EP3132495A1 - Vorrichtung zur wellenlängenselektiven abschirmung einer auf einem schiff angeordneten antenne - Google Patents

Vorrichtung zur wellenlängenselektiven abschirmung einer auf einem schiff angeordneten antenne

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EP3132495A1
EP3132495A1 EP15714828.9A EP15714828A EP3132495A1 EP 3132495 A1 EP3132495 A1 EP 3132495A1 EP 15714828 A EP15714828 A EP 15714828A EP 3132495 A1 EP3132495 A1 EP 3132495A1
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EP
European Patent Office
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antenna
screen cage
electromagnetic interference
ship
cage
Prior art date
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Application number
EP15714828.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3132495B1 (de
Inventor
Holger ARENDS
Thorsten BÜSCHER
Harm-Friedrich Harms
Dirk Ewers
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
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Publication of EP3132495A1 publication Critical patent/EP3132495A1/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/34—Adaptation for use in or on ships, submarines, buoys or torpedoes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/425—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising a metallic grid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/526—Electromagnetic shields
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective

Definitions

  • the present invention relates to a device for wavelength-selective shielding of an antenna arranged on a ship from electromagnetic interference waves.
  • antennas for receiving and transmitting powerful signals in the form of electromagnetic waves.
  • a top deck antennas cause field strengths of about 100 V / m.
  • the field strength of the antennas associated with the high field strength then leads to an increased susceptibility to interference during operation if the antenna has a lower EMC resistance compared to the field strength.
  • commercial mass-produced antennas have an EMC strength that is about 10 V / m, and thus usually below the field strengths occurring, for example, on an upper deck.
  • the object of the present invention is to provide a device which allows commercial, mostly mass-produced antennas with a given EMC To arrange strength in the areas of a ship in which the field strength exceeds the EMC strength of the antenna.
  • the object of the present invention is achieved by a device for
  • Umbrella cage formed Faraday cage, which at least partially encloses the antenna, wherein the screen cage comprises rods of electrically conductive material, which are arranged such that the screen cage forms a high pass for the electromagnetic interference wave.
  • the device according to the invention has the advantage that the high pass provides for a wave-selective shielding, with which a long-wave, d. H. high-frequency electromagnetic interference wave is prevented from being coupled into the screen cage and thus the field strength exposure can be suppressed by the electromagnetic interference wave.
  • the antenna is a transmitting antenna
  • the screen cage is able to prevent the coupling out of electromagnetic interference waves, which emanate in the form of spurious emissions from the antenna. Overall, this can reduce the susceptibility of the antenna with the device according to the invention, which ultimately leads to the fact that antennas with an originally lower EMC strength in the area with a potentially high Felsstärbeetzschlagung can be used.
  • the shielded antenna is preferably one whose EMC strength has a value below 20 V / m and / or for satellite communication
  • the high-pass filter is designed such that the electromagnetic signal waves required for the operation of the antenna are transmitted by the screen cage.
  • This can be an antenna for sending and / or
  • the screen cage is individually adapted to the antenna and / or to its application. Furthermore, it is conceivable that the device is designed such that it can be placed on already integrated in a ship antennas. Furthermore, it is conceivable that a
  • a plurality of antennas is at least partially disposed within the screen cage.
  • the electrically conductive rods are arranged such that they form meshes with different mesh sizes and / or mesh shape. It is conceivable that the stitches have substantially the shape of a rectangle, a trapezoid and / or a circle. Furthermore, it is conceivable that the meshes are curved to adapt to the antenna. In particular, the electrically conductive rods are arranged in a lattice-like manner, thereby fixing the self-contained meshes of the mesh, wherein a mesh size is determined by the rods bounding the mesh.
  • the shielding ability can be optimally adapted to the environment and the
  • the antenna is arranged in the center of the screen cage. This makes the shield for the antenna is particularly effective. It is also conceivable that the antenna is offset or inclined parallel to a central axis. Preferably, then the meshes are adjusted accordingly to effect effective shielding.
  • a mesh size defining mesh size will vary within a mesh.
  • the mesh size is determined by a distance between two opposite points on the mesh.
  • the mesh size determines the screen attenuation by its size.
