the heating fields used as passive antenna part 1 are vehicle parts which were not originally intended for use as an antenna and which can be changed only slightly due to their function for heating.
- an active antenna according to the state of the art is implemented on such an antenna element as in FIG. 2b
- the impedance present at the heating field is to be transformed into the vicinity of the impedance Z opt for noise adaptation with the aid of a primary matching circuit and the frequency response of the active antenna is to be transformed Smoothing using an output-side adaptation network.
- This procedure necessitates the relatively cumbersome dimensioning of two filter circuits, which for an advantageous overall behavior of the active antenna cannot take place separately for each filter due to the mutual dependence on one another.
- the amplifier circuit cannot be designed as a simple amplifying element as in FIG. 2b to achieve sufficient linearity properties, as a result of which the creative freedom of the two matching networks is significantly restricted.
- the design of two filters involves increased effort.
- an active antenna of this type is the load on the matching circuit connected to the heating field with a downstream amplifier if several active antennas are designed from the same heating field to form an antenna diversity system or a group antenna with special directional properties or other purposes.
- This disadvantageous situation is present in all antenna arrangements, the passive antenna parts of which are in appreciable electromagnetic radiation coupling to one another.
- switching diodes are attached to the connection points for the antenna amplifiers formed on the heating field, which in each case only switch on the matching circuit with amplifier whose signal is switched through to the receiver and which the other connection points unlock. In such systems, this leads to a considerable outlay and to the additional requirement of switching the diodes precisely in synchronism with the antenna selection.
- the object of the invention is therefore an active broadband receiving antenna according to the preamble of claim 1 so that with a given passive antenna part with assurance a high sensitivity to noise and a high linearity largely independent on the frequency dependence of the effective length and the impedance of the passive Freely selectable frequency dependence of the reception power is achieved and that an effective device for lowering the internal gain of the active antenna Given a given reception level to protect against non-linear effects is.
- the advantages that can be achieved with the invention are in particular the reduction of the economic Effort and simplicity to achieve a signal to noise ratio and optimal reception signal with regard to the risk of nonlinear effects.
- the high linearity of the three-pole achievable through the features of the main claim reinforcing element 2 allow lowering the internal reinforcement of the active Antenna at the exit of this element in connection with an increase achieved at the same time to design the linearizing negative feedback. Due to the loss of a primary matching network in connection with the high impedance of the amplifier circuit on the input side there is an extremely advantageous freedom in the design of complicated multi-antenna systems, whose passive antenna parts are radially coupled to one another.
- Fig. 1 an antenna according to the basic form of the invention is shown.
- the passive antenna part 1 cannot be designed in such a way that it has particular desired properties with regard to its use as an antenna in the meter and decimeter wave range and thus has a shape corresponding to its geometric structure and the metallic border of the window has a random frequency dependence of both the effective length l e and its impedance.
- the essence of the present invention consists in realizing an active antenna, which allows this randomness of the frequency dependency of the given passive antenna part 1 to be compensated for with the aid of an active antenna which is not complex, easy to determine and easy to implement, and with regard to self-noise, linearity and Freely design frequency response and to achieve a predetermined frequency response between the incident wave with the electric field strength E and the high-frequency received signal 8.
- the reception voltage present at a connection point 18 is fed to the amplifier circuit 21, which contains at the input a three-pole amplifying element 2, preferably an element with the character of a field effect transistor 2, which is coupled in its source line to the input admittance 7 of a low-loss filter circuit 3, which is terminated at its output with an effective resistance 5.
- the input admittance 7 can be designed according to the invention, for example, in such a way that the strong frequency dependency, which the received open circuit voltage, expressed by the effective length l e of the passive antenna part 1 designed in this way, is largely compensated for in the high-frequency received signal 8.
- an adjustable longitudinal element 30 is present in the adjustable transmission element 34, which acts as a through-connection in the area of low reception levels.
- the longitudinal element 30 is set to be high-resistance in the region of a reception level that is too high, on the one hand it causes the lowering of the high-frequency reception signal 8 and an increase in the impedance, which has negative feedback in the source line of the transistor, or a reduction in the admittance 7 ′ present there.
- the field effect transistor 2 is thus linearized by the measure and the further circuit is protected against excessive reception levels.
- FIGS. 2a and 5 The mode of operation and the design principle of an antenna according to the invention are explained using the electrical equivalent circuit diagrams of FIGS. 2a and 5:
- the suitability of a given passive antenna part 1 for the design of a sufficiently noise-sensitive active antenna can be estimated on the basis of the antenna temperature prevailing in the transmission frequency range.
- Field effect transistors have i r usually an extremely small parallel noise current source so that their contribution i r * Z A at negligibly small gate-source and gate-drain capacitances C 2 and C 1 and the antenna impedances occurring in practice Z A in comparison to the series noise voltage source u r of the field effect transistor, expressed by its equivalent noise resistance R äF, is always negligibly small.
- the sufficient sensitivity criterion with negligibly small capacitances C 1 , C 2 is therefore simply the requirement that is easy to test R A > R AEF * T 0 / T A to fulfill.
- Modern gallium arsenide transistors have negligible capacitances C 1 and C 2 in comparison to the rest of the wiring and a negligible effect of i r with regard to the intended application as the cause of the extremely low noise temperature T N0 when such transistors are adapted to noise.
- the equivalent noise resistance depends on the quiescent current and can be applied over 30 MHz broadband with 30 ohms and less.
- an antenna for the FM frequency range and an prevailing antenna temperature of approx. 1000 K with regard to the noise sensitivity for the real part of the complex antenna impedance, which represents the radiation resistance in the case of low-loss field effect transistor 2
- the criterion according to the invention for the exemplary design of a necessary and frequency-independent reception power within the transmission frequency range is explained for the terrestrial broadcast reception of an active vehicle antenna with regard to the reception power in the downstream reception arrangement with reference to FIG. 5.
- the largely frequency-independent reception behavior must be demanded in order not to significantly reduce the sensitivity of the overall system due to the noise contribution of the reception system downstream of the active antenna and on the other hand to avoid non-linear effects due to amplification increases as a result of the frequency-dependent reception behavior within a transmission frequency range.
- G (f) denotes the frequency-dependent real part of the input admittance 7 of the low-loss filter circuit 3. This noise contribution is insignificant then applies against the inevitable received sound of the rushing with T A R A when: G ( f ) ⁇ ( F V -1) ⁇ T 0 4 ⁇ T A , 1 R A ( f )
- the frequency dependence of the real part G (f) of the input admittance 7 of the low-loss filter circuit 3 is to be selected reciprocally to the frequency response of the real part R A (f) of the complex antenna impedance.
- G (f) ⁇ 1 / (3 * R A (f)) would therefore have to be selected.
