EP3747084A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Schaltungsanordnung

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EP3747084A1
EP3747084A1 EP19702881.4A EP19702881A EP3747084A1 EP 3747084 A1 EP3747084 A1 EP 3747084A1 EP 19702881 A EP19702881 A EP 19702881A EP 3747084 A1 EP3747084 A1 EP 3747084A1
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EP
European Patent Office
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quadrature hybrid
outputs
circuit arrangement
output
antenna
Prior art date
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EP19702881.4A
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English (en)
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EP3747084B1 (de
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Alexander Popugaev
Mengistu TESSEMA
Rainer Wansch
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Publication of EP3747084B1 publication Critical patent/EP3747084B1/de
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/19—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port of the junction type
    • H01P5/22—Hybrid ring junctions
    • H01P5/227—90° branch line couplers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a circuit arrangement for feeding an antenna structure and to an antenna arrangement with a corresponding circuit arrangement.
  • Preferred embodiments relate to an extended bandwidth feed network for dual and single circularly polarizing antenna structures.
  • Circular polarization offers the advantage for many applications that polarization tracking can be dispensed with.
  • signals from global navigation systems are right-handed circularly polarized (RHCP).
  • RHCP right-handed circularly polarized
  • Fig. 6 illustrates the GNSS signals in the L band.
  • the bands of the individual GNSS systems GPS-marked reference symbols L, GLONASS - marked with the reference symbol G, Galileo - marked with the reference symbol E and Beidou - marked with the reference symbol B
  • L global navigation systems
  • GLONASS - marked with the reference symbol G Galileo - marked with the reference symbol E
  • Beidou - marked with the reference symbol B are made recognizable with different hatching.
  • the orthogonally polarized component is, for example, left-handed circularly polarized (LHCP).
  • FIGS. 7a and 7b show a broadband representative of antennas with four-point feed (compare [2] and [3]), while FIGS. 7d-7f show multi-band configurations (see [4] and [5]), which will be explained below with reference to FIG.
  • FIG. 7g illustrates a feed network architecture 1 for single circularly polarized antennas (four-point feed for a RHCP network).
  • the feed network 1 comprises a first quadrature hybrid 12, which is arranged on the input network 1 (see input 1e) and a second and a third quadrature hybrid 14 and 16, which are arranged on the output side (compare antenna outputs 1 a1, 1a2, 1 a3 and 1 a4).
  • Each of these quadrature hybrids 12, 14 and 16 comprises two inputs 12e1 and 12e2 or 14e1 and 14e2 or 16e1 and 16e2 and two outputs 12a1 and 12a2 or 14a1 and 14a2 or 16a1 and 16a2.
  • Each quadrature hybrid can pass a signal received via one of the inputs 12e1 to 16e2 with a phase offset at one of the outputs 12a1 to 16a1 and, without a phase offset, another one of the outputs 12a2 to 16a2.
  • the feed network 1 has provided at the input 1e the quadrature hybrid 12, which is connected via the quadrature hybrid 14 to the outputs 1 a1 and 1 a2. Further, the quadrature hybrid 12 is connected via the hybrid 16 to the outputs 1 a3 and 1 a4.
  • the first quadrature hybrid 12 is arranged on the input side and receives an RHCP signal via the output 12e1, wherein the second output 12e2 is to be regarded as terminated (compare terminating resistor 5).
  • the quadrature hybrid 12 forwards the RHCP signal to the output 12a1 with a phase offset of 90 degrees and without phase offset to the output 12a2.
  • the output 12a1 is connected to the input 14e1 of the second quadrature hybrid 14.
  • the second input of the quadrature hybrid 14, namely the input 14e2 is terminated (see termination resistor 5).
  • the outputs of the second quadrature hybrid 14 are connected to the outputs 1 a1 and 1a2 (14a1 to 1a1 and 14a2 to 1 a2). Egg- Of the two outputs 14a1 and 14a2, namely the output 14a2 added a further phase offset of 90 degrees.
  • the signal at output 1 a2 is 270 degrees out of phase while the output is at 0 degrees
  • Output 14a1 connected to the antenna output 1a1 is 180 degrees out of phase.
  • the third quadrature hybrid 16 is coupled with its input 16e1 to the output 12a2 of the first quadrature hybrid 12, while the second input 16e2 is terminated (compare termination resistor 5).
  • the outputs 14a1 (0 degree output) and 16a2 (90 degree output) are coupled to the antenna outputs 1 a3 and 1 a4 (16a1 to 1 a3 and 16a2 to 1 a4).
  • the RHCP signal is phase-shifted by 0 degrees at the output 1 a3, while it is 90 degrees out-of-phase in the output 1 a4 (offset by the third quadrature hybrid 16).
  • FIG. 7h shows a feed network topology with RHCP and LHCP modes. This is based on a two-point feed.
  • the feed network 2 of FIG. 7h comprises an input 2e designed for LHCP and RHCP signals as well as two outputs 2a 1 and 2a2.
  • a quadrature hybrid 12 is connected.
  • LHCP signals are received via input 12e1
  • RHCP signals are received via input 12e2.
  • the output 12a1 (90 degree output) is connected to the antenna output 2a2, while the output 12a2 (0 degree output) is connected to the antenna output 2a2.
  • the realizable bandwidth of patch antennas fed in terms of the shape of the directional characteristic and the cross polarization suppression is significantly lower than a four-point powered antenna with, for example, the supply network 1 from FIG. 7g. Even in the case of multiband stack patch antennas, the bandwidth is only a few percent each.
  • the object of the present invention is therefore to provide a feed network, which has an improved compromise of broadband and flexibility.
  • Embodiments of the present invention provide a circuit arrangement for feeding an antenna structure.
  • the circuit arrangement comprises a first input for LHCP signals, a second input for RHCP signals and four antenna outputs.
  • the circuit network has a first, a second, a third quadrature hybrid and at least two delay lines between the inputs and outputs.
  • the first quadrature hybrid is coupled on the input side to the first and the second input and on the output side to the second and the third quadrature hybrid.
  • the second quadrature hybrid is coupled on the output side to two of the four antenna outputs, wherein the third quadrature hybrid is coupled on the output side to two further of the four antenna outputs.
  • the at least two delay lines are connected to two of the four antenna outputs, e.g. B. on the second and third, or on the first and fourth provided.
  • Embodiments of the present invention are based on the finding that a feed network with two predefined signal paths can be created by a circuit arrangement with at least three quadrature hybrids and at least two delay lines, which (firstly) has an extended bandwidth and (second) both for dual (first and second Path) as well as simply circular-polarizing (first or second path) antenna structures can be used.
  • the disadvantages discussed in relation to the prior art are completely avoided.
  • the feed network is also easy to set up.
  • the feed network is designed to drive antennas with up to four feed points.
  • the second quadrature hybrid can be coupled directly to the first of the four antenna outputs on the output side and the quadrature hybrid can be coupled directly to the fourth of the four antenna outputs on the output side.
  • delay lines are then provided for coupling the third and fourth antenna output to the second and the third quadrature hybrid.
  • FIG. 1 For this circuit arrangement is based on the basic topology explained above, wherein the fourth of the five quadrature hybrids and the fifth of the five quadrature hybrids are connected in series and the input side connected to one output of the second and third quadrature hybrid in such a way that the second and third quadrature hybrid is coupled to the antenna outputs 2 and 3 via the fourth and fifth quadrature hybrid.
