EP1922831A1 - Mobile störsenderantenne - Google Patents

Mobile störsenderantenne

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EP1922831A1
EP1922831A1 EP06761701A EP06761701A EP1922831A1 EP 1922831 A1 EP1922831 A1 EP 1922831A1 EP 06761701 A EP06761701 A EP 06761701A EP 06761701 A EP06761701 A EP 06761701A EP 1922831 A1 EP1922831 A1 EP 1922831A1
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EP
European Patent Office
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antennas
signals
antenna
array
fed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06761701A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg LOGEMANN
Ralf Lorch
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Hensoldt Sensors GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
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    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/282—Transmitters
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    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/40—Jamming having variable characteristics
    • H04K3/42—Jamming having variable characteristics characterized by the control of the jamming frequency or wavelength
    • H—ELECTRICITY
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    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
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    • H04K2203/10—Jamming or countermeasure used for a particular application
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    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K2203/00—Jamming of communication; Countermeasures
    • H04K2203/30—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components
    • H04K2203/32—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components including a particular configuration of antennas
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    • H04K2203/00—Jamming of communication; Countermeasures
    • H04K2203/30—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components
    • H04K2203/34—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components involving multiple cooperating jammers

Definitions

  • the invention relates to a mobile, to be mounted on vehicles jammer antenna.
  • Jammer systems that are operated by military users or security forces, there is often the requirement of a complete illumination in all directions with the highest possible performance. Level drops or even zeros are highly undesirable here.
  • Such antennas are generally designed as individual antennas.
  • a Doppler radar with two antennas wherein the antennas are fed by two signals which have different polarizations and temporally rapid mutual changes are subjected, for example, one of the channels, a device for changing the timing of a line pro- grammierbarbarer length have.
  • the aim is to carry out a counter-countermeasure, ie the elimination of the generated interference is to be made more difficult.
  • the jamming antenna is formed as an antenna array with at least two antennas, wherein the individual antennas of the array are fed by non-coherent signals.
  • Non-coherent signals in the sense of this invention are signals which have no fixed phase relation to one another. This can be realized in particular by the following measures:
  • the individual antennas of the array emit signals of different frequencies, wherein preferably the frequency differences are kept small.
  • the individual antennas of the array emit signals of the same frequency, but different phase, the phase differences are changed continuously in time.
  • the individual antennas of the array are designed as round radiators, for example a monopole.
  • the diagram of the entire array as a superimposition of the individual antenna signals results in an omnidirectional diagram.
  • the signals of the individual antennas ensures that strong diagram break-ins or diagram zeros in the antenna pattern of the antenna array are avoided.
  • an illumination of the environment in all directions is ensured at all times.
  • the antenna array according to the invention thus acts in total as a single antenna for the coverage of a given, predetermined interference frequency range. If the fault according to the invention over several frequency bands are made, several antenna arrays must be present.
  • Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of the invention in which the antennas are fed with signals of different frequencies, using a plurality of signal sources;
  • Fig. 2 is a block diagram of a second embodiment of the invention, in which the
  • Antennas are fed with signals of different frequency, the different frequencies are obtained by a mixing process;
