EP2862235A1

EP2862235A1 - Antennenanordnung und verfahren

Info

Publication number: EP2862235A1
Application number: EP13718328.1A
Authority: EP
Inventors: Ali Topak; Juergen Hasch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2033-04-24
Also published as: US20150325926A1; WO2013189634A1; CN104604027B; EP2862235B1; DE102012210314A1; CN104604027A; US9912054B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Antennenanordnung, insbesondere Traveling Wave Antennenanordnung, mit einstellbarer Abstrahlcharakteristik, aufweisend ein Antennenelement, welches einen ersten Einspeiseanschluss an einem Ende des Antennenelements und einen zweiten Einspeiseanschluss an einem anderen Ende des Antennenelements aufweist, eine Signalerzeugungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, ein Einspeisesignal zu erzeugen, und welche dazu ausgebildet ist, das Einspeisesignal an dem ersten Einspeiseanschluss des Antennenelements und an dem zweiten Einspeiseanschluss des Antennenelements bereitzustellen, mindestens eine Signalanpassungseinheit, welche elektrisch zwischen der Signalerzeugungseinheit und einem der Einspeiseanschlüsse angeordnet ist, und welche dazu ausgebildet ist, die Amplitude und/oder die Phase des entsprechenden Einspeisesignals entsprechend einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik anzupassen. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren.

Description

Beschreibung Titel

ANTENNENANORDNUNG UND VERFAHREN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung, insbesondere Traveling Wave Antennenanordnung, mit einstellbarer Abstrahlcharakteristik. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung.

Stand der Technik

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, in denen es erwünscht oder notwendig ist, elektromagnetische Wellen mittels einer Antenne auszustrahlen. Insbesondere ist es in einigen Anwendungen erforderlich die elektromagnetischen Wellen mit einer vorgegebenen Richtwirkung auszusenden.

Beispielsweise ist es in Radaranwendungen vorteilhaft, elektromagnetische Wellen mit einer gewissen Richtwirkung auszusenden, um so die an einem Objekt reflektierten und empfangenen elektromagnetischen Wellen der Position des Objekts zuordnen zu können. Eine weitere Anwendung, in welcher es wünschenswert ist, elektromagnetische Wellen mit einer Richtwirkung auszusenden, ist der Mobilfunk. Beispielsweise werden auf Funktürmen der Mobilfunkanbieter mehrere Funkantennen angebracht, welche jeweils einen bestimmten Bereich der durch den jeweiligen Funkturm versorgten Funkzelle abdecken. Beispielsweise können drei Antennen vorgesehen sein, von denen jede einen Öffnungswinkel von ca. 120° aufweist.

Insbesondere in Radaranwendungen ist es notwendig, die Richtung, in welche die elektromagnetischen Wellen ausgestrahlt werden, zu variieren, um einen größeren räumlichen Bereich mittels des Radars überwachen zu können. Dabei kommen beispielsweise bewegliche bzw. schwenkbare Antennen zum Einsatz.

Bei solchen Antennen ist eine Mechanik notwendig, die es ermöglicht, die auf der Mechanik angebrachte Antenne in geeigneter Weise zu bewegen. Ferner sind heute sog. Phased-Array-Antennen bekannt, bei welchen das Antennendiagramm elektronisch schwenkbar ist. Phased-Array-Antennen bestehen dabei aus einer Vielzahl von Sendeelementen (Array), welche aus einer gemeinsamen Signalquelle gespeist werden. Um das Antennendiagramm einer solchen Phased-Array-Antenne zu schwenken, werden die einzelnen Sendeelemente der Phased-Array-Antenne mit einem geeignet phasenverschobenen Signal angesteuert. Dadurch, überlagern sich die einzelnen ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen in der gewünschten Richtung mit einer konstruktiven Interferenz und bilden so ein Maximum aus ausgestrahlter Energie in der gewünschten Richtung.

Solche Phased-Array-Antennen weisen zur individuellen Einstellung von Phase und Amplitude für jedes der Sendeelemente einen Phasenschieber und ein Dämpfungsglied auf.