  • the delay lines are then provided, for example, at the antenna outputs 1 and 4 or alternatively also at the antenna outputs 2 and 3 or at all four antenna outputs.
  • This variant of the food network is the multilayer structure allows advantageously the same application with special types of antennas, such.
  • the first, second, third and also fourth and fifth quadrature hybrids may be used with two inputs and two outputs.
  • the first quadrature hybrid forms on the input side with its first input the first input for LHCP signals and with its second input the second input for RHCP signals.
  • On the output side in each case one input of the second and third quadrature hybrids are coupled via the two outputs of the first quadrature hybrid.
  • the respective other input of the second and third quadrature hybrids is terminated by means of a terminating resistor.
  • the outputs of the quadrature hybrids or the Quadrature hybrids themselves are designed to generate a phase shift at 0 degrees on one of the outputs passing the signals from the input side to the output side and to generate a phase offset at 90 degrees at another of the two outputs.
  • a further variant with five quadrature hybrids is the fourth quadrature hybrid, for example, coupled to the 0 degree output of the second and third quadrature hybrids.
  • the circuitry is configured to operate in the RHCP mode and in the LHCP mode.
  • the second quadrature hybrid receives from the first quadrature hybrid a signal offset by 90 degrees by the first quadrature hybrid
  • the third quadrature hybrid receives from the first quadrature hybrid a signal offset by 0 degrees from the first quadrature hybrid.
  • the third quadrature hybrid receives from the first quadrature hybrid a 90 degree offset signal through the first quadrature hybrid, with the second quadrature hybrid receiving from the first quadrature hybrid a signal offset 0 degrees by the first quadrature hybrid.
  • the first input is terminated by means of a terminating resistor
  • the second input is terminated by means of a terminating resistor.
  • 1 is a schematic block diagram of a circuit arrangement for four
  • Fig. 2a, 2b are schematic diagrams for illustration with transmission parameters of
  • FIG. 3a-c are schematic block diagrams of circuit arrangements according to extended embodiments
  • Figures 4a, 4b are schematic block diagrams illustrating the different modes (RHCP and LHCP) with the circuit of Figure 3a;
  • 4c, 4d are schematic diagrams for illustrating the transmission parameters of the
  • 5a, 5b are schematic representations of antennas for operation with a circuit arrangement according to FIG. 1a, according to FIG. 3a, 3b or 3c according to exemplary embodiments;
  • 5c shows four schematic, standardized directional diagrams for illustrating the emission characteristic when using the new feed network according to the above exemplary embodiments
  • Fig. 6 is a schematic illustration of the GNSS signals in the L-band.
  • Fig. 1 shows a circuit arrangement 10 with two inputs 10e1 and 10e2 and four outputs 10a1 to 10a4.
  • the circuit arrangement 10 furthermore has a total of three quadrature hybrids 12 to 16.
  • the first quadrature hybrid 12 is arranged on the input side, i. H. at the inputs 10e1 and 10e2, while the third and fourth quadrature hybrid 14 and 16 are arranged on the output side.
  • the quadrature hybrids 14 and 16 are coupled directly to the outputs 12a1 and 12a2 of the first quadrature hybrid 14 with one of their inputs (14e1 and 16e1, respectively).
  • the second quadrature hybrid 14 connects the output 12a1 of the first quadrature hybrid to the output 10a1 and the output 10a3, while the third quadrature hybrid 16 connects the output 12a2 of the first quadrature hybrid 12 to the outputs 10a2 and 10a4 coupled.
  • the respective second input 14e2 or 16e2 is terminated via a terminating resistor (eg 50 ohm and 50 ohm system).
  • a delay line 7 having a certain length, on which the delay depends.
  • the antenna outputs 2 and 3 or 10a2 and 10a3 are coupled in each case via the quadrature hybrid output 14a2 or 16a2, which is phase-shifted by 90 °, with the delay line 7 connected therebetween.
  • the antenna outputs 1 are via the zero-degree quadrature hybrid outputs 14a1 and 16a1 and 4 or 10a1 and 10a4 directly connected.
  • the feed network shown here in the RHCP or in the LHCP Mode is then terminated accordingly with a terminating resistor.
  • the second signal train from the first quadrature hybrid 12 passes through the 0 degree out of phase input 12a2 to the third quadrature hybrid 16, which passes the signal fully instantaneously at the 0 degree output 16a1 to the antenna output 10a4, passing through the 90 degree output 16a2 of the quadrature hybrid 16 the signal is forwarded to the delay element 7 (90 degree delay). This performs a renewed delay, so that then applied to the second antenna output 10a2 a delayed by 180 degrees signal.
  • LHCP mode assertetion of a signal at input 10e1 and 12e1, respectively
  • the phase shifts at outputs 12a1 and 12a2 are swapped, such that output 12a1 forms the OGrad output and output 12a2 forms the 90 degree output.
  • a signal which is phase-shifted by 90 degrees is then present at the output 10a4.
  • a signal 180 degrees out of phase is then present at the output 10a2.
  • a signal 180 degrees out of phase is then present at the output 10a2 a 270 degrees out of phase signal (90 degrees phase offset by the delay line 7, 90 degree phase offset by the third quadrature hybrid 16 and 90th Grad phase offset by the first quadrature hybrid 12) and an output 10a1 a 0-phase phase shifted signal (forwarding over 0-degree output at 12 and 14) on.
  • the arrangement 10 and the interconnection of its components 7, 12, 14 and 16 and 10a1-10a4 can be considered symmetrical. It should be noted that, of course, an inverse RHCP on 10e1 and LHCP on 10e2 would also be possible.
  • the architecture 10 is also suitable for the feeding of dual circularly polarized antennas due to their symmetry. Assuming that broadband hybrids 12, 14 and 16 are used, correspondingly large bandwidths, especially with regard to the shape of the directional characteristic and the cross-polarization suppression, can also be achieved. For this purpose, reference is made, for example, to the diagrams of FIGS. 2a and 2b.
  • Fig. 2a shows the magnitude versus magnitude versus frequency
  • Fig. 2b plots the phase versus frequency.
  • the magnitude of the antenna outputs indicated by the reference symbols S31-S61, is constant, which allows broadbanding in comparison with the diagram 7i explained above.
  • S21 illustrates the coupling between the inputs 10e1 and 10e2 (between -25 and -38 dB, i.e. isolation between +25 and +28 dB).
  • FIG. 3a shows a further circuit arrangement 10 'with the inputs 10e1, 10e2 and the outputs 10a1 to 10a4.
  • the circuitry 10 ' has the two quadrature hybrids 12, 14 and 16 and two additional quadrature hybrids 18 and 20 coupled to the outputs 14a1 and 16a1 (zero phase outputs, respectively) to the inputs 18e1 and 18e2 of the fourth quadrature hybrid 18.
  • the fifth quadrature hybrid 20 is coupled with its inputs 20e1 and 20e2 to the outputs 18a1 and 18a2.
  • the inputs 14e2 and 16e2 are terminated by means of terminating resistors 5.
  • the outputs 10a2 and 10a3 are directly connected to the outputs 20a1, 20a2.
