EP1580835A1

EP1580835A1 - Flugzeugantennenanordnung zum Empfang von Funksignalen

Info

Publication number: EP1580835A1
Application number: EP05004514A
Authority: EP
Inventors: Alexander Dr. Steingass
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2005-09-28
Also published as: DE102004013358A1; US20050225474A1

Abstract

Zur Vermeidung von Mehrwegeempfang beim Empfang von Signalen, insbesondere Satellitennavigationssignalen, wie z.B. GPS-Signalen, ist bei einer Flugzeugantennenanordnung mit einer auf der Hülle des Rumpfes (1) eines Flugzeugs angebrachten Mikrowellenantenne (2) der Rumpf des Flugzeugs in der Umgebung der Mikrowellenantenne mit einem die betreffenden Mikrowellen absorbierenden Material (3) bedeckt oder weist alternativ eine solche Oberflächenstruktur (4) auf, welche die dort auftreffenden Mikrowellen (6) nicht zur Mikrowellenantenne hin reflektiert, sondern von dieser weg reflektiert. Anwendung bei Flugzeugantennen für Satellitennavigationssignale, z.B. für GPS oder Galileo. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Flugzeugantennenanordnung mit einer auf der Hülle des Rumpfes eines Flugzeugs angebrachten Mikrowellenantenne zum Empfang von Funksignalen.

Es ist bekannt, zum Empfang von GPS-Signalen eine GPS-Empfangsantenne auf der Rumpfoberseite eines Flugzeugs anzubringen. Bei einer derartigen Anbringungsweise der GPS-Antenne können Mehrwegereflexionen entstehen, die den Empfang des GPS-Signals erheblich stören. Mehrwegeeffekte treten dann auf, wenn sich die Antenne eines GPS-Empfängers in der Nähe einer größeren reflektierenden Oberfläche befindet. Das Satellitensignal läuft dann nicht direkt zur Antenne, sondern trifft zunächst auf das naheliegende Objekt, um dann auf die Antenne reflektiert zu werden, was zu verfälschten Messergebnissen führt.

Mehrwegeeffekte können in diesem Zusammenhang durch den Gebrauch von speziellen GPS-Antennen reduziert werden. Solche Antennen weisen eine zusätzliche Bodenplatte auf, gewöhnlich eine runde metallische Scheibe von bis zu 50 cm Durchmesser, welche die Empfangseigenschaften verbessert.

Um höchste Genauigkeiten beim GPS-Empfang zu erreichen, wird aber der Gebrauch einer sogenannten Choke-Ring-Antenne bevorzugt. Eine solche Antenne enthält rund um die eigentliche Antenne, die z.B. als Stab oder vertikaler Dipol ausgebildet sein kann, vier oder fünf konzentrische Ringe, die das indirekte Signal reduzieren.

In dem veröffentlichten Konferenzbeitrag von A. Steingaß, A. Lehner, F. Pérez-Fontan, E. Kubista, M.J. Martin und B. Arbesser-Rastburg: "The High Resolution Aeronautical Multipath Navigation Channel", ION NTM 2004 Conference, January 26-28, 2004, San Diego, California USA ist ausgeführt, dass der weitaus größte Anteil der störenden Mehrwegereflexionen eines Mikrowellen- Satellitennavigationssignals bei einer auf dem Rumpf eines Flugzeugs angebrachten Antenne direkt vor dieser Antenne auf dem Flugzeugrumpf entsteht. Die zum Ausschalten von Mehrwegereflexionsstörungen beim GPS-Empfang vielfach verwendeten Choke-Ring-Antennen, wie z.B. diejenige von Thales Navigation oder Leica, lassen sich auf einem Flugzeug aber nur sehr schwierig einsetzen.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zu Grunde, zur Anbringung auf der Hülle eines Flugzeugrumpfes eine Antennenanordnung zu schaffen, die beim Empfang von Mikrowellensignalen einen Mehrwegeempfang weitgehend vermeidet, wobei aber keine Choke-Ring-Antenne eingesetzt werden soll.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Flugzeugantennenanordnung zum Empfang von Funksignalen der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, dass die Hülle des Rumpfes des Flugzeugs in der Umgebung der Mikrowellenantenne mit einem die betreffenden Mikrowellen absorbierenden Material bedeckt ist oder alternativ eine solche Oberflächenstruktur aufweist, welche die dort auftreffenden Mikrowellen nicht zur Mikrowellenantenne hin reflektiert, sondern von dieser weg reflektiert.

Eine Flugzeugantennenanordnung zum Empfang von Satellitennavigationssignalen, wie z.B. GPS-Signalen, zeichnet sich dadurch aus, dass die Hülle des Rumpfes auf ihrer Oberseite in der Umgebung der Mikrowellenantenne mit einem die betreffenden Mikrowellen absorbierenden Material bedeckt ist oder alternativ eine solche Oberflächenstruktur aufweist, welche die dort auftreffenden Mikrowellen nicht zur Mikrowellenantenne hin reflektiert, sondern von dieser weg reflektiert.

Das absorbierende Material bzw. die von der Mikrowellenantenne weg reflektierende Oberflächenstruktur braucht nur innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Radius um die Mikrowellenantenne herum zu erfolgen, vorteilhaft innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von etwa ein bis zwei Meter um die Mikrowellenantenne herum.