- the invention is associated with the great advantage that the frequency response for G (f) given from R A (f) can be easily fulfilled because neither the source impedance of the low-loss filter circuit 3 which drives the input side, which is given with 1 / g m of the field effect transistor 2 is, the effective resistance 5 at the output of the low-loss filter circuit 3 still have unavoidable essential reactive components.
- the frequency-dependent radiator impedance Z s (f) is compulsorily and inseparably present as the source impedance of the primary-side transformation network. Their frequency behavior limits the achievable bandwidth of the impedance transformed into the vicinity of Z opt and thus the bandwidth of the signal-to-noise ratio at the output of the active circuit.
- the receiving system downstream of the active antenna which is represented in FIG. 5 by the amplifier unit 11, is generally related to the line impedance Z L of the high-frequency line system.
- connection points 18a and 18b exemplify antenna configurations of possible passive antenna parts 1 of active antennas according to the invention.
- the impedance profiles Z A (f) shown in the complex impedance plane in FIG. 18c are present as a function of the frequency.
- the diagram shows convincingly the advantage of an active antenna according to the invention over an active antenna according to FIG.
- equation (6) can be assigned a maximum tolerable azimuthal mean value l em with a known azimuthal directional factor D am (f), a maximum tolerable active component R Amax .
- the range of values with R A > R Amax which is not permissible for dimensioning is also hatched in FIGS. 18c and 18d.
- the radiation resistances R A of the impedance values of particularly favorable structures for use as a passive antenna part 1 are therefore outside the hatched value range with R amin ⁇ R A ⁇ R Amax .
- a predetermined antenna structure is supplemented by using a low-loss transformer with the transmission ratio ü, as indicated in FIG. 17, which forms the passive antenna part 1 together with the antenna structure, for example a heating field on the window pane.
- the broadband transmission ratio is advantageously chosen such that the impedance that can be measured at the output of the transmitter is placed with its real part in the value range with R Amin ⁇ R A ⁇ R Amax . It is advantageous to make the primary inductance sufficiently high-resistance.
- the linearity requirement is determined by a sufficiently large negative feedback, through which in the Source line located input admittance 7 fulfilled.
- This requires one in the transmission area comparatively low negative feedback, which according to the gain requirement e.g. is dimensioned according to equation (8), but so outside the transmission range is as large as possible.
- such low-loss filter circuits 3 preferably T-half filter or T-filter or chain circuits such filters used.
- Such filters are shown in their basic structure in the figures.
- the individual elements can be used to correspond to a more complicated frequency response of G (f) can be supplemented by additional blind elements.
- the amplifier unit 11 as the active output stage of the amplifier circuit 21.
- This can be provided with an output resistance equal to the characteristic impedance Z L of conventional coaxial lines.
- the effective resistance 5 is formed by the input impedance of the amplifier unit 11.
- G (f) is to be designed analogously according to the above statements with the aid of a low-loss filter circuit 3 terminated with this impedance.
- a medium resistance value should be selected, which for intermodulating received signals at frequencies with a large real part of the Antenna impedances too small and at frequencies with a small real part of the antenna impedances is too big. This involves the risk of intermodulating receive signals at frequencies with a large real part of the antenna impedances due to the smaller negative feedback effect there cause excessive intermodulation disturbances and, on the other hand, the remaining Gain at frequencies with a small real part of the antenna impedances is too small and the arrangement is too insensitive at these frequencies.
- such forms are therefore adjustable Proposed transmission elements 34, which are set at low reception levels Reduce admittances 7 by a suitable factor regardless of frequency.
- This makes the internal gain of the active antenna frequency-independent by a desired one Reduced factor and the above-mentioned frequency-dependent intermodulation effect does not occur. According to the invention, this is achieved, for example, by a transformer arrangement as in Fig. 4 and in Fig. 6 reached.
- the frequency-independent gear ratio of the Transformer with the help of divided windings and the switching diodes 36 shown as adjustable electronic elements 32 designed adjustable in stages.
- the quiescent current in this element is in FIG. 6 provided the quiescent current in this element along with the lowering of the internal gain the active antenna.
- the adjustable longitudinal element 30 is designed as a frequency-dependent two-pole 47 for frequency-independent lowering of the high-frequency received signals 8. This is achieved with a two-pole admittance 46 similar to the input admittance 7 of the low-loss filter circuit 3, but essentially with a frequency-independent factor t-1 smaller than the input admittance 7 of the transmission network 31 at low reception levels.
- the transmission network 31 is included 8 as a low-loss filter circuit 3 with fixed blind elements 20 designed.
- Switchable blind elements 20a are used here, which with the help adjustable electronic elements 32 are switched on and off in such a way that when they fall below a desired reception level the desired frequency dependence of the larger Active conductance G (f) of the input admittance 7 effective at the source connection 24 for higher ones internal gain of the active antenna is given on the one hand.
- the desired frequency dependency accordingly the reduced conductance G '(f) with the same frequency dependence of the am Source connection 24 effective input admittance 7 'for reduced internal amplification of the active antenna.
- the passive antenna part 1 is configured with a connection point 18, the two connections of which lie high against the mass.
- Each of the two connections has a control connection 15a and 15b of a three-pole reinforcing element 2 connected.
- the source terminals 24a and 24b are connected to the primary side of a transformer 38 designed as an isolating transformer, whose secondary side has different outputs to design different gear ratios t owns.
- the adjustable transmission element 34 thus becomes the transmitter and the switching diodes 36 are formed.
- the drain terminals 53a and 53b of the three-pole reinforcing Elements 2a and 2b are connected to ground 0.
- the three-pole reinforcing element 2 as in Fig. 9a, designed as an expanded three-pole reinforcing element.
- the extended element from an input field effect transistor 13, from the source of which the bipolar transistor 14 in emitter follower circuit is controlled and through the emitter terminal 12, the source electrode of the extended three-pole reinforcing element 2 is formed, combined.
- the three-pole reinforcing element is 2 in Fig. 9b as an expanded three-pole amplifying element from an input bipolar transistor 49 and a further bipolar transistor 50 combined in an emitter follower circuit.
- the emitter connection 12 of the bipolar transistor 50 forms the source terminal 24 of the three-pole amplifying Elements 2.
- the three-pole reinforcing element 2 is an expanded three-pole reinforcing element Element made from an input bipolar transistor 49 or input field-effect transistor 13, whose collector connection or drain connection with the source or. Emitter connection of a additional transistor 51 is connected and its base or gate connection to the Emitter or source connection of the input bipolar transistor 49 or input field effect transistor 13 is connected. Through this connection, the source connection 24 of the three-pole reinforcing element 2 formed.
- An expanded three-pin reinforcing element of this Shape is prevented by voltage tracking at the drain or collector connection of the input transistor the disruptive influence of a voltage-dependent capacitance between the control electrode and the drain or collector electrode.