Eine Beispielhafte Phased-Array-Antenne ist in Fig. 1 dargestellt. Die Phased-Array- Antenne der Fig. 1 weist 4 Sendeelemente S1 - S4 auf, die jeweils mit einer gemeinsamen Signalquelle FN (auch Feed Network genannt) gekoppelt sind, zwischen der Signalquelle FN und den einzelnen Sendeelementen ist jeweils ein Dämpfungsglied V1 - V4 sowie ein in Reihe dazu angeordneter Phasenschieber P1 - P4 angeordnet. Eine für den Einsatz in Radaranwendungen geeignete Antenne wird beispielsweise in der DE102010040793 (A1) gezeigt.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erdfindung offenbart eine Antennenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.

Demgemäß ist vorgesehen:

- Eine Antennenanordnung, insbesondere Traveling Wave Antennenanordnung, mit einstellbarer Abstrahlcharakteristik, aufweisend ein Antennenelement, welches einen ersten Einspeiseanschluss an einem Ende des Antennenelements und einen zweiten

Einspeiseanschluss an einem anderen Ende des Antennenelements aufweist, eine Sig- nalerzeugungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, ein Einspeisesignal zu erzeugen, und welche dazu ausgebildet ist, das Einspeisesignal an dem ersten Einspeiseanschluss des Antennenelements und an dem zweiten Einspeiseanschluss des Antennenelements bereitzustellen, mindestens eine Signalanpassungseinheit, welche elektrisch zwischen der Signalerzeugungseinheit und einem der Einspeiseanschlüsse angeordnet ist, und welche dazu ausgebildet ist, die Amplitude und/oder die Phase des entsprechenden

Einspeisesignals entsprechend einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik anzupassen.

- Ein Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit den Schritten Erzeugen eines Einspeisesignals, Einspeisen des

Einspeisesignals an einem ersten Einspeiseanschluss eines Antennenelements der An- tennenanordnung und an einem zweiten Einspeiseanschluss des Antennenelements der Antennenanordnung, wobei an mindestens einem der Einspeiseanschlüsse ein angepass- tes Einspeisesignal eingespeist wird, und wobei beim Anpassen des Einspeisesignals die Amplitude und/oder die Phase des Einspeisesignals entsprechend einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik angepasst werden.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass eine Antenne, welche mit zwei Einspeisesignalen gespeist wird, zwei unabhängige Signale aussendet, welche sich überlagern können. Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, eine einzelne Antenne mit zwei Einspeisesignalen zu speisen, welche derart angepasst sind, dass die Überlagerung der zwei auf Grund der Einspeisesignale hervorgerufenen elektromagnetischen Wellen eine gewünschte Eigenschaft, z.B. eine Richtwirkung aufweist.

Dazu sieht die vorliegende Erfindung eine Signalerzeugungseinheit vor, welche ein Einspeisesignal erzeugt, welches zwei einzelnen Einspeisepunkten eines Antennenelementes zugeführt wird. Zur Anpassung des Antennendiagramms sieht die vorliegende Erfindung ferner eine Signalanpassungseinheit vor, welche das Einspeisesignal für min- destens einen der zwei Einspeisepunkte derart anpasst, dass ein gewünschtes Antennendiagramm aus den ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen resultiert. Die Signalanpassungseinheit passt dazu insbesondere die Amplitude und die Phase des

Einspeisesignals an, welches einem der Einspeiseanschlüsse zugeführt wird. Werden elektromagnetische Wellen mit einer Richtwirkung ausgestrahlt, kann der Bereich, in dem die elektromagnetischen Wellen ausgesendet werden, üblicherweise nicht exakt eingegrenzt werden. Vielmehr wird dabei ein Maximum elektrischer Energie in die angegeben Richtung übertragen. Je nach Einstellung von Amplitude und Phase der An- steuersignale, welche an den Einspeisepunkten des Antennenelements eingespeist werden, kann daher mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Richtung und Breite der Haupt- Antennenkeule eingestellt werden.

Insbesondere kann eine Einstellung der Richtung und Breite der Haupt-Antennenkeule mit nur einer Signalanpassungseinheit erfolgen, welche lediglich das Einspeisesignal an- passt, welches an einen der zwei Einspeisepunkte geführt wird.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit bereit, eine Antennenvorrichtung mit einem Antennendiagramm bereitzustellen, welches äußerst robust gegenüber Amplituden- und Phasenfehlern der Einspeisesignale ist. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

In einer Ausführungsform weist das Antennenelement eine Array-Antenne auf, welche jeweils an einem Ende einen der Einspeiseanschlüsse aufweist. Dies ermöglicht es, ein wenig komplexes und einfach herzustellendes Antennenelement bereitzustellen, mit welchem ein gewünschtes Antennendiagramm eingestellt werden kann.