Das die betreffenden elektromagnetischen Mikrowellen absorbierende Material, das um die Mikrowellenantenne herum auf der Rumpfhülle aufgebracht ist, wird zweckmäßig durch eine Absorptionsfolie oder eine absorbierende Oberflächenbeschichtung, z.B. eine Farbe oder einen Lack, realisiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Flugzeugantennenanordnung nach der Erfindung sind in den unmittelbar oder mittelbar auf den Patentanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.

Beispiele zweier Flugzeugantennenanordnungen zum Empfang von Satellitennavigationssignalen nach der Erfindung werden nachfolgend anhand zweier Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig.1 in einer Ansicht von oben ein erstes Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Mikrowellen absorbierendem Material, und

Fig.2 in einer seitlichen Schnittansicht ein zweites Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer die auftreffenden Mikrowellen von der Mikrowellenantenne weglenkenden Oberflächenstruktur.

Fig.1 zeigt in einer Ansicht von oben auf die Oberseite eines Abschnittes der Hülle eines Flugzeugrumpfes 1 eine Mikrowellenantenne 2 zum Empfang von Satellitennavigationssignalen, wie z.B. GPS-Signalen. Die Mikrowellenantenne 2, die auf den Empfang der Trägerfrequenz der Satellitennavigationssignale abgestimmt ist, kann z.B. als ein senkrechter Stab oder ein vertikaler Dipol ausgebildet sein. Die Oberfläche des Flugzeugrumpfes 1 ist auf seiner Oberseite in der Umgebung der Mikrowellenantenne 2 mit einem die betreffenden Mikrowellen absorbierenden Material 3 bedeckt. Das absorbierende Material 3 ist nur innerhalb eines verhältnismäßig geringen Radius um die Mikrowellenantenne 2 herum vorzusehen, vorzugsweise innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von etwa ein bis zwei Meter um die Antenne 2.

Alternativ zum absorbierenden Material 3 in Fig.1 kann, wie in Fig.2 in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt ist, die Oberfläche des Flugzeugrumpfes 1 in diesem Bereich eine solche Oberflächenstruktur 4 aufweisen, dass die dort auftreffenden Mikrowellen nicht zur Mikrowellenantenne 2 hin reflektiert, sondern von dieser weg reflektiert werden. Anstelle des absorbierenden Materials 3 in Fig.1 sind in diesem Bereich beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 also konzentrisch um die Antenne 2 sägezahnförmige Deflektorrillen 5 angebracht, welche die dort auftreffenden Satellitennavigationssignal-Mikrowellen 6 von der Antenne 2 weglenken. Die sägezahnförmigen konzentrischen Deflektorrillen 5 der Oberflächenstruktur 4 können vorteilhaft mit Kunststoffmaterial aufgefüllt werden, damit die Strömungsverhältnisse einer glatten Rumpfhüllenoberfläche erhalten bleiben.

Bezugszeichenliste

1: Flugzeugrumpf
2: Mikrowellenantenne
3: Absorbierendes Material
4: Oberflächenstruktur
5: Sägezahnförmige Deflektorrillen
6: Mikrowellen

Claims

Flugzeugantennenanordnung mit einer auf der Hülle des Rumpfes eines Flugzeugs angebrachten Mikrowellenantenne zum Empfang von Funksignalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle des Rumpfes (1) des Flugzeugs in der Umgebung der Mikrowellenantenne (2) mit einem die betreffenden Mikrowellen absorbierenden Material (3) bedeckt ist oder alternativ eine solche Oberflächenstruktur (4) aufweist, welche die dort auftreffenden Mikrowellen (6) nicht zur Mikrowellenantenne hin reflektiert, sondern von dieser weg reflektiert.
Flugzeugantennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Empfang von Satellitennavigationssignalen, wie z.B. GPS-Signalen die Hülle des Rumpfes (1) auf ihrer Oberseite in der Umgebung der Mikrowellenantenne (2) mit einem die betreffenden Mikrowellen absorbierenden Material (3) bedeckt ist oder alternativ eine solche Oberflächenstruktur (4) aufweist, welche die dort auftreffenden Mikrowellen (6) nicht zur Mikrowellenantenne hin reflektiert, sondern von dieser weg reflektiert.
Flugzeugantennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das absorbierende Material (3) bzw. die wegreflektierende Oberflächenstruktur (4) innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von etwa ein bis zwei Meter um die Mikrowellenantenne (2) herum vorgesehen ist.
Flugzeugantennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das absorbierende Material (3) eine Absorptionsfolie ist.
Flugzeugantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das absorbierende Material (3) eine absorbierende Oberflächenbeschichtung ist.
Flugzeugantennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die absorbierende Oberflächenbeschichtung ein absorbierender Lack ist.
Flugzeugantennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die absorbierende Oberflächenbeschichtung eine absorbierender Farbe ist.
Flugzeugantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch um die Mikrowellenantenne (2) sägezahnförmige Deflektorrillen (5) vorgesehen sind, welche die dort auftreffenden Satellitennavigationssignal-Mikrowellen (6) von der Antenne weglenken.
Flugzeugantennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sägezahnförmigen konzentrischen Deflektorrillen (5) der Oberflächenstruktur (4) mit Kunststoffmaterial aufgefüllt sind, so dass dort eine glatte Oberfläche der Hülle des Rumpfes (1) entsteht