  • the screen cage can be designed in such a way that electromagnetic interference waves with a wavelength greater than a cut-off wavelength, which is predetermined by the mesh sizes, are shielded.
  • the mesh size advantageously determines the wavelength selectivity.
  • the mesh size is adapted to the shape of the antenna.
  • a surface defined by the screen cage it is conceivable for a surface defined by the screen cage to be essentially parallel to the surface
  • the device can be designed as accurately as possible to the antenna.
  • the screen cage is arranged on an electrically conductive frame, wherein the frame is designed to receive the antenna.
  • the frame fixes the antenna relative to the screen cage and advantageously provides for the non-contact arrangement between antenna and screen cage.
  • the frame has fastening means by which the device is fixed to the ship.
  • a maximum mesh size of the meshes is less than 1/10 of the wavelength of the electromagnetic interference waves and / or
  • a smallest mesh size of the mesh is greater than 1/10 of the wavelength of an electromagnetic signal wave.
  • an average mesh size of the mesh is between 1/10 of the wavelength of the electromagnetic interference wave and 1/10 of the wavelength of an electromagnetic signal wave.
  • an EMC strength of the antenna is less than 15 V / m.
  • the mesh sizes are adapted to further electromagnetic interference waves emanating from further arranged on the ship antennas.
  • the individual adaptation to the conditions imposed by the ship makes it possible to use the antenna as trouble-free as possible.
  • the rods have a non-ferromagnetic metal and / or a rod thickness is adapted to the electromagnetic interference wave. Due to the suitable material and the thickness of the rods, the susceptibility to interference of the antenna during operation can be further reduced.
  • the screen cage is not formed square. Rather, it is provided that the screen cage is at least partially curved. If the screen cage surrounded the antenna square, the device would take a corresponding amount of space (depending on the longest extension of the antenna inside the screen cage). Accordingly, that allows
  • the screen cage is designed such that it is a.
  • the electromagnetic interference waves can be so attenuated that the otherwise occurring by the long-wave electromagnetic interference waves field strength can be suppressed in an advantageous manner.
  • the device has an exchangeable screen cage and / or a further screen cage, which can be placed on the screen cage for adaptation to a changed interference wavelength.
  • Shielding can be effected. It is conceivable that different external sources of interference emit electromagnetic interference waves, each with different Störwellenin. Depending on the ship's position relative to the external sources of interference, the screen cage or the further screen cage can then be chosen, which is suitable for the most effective possible shielding from electromagnetic interference waves emanating from the external source.
  • the screen cage is adapted to the location of the antenna on the ship.
  • the antenna is loaded on one side more by electromagnetic interference waves, for example by its arrangement relative to a powerful transmitter, and that according to the
  • Screen cage in particular its mesh shape is designed that the most effective shielding for the antenna can be achieved.
  • Another object of the present invention is a ship with a device as described above. This allows me to realize a ship in which one does not depend on custom-made antennas with a reduced susceptibility to interference.
  • the special designs for the antennas allow to be replaced by mass-produced, ie components-off-the-shelf (cots) antenna.
  • FIG. 1 shows a ship with antennas, for which a device for
  • Wavelength-selective shielding of the antennas is provided according to the present invention.
  • FIG. 2 shows an apparatus for wavelength-selective shielding of the antenna from electromagnetic waves according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a ship 10 for which the device for wavelength-selective shielding of an antenna 1 against electromagnetic interference waves 5 is provided.
  • the ship 10 comprises an antenna 2 capable of receiving and / or transmitting signals in the form of electromagnetic waves, the electromagnetic
  • the antenna 1 is exposed on such a ship to a plurality of electromagnetic interference waves 5, which differ from each other substantially by their wavelength or frequency.
  • the individual electromagnetic interference waves 5 can be generated by an external source, for example a satellite 3, another ship or a transmission center on land, and / or an internal source, for example a further antenna 2 on the ship 10.
  • electromagnetic interference waves not provided for the operation of the antenna 1 may adversely affect the functionality of the antenna 1.
  • a measure of the susceptibility of the antenna 1 is given by their EMC strength.
  • the device comprises a screen cage 4 shaped Faraday cage.