- the three-pole reinforcing element 2 is designed as an expanded three-pole reinforcing element, in which an electronically controllable quiescent current source I S0 or / and an electronically controllable quiescent voltage source U D0 is present.
- an electronically controllable quiescent current source I S0 or / and an electronically controllable quiescent voltage source U D0 is present.
- the quiescent current I S0 and / or the quiescent voltage U D0 in the input bipolar transistor 49 or input field-effect transistor 13 are increased when large reception levels occur in connection with the reduction in the internal gain of the active antenna according to the invention due to the reception level being too high.
- the base electrodes are to the source electrode of a common input transistor 13 or to the source connection an extended three-pole reinforcing element according to Figures 9a to 9d connected.
- the bipolar transistors 14, 14 ' are each in the emitter follower circuit with the Input of a low-loss filter circuit 3, 3 'to form separate transmission paths for the relevant frequency bands connected.
- each of the transmission paths an adjustable transmission element 34, 34 'and a control amplifier 33, 33', each of which only the frequency band assigned to the relevant transmission path via filter measures is supplied from the high-frequency received signal 8.
- the control signal 42, 42 ' is in each case the assigned adjustable transmission element 34, 34 '.
- the control signals 42, 42 'by selection means and control amplifiers 33, 33' in Receiver 44 derived from the output signal of the active antenna and the active antenna supplied via control lines 41.
- the present active antenna is used several times in an antenna system, the passive antenna parts 1 of which have frequency-dependent and with respect to incident waves according to the amount and or only in phase, different directional diagrams of the effective lengths l e , which, however, are electromagnetic Radiation coupling to each other and together form a passive antenna arrangement 27 with a plurality of connection points 18a, b, c.
- each is connected to an amplifier circuit 21 according to the invention and supplemented to form an active antenna according to the invention. Due to the high impedance of the amplifier inputs, there is no noticeable mutual influence of the received voltages due to the decoupling of the high-frequency received signals 8 at the passive antenna parts 1.
- Such an antenna arrangement is shown in general in FIG. 13.
- the received signals 8 present at the output of the amplifier circuit 21 are superimposed weighted in terms of magnitude and phase in an antenna combiner 22 provided for this purpose in order to design a group antenna arrangement with predetermined reception properties with regard to directivity and antenna gain without having an effect on the high-frequency received signals applied to the passive antenna parts 1.
- a common control amplifier 33 whose control signals 42a, b, c are fed to the transmission networks 31a, b, c in the active antennas for lowering the summed high-frequency received signal 8, can advantageously carry out level monitoring.
- the level monitoring and attenuation takes place separately in each active antenna with the aid of a control amplifier 33 which is accommodated there in each case.
- the amplifier circuit 21 When using an antenna according to the invention as an active window antenna it is advantageously possible for the amplifier circuit 21 in the very narrow edge area the vehicle window invisible. Therefore it is desirable to use the one at the junction 18 parts to be miniaturized and only functional there install necessary parts of the amplifier circuit 21.
- the other parts of the low loss Filter circuit 3 are placed separately and switched on via the high-frequency line 10.
- the active antenna is designed as a multi-range antenna for several frequency ranges.
- the basic frequency characteristics of reactive resistors X 1 , X 3 and the reactive conductance B 2 of a T-filter arrangement of the low-loss filter circuit 3 shown in FIG. 19 b are given as examples for the frequency ranges VHF radio broadcasting and VHF and UHF television broadcasting .
- the T-filter configuration ensures the high-impedance of the low-loss filter circuit 3 on the input side in order to achieve a sufficiently large negative feedback of the field effect transistor 2 in the blocking regions.
- the low-loss filter circuit 3 is designed as a T-half filter or T-filter or as a chain connection of such filters, the series or parallel branch of which is formed in each case from a combination of reactances in such a way that both the absolute value of a reactance in the series branch 28 and also the absolute value of a reactive conductance in the parallel branch 29 is sufficiently small within a transmission frequency range and sufficiently large outside such and the high-frequency received signal 8 is fed to the control amplifier 33 at the output and the adjustable transmission element 34 is controlled by the control signal 42 thereof.
- the amplifier circuit 21 is in another advantageous embodiment of the invention in addition to the field effect transistor 2, a further field effect transistor 2 used with the same electrical properties.
- a balun in the low loss filter circuit 3 is used to resymmetrize the high-frequency received signals 8.
- Circuit can also advantageously be connected to a connection point 18 with two against ground voltage leading connections can be connected.
- the efficiency of antenna diversity systems is shaped by the number of available, mutually independent antenna signals. This independence is expressed in the correlation factor between the received voltages occurring in a Rayleigh wave field while driving.
- a plurality of active reception antennas according to the invention are used in an antenna diversity system for vehicles, the passive antenna parts 1 being selected such that their reception signals E * l e present in idle mode at the connection points 18 in a Rayleigh reception field are as independent as possible.
- Systems of this type, in which the connection points 18 are selected from this point of view and taking into account vehicle-technical aspects, are shown by way of example in FIGS. 15 and 16. Because of the electromagnetic radiation coupling existing between the connection points 18, this independence then only applies to the connection points 18 operated in idle mode.
- connection points 18 By connecting the connection points 18 with the amplifier circuits 21 according to the invention, due to their negligibly small capacitive input conductance, the high-frequency received signals 8 are tapped without feedback at the antenna outputs.
- the diversity-independent independence of the received signals at the connection points 18 is thus advantageously not influenced by this measure, and this independence consequently exists in the same way for the received signals 8 at the antenna outputs.
- independent reception signals 8 are available at the antenna outputs for selection in a scanning diversity system or for further processing in one of the other known diversity methods.
- This is the relationship for a passive antenna part 1 with two connection points 18 explained in more detail:
- the level of the selected signal can be fed to a common control amplifier 33 in the electronic changeover switch 25, in which a control signal 42 is formed and to the transmission networks 31 in the amplifier circuits 21 of the active reception antennas for lowering the selected high-frequency reception signal 8 is supplied.
- the amplifier circuits 21 of the active antennas can each be assigned a separate control amplifier 33 for monitoring the high-frequency received signal 8 at the relevant antenna output.
Landscapes
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Aktive Breitbandempfangsantenne nach der Erfindung mit einer direkt an den passiven Antennenteil 1 angeschlossenen Verstärkerschaltung 21 mit einem dreipoligen verstärkenden Element 2, mit in der Quellenleitung befindlicher Eingangsadmittanz 7 des Übertragungsnetzwerks 31 mit einstellbarem Übertragungsglied 34, z.B. in Form eines als einstellbares elektronisches Element 32 realisierten Längswiderstands, einer nachgeschalteten verlustarmen Filterschaltung 3 und einem ausgangsseitig wirksamen Wirkwiderstand 5 und Regelverstärker 33.