  • Fig. 3 is a block diagram of a third embodiment of the invention, in which the
  • Antennas are fed with signals of the same frequency but different phase
  • FIG. 4 shows an antenna array according to the invention on a vehicle roof in a plan view and in a side view.
  • Fig. 1 shows the block diagram of a first embodiment of the invention.
  • Four signal sources Q1-Q4 which are not coherent with each other, supply a signal to four antennas A1-A4, which is previously brought to the required level by an amplifier.
  • the sources Q1-Q4 may be, for example, 4 oscillators that are at a low level different frequencies are tuned.
  • the frequency difference is preferably chosen smaller than 1%.
  • phase relationships of the signals always cycle through all phases periodically, so that there can never be a phase extinction or zero point in the level at one location.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment, with which the individual antenna elements are also supplied with slightly different frequencies.
  • the frequency difference may preferably be chosen smaller than 1%.
  • the signal of the exciter Q (here adjustable, for example, with frequencies between 0.1 and 1 GHz) is divided into four branches by means of a 1: 4 power divider PS1: 4, the signals of which are subsequently fed via preamplifiers and power amplifiers to the individual antennas of the antenna array.
  • the signals of three of the four branches are each mixed with slightly different signal frequencies of three PLL synthesizers PLL2 - PLL4 in the mixers M2.
  • the sidebands ⁇ + ⁇ (where ⁇ and ⁇ are the two frequencies to be mixed) produced during the mixing process can be neatly separated by means of the downstream low-pass filters TP2, it is advantageous to first convert the signals in the individual branches to an intermediate frequency.
  • the signals of the three respective branches are first mixed in the mixers M1 with the frequency of the first PLL synthesizer PLL1 (the division of the signal of the PLL synthesizer is done with the 1: 3 power divider PS1: 3), this
  • Frequency should differ significantly from the frequencies of the exciter.
  • the lower sideband (only this is used as an antenna signal - of course, the upper sideband can be used) clearly separated from the upper sideband.
  • the control transmitter and the PLL synthesizers PLL1 - PLL4 can be connected to a common reference frequency of a reference oscillator RO as shown.
  • phase manipulators SH1-SH4 ensure a periodically changing phase, for example, in each branch, wherein the individual phase manipulators are not allowed to work in synchronism with one another.
  • phase manipulators switch which - when using 4 antennas - each switch between 4 or more fixed phases (switched lines).
  • the phase shifters 1 to 4 can be set as follows: O ° / 9O7180 ° / 270 °.
  • the following phases are set: 27 ⁇ 7 ⁇ ° / 9 ⁇ 7i 80 °.
  • the phase assignment is as follows: 18 ⁇ 727 ⁇ 7 ⁇ 79O °, etc.
  • the time ⁇ twird is chosen so that it is much smaller than the evaluation times of a system to be disrupted or possibly much smaller than data frames or data blocks of a system to be disrupted.
  • the phase assignment of the individual channels over time can be controlled instead of a periodic change in each channel, for example by means of a random number generator.
  • Fig. 4 shows an exemplary arrangement of 4 antennas A1-A4 of the array of a jammer on a vehicle roof according to the invention.
  • the antennas are designed as round radiators, here in the form of a discone antenna.
  • the polarization can eg be selected identically for all antennas eg vertically. However, it should be pointed out that the polarization of the antenna signals has no significance for the solution according to the invention. The polarization can therefore be chosen arbitrarily for each individual antenna.
  • the antennas of several jamming transmitters can be nested on one another
  • Vehicle roof can be arranged to cover a large frequency range.
  • Mutual shadowing of the systems which can normally lead back to zero, are also compensated here because of the inventive arrangement of multiple antennas per jammer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile, auf Fahrzeugen anzubringende Störsenderantenne, umfassend ein Antennenarray mit mindestens zwei Antennen, wobei die Antennen des Antennenarrays als Rundstrahlantennen (A1 -A4;A5-A7) ausgebildet sind, wobei die Antennen (A1 -A4;A5-A7) des Arrays durch nicht-kohärente Signale, die keine feste Phasenbeziehung zueinander haben, gespeist werden, derart dass Nullstellen und Pegeleinbrüche im Antennendiagramm vermieden werden.