  • the screen cage 4 envelops the front of the
  • the screen cage 4 is designed such that it forms a high pass.
  • the screen cage 4 blocks electromagnetic interference waves 5 with a large wave length, i. H. small frequency, and allows electromagnetic signal waves with a small Wellenläge, d. H. large frequency happen. This advantageously prevents the high field strengths of the long-wave interfering signals from being coupled into the cage or that, in the case of a transmitting antenna in the screen cage 4, no long-wave spurious emissions emanating from the antenna 1 are coupled out of the screen cage 4.
  • Useful signals or electromagnetic signal waves pass the screen cage 1 largely lossless.
  • FIG. 2 shows a device for wavelength-selective shielding of the antenna 1 of electromagnetic interference waves 5 according to a first exemplary embodiment of the present invention. It is provided in particular that the
  • Umbrella cage 4 electrically conductive rods 8, preferably made of a non-ferromagnetic metal having, wherein the rods 8 are arranged like a grid and thereby forming mesh 7.
  • the rods 8 are arranged like a grid and thereby forming mesh 7.
  • at least two stitches 7 differ by their
  • the device comprises a, preferably electrically conductive, frame 6, which is designed to receive the antenna 1, is mounted directly or indirectly on the screen cage 4 and
  • the device on the ship 10 preferably has fastening means with which the device on the ship 10, For example, on the outer skin, can be mounted.
  • the protruding through the frame 6 in the screen cage 4 antenna 1 is thus at least partially from
  • Umbrella cage wrapped 4 is preferably arranged centrally in her. It is provided in particular that the screen cage 4 is adapted in shape to the shape of the antenna 1. In particular, a surface spanned by the screen cage 4 extends substantially parallel to an outer surface of the antenna 1. In this case, the screen cage 4 has a curvature in its shape. In this case, the meshes 7 are preferably trapezoidal in a curved region, or the rods 8 forming the meshes are arranged such that they form a trapezoidal frame for the mesh 7. Furthermore, it is provided that the screen cage 4 as a further mesh shape has a circular mesh 7, which is preferably arranged in the longitudinal direction of the antenna 1 above this. Furthermore, it is provided that there are at least two mesh sizes 9 for the individual stitches.
  • the mesh size 9 changes within the extension of the single stitch 7.
  • the mesh size 9 is defined as the distance between two opposite points on the self-contained loop 7.
  • a maximum mesh size is smaller than 1/10 of the wavelength of the electromagnetic interference wave length 5 and / or a smallest mesh size is greater than 1/10 of the wavelength of the electromagnetic signal wave.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Vorrichtung zur wellenlängenselektiven Abschirmung einer auf einem Schiff angeordneten Antenne vor elektromagnetischen Störwellen vor, wobei die Vorrichtung zur Abschirmung einen als Schirmkäfig ausgebildeten Faradaykäfig, der die Antenne zumindest teilweise umhüllt, umfasst, wobei der Schirmkäfigen Stäbe aus elektrisch leitendem Material aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Schirmkäfig einen Hochpass für elektromagnetische Störwellen bildet

Description

BESCHREIBUNG
Titel Vorrichtung zur wellenlängenselektiven Abschirmung einer auf einem Schiff angeordneten
Antenne
Stand der Technik Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wellenlängenselektiven Abschirmung einer auf einem Schiff angeordneten Antenne vor elektromagnetischen Störwellen.
Auf Schiffen, insbesondere auf militärisch genutzten Marineschiffen gibt es eine Vielzahl an Antennen zum Empfangen und Senden von leistungsstarken Signalen in Form von elektromagnetischen Wellen. Gerade die auf einem Oberdeck angeordneten Antennen verursachen Feldstärken von etwa 100 V/m. Die mit der hohen Feldstärke einhergehende Feldstärkebeaufschlagung der Antennen führt dann zu einer erhöhten Störanfälligkeit im Betrieb, wenn die Antenne eine im Vergleich zur Feldstärke kleinere EMV-Festigkeit aufweist. Typischerweise haben kommerzielle seriengefertigte Antennen eine EMV- Festigkeit, die etwa bei 10 V/m und damit in der Regel unterhalb der beispielsweise auf einem Oberdeck auftretenden Feldstärken liegt.