Aktive Breitbandempfangsantenne gemäß Fig. 1 jedoch mit einem einstellbares Übertragungsglied 34 mit mehreren in Serie geschalteten Widerständen 35 mit jeweils einem dem Widerstand 35 parallel geschalteten und als Schaltdiode 36 ausgeführten einstellbaren elektronischen Element 34 zur Absenkung des Empfangspegels in Stufen.
Aktive Breitbandempfangsantenne wie in den Figuren 1 und 3, jedoch mit einem einstellbarem Übertragungsglied 34 aus einem Übertrager 38 mit in Stufen verfügbarem Übersetzungsverhältnis (t), Schaltdioden 36 als einstellbare elektronische Elemente 32 zur Einstellung eines großen Übersetzungsverhältnisses (t) und damit eines großen Verhältnisses der Eingangsspannung UE zur Ausgangsspannung UA bei großen Empfangspegeln .
Aktive Breitbandempfangsantenne wie in den Figuren 1, 3 und 4, jedoch mit einem einstellbarem einstellbaren Längselement 30 als ein frequenzabhängiger Zweipol 47 mit einer zur Eingangsadmittanz 7 der verlustarmen Filterschaltung 3 ähnlichen, jedoch im Wesentlichen mit einer um einen frequenzunabhängigen Faktor (t-1) kleineren Zweipoladmittanz 46 als die Eingangsadmittanz 7 der verlustarmen Filterschaltung 3 mit einer dem frequenzabhängigen Zweipol 47 parallel geschalteten Schaltdiode 36.
Aktive Breitbandempfangsantenne wie in Fig. 4 mit Verstärkereinheit 11 mit der Rauschzahl Fv als weiterführende Schaltung; Gestaltung des Realteils G der bei kleinen Empfangspegeln wirksamen Admittanz 7 als hinreichend groß, so dass der Rauschbeitrag der Verstärkereinheit 11 kleiner ist als der Rauschbeitrag des Feldeffekttransistors 2.
Aktive Breitbandempfangsantenne wie in Fig. 2a mit mehreren verlustarmen Filterschaltungen, welche über Schaltdioden 36 alternativ zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Übertragungsnetzwerks 31 zur alternativen Absenkung der inneren Verstärkung der aktiven Antenne angesteuert werden.
Aktive Breitbandempfangsantenne wie in Fig. 6 jedoch mit einer Filterschaltung 3 mit fest eingestellten Blindelementen 20 und mit Blindelementen 20a, welche mit Hilfe einstellbarer elektronischer Elemente 32 zur Absenkung der inneren Verstärkung zu- und abgeschaltet werden.
Gestaltung des dreipoligen verstärkenden Elements 2 als erweitertes dreipoliges verstärkendes Element
Passiver Antennenteil 1 mit einer Anschlussstelle 18, deren beide Anschlüsse gegenüber dem Masseanschluss hochliegen, mit einem Feldeffekttransistor 2a und einem weiteren Feldeffekttransistor 2b und einem als Trenntransformator ausgeführten Übertrager 38 mit Schaltdioden 36 zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses
Gestaltung von mehreren Übertragungsfrequenzbändern über mehrere getrennte Übertragungswege für die betreffenden Frequenzbänder. Jedem der Übertragungswege ist jeweils ein einstellbares Übertragungsglied 34, 34' und ein Regelverstärker 33, 33' frequenzselektiv zugeordnet.
Anordnung wie in Fig. 11, jedoch mit im Empfänger 44 selektiv angesteuerten Regelverstärkern 33, 33' zur Ansteuerung der einstellbaren Übertragungsglieder 34, 34' in der aktiven Antenne.
Gruppenantenne zur Gestaltung von Richtwirkungen mit einer passiven Antennenanordnung 27 mit elektrischer Strahlungskopplung zwischen den Anschlussstellen 18, welche jeweils mit einer Verstärkerschaltung 21 und einer Hochfrequenzleitung 10 beschaltet sind und deren Signale im Antennencombiner 22 zusammengefasst sind. Es ist ein gemeinsamer Regelverstärker 33 zur Überwachung des hochfrequenten Empfangssignals 8 am Antennenausgang vorhanden.
Scanningdiversity-Antennenanlage mit einer Anordnung wie in Fig. 13, jedoch mit elektronischen Umschaltern 25 an Stelle des Antennencombiners 22 und jeweils einem Ersatzlastwiderstand 26 zur Belastung der nicht durchgeschalteten Antennenzweige. Es ist ein gemeinsamer Regelverstärker 33 zur Überwachung des ausgewählten hochfrequenten Empfangssignals vorhanden.
Scanningdiversity-Antennenanlage gebildet aus auf die Fensterscheibe gedruckten Heizfeldern mit diversitätsmäßig geeignet positionierten Anschlussstellen 18 zur Erreichung diversitätsmäßig unabhängiger Empfangssignale 8. Es ist ein gemeinsamer Regelverstärker 33 in zur Überwachung des ausgewählten hochfrequenten Empfangssignals im elektronischen Umschalter 25 vorhanden.
Scanningdiversity-Antennenanlage wie in Fig. 15, jedoch mit gesondert ermittelten Blindleitwerten 23 zur Verbesserung der diversitätsmäßigen Unabhängigkeit der Empfangssignale der passiven Antennenteile 1. Jeder aktiven Antenne ist ein gesonderter Regelverstärker 33 zugeordnet.
Aktive Antenne nach der Erfindung, jedoch mit einem Übertrager 24 mit hinreichend hochohmiger Primärinduktivität und hinreichend großem Übersetzungsverhältnis zur breitbandigen Erhöhung der effektiven Länge le.