  • the circuit arrangement 10 ' is supplemented in comparison to the circuit arrangement 10 from FIG. 1 with a cross-coupler composed of two cascaded hybrids.
  • This variant also provides, like the four-point feed network of Figure 1, the ability to feed a wideband GNSS antenna in RHCP and LHCP mode via four feed points.
  • This more complex circuit 10 ' is preferably used when the circuit variant 10 can not be readily used, for. Example, in the case of an aperture-coupled antenna with an annular slot.
  • the somewhat more complex feed network arrangement 10 ' is the better choice for some applications.
  • FIG. 3 b shows a feed network 10 "(intermediate step, narrow-band version) that is essentially comparable to the feed network 10 ', in particular with regard to the quadrature hybrids 12, 14, 16, 18, and 20.
  • the difference lies in the fact that the delay elements 7 'are not arranged at the outputs 10a1 and 10a4 but at the outputs 10a2 and 10a3.
  • Figure 3c shows another feed network topology 10 '''comparable to the feed network topology 10'', however, delay lines 7'', here 360 ° delay lines, are provided at the outputs 10a1 and 10a4. These serve for additional delay compensation, which is advantageous in particular for the broadband operation of such cross-coupled, cascaded hybrids.
  • the feed network topology 10 '" is equivalent to 10 ' , with all four delay lines shortened by (180 ° -2qo) each.
  • the RHCP mode and the LHCP mode are illustrated in FIGS. 4a and 4b, starting from the circuit topology 10 'from FIG. 3a.
  • the signal is received via the input 12e2, while the input 12e1 is terminated by means of the terminating resistor 5.
  • the RHCP signal is then phase-shifted 90 degrees at both the output 12a1 and the output 14a1, as well as 180 degrees out of phase on the delay element 7 ', and then output at the output 10a1 as a 63 degree signal.
  • the output 14a2 it is available as a 90 degree out of phase signal and then, starting from the two-offset by the hybrids 18 and 20 at the output 10a3, is output as a 180 degree signal. given.
  • the signal provided as 0 degrees at the output 12a2 is supplied as a 0 degree signal to the hybrids 18 and 20 and output after one phase shift at the output 10a2 as a 90 degree signal.
  • This 0 degree signal of the output 12a2 is provided out of phase by the hybrid 16 at the output 16a2 as a 90 degree out of phase signal and provided, after phase shifting by the element 7 'at the output 10a4, as a 270 degree signal. This results in a clockwise signal, as illustrated by the arrows.
  • Fig. 4b illustrates the LHCP mode in which the LHCP signal is retained at input 12e1.
  • the input 12E2 is terminated with the terminating resistor 5.
  • the terminating resistor 5 Starting from this signal, there is a phase shift of 0 degrees at the output 12a1, a phase shift of 90 degrees at the output 14a1, and a further phase shift of 180 degrees by the delay element 7 ', so that then the signal as a 270 degree signal at the Output 10a1 is provided.
  • the signal of the output 12a1 is forwarded at the input 14a2 as a 0 degree signal and then, after a single phase shift to the output 10a3 as a 90 degree signal for guidance.
  • the hybrid 12 passes the signal as a 90 degree signal to the output 12a2 which is then also provided as a 90 degree signal at the output 16a1 to the hybrids 18 and 20. This results in a further 90 degree phase shift, so that then applied to the output 10a2, a 180 degree signal.
  • a 360 degree signal which is composed in that the signal at the output 12a2 undergoes a 90 degree phase shift and a further 90 degree phase shift at the output 16a2.
  • the delay element 7 'at the output 10a4 there is an additional shift of 180 degrees. As illustrated by the case, it is due to this interconnection to a left-handed control.
  • Figures 4c and 4d illustrate the resulting transmission characteristics for the RHCP mode (see Figure 4a) of the circuit of Figure 3a.
  • the amplitude at the outputs 10a1-10a4 is almost constant over the frequency range under consideration.
  • the phases at the outputs decrease linearly, with a phase jump of 360 degrees at the frequency of 1.35 GHz at the output 10a2.
  • the above-explained switching networks 10, 10 ', 10 ", 10'” can all be decorated inside or outside a ring slot and are based, for example, on two-sided cables. terplatten realized.
  • 5a and 5b show two representations in an active dual circularly polarized GNSS antenna with a feed network 10 'on the underside (see Fig. 5b).
  • the antenna comprises a ground disk 100, a centrally arranged surface radiator 102, which is fastened by four bent corners 102 e in relation to the ground plate 100.
  • the ground plate 100 also includes the surface radiator 102 surrounding parasitic elements 104.
  • the antenna system shown here has, firstly, an extended bandwidth with regard to the impedance matching, moreover allows better decoupling of the gates, shape of the directional characteristic, cross polarization suppression and phase center stability.
  • the four-point feed network is also compact, as can be seen in particular from Fig. 5b. Due to the good HF properties, simple, mechanically stable and economically producible radiator configurations are possible (eg broadband sheet metal radiators, as shown here in FIG. 5a (without costly balun networks).
  • FIG. 5a which illustrates the normalized radiation patterns of the GNSS antenna with a switching network according to an embodiment (RHCP path) for a feed network according to embodiments
  • FIG. 5c which illustrates the normalized radiation patterns of the GNSS antenna with a switching network according to an embodiment (RHCP path) for a feed network according to embodiments
  • the delay elements 7, 7 ', 7'"explained above or the delay lines 7, 7 ', 7'" each have different delays depending on the argument qo, such as eg. B. 90 degrees, 180 degrees, 360 degrees or other delay may have.
  • the delay is determined according to exemplary embodiments by the length of the delay line.
  • the switching networks discussed above are configured symmetrically, with each switching network having a first path for RHCP signals and a second path for LHCP signals and each path driving the outputs either to the left (LHCP) with a 90 degree phase offset or clockwise (RHCP) with a phase offset of 90 degrees.
  • operating methods are provided. This includes the central step of utilizing at least one of the two possible paths of the feed network.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a H a rd wa re-Appa rats), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit are running. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate, that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operative to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • inventions include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals, which represent the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or a programmable logic device
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment according to the invention comprises a device or system adapted to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver.
  • the transmission can be done for example electronically or optically.
  • the receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device.
  • the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer Antennenstruktur umfasst einen Eingang für LHCP-Signale, einen Eingang für RHCP-Signale sowie vier Antennenausgänge. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung ein erstes, ein zweites, ein drittes Quadraturhybrid sowie mindestens zwei Verzögerungsleitungen. Das erste Quadraturhybrid ist eingangsseitig mit dem ersten und dem zweiten Eingang gekoppelt und ausgangsseitig mit dem zweiten und dritten Quadraturhybrid. Das zweite Quadraturhybrid ist ausgangsseitig mit zwei der vier Antennenausgänge gekoppelt, wobei das dritte Quadraturhybrid ausgangsseitig mit zwei weiteren der vier Antennenausgänge gekoppelt ist. Die mindestens zwei Verzögerungsleitungen sind an zwei der vier Antennenausgänge angeordnet.

Description

Schaltungsanordnung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Schaltungsan- ordnung zur Speisung einer Antennenstruktur sowie auf eine Antennenanordnung mit einer entsprechenden Schaltungsanordnung. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Speisenetzwerk mit erweiterter Bandbreite für dual und einfach zirkular polarisierende Antennenstrukturen.