In einer Ausführungsform weist die Array-Antenne eine Hohlleiter-Antenne auf. Zusätzlich oder alternativ weist die Array-Antenne eine Mikrostreifen-Antenne auf. Dies ermöglicht es, die vorliegende Erfindung an unterschiedliche Anwendungen und Anforderungen anzupassen.

In einer Ausführungsform weist das Einspeisesignal eine dem Antennenelement derart angepasste Frequenz auf, dass eine von dem Antennenelement ausgestrahlte elektro- magnetische Welle eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik aufweist. Dies ermöglicht es, bei der erfindungsgemäßen Antennenanordnung eine gewünschte Richtcharakteristik der Hauptantennenkeule bereits durch die Geometrie des Antennenelements und ein darauf abgestimmtes Einspeisesignal vorzugeben, ohne dass die Signalanpassungseinheit das Signal ändern müsste. In einer Ausführungsform ist die mindestens eine Signalanpassungseinheit dazu ausgebildet, die Amplitude und/oder die Phase des Einspeisesignals derart anzupassen, dass sich die durch das an dem ersten Einspeiseanschluss und an dem zweiten

Einspeiseanschluss eingespeiste Einspeisesignal hervorgerufenen und von dem Anten- nenelement abgestrahlten Wellen derart überlagern, dass eine überlagerte von dem Antennenelement abgestrahlte Welle die vorgegebene veränderte Abstrahlcharakteristik aufweist. Dies ermöglicht eine dynamische Variation der Richtung und Breite der Hauptantennenkeule der erfindungsgemäßen Antennenanordnung gemäß einer gewünschten A bstra h I ch a rakte ri sti k.

In einer Ausführungsform weist die Signalanpassungseinheit einen einstellbaren Phasenschieber auf. Dies ermöglicht es, eine einfache, auf wenigen Bauteilen basierende Signalanpassungseinheit bereitzustellen. In einer Ausführungsform weist die Signalanpassungseinheit einen einstellbaren Verstärker auf. Dies ermöglicht es ebenfalls, eine einfache, auf wenigen Bauteilen basierende Signalanpassungseinheit bereitzustellen.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzu- fügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 eine beispielhafte herkömmliche Phased-Array-Antenne; Fig. 2 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; ein Antennendiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; ein weiteres Antennendiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; ein weiteres Antennendiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung; ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenelements; ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenelements; ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenelements; ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenelements. In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Ausführungsformen der Erfindung Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1.

Die Antennenanordnung 1 weist ein Antennenelement 2 auf, das an einem Ende einen ersten Einspeiseanschluss 3 und an dessen anderen Ende einen zweiten

Einspeiseanschluss 4 aufweist. Ferner weist die Antennenanordnung 1 eine Signalerzeugungseinheit 5 auf, die mit dem ersten Einspeiseanschluss 3 direkt gekoppelt ist. Die Signalerzeugungseinheit 5 ist mit dem zweiten Einspeiseanschluss 4 indirekt über eine Signalanpassungseinheit 6 gekoppelt, welche dazu ausgebildet ist, die Amplitude und/oder die Phase des entsprechenden Einspeisesignals entsprechend einer vorgegebenen Ab- Strahlcharakteristik anzupassen.

In Fig. 2 ist also ein dual gespeistes Antennenelement 2, welches von beiden Seiten gleichzeitig gespeist wird. Dies kann z.B. eine Linear-Array-Antenne sein. Weitere beispielhafte Ausführungsformen der Antennenanordnung 1 werden in den Figuren 4 bis 6 gezeigt.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Einspeisesignal erzeugt. Ferner wird in einem zweiten Schritt S2 das Einspeisesignal an einem ersten Einspeiseanschluss 3 eines Antennenelements 2 der Antennenanordnung 1 und an einem zweiten Einspeiseanschluss 4 des Antennenelements 2 der Antennenanordnung 1 eingespeist. Dabei wird aber an mindestens einem der Einspeiseanschlüsse 3, 4 ein an- gepasstes Einspeisesignal eingespeist. Dieses angepasste Einspeisesignal wird in einem dritten Schritt S3 angepasst, indem die Amplitude und/oder die Phase des

Einspeisesignals entsprechend einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik angepasst werden. Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 . Die Antennenanordnung 1 in Fig. 4 entspricht weitgehend der Antennenanordnung 1 aus Fig. 2. Die Antennenanordnung 1 aus Fig. 4 unterscheidet sich von der Antennenanordnung 1 aus Fig. 2 lediglich dahingehend, dass das Antennenelement 2 als Hohlleiter- Antennenelement 2-1 mit nur einer Antennenspalte ausgebildet ist, und dass die Signalanpassungseinheit 6 einen einstellbaren Phasenschieber 7 und einen einstellbaren Verstärker 8 aufweist.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Antennenanordnung 1 .