Die Eignung eines vorgegebenen passiven Antennenteils 1 für die Gestaltung einer hinreichend rauschempfindlichen aktiven Antenne kann anhand der im Übertragungsfrequenzbereich herrschenden Antennentemperatur abgeschätzt werden. Feldeffekttransistoren besitzen in der Regel eine extrem kleine Parallelrauschstromquelle i r, so dass deren Beitrag i r*Z A bei vernachlässigbar kleinen Gate-Source- und Gate-Drain-Kapazitäten C2 und C1 und den in der Praxis auftretenden Antennenimpedanzen Z A im Vergleich zur Serienrauschspannungsquelle u r des Feldeffekttransistors, ausgedrückt durch seinen äquivalenten Rauschwiderstand RäF, stets vernachlässigbar klein ist. Die Empfindlichkeitsforderung reduziert sich somit darauf, dass die Rauschspannungsquelle ur 2 = 4kToBRäF im Verhältnis zur empfangenen Rauschspannungsquelle urA 2 = 4kTAB RA, welche durch die Antennentemperatur TA und dem Realteil RA der Antennenimpedanz Z A gegeben ist, kleiner oder höchstens gleich groß ist. Bei gleich großen Rauschbeiträgen ist somit als hinreichendes Empfindlichkeitskriterium bei vernachlässigbar kleinen Kapazitäten C1, C2 lediglich die einfach zu prüfende Forderung
- Eingangsimpedanz Z
- Rauschzahl Fv
- Wirkleitwert G
- effektive Länge le
- Wellenlänge λ
- Boltzmannkonstante k
- Wellenwiderstand des freien Raums Z0
- Messbandbreite B
- Übersetzungsverhältnis t
- Eingangsspannung UE
- Ausgangsspannung UA
- Gate-Source-Kapazität C2
- Gate-Drain-Kapazität C1
- Rauschtemperatur TNO
- Umgebungstemperatur T0
Claims (39)
- Aktive Breitbandempfangsantenne, in welcher bei Überschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels die innere Verstärkung der aktiven Antenne abgesenkt ist, bestehend aus einem passiven Antennenteil (1), dessen Ausgangsanschlüsse mit den Eingangsanschlüssen einer Verstärkerschaltung (21) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Eingangsschaltung der Verstärkerschaltung (21) ein dreipoliges verstärkendes Element (2) enthält, dessen hochohmiger Steueranschluss (15) mit dem ersten Anschluss (18) des passiven Antennenteils (1) hochfrequent verbunden ist, wobei ferner in der hochfrequenzmäßigen Verbindung zwischen dem Quellenanschluss (24) des dreipoligen verstärkenden Elements (2) und dem zweiten Anschluss (1') des passiven Antennenteils (1) die Eingangsadmittanz (7) eines im Falle kleiner hochfrequenter Empfangssignale (8) verlustarm gestaltetes Übertragungsnetzwerks (31) mit Filtercharakter gegenkoppelnd und linearisierend wirksam ist und das Übertragungsnetzwerk (31) an seinem Ausgang (4) mit der weiterführenden Schaltung belastet ist und mindestens ein einstellbares elektronisches Element (32) zur einstellbaren Absenkung des Empfangspegels im Übertragungsnetzwerk (31) derart vorhanden ist, dass die linearisierend wirkende Eingangsadmittanz (7') des Übertragungsnetzwerks (31) kleiner ist, wenn eine Absenkung des hochfrequenten Empfangssignals (8) eingestellt ist (Fig. 1). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungsnetzwerk (31) mit Filtercharakter bei Einstellung des elektronischen Elements (32) bzw. der elektronischen Elemente (32) für kleine hochfrequente Empfangspegel als eine verlustarme Filterschaltung gebildet ist, welche mit der an ihrem Ausgang (4) wirksamen Impedanz (5) der weiterführenden Schaltung belastet ist und die Blindelemente des verlustarmen Übertragungsnetzwerks (31) derart gewählt sind, dass die Frequenzabhängigkeit des Wirkleitwerts G(f) der am Eingang des Übertragungsnetzwerks (31) wirksamen Eingangsadmittanz (7) derart eingestellt ist, dass bei vorgegebener innerer Verstärkung der aktiven Antenne der durch die frequenzabhängige effektive Länge le des passiven Antennenteils (1) bedingte Frequenzgang im hochfrequenten Empfangssignal (8) innerhalb eines breiten Frequenzbandes nach frei gewählten Gesichtspunkten gestaltet ist. - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungsnetzwerk (31) mit Filtercharakter aus der Kettenschaltung aus einem einstellbaren Übertragungsglied (34) und einer verlustarmen Filterschaltung (3) mit fest eingestellten Blindelementen besteht, welche mit der an ihrem Ausgang (4) wirksamen Impedanz (5) der weiterführenden Schaltung belastet ist und das einstellbare Übertragungsglied (34) bei Unterschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels für frequenzunabhängige und verlustarme Signalübertragung ausgebildet ist und die Blindelemente der verlustarmen Filterschaltung (3) derart gewählt sind, dass die Frequenzabhängigkeit des Wirkleitwerts G(f) der am Quellenanschluss (24) wirksamen Eingangsadmittanz (7) derart eingestellt ist, dass bei vorgegebener innerer Verstärkung der aktiven Antenne der durch die frequenzabhängige effektive Länge le des passiven Antennenteils (1) bedingte Frequenzgang im hochfrequenten Empfangssignal (8) innerhalb eines breiten Frequenzbandes nach frei gewählten Gesichtspunkten gestaltet ist (Fig. 1). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungsnetzwerk (31) mit Filtercharakter als verlustarme Filterschaltung mit fest eingestellten Blindelementen (20) gebildet ist und mindestens ein zuschaltbares Blindelement (20a) vorhanden sind, welches mit Hilfe eines einstellbaren elektronischen Elements (32) zu- und abgeschaltet ist derart, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels die gewünschte Frequenzabhängigkeit des Wirkleitwerts G(f) der am Quellenanschluss (24) wirksamen Eingangsadmittanz (7) für höhere innere Verstärkung der aktiven Antenne und bei Überschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels die gewünschte Frequenzabhängigkeit des Wirkleitwerts G'(f) der am Quellenanschluss (24) wirksamen Eingangsadmittanz (7') für abgesenkte innere Verstärkung der aktiven Antenne gegeben ist (Fig. 8). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungsnetzwerk (31) mit Filtercharakter bei Unterschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels und bei vorgegebenem Übertragungsverhalten zur Vermeidung nichtlinearer Effekte einen hinreichend kleinen Blindanteil B(f) im Eingangsleitwert (7) besitzt (Fig. 1). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei allen Einstellungen des mindestens einen einstellbaren elektronischen Elements (32) der Betrag der wirksamen gegenkoppelnden Eingangsadmittanz (7,7') außerhalb des Nutzfrequenzbandes im Sperrfrequenzbereich des am Quellenanschluss (24) angeschalteten Übertragungsnetzwerks (31) mit Filtercharakter zur Vermeidung von nichtlinearen Effekten bei allen Einstellungen des einstellbaren elektronischen Elements (32) bzw. der einstellbaren elektronischen Elemente (32) hinreichend klein ist. - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungsnetzwerk (31) aus der Kettenschaltung eines als Übertragungsblock ausgebildeten einstellbaren Übertragungsglieds (34) und einer verlustarmen Filterschaltung (3) gebildet ist und das Verhältnis (t:1) von Eingangsspannung (UE) zur Ausgangsspannung (UA) des einstellbaren Übertragungsglieds (34) mit Hilfe eines darin enthaltenen einstellbaren Längselements (30) bei Überschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels hinreichend groß eingestellt ist (Figuren 1, 2a, 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet, dass