Zirkulare Polarisation bietet für viele Anwendungen den Vorteil, dass auf eine Polarisati- onsnachführung verzichtet werden kann. So sind beispielsweise die Signale der globalen Navigationssysteme (GNSS) rechtshändig zirkular polarisiert (RHCP). In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 6 verwiesen, die die GNSS-Signale im L-Band darstellt. Hierbei sind mit unterschiedlichen Schraffierungen die Bänder der einzelnen GNSS-Systeme (GPS - markierten Bezugszeichen L, GLONASS - markiert mit dem Bezugszeichen G, Galileo - markiert mit dem Bezugszeichen E und Beidou - markiert mit dem Bezugszeichen B) erkenntlich gemacht.
In einigen Störszenarien, z.B. bei Vorhandensein starker Mehrweginterferenzen oder bei Anwendungen von Spoofing-Attacken, kann durch eine zusätzliche Auswertung der orthogonal polarisierten Komponente eine höhere Robustheit und Zuverlässigkeit des GNSS-Empfangs ermöglicht werden. Die orthogonal polarisierte Komponente ist beispielsweise linkshändig zirkular polarisiert (LHCP).
Im Stand der Technik wird dies beispielsweise dadurch ermöglicht, dass eine zusätzliche LHCP-Antenne eingesetzt wird. Alternativ kann auch ein zusätzlicher Ausgang für die LHCP-Komponente bzw. eine dual zirkular polarisierte Antenne eingesetzt werden. Letzteres ist aus Kostengründen und aus Größengründen besonders vorteilhaft.
Aus der Literatur sind zahlreiche Varianten der Speisenetzwerke für einfach (RHCP oder LHCP) zirkular polarisierte Antennen, z. B. mit kardioidenförmigen Richtcharakteristika bekannt. Derartige kardioidenförmige Richtcharakteristika im TM1 1 -Modus wird bei- spielsweise in Fig. 7c dargestellt. Je nach Ausführung des Strahlers (ob symmetrisch oder unsymmetrisch) erfolgt die Anregung an einem, zwei oder vier Speisepunkten.
Von besonderem Interesse sind Antennen mit Vier-Punkt-Speisung, da solche verhält- nismäßig großen Bandbreiten nicht nur hinsichtlich der Impedanzanpassung, sondern auch der Form der Richtcharakteristik, des Polarisationsverhaltens (Achsenverhältnis der Polarisationsellipse) und der Phasenzentrumsvariation (essenziell für hochqualitative GNSS-Antennen) ermöglichen. In Fig. 7a und 7b ist ein breitbandiger Vertreter von Antennen mit Vier-Punkt-Speisung dargestellt (vgl. [2] und [3]), während die Figs. 7d-7f Multibandkonfigurationen zeigen (vgl. [4] und [5]), die nachfolgend mit Bezugnahme auf Fig. 7g erläutert werden.
Fig. 7g illustriert eine Speisenetzwerkarchitektur 1 für einfach zirkular polarisierte Antennen dar (Vier-Punkt-Speisung für ein RHCP-Netzwerk). Das Speisenetzwerk 1 umfasst ein erstes Quadraturhybrid 12, das eingangsseitig am Speisenetzwerk 1 angeordnet ist (vgl. Eingang 1e) sowie ein zweites und ein drittes Quadraturhybrid 14 und 16, die ausgangsseitig angeordnet sind (vgl. Antennenausgänge 1 a1 , 1a2, 1 a3 und 1 a4). Jedes dieser Quadraturhybride 12, 14 und 16 umfasst zwei Eingänge 12e1 und 12e2 bzw. 14e1 und 14e2 bzw. 16e1 und 16e2 sowie zwei Ausgänge 12a1 und 12a2 bzw. 14a1 und 14a2 bzw. 16a1 und 16a2. Jedes Quadraturhybrid kann ein über einen der Eingänge 12e1 bis 16e2 empfangenes Signal mit einem Phasenversatz an einem der Ausgänge 12a1 bis 16a1 sowie ohne einen Phasenversatz einen anderen der Ausgänge 12a2 bis 16a2 weiterleiten.
Das Speisenetzwerk 1 hat am Eingang 1e das Quadraturhybrid 12 vorgesehen, das über das Quadraturhybrid 14 mit den Ausgängen 1 a1 und 1 a2 verbunden ist. Weiter ist das Quadraturhybrid 12 über das Hybrid 16 mit den Ausgängen 1 a3 und 1 a4 verbunden. Im Detail: das erste Quadraturhybrid 12 ist eingangsseitig angeordnet und erhält über den Ausgang 12e1 ein RHCP-Signal, wobei der zweite Ausgang 12e2 als terminiert anzusehen ist (vgl. Abschlusswiderstand 5). Das Quadraturhybrid 12 leitet das RHCP-Signal mit einem Phasenversatz von 90 Grad an den Ausgang 12a1 weiter und ohne Phasenversatz an den Ausgang 12a2. Über eine Verzögerungsleitung 7 (90 Grad Phasenversatz- Verzögerung) ist der Ausgang 12a1 mit dem Eingang 14e1 des zweiten Quadraturhybrids 14 verbunden. Der zweite Eingang des Quadraturhybrids 14, nämlich der Eingang 14e2 ist terminiert (vgl. Abschlusswiderstand 5). Die Ausgänge des zweiten Quadraturhybrids 14 sind mit den Ausgängen 1 a1 und 1a2 verbunden (14a1 an 1a1 und 14a2 an 1 a2). Ei- ner der zwei Ausgänge 14a1 und 14a2, nämlich der Ausgang 14a2 fügte einen weiteren Phasenversatz von 90 Grad hinzu. Infolge des Phasenversatzes des ersten Quadratur- hybrids 12 um 90 Grad, des Phasenversatzes der Verzögerungsleitung 97 Grad und folgend des Phasenversatzes des Ausgangs 14a2 (90 Grad-Ausgang) ist das Signal am Ausgang 1 a2 um 270 Grad phasenversetzt, während das Ausgangssignal am 0 Grad- Ausgang 14a1 , der mit dem Antennenausgang 1a1 verbunden ist, um 180 Grad phasenversetzt ist. Das dritte Quadraturhybrid 16 ist mit seinem Eingang 16e1 an den Ausgang 12a2 des ersten Quadraturhybrids 12 angekoppelt, während der zweite Eingang 16e2 terminiert ist (vgl. Abschlusswiderstand 5). Die Ausgänge 14a1 (0 Grad-Ausgang) und 16a2 (90 Grad-Ausgang) sind an die Antennenausgänge 1 a3 und 1 a4 angekoppelt (16a1 auf 1 a3 und 16a2 auf 1 a4). Das RHCP-Signal wird in Folge dieser Anordnung am Ausgang 1 a3 um 0 Grad phasenversetzt, während es im Ausgang 1 a4 um 90 Grad phasenversetzt ist (Versatz erfolgt durch das dritte Quadraturhybrid 16).
Mittels dieses hier erläuterten Vier-Punkt-Speisenetzwerks 1 kann beispielsweise auch die in Fig. 7a und 7b dargestellte Antenne betrieben werden, sofern Hybridkoppler eingesetzt werden, die für den Betrieb im gesamten GNSS-Frequenzbereich im L-Band (vgl. Fig. 6) konzipiert sind. Derartige Quadraturhybride (konzipiert für 1200-1600 MHz) sind in [6] offenbart.