Description

Mobϊle Störsenderantenne
Die Erfindung betrifft eine mobile, auf Fahrzeugen anzubringende Störsenderantenne.
Die DE 92 16 161 U1 beschreibt mehrere auf einem Fahrzeug montierten Störsender zur Störung jeweils unterschiedlicher Frequenzbereiche.
Bei auf Fahrzeugen montierten Antennen tritt insbesondere im VHF/UHF-Bereich das Problem auf, dass die Antennendiagramme durch die Fahrzeuggeometrie und -aufbauten stark verformt werden und teils sogar Nullstellen aufweisen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn Frequenzen benutzt werden, auf denen eines der Fahrzeugmaße, wie Länge oder Breite oder evtl. auch Höhe, eine resonante Länge darstellt.
Vorzugsweise in Störsendern, so genannten Jammer-Systemen, die von militärischen Anwendern oder Sicherheitskräften betrieben werden, besteht oft die Forderung einer lückenlosen Ausleuchtung in alle Richtungen mit möglichst hoher Leistung. Pegeleinbrüche oder gar Nullstellen sind hier höchst unerwünscht. Derartige Antennen sind generell als Einzelantennen ausgebildet.
In der DE 1 248 757 C ist eine Funksignal-Störvorrichtung mit zwei Sendeantennen gekreuzter Polarisation bekannt. Um die Eliminierung der durch den Störsender hervorgerufenen Störwirkung zu erschweren, ist in einem der beiden Antennenkanäle eine Verzögerungsleitung eingefügt.
In der DE 38 26 714 C1 ist ein Dopplerradar mit zwei Antennen beschrieben, wobei die Antennen von zwei Signalen gespeist werden, die unterschiedliche Polarisationen aufweisen und zeitlich schnellen gegenseitigen Änderungen unterworfen sind, z.B. kann eine der Kanäle eine Einrichtung zum zeitlichen Ändern einer Leitung pro- grammierbarer Länge aufweisen. Ziel ist die Durchführung einer Gegen-Gegen- Maßnahme, d.h. die Eliminierung der erzeugten Störung soll erschwert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Störsenderantenne mit Rundstrahlcharakteristik mit erheblich verbessertem Antennendiagramm zu schaffen, wobei Nullstellen und Diagrammeinbrüche vermieden werden.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Störsenderantenne als Antennenarray mit mindestens zwei Antennen ausgebildet, wobei die einzelnen Antennen des Arrays durch nichtkohärente Signale gespeist werden. Nicht-kohärente Signale im Sinne dieser Erfindung sind dabei solche Signale, die keine feste Phasenbeziehung zueinander haben. Dies kann insbesondere durch folgende Maßnahmen realisiert werden:
1. Die einzelnen Antennen des Arrays emittieren Signale unterschiedlicher Frequenz, wobei bevorzugt die Frequenzdifferenzen klein gehalten werden.
2. Die einzelnen Antennen des Arrays emittieren Signale gleicher Frequenz, aber unterschiedlicher Phase, wobei die Phasendifferenzen zeitlich fortlaufend geändert werden.
Da in Jammersystemen typischerweise Störgeräusche und frequenzmodulierte Träger verwendet werden (Sweeper), wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Funktion des Jammersystems nicht beeinträchtigt.
Die einzelnen Antennen des Arrays sind als Rundstrahler, z.B. einem Monopol ausgebildet. Das Diagramm des gesamten Arrays als Überlagerung der Einzelanten- nensignale ergibt ein Rundstrahldiagramm. Durch die nicht-kohärente Eigenschaft der Signale der Einzelantennen wird sichergestellt, dass starke Diagrammeinbrüche oder Diagrammnullstellen im Antennendiagramm des Antennenarrays vermieden werden. Somit ist eine Ausleuchtung der Umgebung in alle Richtungen zu jeder Zeit sichergestellt.
Das erfindungsgemäße Antennenarray wirkt somit insgesamt als eine einzelne Antenne für die Abdeckung eines bestimmten, vorgegebenen Stör-Frequenzbereichs. Soll die Störung gemäß der Erfindung über mehrere Frequenzbänder vorgenommen werden, müssen mehrere Antennenarrays vorhanden sein.
Die Erfindung wird anhand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild einer ersten Ausführung der Erfindung, bei der die Antennen mit Signalen unterschiedlicher Frequenz gespeist werden, wobei mehrere Signalquellen eingesetzt werden; Fig. 2 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführung der Erfindung, bei der die
Antennen mit Signalen unterschiedlicher Frequenz gespeist werden, wobei die unterschiedlichen Frequenzen durch einen Mischprozess gewonnen wer- den;
Fig. 3 das Blockschaltbild einer dritten Ausführung der Erfindung, bei der die
Antennen mit Signalen gleicher Frequenz aber unterschiedlicher Phase gespeist werden;
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Antennenarray auf einem Fahrzeugdach in Drauf- sieht und in Seitenansicht.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer ersten Ausführung der Erfindung. Vier Signalquellen Q1-Q4, die untereinander nicht kohärent sind, liefern an vier Antennen A1-A4 ein Signal, welches durch einen Verstärker zuvor noch auf den erforderlichen Pegel gebracht wird. Die Quellen Q1-Q4 können z.B. 4 Oszillatoren sein, die auf geringfügig unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind. Die Frequenzdifferenz wird bevorzugt kleiner als 1 % gewählt. Zum Beispiel können die einzelnen Frequenzen wie folgt gewählt werden: Z1 =150,00MHz, /2=150,01 MHz, /3 =150,02MHz und