Um der Störanfälligkeit durch die hohen Feldstärken zu entgehen, sieht es der Stand der Technik vor, die seriengefertigte Antenne, d. h. eine components-off-the-shelf (cots)- Antenne, durch eine kostspielige Antenne mit einer entsprechend hohen EMV-Festigkeit zu ersetzen oder an einem Ort am Schiff zu platzieren, an dem eine Feldstärkenbeaufschlagung eher unwahrscheinlicher ist. Da gerade der Platz auf militärisch genutzten Marineschiffen eingeschränkt ist, lässt sich oftmals keine alternative Befestigungsstelle für die Antenne finden. Das Ersetzen der serienmäßigen Antennen ist dann in der Regel mit einem erheblichen Kostenmehraufwand verbunden, insbesondere wenn mehrere Antennen ersetzt werden müssen.
Offenbarung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt kommerzielle, meist seriengefertigte Antennen mit einer gegebenen EMV- Festigkeit auch in den Bereichen eines Schiffs anzuordnen, in denen die Feldstärke die EMV-Festigkeit der Antenne überschreitet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zur
wellenlängenselektiven Abschirmung einer auf einem Schiff angeordneten Antenne vor einer elektromagnetischen Störwelle, wobei die Vorrichtung zur Abschirmung einen als
Schirmkäfig ausgebildeten Faradaykäfig, der die Antenne zumindest teilweise umhüllt, umfasst, wobei der Schirmkäfig Stäbe aus elektrisch leitendem Material aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Schirmkäfig einen Hochpass für die elektromagnetische Störwelle bildet.
Gegenüber dem Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, dass der Hochpass für eine wellenselektive Abschirmung sorgt, mit der eine langwellige, d. h. hochfrequente elektromagnetische Störwelle am Einkoppeln in den Schirmkäfig gehindert wird und folglich die Feldstärkebeaufschlagung durch die elektromagnetische Störwelle unterbunden werden kann. Handelt es sich bei der Antenne um eine Sendeantenne, ist der Schirmkäfig zudem in der Lage, das Auskoppeln von elektromagnetischen Störwellen, die in Form von Nebenaussendungen von der Antenne ausgehen, zu unterbinden. Insgesamt lässt sich dadurch die Störanfälligkeit der Antenne mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verringern, was schließlich dazu führt, dass auch Antennen mit einer ursprünglich niedrigeren EMV-Festigkeit im Bereich mit einer potentiell hohen Felsstärkebeaufschlagung einsetzbar sind.
Vorzugsweise handelt es sich bei der abgeschirmten Antenne um eine solche, deren EMV- Festigkeit einen Wert unter 20 V/m aufweist und/oder für die Satellitenkommunikation
(SatCom) vorgesehen ist. Insbesondere ist der Hochpass derart ausgestaltet, dass die zum Betrieb der Antenne erforderlichen elektromagnetischen Signalwellen vom Schirmkäfig durchgelassen werden. Dabei kann es sich um eine Antenne zum Senden und/oder
Empfangen von elektromagnetischen Wellen handeln. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Schirmkäfig individuell an die Antenne und/oder an sein Einsatzgebiet angepasst ist. Weiterhin ist es denkbar, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie auf bereits in einem Schiff integrierte Antennen aufsetzbar ist. Weiterhin ist es denkbar, dass eine
Mehrzahl an Antennen zumindest teilweise innerhalb des Schirmkäfigs angeordnet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die elektrisch leitenden Stäbe derart angeordnet sind, dass sie Maschen mit unterschiedlichen Maschengrößen und/oder Maschenform bilden. Dabei ist es denkbar, dass die Maschen im Wesentlichen die Form eines Rechtecks, eines Trapezes und/oder eines Kreises aufweisen. Weiterhin ist es denkbar, dass die Maschen zur Anpassung an die Antenne gewölbt sind. Insbesondere sind die elektrisch leitendenden Stäbe gitterartig angeordnet und legen dadurch die in sich geschlossenen Maschen des Gitters fest, wobei eine Maschengröße durch die die Masche begrenzenden Stäbe festgelegt wird. Durch die Variation der Maschen in Form und