Im Gegensatz zu der Speisenetzwerktopologie ads Fig. 7g sind nur sehr wenige Topolo- gien bekannt, welche die Speisung von dual zirkular polarisierten Antennenstrukturen ermöglichen.
Fig. 7h zeigt eine Speisenetzwerktopologie mit RHCP- und LHCP-Modus. Hierbei wird von einer Zweipunktspeisung ausgegangen. Das Speisenetzwerk 2 aus Fig. 7h umfasst einen für LHCP- und RHCP-Signale konzipierten Eingang 2e sowie zwei Ausgänge 2a 1 und 2a2. Dazwischen ist ein Quadraturhybrid 12 geschaltet. Bei diesem Quadraturhybrid 12 werden über den Eingang 12e1 LHCP-Signale empfangen, während über den Eingang 12e2 RHCP-Signale empfangen werden. Der Ausgang 12a1 (90 Grad-Ausgang) ist mit dem Antennenausgang 2a2 verbunden, während der Ausgang 12a2 (0 Grad-Ausgang) mit dem Antennenausgang 2a2 verbunden ist. Die Aufteilung der Leistung in gleichen Teilen (jeweils -3 dB im Idealfall) erfolgt unter Zuhilfenahme des Quadraturhybrids 12 mit einem Phasenversatz von + 90 Grad. Hierbei kann das Quadraturhybrid aus [6] verwendet werden. Die resultierende Amplitudenbelegung und Phasenbelegung ist in Fig. 7i dar- gestellt, wobei eben von dem Quadraturhybriden aus [6] ausgegangen wird. Fig. 7i oben zeigt den Betrag (Magnitude) über die Frequenz aufgetragen, während 7i unten die Transmissionsparameterphase über die Frequenz aufgetragen aufweist. Das Argument des komplexen T ransmissionsfaktors S41 bei der Mittenfrequenz fo ist mit -qo gekennzeichnet. Die realisierbare Bandbreite von so gespeisten Patch-Antennen hinsichtlich der Form der Richtcharakteristik und der Kreuzpolarisationsunterdrückung ist jedoch deutlich geringer als eine Vier-Punkt-gespeiste Antenne mit beispielsweise dem Speise- netzwerk 1 aus Fig. 7g. Auch im Fall von Multiband-Stack-Patch-Antennen beträgt die Bandbreite jeweils nur wenige Prozent.
Deshalb besteht der Bedarf nach Speisenetzwerken, die gleichsam breitbandig und fähig für den RHCP und den LHCP-Betrieb sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also ein Speisenetzwerk zu schaffen, das einen verbesserten Kompromiss aus Breitbandigkeit und Flexibilität aufweist.
Die Aufgabe durch die unabhängigen Patentansprüche ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer Antennenstruktur. Die Schaltungsanordnung umfasst einen ersten Eingang für LHCP-Signale, einen zweiten Eingang für RHCP-Signale sowie vier Antennenausgänge. Das Schaltungsnetzwerk hat zwischen den Ein- und Ausgängen ein erstes, ein zweites, ein drittes Quadraturhybrid sowie mindestens zwei Verzögerungsleitungen vorgesehen. Das erste Quadraturhybrid ist eingangsseitig mit dem ersten und dem zweiten Eingang gekoppelt und ausgangsseitig mit dem zweiten und dem dritten Quadraturhybrid. Das zweite Quadraturhybrid ist ausgangsseitig mit zwei der vier Antennenausgänge gekoppelt, wobei das dritte Quadraturhybrid ausgangsseitig mit zwei weiteren der vier Antennenausgänge gekoppelt ist. Die mindestens zwei Verzögerungsleitungen sind an zwei der vier Antennenausgänge, z. B. am zweiten und am dritten oder auch am ersten und vierten vorgesehen.
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Schaltungsanordnung mit mindestens drei Quadraturhybriden und mindestens zwei Verzögerungsleitungen ein Speisenetzwerk mit zwei vordefinierten Signalpfaden geschaffen werden kann, das (erstens) eine erweiterte Bandbreite aufweist und (zweitens) sowohl für dual (erster und zweiter Pfad) als auch einfach zirkular-polarisierende (erster oder zweiter Pfad) Antennenstrukturen eingesetzt werden kann. Insofern werden die bezüglich des Stands der Technik diskutierten Nachteile vollumfänglich vermieden. Durch die geringe Komponentenzahl ist das Speisenetzwerk auch einfach aufzubauen. Entsprechend der bevorzugtem Ausprägung ist das Speisenetzwerk ausgebildet, um Antennen mit bis zu vier Speisepunkten anzusteuern.
Nachfolgend werden Varianten der Schaltung gemäß Ausführungsbeispielen erläutert: Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann das zweite Quadraturhybrid ausgangssei- tig direkt mit dem ersten der vier Antennenausgängen gekoppelt sein und das Quadratur- hybrid ausgangsseitig direkt mit dem vierten der vier Antennenausgänge gekoppelt sein. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen sind dann zur Ankopplung des dritten und vierten Antennenausgangs zu dem zweiten und dem dritten Quadraturhybrid Verzögerungsleitungen vorgesehen.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine Schaltungsanordnung mit fünf Quadraturhybriden. Für diese Schaltungsanordnung wird von der oben erläuterten Basistopologie ausgegangen, wobei das vierte der fünf Quadraturhybride und das fünfte der fünf Quadraturhybride in Reihe geschaltet sind und eingangsseitig mit jeweils einem Ausgang des zweiten und dritten Quadraturhybrids verbunden sind und zwar derart, dass das zweite und dritte Quadraturhybrid über den vierten und fünften Quadraturhybrid mit den Antennenausgängen 2 und 3 gekoppelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind dann beispielsweise die Verzögerungsleitungen an den Antennenausgängen 1 und 4 oder alternativ auch an den Antennenausgängen 2 und 3 bzw. an allen vier Antennenausgängen vorgesehen. Diese Variante des Speisenetzwerks wird dem mehrlagigen Aufbau ermöglicht in vorteilhafter Weise die Applikation derselben mit speziellen Antennentypen, wie z. B. aperturgekoppelten Antennen mit einem ringförmigen Schlitz.
Bei allen obigen Ausführungsbeispielen kann als erstes, zweites, drittes sowie auch als viertes und fünftes Quadraturhybrid einer mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen zum Einsatz kommen. Das erste Quadraturhybrid bildet eingangsseitig mit seinem ersten Eingang den ersten Eingang für LHCP-Signale und mit seinem zweiten Eingang den zweiten Eingang für RHCP-Signale. Ausgangsseitig sind über die zwei Ausgänge des ersten Quadraturhybrids jeweils ein Eingang des zweiten und dritten Quadraturhybrids angekoppelt. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist der jeweils andere Eingang des zweiten und dritten Quadraturhybrids mittels eines Abschlusswiderstands terminiert. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel sind die Ausgänge der Quadraturhybride bzw. die Quadraturhybride selber so ausgebildet, dass sie ein Weiterleiten der Signale von der Eingangsseite zur Ausgangsseite an einem der Ausgänge einen Phasenversatz bei 0 Grad generieren und an einem anderen der zwei Ausgänge einen Phasenversatz bei 90 Grad generieren. Eine weitere Variante mit fünf Quadraturhybriden ist das vierte Quadra- turhybrid beispielsweise an den 0 Grad-Ausgang des zweiten und dritten Quadraturhyb- rids angekoppelt.
Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Schaltungsanordnung ausgebildet, um im RHCP-Modus und im LHCP-Modus betrieben zu werden. Im RHCP-Modus erhält das zweite Quadraturhybrid von dem ersten Quadraturhybrid ein durch das ersten Quadratur- hybriden um 90 Grad versetztes Signal weitergeleitet, während das dritte Quadraturhybrid von dem ersten Quadraturhybrid ein durch das erste Quadraturhybrid um 0 Grad versetztes Signal weitergeleitet bekommt. Umgekehrt erhält im LHCP-Modus das dritte Quadra- turhybrid von dem ersten Quadraturhybrid ein durch das erste Quadraturhybrid um 90 Grad versetztes Signal, wobei das zweite Quadraturhybrid von dem ersten Quadraturhyb- rid ein durch das erste Quadraturhybrid um 0 Grad versetztes Signal erhält. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen ist im RHCP-Modus der erste Eingang mittels eines Ab- schlusswiderstands terminiert, wobei im LHCP-Modus der zweite Eingang mittels eines Abschlusswiderstands terminiert ist.
Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Antennenanordnung mit beispielsweise vier Speisepunkten sowie eine Schaltungsanordnung, wie sie oben erläutert worden ist. :
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert und zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung zur Vier-
Punkt-Speisung gemäß einem Basisausführungsbeispiel;
Fig. 2a, 2b schematische Diagramme zur Illustration mit Transmissionsparametern der
Schaltungsanordnung aus Fig. 1 ;
Fig. 3a-c schematische Blockdiagramme von Schaltungsanordnungen gemäß erweiterten Ausführungsbeispielen; Fig. 4a, 4b schematische Blockdiagramme zur Illustration der unterschiedlichen Modi (RHCP und LHCP) mit der Schaltungsanordnung aus Fig. 3a;
Fig. 4c, 4d schematische Diagramme zur Illustration der T ransmissionsparameter der
Schaltungsanordnung aus Fig. 3a;
Fig. 5a, 5b schematische Darstellungen von Antennen zum Betrieb mit einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1 a, nach Fig. 3a, 3b oder 3c gemäß Ausfüh- rungsbeispielen;
Fig. 5c vier schematische, normierte Richtdiagramme zur Illustration der Abstrahlcharakteristik bei Einsatz des neuen Speisenetzwerks gemäß obigen Ausführungsbeispielen;
Fig. 6 eine schematische Illustration der GNSS-Signale im L-Band; und
Fig. 7a-7i schematische Blockdiagramme und Diagramme zur Diskussion des Stands
der Technik.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer austauschbar bzw. aufeinander anwendbar ist.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 mit zwei Eingängen 10e1 und 10e2 sowie vier Ausgängen 10a1 bis 10a4. Die Schaltungsanordnung 10 weist weiter insgesamt drei Quadraturhybride 12 bis 16 auf. Das erste Quadraturhybrid 12 ist eingangsseitig ange- ordnet, d. h. an den Eingängen 10e1 und 10e2, während das dritte und vierte Quadratur- hybrid 14 und 16 ausgangsseitig angeordnet sind.
Die Quadraturhybride 14 und 16 sind direkt an die Ausgänge 12a1 und 12a2 des ersten Quadraturhybrids 14 mit einem ihrer Eingänge (14e1 bzw. 16e1) angekoppelt. Im Detail verbindet das zweite Quadraturhybrid 14 den Ausgang 12a1 des ersten Quadraturhybrids mit dem Ausgang 10a1 und dem Ausgang 10a3, während das dritte Quadraturhybrid 16 den Ausgang 12a2 des ersten Quadraturhybrids 12 mit den Ausgängen 10a2 und 10a4 koppelt. Der jeweils zweite Eingang 14e2 bzw. 16e2 ist über einen Abschlusswiderstand (z. B. 50 Ohm und 50 Ohm-System) terminiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem zweiten Quadraturhybrid 14 und dem dritten Antennenausgang 10a1 sowie zwischen dem dritten Quadraturhybrid 16 und dem zweiten Antennenausgang 10a1 jeweils eine Verzögerungsleitung 7 mit einer bestimmten Länge, von welcher die Verzögerung abhängig ist, vorgesehen. Die Ankopplung der An- tennenausgänge 2 und 3 bzw. 10a2 und 10a3 erfolgt jeweils über den 90 Grad phasen- versetzten Quadraturhybridausgang 14a2 bzw. 16a2 mit der dazwischen geschalteten Verzögerungsleitung 7. Über die Null-Grad-Quadraturhybridausgänge 14a1 bzw. 16a1 sind die Antennenausgänge 1 und 4 bzw. 10a1 sowie 10a4 direkt angebunden.
Je nachdem, ob über den Eingang 10e1 (gebildet über den Quadraturhybrideingang 12e1 ein LHCP-Signal) oder über den Eingang 10e2 (gebildet über den Quadraturhybrideingang 12e1 ein RHCP-Signal) angelegt wird, kann das hier dargestellte Speisenetzwerk im RHCP- oder im LHCP-Modus betrieben werden, wie nachfolgend erläutert werden wird. Entsprechend Ausführungsbeispielen ist der jeweils andere Eingang 12e1 bzw. 12e2 dann entsprechend mit einem Abschlusswiderstand terminiert. Wenn beispielsweise ein RHCP-Signal über den Eingang 10e2 bzw. 12e2 anliegt, wird dieses durch das Quadraturhybrid 12 an dem Ausgang 12a1 zu 90 Grad phasenversetzt, wobei es dann durch das Quadraturhybrid 14 einmal direkt zum Ausgang 10a1 mittels des Ausgangs 14a1 weiter- geleitet wird und zum anderen noch einmal um 90 Grad phasenversetzt über den Ausgang 14a2 an die Verzögerungsleitung 7 (90 Grad Verzögerung) weitergeleitet wird. Diese führen einen weiteren Phasenversatz durch, so dass dann im Resultat am Ausgang 10a3 ein um zu 270 Grad phasenversetztes Signal anliegt. Der zweite Signalstrang ausgehend von dem ersten Quadraturhybriden 12 verläuft über den 0 Grad phasenversetzten Eingang 12a2 zu dem dritten Quadraturhybriden 16, der das Signal vollkommen unverzögert an dem 0 Grad-Ausgang 16a1 zum Antennenausgang 10a4 weiterleitet, wobei über den 90 Grad-Ausgang 16a2 des Quadraturhybrids 16 das Signal zu dem Verzögerungselement 7 (90 Grad Verzögerung) weitergeleitet wird. Dieses führt eine erneute Verzögerung durch, so dass dann an dem zweiten Antennenausgang 10a2 ein um 180 Grad verzögertes Signal anliegt. Im LHCP-Modus (Anliegen eines Signals am Eingang 10e1 bzw. 12e1 ) sind die Phasenverschiebungen an den Ausgängen 12a1 und 12a2 getauscht, nämlich so dass der Ausgang 12a1 den OGrad-Ausgang bildet und der Ausgang 12a2 den 90 Grad-Ausgang. Infolgedessen liegt dann an dem Ausgang 10a4 ein um 90 Grad phasenversetztes Signal (Phasenversatz durch das erste Quadraturhybrid 12), an dem Aus- gang 10a3 ein um 180 Grad phasenversetztes Signal (Phasenversatz durch das zweite Quadraturhybriden 14 und die Verzögerungsleitung 7), an dem Ausgang 10a2 ein um 270 Grad phasenversetztes Signal (90 Grad Phasenversatz durch die Verzögerungsleitung 7, 90 Grad Phasenversatz durch das dritte Quadraturhybrid 16 und 90 Grad Phasenversatz durch das erste Quadraturhybrid 12) und einem Ausgang 10a1 ein um 0 Grad phasenver- setztes Signal (Weiterleitung über 0 Grad-Ausgang bei 12 und 14) an. Insgesamt betrach- tet kann die Anordnung 10 sowie die Verschaltung ihrer Komponenten 7, 12, 14 und 16 sowie 10a1-10a4 als symmetrisch betrachtet werden. Hierbei sei angemerkt, dass selbst- verständlich auch ein umgekehrtes anlegen RHCP an 10e1 und LHCP an 10e2 ebenso möglich wäre.