Die Antennenanordnung 1 in Fig. 5 entspricht weitgehend der Antennenanordnung 1 aus Fig. 4. Die Antennenanordnung 1 aus Fig. 5 unterscheidet sich von der Antennenanordnung 1 aus Fig. 4 lediglich dahingehend, dass das Antennenelement 2 als Patch-Array- Antenne 2-2 mit nur einer Antennenspalte ausgebildet ist.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 . Die Antennenanordnung 1 in Fig. 6 entspricht weitgehend der Antennenanordnung 1 aus Fig. 4. Die Antennenanordnung 1 aus Fig. 6 unterscheidet sich von der Antennenanordnung 1 aus Fig. 4 lediglich dahingehend, dass das Antennenelement 2 als Patch-Array- Antenne 2-3 mit vier Antennenspalten 1 1 -1 , 1 1 -2, 1 1 -3, 1 1 -4 ausgebildet ist. Fig. 7 zeigt ein Antennendiagramm einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung 1 .

Dabei zeigt das Antennendiagramm der Fig. 7 das Antennendiagramm eines erfindungsgemäßen dual gespeisten Antennenelements 2, 2-1 , 2-2, 2-3 bei einer destruktiven Über- lagerung.

In dem Antennendiagramm der Fig. 7 ist auf der Abszissenachse der Abstrahlwinkel The- ta von -100° bis +100° eingezeichnet. Ferner ist auf der Ordinatenachse der Antennengewinn in dBi von -40dBi bis +15dBi eingezeichnet. In dem Antennendiagramm der Fig. 7 ist eine Kurve eingezeichnet, welche halbsinusförmige Wellen zeigend zwischen -90° und +90° verläuft und den Antennengewinn darstellt. Die destruktive Interferenz der zwei Signale wird bei einem Winkel von 0° besonders deutlich. Hier fällt dieKurve auf ca. -38dBi ab.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Antennendiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung.

Dabei zeigt das Antennendiagramm der Fig. 8 im Gegensatz zu der Fig. 7 das Antennen- diagramm eines erfindungsgemäßen dual gespeisten Antennenelements 2, 2-1 , 2-2, 2-3 bei einer konstruktiven Überlagerung.

In dem Antennendiagramm der Fig. 8 ist ebenso, wie in Fig. 7 auf der Abszissenachse der Abstrahlwinkel Theta von -100° bis +100° eingezeichnet. Ferner ist auf der Ordinatenach- se der Antennengewinn in dBi von -40 bis +20 eingezeichnet.

In dem Antennendiagramm der Fig. 8 ist ebenfalls eine Kurve zu sehen, welche jeweils halbsinus-förmige Wellen zeigend zwischen -90° und +90° verläuft und den Antennengewinn darstellt. Die konstruktive Interferenz der zwei Signale wird bei einem Winkel von 0° besonders deutlich. Hier zeigt die Kurve ein Maximum von ca. 17dBi.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Antennendiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung. Das Antennendiagramm der Fig. 9 entspricht dem Antennendiagramm eines Antennenelements gemäß Fig. 5.

In dem Antennendiagramm der Fig. 9 ist auf der Abszissenachse der Abstrahlwinkel von - 90° bis +90° eingezeichnet. Ferner ist auf der Ordinatenachse der Antennengewinn in dBi von -30dBi bis +15dBi eingezeichnet.

Schließlich sind in dem Antennendiagramm der Fig. 9 acht unterschiedliche Signalkurven S1 bis S8 dargestellt, die jede für sich das Antennendiagramm des Antennenelements 2 gemäß Fig. 5 bei unterschiedlichen Amplituden und Phasenwinkeln der Einspeisesignale darstellen. Dabei weist das erste Einspeisesignal für die erste Signalkurve S1 eine Amplitude von 1Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Das zweite Einspeisesignal für die erste Signalkurve S1 weist eine Amplitude von 0.2Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Ferner weist das erste Einspeisesignal für die zweite Signalkurve S2 eine Amplitude von 1Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Das zweite Einspeisesignal für die zweite Signalkurve S2 weist eine Amplitude von OVolt und einen Phasenwinkel von 0° auf.