das einstellbare Längselements (30) durch einen elektronisch einstellbaren Widerstand (37), wie z.B. einer Diode vom Charakter einer PIN-Diode realisiert ist (Fig. 1). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass
das einstellbare Längselement (30) durch einen Widerstand (35) bzw. durch mehrere in Serie geschaltete Widerstände (35) mit jeweils einem dem Widerstand (35) parallel geschalteten und als Schaltdiode (36) ausgeführten einstellbaren elektronischen Elements (32) gebildet ist, durch dessen Einstellung im Sperrzustand der zugehörige Widerstand voll wirksam ist und bei dessen Einstellung im Durchlasszustand der Schaltdiode (36) der Widerstand überbrückt ist, so dass bei entsprechender Ansteuerung der Schaltdiode (36) bzw. der Schaltdioden (36) eine Absenkung des Empfangspegels in Stufen bewirkt ist (Fig. 2a, 3). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet, dass
zur frequenzunabhängigen Absenkung der hochfrequenten Empfangssignale (8) das einstellbare Längselement (30) als ein frequenzabhängiger Zweipol (47) gestaltet ist mit einer zur Eingangsadmittanz der verlustarmen Filterschaltung (3) ähnlichen, jedoch im wesentlichen mit einer um einen frequenzunabhängigen Faktor (t-1) kleineren Zweipoladmittanz (46) als die Eingangsadmittanz der verlustarmen Filterschaltung (3) mit einer dem frequenzabhängigen Zweipol (47) parallel geschalteten Schaltdiode (36), durch deren Einstellung im Sperrzustand die Zweipoladmittanz (46) wirksam ist und bei deren Einstellung im Durchlasszustand die Zweipoladmittanz (46) überbrückt ist, so dass bei gesperrter Schaltdiode (36) eine Absenkung der hochfrequenten Empfangssignale (8) um einen im wesentlichen frequenzunabhängigen Faktor (t) bewirkt ist (Fig. 5). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 10
dadurch gekennzeichnet, dass
der frequenzabhängige Zweipol (47) durch die Eingangsadmittanz einer Zweipolfilterschaltung (48) gebildet ist, welche mindestens in den wesentlichen Blindelementen nach der Struktur der verlustarmen Filterschaltung (3) gestaltet ist und deren Blindelemente um den frequenzunabhängigen Faktor (t-1) hochohmiger gewählt sind als die entsprechenden Blindelemente der verlustarmen Filterschaltung (3) und die Zweipolfilterschaltung (48) mit einer um den gleichen Faktor hochohmiger gewählten Impedanz abgeschlossen ist als die wirksame Impedanz (5) der weiterführenden Schaltung (Fig. 8). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
im einstellbaren Übertragungsglied (34) ein Übertrager (38) mit in Stufen verfügbarem Übersetzungsverhältnis (t) vorhanden ist und als einstellbare elektronische Elemente (32) Schaltdioden (36) vorhanden sind, welche derart angesteuert sind, dass bei großen Empfangspegeln das Übersetzungsverhältnis (t) und damit das Verhältnis der Eingangsspannung UE zur Ausgangsspannung UA des einstellbaren Übertragungsglied (34) entsprechend groß eingestellt ist (Fig. 4, 6). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Übertragungsnetzwerk (31) mit Filtercharakter mehrere verlustarme Filterschaltungen (3) vorhanden sind, welche über Schaltdioden (36) alternativ zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Übertragungsnetzwerks (31) geschaltet sind und deren Eingangsadmittanz (7, 7') mit fest eingestellten Blindelementen (20) jeweils derart gebildet ist, dass mit Hilfe der Schaltdioden (36) bei Unterschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels die gewünschte Frequenzabhängigkeit des Wirkleitwerts G(f) der am Quellenanschluss (24) wirksamen Eingangsadmittanz (7) für höhere innere Verstärkung der aktiven Antenne und bei Überschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels die gewünschte Frequenzabhängigkeit des Wirkleitwerts G'(f) der am Quellenanschluss (24) wirksamen Eingangsadmittanz (7') für abgesenkte innere Verstärkung der aktiven Antenne gegeben ist (Fig. 7). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13
dadurch gekennzeichnet, dass
das dreipolige verstärkende Element (2) als Feldeffekttransistor gestaltet ist, dessen hochohmiger Steueranschluss (15) durch das Gate, dessen Quellenanschluss (24) durch die Source und dessen Senkenanschluss (53) durch den Drainanschluss gebildet ist. - Aktive Breitbandempfangsantenne für die Verwendung oberhalb 30 MHz nach Anspruch 14
dadurch gekennzeichnet, dass
der Feldeffekttransistor (2) eine in ihrer Wirkung vernachlässigbare Parallelrauschstromquelle ir, eine sehr kleine Gate-Drain-Kapazität C1 und eine sehr kleine Gate-Source-Kapazität C2 und ein vernachlässigbares 1/f-Rauschen aufweist und seine minimale Rauschtemperatur TN0 bei Rauschanpassung wesentlich kleiner ist als die Umgebungstemperatur T0 (Fig. 2a). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das dreipolige verstärkende Element (2) als erweitertes dreipoliges verstärkendes Element gestaltet ist, bestehend aus einem Eingangs-Feldeffekttransistor (13), von dessen Source der Bipolartransistor (14) in Emitterfolgerschaltung angesteuert ist und durch dessen Emitteranschluss (12) die Sourceelektrode des erweiterten Feldeffekttransistors (2) gebildet ist (Fig. 9a). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13
dadurch gekennzeichnet, dass
das dreipolige verstärkende Element (2) als erweitertes dreipoliges verstärkendes Element gestaltet ist, bestehend aus einem Eingangs-Bipolartransistor (49), von dessen Emitter ein weiterer Bipolartransistor (50) in Emitterfolgerschaltung angesteuert ist und durch dessen Emitteranschluss (12) der Quellenanschluss (24) des dreipoligen verstärkenden Elements (2) gebildet ist und der Ruhestrom im Eingangs-Bipolartransistor (49) kleiner eingestellt ist als im weiteren Bipolartransistor (50) (Fig. 9b). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das dreipolige verstärkende Element (2) als erweitertes dreipoliges verstärkendes Element gestaltet ist, bestehend aus einem Eingangs-Bipolartransistor (49) bzw. Eingangs-Feldeffekttransistor (13), dessen Kollektoranschluss bzw. Drainanschluss mit dem Source- bzw. Emitteranschluss eines zusätzlichen Transistors (51) verbunden ist und dessen Basis- bzw. Gate-Anschluss mit dem Emitter- bzw. Source-Anschluss des Eingangs-Bipolartransistors (49) bzw. Eingangs-Feldeffekttransistors (13) verbunden ist und durch diesen Anschluss der Quellenanschluss (24) des dreipoligen verstärkenden Elements (2) gebildet ist (Fig. 9c). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das dreipolige verstärkende Element (2) als erweitertes dreipoliges verstärkendes Element gestaltet ist, in welchem eine elektronisch steuerbare Ruhestromquelle (Iso) oder/und eine elektronisch steuerbare Ruhespannungsquelle (UD0) vorhanden ist durch welche im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Absenkung der inneren Verstärkung der aktiven Antenne aufgrund zu hoher Empfangspegel den Ruhestrom (Iso) oder/und die Ruhespannung (UD0) im Eingangs-Bipolartransistor (49) bzw. Eingangs-Feldeffekttransistor (13) erhöht eingestellt ist (Fig. 9d, 6). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der passive Antennenteil (1) mit einer Anschlussstelle (18) gestaltet ist, deren beide Anschlüsse gegenüber der Masse (0) hochliegen, von denen jeder mit einem Steueranschluss (15,16) eines dreipoligen verstärkenden Elements (2) verbunden ist, deren Quellenanschlüsse (24a,b) mit der Primärseite eines als Trenntransformator ausgeführten Übertragers (38) verbunden sind, dessen Sekundärseite unterschiedliche Ausgänge zur Gestaltung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse (t) besitzt und aus welchem - zusammen mit Schaltdioden (36) - das einstellbare Übertragungsglied (34) gebildet ist und die Senkenanschlüsse (53) mit der Masse (0) verbunden sind (Fig.10). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Gestaltung von mehreren Übertragungsfrequenzbändern mehrere Bipolartransistoren (14, 14') zur Erweiterung des dreipoligen verstärkenden Elements (2) und zur kombinierten Bildung mehrerer dreipoliger verstärkender Elemente (2,2') vorhanden sind, deren Basiselektroden an die Source-Elektrode eines gemeinsamen Eingangs-Transistors (13,49) bzw. an den Quellenanschluss eines erweiterten dreipoligen verstärkenden Elements gemäß den Ansprüchen 16, 17, 18, 19 angeschlossen sind und welche jeweils in Emitterfolger-Schaltung mit dem Eingang einer verlustarmen Filterschaltung (3, 3') zur Bildung getrennter Übertragungswege für die betreffenden Frequenzbänder verbunden sind und in jedem der Übertragungswege jeweils ein einstellbares Übertragungsglied (34, 34') und ein Regelverstärker (33, 33'), welchem jeweils über Filtermaßnahmen nur das dem betreffenden Übertragungsweg zugeordnete Frequenzband aus dem hochfrequenten Empfangssignal (8) zugeführt ist, vorhanden ist und das Regelsignal (42, 42') jeweils dem zugeordneten einstellbaren Übertragungsglied (34, 34') zugeführt ist (Fig. 11). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 21
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelsignale (42, 42') durch Selektionsmittel und Regelverstärker (33, 33') im Empfänger (44) aus dem Ausgangssignal der aktiven Antenne abgeleitet und der aktiven Antenne über Steuerleitungen (41) zugeführt sind (Fig. 12). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 22
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere passive Antennenteile (1) mit frequenzabhängigen und in Bezug auf einfallende Wellen nach Betrag und Phase unterschiedlichen Richtdiagrammen der effektiven Längen le vorhanden sind, welche in elektromagnetischer Strahlungskopplung zueinander stehen und zusammen eine passive Antennenanordnung (27) mit mehreren Anschlussstellen (18a, b, c) bilden, von denen jede jeweils mit einer Verstärkerschaltung (21a, b, c) beschaltet und zu einer aktiven Antenne nach der Erfindung ergänzt ist, so dass durch die Anschaltung der Verstärkerschaltungen (21a, b, c) an den passiven Antennenteilen (1) keine merkliche gegenseitige Beeinflussung der Empfangsspannungen gegeben ist und die hochfrequenten Empfangssignale (8a,b,c) in einem Antennencombiner (22) gewichtet zusammengeführt sind und in den aktiven Empfangsantennen jeweils ein Regelverstärker (33) zur Überwachung des hochfrequenten Empfangssignals (8) am Antennenausgang vorhanden ist. - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere passive Antennenteile (1) mit frequenzabhängigen und in Bezug auf einfallende Wellen nach Betrag und Phase unterschiedlichen Richtdiagrammen der effektiven Längen le vorhanden sind, welche in elektromagnetischer Strahlungskopplung zueinander stehen und zusammen eine passive Antennenanordnung (27) mit mehreren Anschlussstellen (18a, b, c) bilden, von denen jede jeweils mit einer Verstärkerschaltung (21a, b, c) beschaltet und zu einer aktiven Antenne nach der Erfindung ergänzt ist, so dass durch die Anschaltung der Verstärkerschaltungen (21a, b, c) an den passiven Antennenteilen (1) keine merkliche gegenseitige Beeinflussung der Empfangsspannungen gegeben ist und die hochfrequenten Empfangssignale (8a,b,c) in einem Antennencombiner (22) gewichtet zusammengeführt sind und ein gemeinsamer Regelverstärker (33) vorhanden ist, dessen Regelsignal (42a, b, c) den Übertragungsnetzwerken (31a, b, c) in den aktiven Antennen zur Absenkung des summierten hochfrequenten Empfangssignals (8) zugeführt ist (Fig. 13). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
die aktiven Empfangsantennen in einer Antennendiversityanlage für Fahrzeuge verwendet sind und die passiven Antennenteile (1) derart gewählt sind, dass ihre in einem Rayleigh-Empfangsfeld vorliegenden Empfangssignale diversitätsmäßig möglichst unabhängig voneinander sind und die hochfrequenten Empfangssignale (8) rückwirkungsfrei, d.h. ohne die diversitätsmäßige Unabhängigkeit der Empfangssignale zu beeinflussen, zur Auswahl in einem Scanningdiversity-System bzw. zur Weiterverarbeitung in einem der weiteren bekannten Diversityverfahren zur Verfügung gestellt sind (Fig. 14). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
die aktiven Empfangsantennen in einer Antennendiversityanlage für Fahrzeuge verwendet sind und die passiven Antennenteile (1) derart gewählt sind, dass ihre in einem Rayleigh-Empfangsfeld vorliegenden Empfangssignale diversitätsmäßig möglichst unabhängig voneinander sind und die hochfrequenten Empfangssignale (8) rückwirkungsfrei, d.h. ohne die diversitätsmäßige Unabhängigkeit der Empfangssignale zu beeinflussen, zur Auswahl in einem Scanningdiversity-System bzw. zur Weiterverarbeitung in einem der weiteren bekannten Diversityverfahren zur Verfügung gestellt ist und der Pegel des ausgewählten Signals einem gemeinsamen Regelverstärker (33) zugefiihrt ist, in welchem ein Regelsignal (42) gebildet und den Übertragungsnetzwerken (31) in den aktiven Empfangsantennen zur Absenkung des ausgewählten hochfrequenten Empfangssignals (8) zugeführt ist (Fig. 14, 15). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 25
dadurch gekennzeichnet, dass