Die Architektur 10 ist aufgrund ihrer Symmetrie auch für die Speisung von dual zirkular polarisierten Antennen geeignet. Wenn man davon ausgeht, dass breitbandige Hybride 12, 14 und 16 eingesetzt werden, sind auch entsprechend große Bandbreiten, vor allem in Bezug auf die Form der Richtcharakteristik und die Kreuzpolarisationsunterdrückung erzielbar. Hierzu sei beispielsweise auf die Diagramme aus Fig. 2a und 2b verwiesen.
Fig. 2a zeigt den Betrag bzw. die Magnitude aufgetragen über die Frequenz, während Fig. 2b die Phase aufgetragen über die Frequenz zeigt. Wie zu erkennen ist, ist die Magnitude der Antennenausgänge, welche mit dem Bezugszeichen S31-S61 gekennzeichnet ist, konstant, was im Vergleich zu dem oben erläuterten Diagramm 7i die Breitbandigkeit ermöglicht. S21 illustriert die Verkopplung zwischen den Eingängen 10e1 und 10e2 (zw. -25 u. -38 dB, d.h. Isolation zw. +25 u. +28 dB).
Fig. 3a zeigt eine weitere Schaltungsanordnung 10‘ mit den Eingängen 10e1 , 10e2 sowie den Ausgängen 10a1 bis 10a4. Die Schaltungsanordnung 10‘ hat die zwei Quadraturhybride 12, 14 und 16 sowie zwei zusätzliche Quadraturhybride 18 und 20, die an die Ausgänge 14a1 und 16a1 (jeweils null Phasenausgänge) mit den Eingängen 18e1 und 18e2 des vierten Quadraturhybrids 18 angekoppelt sind. Das fünfte Quadraturhybrid 20 ist mit seinen Eingängen 20e1 und 20e2 an die Ausgänge 18a1 und 18a2 gekoppelt. Bezüglich der Verbindung zwischen dem zweiten und ersten Quadraturhybrid 14, 12 bzw. dem dritten und ersten Quadraturhybrid 16 und 12, sei auf die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 verwiesen. Analog zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 sind die Eingänge 14e2 und 16e2 mittels Abschlusswiderständen 5 terminiert. Ausgangsseitig sind die Quadraturkoppler 14 jeweils über eine Verzögerungsleitung 7‘, hier z.B. 180 Grad-Verzögerungsleitung (Im Idealfall, wenn q0=0) mit den Ausgängen 10a1 und 10a4 gekoppelt. Umgekehrt sind die Ausgänge 10a2 und 10a3 direkt mit den Ausgängen 20a1 , 20a2 verbunden. Die Schaltungsanordnung 10‘ ist im Vergleich zur Schaltungsanordnung 10 aus Fig. 1 mit einem Kreuzkoppler aus zwei kaskadierten Hybriden ergänzt. Diese Variante bietet ebenfalls, wie das Vier-Punkt-Speisenetzwerk aus Fig. 1 die Möglichkeit, eine breitbandige GNSS-Antenne im RHCP und LHCP-Modus über vier Speisepunkte zu versorgen. Diese komplexere Schaltung 10‘ wird bevorzugterweise dann eingesetzt, wenn die Schaltungsvariante 10 nicht ohne weiteres verwendet werden kann, z. B. im Falle einer aperturgekoppelten Antenne mit einem ringförmigen Schlitz. Insofern ist die etwas komplexere Speisenetzwerkanordnung 10‘ für manche Anwendungen die bessere Wahl.
Fig. 3b zeigt ein Speisenetzwerk 10“ (Zwischenschritt, schmalbandige Ausführung), das im Wesentlichen mit dem Speisenetzwerk 10‘, insbesondere im Hinblick auf die Quadra- turhybride 12, 14, 16, 18, und 20 vergleichbar ist. Der Unterschied liegt darin, dass die Verzögerungselemente 7‘ nicht an den Ausgängen 10a1 und 10a4, sondern an den Aus- gängen 10a2 und 10a3 angeordnet sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass hier wiederum 180 Grad Verzögerungselemente (repräsentiert den Idealfall, wenn q0=0) zum Einsatz kommen.
Fig. 3c zeigt eine weitere Speisenetzwerktopologie 10‘“, die mit der Speisenetzwerktopologie 10“ vergleichbar ist, wobei allerdings an den Ausgängen 10a1 und 10a4 Verzögerungsleitungen 7‘“, hier 360 Grad Verzögerungsleitungen vorgesehen sind. Diese dienen zur zusätzlichen Laufzeitkompensation, was insbesondere für den breitbandigen Betrieb von solchen kreuzgekoppelten, kaskadierten Hybriden vorteilhaft ist. Die Speisenetzwerktopologie 10‘“ ist äquivalent zu 10', wobei alle vier Verzögerungsleitungen um jeweils (180°-2qo) gekürzt sind.
In den Fig. 4a und 4b ist ausgehend von der Schaltungstopologie 10‘ aus Fig. 3a der RHCP-Modus sowie der LHCP-Modus illustriert. Im RHCP-Modus (vgl. Fig. 4a) wird über den Eingang 12e2 das Signal empfangen, während der Eingang 12e1 mittels des Abschlusswiderstands 5 terminiert ist. Das RHCP-Signal wird dann am Ausgang 12a1 sowie am Ausgang 14a1 jeweils zu 90 Grad phasenverschoben, sowie an dem Verzögerungselement 7‘ um 180 Grad phasenverschoben, um dann an dem Ausgang 10a1 als 63 Grad-Signal ausgegeben zu werden. An dem Ausgang 14a2 steht es als 90 Grad phasenverschobenes Signal zur Verfügung und wird dann ausgehend von der zweimaligen Versetzung durch die Hybride 18 und 20 an dem Ausgang 10a3 als 180 Grad-Signal aus- gegeben. Das am Ausgang 12a2 als 0 Grad bereitgestelltes Signal wird als 0 Grad-Signal an die Hybride 18 und 20 geliefert und nach einmaliger Phasenverschiebung an dem Ausgang 10a2 als 90 Grad-Signal ausgegeben. Dieses 0 Grad-Signal des Ausgangs 12a2 wird phasenverschoben durch das Hybride 16 an dem Ausgang 16a2 als 90 Grad phasenverschobenes Signal bereitgestellt und nach Phasenverschiebung durch das Element 7' an dem Ausgang 10a4 als 270 Grad-Signal zur Verfügung gestellt. Hierdurch ergibt sich also ein rechtsdrehendes Signal, wie durch die Pfeile illustriert ist.