Geometrie lässt sich die Abschirmfähigkeit bestens an die vom Umfeld und den
Wellenlängen der elektromagnetischen Störwelle und der Signalwelle vorgegebenen
Bedingungen anpassen, um einen möglichst effektiven Abschirmeffekt zu erzielen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Antenne im Zentrum des Schirmkäfigs angeordnet ist. Dadurch lässt sich die Abschirmung für die Antenne besonderes effektiv gestalten. Es ist auch denkbar, dass die Antenne parallel zu einer Zentralachse versetzt oder zu dieser geneigt ist. Vorzugsweise sind dann die Maschen entsprechend angepasst, um eine effektive Abschirmung zu bewirken.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine die Maschengröße festlegende Maschenweite innerhalb einer Masche variiert. Dabei wird die Maschenweite durch einen Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Punkten auf der Masche festgelegt. Die Maschenweite bestimmt durch ihre Größe die Schirmdämpfung. Dadurch lässt sich der Schirmkäfig gezielt so ausgestalten, dass elektromagnetische Störwellen mit einer Wellenlänge größer als eine Grenzwellenlänge, die von der Maschenweiten vorgegeben ist, abgeschirmt werden. Mit anderen Worten: die Maschenweite bestimmt in vorteilhafter Weise die Wellenlängenselektivität mit.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Maschengröße an die Form der Antenne angepasst ist. Insbesondere ist es denkbar, dass eine durch den Schirmkäfig aufgespannte Fläche im Wesentlichen parallel zu der
Außenfläche der Antenne verläuft. Dadurch lässt sich die Vorrichtung möglichst passgenau an die Antenne ausgestaltet.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schirmkäfig an einem elektrisch leitendenden Rahmengestell angeordnet ist, wobei das Rahmengestell zur Aufnahme der Antenne ausgebildet ist. Das Rahmengestell fixiert insbesondere die Antenne relativ zum Schirmkäfig und sorgt in vorteilhafter Weise für die kontaktfreie Anordnung zwischen Antenne und Schirmkäfig. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Rahmengestell Befestigungsmittel aufweist, über die die Vorrichtung am Schiff fixiert wird. Durch eine sicher am Schiff befestigte Vorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise sicherstellen, dass die Antenne auch bei Seegang kontaktfrei mit einem fixen relativen Abstand zum Schirmkäfig angeordnet bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass — eine größte Maschenweite der Maschen kleiner ist als 1/10 der Wellenlänge der elektromagnetischen Störwellen und/oder
— eine kleinste Maschenweite der Maschen größer ist als 1/10 der Wellenlänge einer elektromagnetischen Signalwelle. Vorzugsweise liegt eine durchschnittliche Maschenweite der Maschen zwischen einem 1/10 der Wellenlänge der elektromagnetischen Störwelle und einem 1/10 der Wellenlänge einer elektromagnetischen Signalwelle. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise bewirken, dass die elektromagnetische Störwelle effektiv gedämpft wird und gleichzeitig die elektromagnetische Signalwelle möglichst verlustfrei den Schirmkäfig in vorteilhafter Weise passieren kann.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine EMV-Festigkeit der Antenne kleiner ist als 15 V/m. Diese Anforderungen sind vorzugsweise bei kommerziellen, seriengefertigten Antennen vorzufinden, die aufgrund ihrer massenhaften Herstellung zumeist preisgünstig zu erstehen sind. Das Ersetzen der Spezialanfertigungen, die in ihrer Anschaffung mit Mehrkosten verbunden sind, durch die kommerziellen seriengefertigten Antennen führ zu einer Kostenersparnis, ohne die Funktionalität der Antenne zu gefährden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Maschengrößen angepasst sind an weitere elektromagnetische Störwellen, die von weiteren auf dem Schiff angeordneten Antennen ausgehen. Durch die individuelle Anpassung an die vom Schiff vorgegebenen Bedingungen lässt sich ein möglichst störungsfreier Gebrauch der Antenne ermöglichen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Stäbe ein nicht-ferromagnetisches Metall aufweisen und/oder eine Stabdicke an die elektromagnetische Störwelle angepasst ist. Durch das geeignete Material und die Dicke der Stäbe lässt sich die Störanfälligkeit der Antenne im Betrieb weiter reduzieren. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schirmkäfig nichtquadratisch geformt ist. Vielmehr ist es vorgesehen, dass der Schirmkäfig zumindest teilweise gewölbt ist. Würde der Schirmkäfig die Antenne quadratisch umgeben, würde die Vorrichtung entsprechend viel Platz einnehmen (abhängig von der längsten Erstreckung der Antenne innerhalb des Schirmkäfigs). Entsprechend erlaubt das
nichtquadratische Ausgestalten des Schirmkäfigs eine möglichst platzsparende Formung der Vorrichtung, die sich entsprechend einfach in das Schiff integrieren lässt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegende Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schirmkäfig derart ausgestaltet ist, dass er für die elektromagnetische Störwelle eine
Dämpfung vom mehr als 10 dB, bevorzugt mehr als 15 dB und besonders bevorzugt mehr als 20 dB aufweist. Dadurch lassen sich die elektromagnetischen Störwellen derart abschwächen, dass die durch die langwelligen elektromagnetischen Störwellen andernfalls auftretende Feldstärkebeaufschlagung in vorteilhafter Weise unterdrückt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung einen austauschbaren Schirmkäfig und/oder einen weiteren Schirmkäfig aufweist, der auf den Schirmkäfig zur Anpassung an eine geänderte Störwellenlänge, aufsetzbar ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass durch die jeweilige Wahl des
Schirmkäfigs bzw. des weiteren Schirmkäfigs eine an die Umgebung angepasste
Abschirmung bewirkt werden kann. Es ist dabei denkbar, dass unterschiedliche externe Störquellen elektromagnetische Störwellen mit jeweils verschiedenen Störwellenlängen aussenden. Abhängig vom Standpunkt des Schiffes relativ zu den externen Störquellen kann dann der Schirmkäfig oder der weitere Schirmkäfig gewählt werden, der zu einer möglichst effektiven Abschirmung vor elektromagnetischen Störwellen, die von der externen Quelle ausgehen, geeignet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Schirmkäfig an den Ort der Antenne auf dem Schiffs angepasst ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Antenne einseitig stärker durch elektromagnetische Störwellen, beispielsweis durch seine Anordnung relativ zu einem leistungsstarken Sender, belastet wird und das entsprechend der
Schirmkäfig, insbesondere seine Maschenform ausgestaltet ist, dass eine möglichst effektive Abschirmung für die Antenne erzielt werden kann. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schiff mit einer Vorrichtung wie sie oben beschrieben wurde. Dadurch lässt ich ein Schiff realisieren, bei dem man nicht auf Spezialanfertigungen für Antennen mit einer reduzierten Störanfälligkeit angewiesen ist. Insbesondere erlauben es die Spezialanfertigungen für die Antennen durch seriengefertigte, d. h. components-off-the-shelf (cots)- Antenne, zu ersetzen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt ein Schiff mit Antennen, für das eine Vorrichtung zur
wellenlängenselektiven Abschirmung der Antennen gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Die Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zur wellenlängenselektiven Abschirmung der Antenne vor elektromagnetischen Wellen gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In Figur 1 ist ein Schiff 10 dargestellt, für das die Vorrichtung zur wellenlängenselektiven Abschirmung einer Antenne 1 vor elektromagnetischen Störwellen 5 vorgesehen ist.