Ferner weist das erste Einspeisesignal für die dritte Signalkurve S3 eine Amplitude von 1Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Das zweite Einspeisesignal für die dritte Signalkurve S3 weist eine Amplitude von 0.4Volt und einen Phasenwinkel von 150° auf.

Ferner weist das erste Einspeisesignal für die vierte Signalkurve S4 eine Amplitude von 1Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Das zweite Einspeisesignal für die vierte Sig- nalkurve S4 weist eine Amplitude von 0.6Volt und einen Phasenwinkel von 180° auf.

Ferner weist das erste Einspeisesignal für die fünfte Signalkurve S5 eine Amplitude von 1Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Das zweite Einspeisesignal für die fünfte Signalkurve S5 weist eine Amplitude von 1 Volt und einen Phasenwinkel von 180° auf.

Ferner weist das erste Einspeisesignal für die sechste Signalkurve S6 eine Amplitude von 0.6Volt und einen Phasenwinkel von 180° auf. Das zweite Einspeisesignal für die sechste Signalkurve S6 weist eine Amplitude von 1Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Ferner weist das erste Einspeisesignal für die siebte Signalkurve S7 eine Amplitude von 0.4Volt und einen Phasenwinkel von 150° auf. Das zweite Einspeisesignal für die siebte Signalkurve S7 weist eine Amplitude von 1Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf.

Schließlich weist das erste Einspeisesignal für die achte Signalkurve S8 eine Amplitude von OVolt und einen Phasenwinkel von 0° auf. Das zweite Einspeisesignal für die achte Signalkurve S8 weist eine Amplitude von 1 Volt und einen Phasenwinkel von 0° auf.

Alle Kurven steigen in etwa von -90° bis ca. -30° von -30dBi bis ca. -12dBi an. Ebenso fallen alle Kurven von ca. +30° bis 90° von ca. -12dBi bis -30dBi ab. Bei allen Kurven ist deutlich zu erkennen, dass das jeweilige Maximum der entsprechenden Kurven gegenüber dem Winkel von 0° verschoben ist. Das Maximum der ersten Kurve S1 liegt bei ca. -10°. Das Maximum der zweiten Kurve S2 liegt bei ca. -8°. Das Maximum der dritten Kurve S3 liegt bei ca. -6°. Das Maximum der vierten Kurve S4 liegt bei ca. -3°. Das Maximum der fünften Kurve S5 liegt bei ca. +3°. Das Maximum der sechsten Kurve S6 liegt bei ca. +6°. Das Maximum der siebten Kurve S7 liegt bei ca. +8°. Das Maximum der achten Kurve S8 liegt bei ca. 10°.

In Fig. 9 wird deutlich, dass eine Anpassung der Phasen- und Amplitudenunterschiede zwischen den zwei Einspeisesignalen genutzt werden kann, um das Antennendiagramm einer Array-Antenne anzupassen. Dabei ergibt sich das Antennendiagramm aus folgendem analytischen Modell:

Total Radiation = EF1 x AF1 + EF2 x AF2

EF1 = EF2 = "F

^AF = Σ^α· ^exp(— -— i—— )

Dabei steht EF1 für den Element Factor, wenn das Antennenelement über den ersten Einspeiseanschluss 3 gespeist wird.

Ferner steht AF1 für den Array Factor, wenn das Antennenelement über den ersten Einspeiseanschluss 3 gespeist wird.

Ferner steht EF2 für den Element Factor, wenn das Antennenelement über den zweiten Einspeiseanschluss 4 gespeist wird.

Ferner steht AF2 für den Array Factor, wenn das Antennenelement über den zweiten Einspeiseanschluss 4 gespeist wird.