in den aktiven Empfangsantennen (21) jeweils ein Regelverstärker (33) zur Überwachung des hochfrequenten Empfangssignals (8) am Antennenausgang vorhanden ist (Fig. 16). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 25 und 26
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Verbesserung der diversitätsmäßigen Unabhängigkeit der Empfangssignale der passiven Antennenteile (1) deren Anschlussstellen (18) mit hierfür gesondert ermittelten Blindleitwerten (23) parallel zum Eingang der Verstärkerschaltung (21) belastet sind (Fig. 16). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach Anspruch 1 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei Einstellung des Übertragungsnetzwerks (31) für kleine hochfrequente Empfangssignale (8) der am Ausgang (4) der verlustarmen Filterschaltung (3) wirksame Wirkleitwert (5) durch den Eingangswiderstand einer an ihrem Ende mit dem Lastwiderstand (9) belasteten Hochfrequenzleitung (10) gestaltet ist und der Lastwiderstand (9) durch die Eingangsimpedanz einer weiterführenden. Verstärkereinheit (11) mit der Rauschzahl Fv gebildet ist und der Realteil G der wirksamen Admittanz (7) hinreichend groß gewählt ist, dass der Rauschbeitrag der Verstärkereinheit (11) kleiner ist als der Rauschbeitrag des Feldeffekttransistors (2) (Fig. 5). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 29
dadurch gekennzeichnet, dass
zur breitbandigen Schaffung günstiger Übertragungsverhältnisse in der Filterschaltung (3) ein Übertrager (24) mit geeignetem Übersetzungsverhältnis ü vorhanden ist. - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der verlustarmen Filterschaltung (3) anhand von Signalverzweigungen frequenzselektive Übertragungswege zur frequenzselektiven Auskopplung von hochfrequenten Empfangssignalen (8) für unterschiedliche Übertragungsfrequenzbänder an mehreren Ausgängen gestaltet sind. - Aktive Breitbandempfängsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, dass
die passive Antennenanordnung (27) als Leiterstrukturen auf einem in die Aussparung einer leitenden Fahrzeugkarosserie eingebrachten Kunststoffträgers oder auf der Fensterscheibe eines Fahrzeugs z.B. in Form von einem oder mehreren Heizfeldern oder/und von der Heizung getrennten Leiterstrukturen vorhanden sind und an diesen Leiterstrukturen mehrere Anschlussstellen (18) zur Ausbildung passiver Antennenteile (1) zum Anschluss von Verstärkerschaltungen (21) vorhanden sind (Fig. 15, 16). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, dass
die passive Antennenanordnung (27) als eine im wesentlichen zusammenhängende, zur Unterdrückung der Strahlungstransmission im Infrarotbereich aufgebrachte leitende Fläche mit hinreichend kleinem Oberflächenwiderstand auf der Fensterscheibe eines Autos gestaltet ist und zur Auskopplung von Empfangssignalen am nicht mit der leitenden Karosserie verbundenen Rand der leitenden Fläche geeignet positionierte Anschlussstellen (18) mit Verstärkerschaltungen (21) gebildet sind, deren hochfrequente Empfangssignale (8) über Hochfrequenzleitungen (10) zur Gestaltung einer Richtantenne einem Antennencombiner (22) bzw. zur Gestaltung einer Scanning-Diversity-Anlage einem elektronischen Umschalter (25), oder zur Gestaltung einer nach einem beliebigen anderen Verfahren arbeitenden Diversityanordnung zugeführt sind. - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, dass
der passive Antennenteil aus einem ursprünglich nicht für die Nutzung als Antenne vorgesehenem Fahrzeugteil abgeleitet ist und in seiner Gestaltung nur wenig veränderbar ist und an diesem Element eine Anschlussstelle (18) zur Bildung eines passiven Antennenteils (1) gebildet ist und für die im Nutzfrequenzbereich zutreffende Polarisation und Elevation einer einfallenden Welle ein bestimmter azimutaler Mittelwert Dm des Richtfaktors festgestellt ist und der Realteil RA der Impedanz Z A des passiven Antennenteils (1) im Übertragungsfrequenzbereich im Bereich zwischen RAmin und einem Maximalwert RAmax gegeben ist (Fig. 18a, b, c, d). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein moderner Digitalrechner vorhanden ist und sowohl die Impedanz Z A des passiven Antennenteils (1) messtechnisch oder rechnerisch erfasst als auch der messtechnisch oder rechnerisch bestimmte azimutale Mittelwert Dm des Richtfaktors im Digitalrechner abgelegt sind und in welchem für verschiedene charakteristische mögliche Frequenzverläufe von Antennenimpedanzen hierfür geeignete Grundstrukturen für verlustarme Filterschaltungen (3) im Digitalrechner abgelegt sind und mit Hilfe bekannter Strategien der Variationsrechnung die Blindelemente der verlustarmen Filterschaltung (3) für einen vorgegebenen mittleren Gewinn der aktiven Antenne ermittelt sind. - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, dass
die verlustarme Filterschaltung (3) als T-Halbfilter oder T-Filter bzw. als Kettenschaltung solcher Filter gestaltet ist, dessen bzw. deren Serien- bzw. Parallelzweig jeweils aus einer Kombination von Blindwiderständen derart gebildet ist, dass sowohl der Absolutwert eines Blindwiderstands im Serienzweig (28) als auch der Absolutwert eines Blindleitwerts im Parallelzweig (29) jeweils innerhalb eines Übertragungsfrequenzbereichs hinreichend klein und außerhalb eines solchen hinreichend groß ist und das hochfrequente Empfangssignal (8) am Ausgang dem Regelverstärker (33) zugeführt ist und von dessem Regelsignal (42) das einstellbare Übertragungsglied (34) gesteuert ist (Fig. 19a,b). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Zwecke der räumlichen Abtrennung eines miniaturisiert ausgeführten Frontends der aktiven Antenne in der verlustarmen Filterschaltung (3) eine Hochfrequenzleitung (10) als ein die wirksame Admittanz (7) frequenzabhängig transformierendes Element enthalten ist (Fig. 5). - Aktive Breitbandempfangsantenne für den UKW-Rundfunkempfang im Auto nach einem der Ansprüche 1 bis 32,
dadurch gekennzeichnet, dass
der passive Antennenteil (1) durch eine auf einen dielektrischen Träger, wie z.B. eine Fensterscheibe oder einen Kunststoffträger, gedruckte Leiterstruktur gestaltet und die verlustarme Filterschaltung (3) als Bandpaß mit Durchlaß im UKW-Frequenzbereich und hochohmiger Eingangsimpedanz außerhalb des UKW-Frequenzbereichs ausgeführt ist (Fig. 1). - Aktive Breitbandempfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 38,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur breitbandigen Erhöhung der effektiven Länge le des passiven Antennenteils (1) zwischen dessen Anschlussstelle (18) und dem Eingang der Verstärkerschaltung (21) ein Übertrager (24) mit hinreichend hochohmiger Primärinduktivität und geeignet gewähltem Übersetzungsverhältnis vorhanden ist (Fig. 17).
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