Vorzugsweise umfasst das Schiff 10 eine Antenne 2, die zum Empfangen und/oder Senden von Signalen in Form von elektromagnetischen Wellen, den elektromagnetischen
Signalwellen ausgebildet ist. Dabei ist die Antenne 1 auf einem solchen Schiff einer Vielzahl von elektromagnetischen Störwellen 5 ausgesetzt, die sich untereinander im Wesentlichen durch ihre Wellenlänge bzw. Frequenz unterscheiden. Insbesondere können die einzelnen elektromagnetischen Störwellen 5 von einer externen Quelle, beispielsweise einem Satellit 3, einem anderes Schiff oder einer Sendezentrale an Land, und/oder einer internen Quelle, beispielsweise einer weiteren Antenne 2 auf dem Schiff 10, erzeugt werden. Nicht für den Betrieb der Antenne 1 vorgesehene elektromagnetische Störwellen wirken sich unter Umständen nachteilig auf die Funktionstüchtigkeit der Antenne 1 aus. Ein Maß für die Störanfälligkeit der Antenne 1 ist durch ihre EMV-Festigkeit gegeben. Seriengefertigte Antennen 1 haben beispielsweise bei Frequenzen zwischen 1 .5 MHz und 30 MHz eine EMF- Festigkeit von etwa 10 V/m, wobei von Antennen auf einem Oberdecksbereich eines Marineschiffs durchaus auch Feldstärken um die 100 V/m erzielt werden. Daher ist mit einer die Funktionstüchtigkeit der Antenne 1 einschränkenden Feldstärkebeaufschlagung durch die elektromagnetische Störwelle 5 zu rechnen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die insbesondere die störanfälligen, seriengefertigten Antennen 1 zum Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalwellen 5 unabhängig von der am Einsatzort herrschenden Feldstärkebeaufschlagung einsatzfähig macht. Dazu ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung einen als Schirmkäfig 4 ausgeformten Faradaykäfig umfasst. Der Schirmkäfig 4 umhüllt dabei die vor den
elektromagnetischen Störwellen 5 andernfalls gestörte Antenne 1 zumindest teilweise.
Insbesondere ist der Schirmkäfig 4 derart ausgestaltet, dass er einen Hochpass bildet. Als solcher blockiert der Schirmkäfig 4 elektromagnetische Störwellen 5 mit einer großen Wellenläge, d. h. kleiner Frequenz, und lässt elektromagnetische Signalwellen mit einer kleinen Wellenläge, d. h. großer Frequenz passieren. Dadurch lässt sich vorteilig verhindern, dass die hohen Feldstärken der langwelligen Störsignale nicht in den Käfig einkoppeln bzw. dass - im Falle einer Sendeantenne im Schirmkäfig 4 - keine langwelligen von der Antenne 1 ausgehenden Nebenaussendungen aus dem Schirmkäfig 4 ausgekoppelt werden.
Stattdessen können die für den Betrieb der Antenne 1 erforderlichen kurzwelligen
Nutzsignale bzw. elektromagnetischen Signalwellen den Schirmkäfig 1 weitgehend verlustfrei passieren.
In Figur 2 ist eine Vorrichtung zur wellenlängenselektiven Abschirmung der Antenne 1 von elektromagnetischen Störwellen 5 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der
Schirmkäfig 4 elektrisch leitende Stäbe 8, vorzugsweise aus einem nicht-ferromagnetischen Metall, aufweist, wobei die Stäbe 8 gitterartig angeordnet sind und dabei Maschen 7 ausbilden. Vorzugsweise unterscheiden sich zumindest zwei Maschen 7 durch ihre
Maschengröße und/oder -form, wobei die jeweilige Maschengröße durch die (Leer-)Fläche festgelegt ist, die zwischen den die einzelne Maschen 7 begrenzenden Stäben 8 angeordnet ist. Die Maschengröße legte ein Apertur der Masche 7 fest, die mitbestimmt welche elektromagnetischen Störwellen 5 in Hinblick auf ihre Wellenlängen vom Faradaykäfig gedämpft werden und ist entsprechend an die Wellenlänge einer oder mehrerer langwelligen elektromagnetischen Störwellen 5 angepasst. Weiterhin umfasst die Vorrichtung ein, vorzugsweise elektrisch leitendendes, Rahmengestell 6, das zur Aufnahme der Antenne 1 ausgestaltet ist, unmittelbar oder mittelbar am Schirmkäfig 4 angebracht ist und
vorzugsweise Befestigungsmittel aufweist, mit denen die Vorrichtung am Schiff 10, beispielsweise an dessen Außenhaut, montiert werden kann. Die durch das Rahmengestell 6 in den Schirmkäfig 4 hineinragende Antenne 1 wird damit zumindest teilweise vom