Ferner steht Θ für die Beamrichtung der Hauptabstrahlung, a_n für die Anregung jedes einzelnen Sendeelements 10 des Array-Antennenelements 2, d für den Abstand zwischen zwei Sendeelementen 10 und M für die Anzahl der Sendeelemente 10 in dem Array- Antennenelement 2. Fig. 10 zeigt die Konfiguration einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenelements 2 zur weiteren Veranschaulichung des zu Fig. 9 dargestellten analytischen Modells. Das Antennenelement 2 in Fig. 10 weist zehn in einer Reihe angeordnete Sendeelemente 10 auf, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist lediglich eines der Sendeelemente 10 mit einem Bezugszeichen versehen. Ferner weist das Antennenelement 2 in Fig. 10 einen ersten Einspeiseanschluss 3 am rechten Ende des Antennenelements 2 und einen zweiten Einspeiseanschluss 4 am lin- ken Ende des Antennenelements 2 auf. In Fig. 10 ist ferner der Abstand d eingezeichnet, welcher den Abstand zwischen zwei den Mittelpunkten zweier Sendeelemente 10 kennzeichnet.

Ferner ist in der Mitte des Antennenelements 2 der Winkel Θ eingezeichnet, welcher die Richtung der Hauptabstrahlung des Antennenelements 2 kennzeichnet. Schließlich ist in Fig. 10 ein Koordinatenkreuz eingezeichnet, wobei die Abszissenachse des Koordinatenkreuzes parallel zu der Reihe von Sendeelementen 10 angeordnet ist. Die E-Ebene bezeichnet die Schnittebene des Antennendiagrammes in Richtung der elektrischen Feldkomponenten (hier horizontal), die H-Ebene die Schnittebene des Antennendiagrammes orthogonal dazu (hier vertikal).

Die Figuren 1 1 bis 13 zeigen zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung jeweils ein Antennenelement 2. Dabei weisen die Antennenelemente 2 in den Figuren 11 bis 13 jeweils fünf Sendeelemente 10, einen ersten Einspeiseanschluss 3 sowie einen zweiten Einspeiseanschluss 4 auf.

In Fig. 1 1 entspricht der Abstand D zwischen den einzelnen Sendeelementen 10 der halben Wellenlänge des eingespeisten Signals. Daraus ergibt sich, dass die Hauptabstrahlung der Antenne in zu der Reihe aus Sendeelementen 10 senkrechter Richtung erfolgt. Dies ist durch einen auf der Reihe aus Sendeelementen 10 senkrecht stehenden Pfeil dargestellt.

In Fig. 12 ist der Abstand D zwischen den einzelnen Sendeelementen 10 größer als die halbe Wellenlänge des an dem ersten und dem zweiten Einspeiseanschluss 3, 4 einge- speisten Signals. Daraus ergibt sich, dass die zwei Signale nicht senkrecht, sondern in einem Wnkel gegenüber der Senkrechten Abstrahlung ausgestrahlt werden. Dabei wird durch das Signal, welches an dem ersten (rechten) Einspeiseanschluss 3 eingespeist wird, eine Ausstrahlung hervorgerufen, welche gegenüber der Senkrecht auf der Reihe von Sendeelementen 10 stehenden Abstrahlung einen negativen Winkel, also einen gegen den Uhrzeigersinn verschobenen Winkel, aufweist. Ebenso wird durch das Signal, welches an dem zweiten (linken) Einspeiseanschluss 4 eingespeist wird, eine Ausstrahlung hervorgerufen, welche gegenüber der Senkrecht auf der Reihe von Sendeelementen 10 stehenden Abstrahlung einen positiven Winkel, also einen im Uhrzeigersinn verschobenen Winkel, aufweist. In Fig. 13 wird schließlich ein Antennenelement 2 gezeigt, bei dem der Abstand D zwischen den einzelnen Sendeelementen 10 kleiner als die halbe Wellenlänge des an dem ersten und dem zweiten Einspeiseanschluss 3, 4 eingespeisten Signals ist. In Fig. 13 ist ein der Fig. 12 entgegengesetzter Effekt zu beobachten, bei welchem durch das Signal, welches an dem ersten (rechten) Einspeiseanschluss 3 eingespeist wird, eine Ausstrah- lung hervorgerufen wird, welche gegenüber der Senkrecht auf der Reihe von Sendeelementen 10 stehenden Abstrahlung einen positiven Wnkel, also einen im Uhrzeigersinn verschobenen Wnkel, aufweist. Ebenso wird durch das Signal, welches an dem zweiten (linken) Einspeiseanschluss 4 eingespeist wird, eine Ausstrahlung hervorgerufen, welche gegenüber der Senkrecht auf der Reihe von Sendeelementen 10 stehenden Abstrahlung einen negativen Winkel, also einen gegen den Uhrzeigersinn verschobenen Winkel, aufweist.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche

1. Antennenanordnung (1), insbesondere Traveling Wave Antennenanordnung (1), mit einstellbarer Abstrahlcharakteristik, aufweisend: ein Antennenelement (2), welches einen ersten Einspeiseanschluss (3) an einem Ende des Antennenelements (2) und einen zweiten Einspeiseanschluss (4) an einem anderen Ende des Antennenelements (2) aufweist; eine Signalerzeugungseinheit (5), welche dazu ausgebildet ist, ein Einspeisesignal zu erzeugen, und welche dazu ausgebildet ist, das Einspeisesignal an dem ersten

Einspeiseanschluss (3) des Antennenelements (2) und an dem zweiten

Einspeiseanschluss (4) des Antennenelements (2) bereitzustellen; mindestens eine Signalanpassungseinheit (6), welche elektrisch zwischen der Signalerzeugungseinheit (5) und einem der Einspeiseanschlüsse (3, 4) angeordnet ist, und welche dazu ausgebildet ist, die Amplitude und/oder die Phase des entsprechenden

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Antennenelement (2) eine Array-Antenne (2-1 , 2-2, 2-3) aufweist, welche jeweils an einem Ende einen der Einspeiseanschlüsse (3, 4) aufweist.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Array-Antenne (2-1 , 2-2, 2-3) eine Hohlleiter-Antenne (2-1) aufweist; und/oder dass die Array-Antenne (2-1 , 2-2, 2-3) eine Mikrostreifen-Antenne (2-2) aufweist.

4. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Einspeisesignal eine dem Antennenelement (2) derart angepasste Frequenz aufweist, dass eine von dem Antennenelement (2) ausgestrahlte elektromagnetische Welle eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik aufweist.

5. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die mindestens eine Signalanpassungseinheit (6) dazu ausgebildet ist, die Amplitude und/oder der Phase des Einspeisesignals derart anzupassen, dass sich die durch das an dem ersten Einspeiseanschluss (3) und an dem zweiten Einspeiseanschluss (4) eingespeiste Einspeisesignal hervorgerufenen und von dem Antennenelement (2) abgestrahlten Wellen derart überlagern, dass eine überlagerte von dem Antennenelement (2) abgestrahlte Welle die vorgegebene veränderte Abstrahlcharakteristik aufweist.

6. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Signalanpassungseinheit (6) einen einstellbaren Phasenschieber (7) aufweist.

7. Antennenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Signalanpassungseinheit (6) einen einstellbaren Verstärker (8) aufweist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Antennenanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit den Schritten:

Erzeugen (S1) eines Einspeisesignals;

Einspeisen (S2) des Einspeisesignals an einem ersten Einspeiseanschluss (3) eines An- tennenelements (2) der Antennenanordnung (1) und an einem zweiten

Einspeiseanschluss (4) des Antennenelements (2) der Antennenanordnung (1); wobei an mindestens einem der Einspeiseanschlüsse (3, 4) ein angepasstes

Einspeisesignal eingespeist wird; und wobei beim Anpassen (S3) des Einspeisesignals die Amplitude und/oder die Phase des Einspeisesignals entsprechend einer vorgegebenen Abstrahlcharakteristik angepasst werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass das Einspeisesignal mit einer an das Antennenelement (2) derart angepassten Frequenz erzeugt wird, dass eine durch das an dem ersten Einspeiseanschluss (3) und an dem zweiten Einspeiseanschluss (4) eingespeiste nicht angepasste Einspeisesignal hervorgerufene und von dem Antennenelement (2) ausgestrahlte elektromagnetische Welle eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Antennenelement (2) als eine Array-Antenne (2-1 , 2-2, 2-3) ausgebildet ist, wobei die Einspeiseanschlüsse (3, 4) jeweils an einem Ende der Array-Antenne (2-1 , 2-2, 2-3) angeordnet sind; wobei die Amplitude und/oder der Phase des Einspeisesignals derart angepasst werden, dass sich die durch das an dem ersten Einspeiseanschluss (3) und an dem zweiten Einspeiseanschluss (4) eingespeiste Einspeisesignal hervorgerufenen von dem Antennenelement (2) abgestrahlten Wellen sich derart überlagern, dass eine überlagerte von dem Antennenelement (2) abgestrahlte Welle die vorgegebene veränderte Abstrahlcharakteristik aufweist.