/4=150,03MHz. Durch die Differenzfrequenzen von je ca. 10...3OkHz durchlaufen die Phasenbeziehungen der Signale untereinander stets alle Phasen periodisch, so dass es nie an einem Ort eine Phasenauslöschung bzw. Nullstelle im Pegel geben kann.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, mit der die einzelnen Antennenelemente ebenfalls mit geringfügig unterschiedlichen Frequenzen versorgt werden. Die Frequenzdifferenz kann bevorzugt kleiner als 1 % gewählt werden.
Das Signal des Steuersenders Q (hier z.B. einstellbar mit Frequenzen zwischen 0,1 und 1GHz) mittels eines 1 :4 Leistungsteilers PS1 :4 in vier Zweige aufgeteilt, deren Signale später über Vorverstärker und Leistungsverstärker an die einzelnen Antennen des Antennenarrays geführt werden. Zur Erzeugung der benötigten geringfügig unterschiedlichen Frequenzen in den einzelnen Zweigen werden die Signale von drei der vier Zweige jeweils mit geringfügig unterschiedlichen Signalfrequenzen dreier PLL-Synthesizer PLL2 - PLL4 in den Mischern M2 gemischt.
Damit die bei dem Mischprozess entstehenden Seitenbänder φ + δ (wobei φ und δ die beiden zu mischenden Frequenzen sind) mittels der nachgeschalteten Tiefpässe TP2 sauber getrennt werden können, ist es vorteilhaft, die Signale in den einzelnen Zweigen zunächst auf eine Zwischenfrequenz umzusetzen. Zu diesem Zweck werden die Signale der drei betreffenden Zweige zunächst in den Mischern M1 mit der Frequenz des ersten PLL-Synthesizer PLL1 (die Aufteilung des Signals des PLL- Synthesizers erfolgt mit dem 1 :3 Leistungsteiler PS1 :3) gemischt, wobei diese
Frequenz sich deutlich von den Frequenzen des Steuersenders unterscheiden sollte. An den nachgeschalteten Tiefpässen TP1 kann dann das untere Seitenband (nur dieses wird als Antennensignal verwendet - selbstverständlich kann auch das obere Seitenband eingesetzt werden) eindeutig vom oberen Seitenband getrennt werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Generierung der einzelnen Frequenzen können Steuersender und die PLL-Synthesizer PLL1 - PLL4 wie dargestellt auf eine gemeinsame Referenzfrequenz eines Referenzoszillators RO geschaltet sein.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit einem einzigen Steuersignal, d.h. einer einzigen Signalquelle Q. Deren Signal wird in dieser Ausführung auf vier Zweige aufgeteilt und über Phasenmanipulatoren SH1-SH4 den Leistungsverstärkern und schließlich den Antennen A5-A7 zugeführt. Die Phasenmanipulatoren SH1-SH4 sorgen für eine sich z.B. periodisch ändernde Phase in jedem Zweig, wobei die einzelnen Phasenmanipulatoren nicht synchron zueinander arbeiten dürfen. Im einfachsten Falle können als Phasenmanipulatoren Schalter verwendet werden, die - bei Verwendung von 4 Antennen - jeweils zwischen 4 oder mehr festen Phasen umschalten (geschaltete Leitungen). So kann z.B. zur Zeit toύ\e Phase der Phasenschieber 1 bis 4 folgendermaßen eingestellt werden: O°/9O7180°/270°. Zu einem späteren Zeitpunkt At werden folgende Phasen eingestellt: 27θ7θ°/9θ7i 80°. Zu einem späteren Zeitpunkt 2Δtist die Phasenbelegung folgendermaßen: 18θ727θ7θ79O°, usw. Die Zeit Δtwird dabei so gewählt, dass sie viel kleiner ist, als die Auswertezeiten eines zu störenden Systems oder ggf. viel kleiner als Daten-Frames oder Datenblöcke eines zu störenden Systems. Die Phasenbelegung der einzelnen Kanäle über der Zeit kann anstatt einer periodischen Änderung in jedem einzelnen Kanal z.B. auch mittels eines Zufallsgenerators gesteuert werden.
Anstatt der Umschaltung der Phasen in zeitlich diskreten Schritten kann die Phasenänderung mittels Phasenschiebern auch kontinuierlich erfolgen. Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Anordnung von 4 Antennen A1-A4 des Arrays eines Störsenders auf einem Fahrzeugdach gemäß der Erfindung. Die Antennen sind als Rundstrahler, hier in der Form einer Diskone-Antenne ausgebildet. Die Polarisation kann z.B. für alle Antennen identisch z.B. vertikal gewählt werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Polarisation der Antennensignale keine Bedeutung für die erfindungsgemäße Lösung hat. Die Polarisation kann deshalb beliebig für jedes einzelne Antenne gewählt werden.
In weiteren vorteilhaften Ausführungen können die Antennen mehrerer Störsender (mindestens zwei Antennen pro Störsender) ineinander verschachtelt auf dem
Fahrzeugdach angeordnet werden, um einen großen Frequenzbereich abzudecken. Gegenseitige Abschattungen der Systeme, die normalerweise wieder zu Nullstellen führen können, werden auch hier aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung mehrerer Antennen pro Störsender ausgeglichen.