Schirmkäfig 4 umhüllt und ist vorzugsweise zentral in ihr angeordnet. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der Schirmkäfig 4 in seiner Form an die Gestalt der Antenne 1 angepasst ist. Insbesondere verläuft eine vom Schirmkäfig 4 aufgespannte Fläche im Wesentlichen parallel zu einer Außenfläche der Antenne 1. Dabei weist der Schirmkäfig 4 in seiner Form eine Krümmung auf. Dabei sind die Maschen 7 in einem Krümmungsbereich vorzugsweise trapezartig ausgestaltet bzw. die die Maschen bildenden Stäbe 8 sind derart angeordnet sind, dass sie einen trapezartigen Rahmen für die Masche 7 bilden. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Schirmkäfig 4 als weitere Maschenform eine kreisrunde Masche 7 aufweist, die vorzugsweise in Längsrichtung der Antenne 1 oberhalb dieser angeordnet ist. Weiterhin ist es vorgesehen, dass es mindestens zwei Maschenweiten 9 für die einzelnen Maschen gibt. Insbesondere ändert sich die Maschenweite 9 innerhalb der Erstreckung der einzelnen Masche 7. Dabei wird die Maschenweite 9 als der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Punkten auf der in sich geschlossenen Masche 7 festgelegt. Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine größte Maschenweite kleiner ist als 1/10 der Wellenlänge der elektromagnetischen Störwellenlänge 5 und/oder eine kleinste Maschenweite größer ist als 1/10 der Wellenlänge der elektromagnetischen Signalwelle.
Bezugszeichenliste
1 Antenne
2 weitere Antenne
3 Satellit
4 Schirmkäfig
5 elektromagnetische Welle
6 Rahmengestell
7 Masche
8 elektrisch leitender Stab
9 Maschenweite
10 Schiff

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung zur wellenlängenselektiven Abschirmung einer auf einem Schiff (10) angeordneten Antenne (1 ) vor einer elektromagnetischen Störwelle (5), wobei die Vorrichtung zur Abschirmung einen als Schirmkäfig (4) ausgebildeten Faradaykäfig, der die Antenne (1 ) zumindest teilweise umhüllt, umfasst, wobei der Schirmkäfig (4) Stäbe (8) aus elektrisch leitendem Material aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Schirmkäfig (4) einen Hochpass für die elektromagnetische Störwelle (5) bildet.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei die elektrisch leitenden Stäbe (8) derart
angeordnet sind, dass sie Maschen (7) mit unterschiedlichen Maschengrößen und/oder Maschenformen bilden.
3. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenne (1 ) im Zentrum des Schirmkäfigs (4) angeordnet ist.
4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine die
Maschengröße festlegende Maschenweite (9) innerhalb einer Masche (7) variiert.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschengröße an die Form der Antenne (1 ) angepasst ist.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirmkäfig (4) an einem elektrisch leitendenden Rahmengestell (6) angeordnet ist, wobei das Rahmengestell (6) zur Aufnahme der Antenne (1 ) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
— eine größte Maschenweite kleiner ist als 1/10 der Wellenlänge der
elektromagnetischen Störwellen (5) und/oder
— eine kleinste Maschenweite größer ist als 1/10 der Wellenlänge der
elektromagnetischen Signalwelle.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine EMV- Festigkeit der Antenne (1 ) kleiner ist als 15 V/m.
9. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschengrößen angepasst sind an weitere elektromagnetische Störwellen (5), die von weiteren auf dem Schiff (10) angeordneten Antennen (2)ausgehen.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch
leitenden Stäbe (8) ein nicht-ferromagnetisches Metall aufweisen und/oder eine Stabdicke an die elektromagnetische Störwelle (5) angepasst ist.
1 1. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirmkäfig (4) nichtquadratisch geformt ist.
12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirmkäfig (4) derart ausgestaltet ist, dass er für die elektromagnetische Störwelle (5) eine
Dämpfung von mehr als 10 dB, bevorzugt mehr als 15 dB und besonders bevorzugt mehr als 20 dB aufweist.
13. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung einen austauschbaren Schirmkäfig und/oder einen weiteren Schirmkäfig aufweist, der auf den Schirmkäfig (4) zur Anpassung an eine geänderte Störwellenlänge aufsetzbar ist.
14. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirmkäfig (4) an den Ort der Antenne (1 ) innerhalb oder außerhalb des Schiffs (10) angepasst ist.
15. Schiff (10) mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
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