Claims

Patentansprüche
1. Mobile, auf Fahrzeugen anzubringendes Störsenderantenne, umfassend ein Antennenarray mit mindestens zwei Antennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen des Antennenarrays als Rundstrahlantennen (A1-A4;A5- A7) ausgebildet sind, wobei die Antennen (A1-A4;A5-A7) des Arrays durch nicht-kohärente Signale, die keine feste Phasenbeziehung zueinander haben, gespeist werden, derart dass Nullstellen und Pegeleinbrüche im Antennendiagramm vermieden werden.
2. Störsenderantennensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen durch Signale unterschiedlicher Frequenzen gespeist wer- den.
3. Störsenderantennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale mittels mehrer Signalquellen (Q1-Q4) erzeugt werden.
4. Störsenderantennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale mittels einer einzigen Signalquelle (Q) erzeugt werden, deren Ausgangssignal in mehrere Zweige aufgeteilt wird, in welchen es mit Signalen unterschiedlicher Frequenz gemischt wird.
5. Störsenderantennensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Signalquelle (Q) vor dem Mischprozess in eine Zwischenfrequenz umgesetzt wird. Störsenderantennensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen von Signalen gleicher Frequenz, aber unterschiedlicher Phase gespeist werden, wobei die Phasenbeziehung der Signale fortlaufend verändert wird.
EP06761701A 2005-07-13 2006-06-24 Mobile störsenderantenne Withdrawn EP1922831A1 (de)

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DE102005032597A DE102005032597A1 (de) 2005-07-13 2005-07-13 Mobiles Störsenderantennensystem
PCT/DE2006/001085 WO2007006249A1 (de) 2005-07-13 2006-06-24 Mobile störsenderantenne

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