Fig. 4b illustrierte den LHCP-Modus, bei welchem an dem Eingang 12e1 das LHCP- Signal behalten wird. Hierbei ist der Eingang 12E2 mit dem Abschlusswiderstand 5 termi- niert. Ausgehend von diesem Signal erfolgt eine Phasenverschiebung um 0 Grad an dem Ausgang 12a1 , eine Phasenverschiebung um 90 Grad an dem Ausgang 14a1 , sowie eine weitere Phasenverschiebung um 180 Grad durch das Verzögerungselement 7‘, so dass dann das Signal als 270 Grad-Signal an dem Ausgang 10a1 bereitgestellt wird. Das Signal des Ausgangs 12a1 wird an dem Eingang 14a2 als 0 Grad-Signal weitergeleitet und dann nach einmaliger Phasenverschiebung an den Ausgang 10a3 als 90 Grad-Signal zur Führung gestellt. Das Hybrid 12 leitet das Signal als 90 Grad-Signal an den Ausgang 12a2 weiter, das dann auch als 90 Grad-Signal an dem Ausgang 16a1 den Hybriden 18 und 20 zur Verfügung gestellt wird. Durch diese erfolgt eine weitere 90 Grad- Phasenverschiebung, so dass dann an dem Ausgang 10a2 ein 180 Grad-Signal anliegt. An dem Ausgang 10a4 liegt ein 360 Grad-Signal an, das sich dadurch zusammensetzt, dass das Signal am Ausgang 12a2 eine 90 Grad-Phasenverschiebung erfährt sowie eine weitere 90 Grad-Phasenverschiebung am Ausgang 16a2. Durch das Verzögerungselement 7‘ an dem Ausgang 10a4 erfolgt eine zusätzliche Verschiebung um 180 Grad. Wie durch den Fall illustriert, handelt es sich infolge dieser Verschaltung um eine linksdrehende Ansteuerung.
In den Fig. 4c und 4d sind die resultierenden T ransmissionscharakteristika für den RHCP- Modus (vgl. Fig. 4a) der Schaltungsanordnung aus Fig. 3a illustriert. Wie anhand von Fig. 4c zu erkennen ist, ist die Amplitude an den Ausgängen 10a1-10a4 über den betrachteten Frequenzbereich nahezu konstant. Auch nehmen die Phasen an den Ausgängen linear ab, wobei an dem Ausgang 10a2 ein Phasensprung um 360 Grad bei der Frequenz 1 ,35 GHz zu verzeichnen ist.
Die oben erläuterten Schaltnetzwerke 10, 10‘, 10“, 10‘“ können alle innerhalb oder außerhalb eines Ringschlitzes verziert werden und sind beispielsweise auf zweiseitigen Lei- terplatten realisierbar. Fig. 5a und 5b zeigen zwei Darstellungen in einer aktiven dual zirkular polarisierten GNSS-Antenne mit einem Speisenetzwerk 10‘ auf der Unterseite (vgl. Fig. 5b). Die Antenne umfasst eine Massescheibe 100, einen zentral angeordneten Flä- chenstrahler 102, der über vier umgekantete Ecken 102e gegenüber der Masseplatte 100 befestigt ist. Zusätzlich weist die Masseplatte 100 auch noch den Flächenstrahler 102 umgebende parasitäre Elemente 104 auf. Das hier dargestellte Antennensystem hat ers- tens eine erweiterte Bandbreite hinsichtlich der Impedanzanpassung, ermöglicht darüber hinaus eine bessere Entkopplung der Tore, Form der Richtcharakteristik, Kreuzpolarisati- onsunterdrückung und Phasenzentrumsstabilität. Das Vier-Punkt-Speisenetzwerk ist darüber hinaus kompakt, wie insbesondere aus Fig. 5b ersichtlich wird. Aufgrund der guten HF-Eigenschaften, sind einfache, mechanisch stabile und kostengünstig herstellbare Strahlerkonfigurationen möglich (z. B. breitbandige Blechstrahler, wie sie hier in Fig. 5a dargestellt sind (ohne aufwendige Balunnetzwerke).
Jede in Fig. 5a dargestellte Antenne ist vollpolarimetrisch. Wie insbesondere beim Ver- gleich der Fig. 5c, welches die normierten Richtdiagramme der GNSS-Antenne mit einem Schaltnetzwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel (RHCP-Pfad) für ein Speisenetzwerk gemäß Ausführungsbeispielen darstellt, mit den Diagrammen aus Fig. 5c deutlich wird, weist die Speisenetzwerkvariante gemäß Ausführungsbeispielen etwas bessere Polarisationseigenschaften auf.
Anwendungsgebiete für oben erläuterte Speisenetzwerke sind Zwei-Tor-GNSS-Antennen für Positionierungen, für Messungen und Navigation, wie z. B. das Strahlerkonzept nach [2], Es werden aber generell alle GNSS-Signale im L-Band (vgl. Fig. 6) unterstützt. Mögli- che Ausführungen sind duale Sender/Empfänger (kombinierter RHCP- und LHCP- Betrieb), aber auch Sender/Empfänger für den einzelnen Betrieb von nur RHCP. In die- sem Fall ist der LHCP-Ausgang mit einer angepassten Last abgeschlossen. Ebenso ist auch nur der LHCP-Betrieb denkbar, wobei dann der RHCP-Eingang mittels einer Last abgeschlossen ist.
An dieser Stelle sei zu obigen Ausführungsbeispielen angemerkt, dass die oben erläuter- ten Verzögerungselemente 7, 7‘, 7‘“ bzw. die Verzögerungsleitungen 7, 7‘, 7‘“ unter- schiedliche Verzögerungen jeweils abhängig vom Argument qo, wie z. B. 90 Grad, 180 Grad, 360 Grad oder eine andere Verzögerung aufweisen können. Hierbei wird die Ver- zögerung entsprechend Ausführungsbeispielen durch die Länge der Verzögerungsleitung bestimmt. Bei obigen Ausführungsbeispielen wurde bezüglich der Anordnung der Verzögerungslei- tungen diskutiert, dass diese entweder an den Ausgängen 10a1 und 10a4 oder 10a2 und 10a3 oder auch an allen vier Ausgängen 10a1-10a4 angeordnet sein können. Auch ande- re Paarungen wären denkbar.
Entsprechend Ausführungsbeispielen sind die oben erläuterten Schaltnetzwerke sym met- risch ausgelegt, wobei jedes Schaltnetzwerk einen ersten Pfad für RHCP-Signale und einen zweiten Pfad für LHCP-Signale aufweist und jeder Pfad die Ausgänge entweder nach links herum (LHCP) mit einem 90 Grad Phasenversatz ansteuert oder nach rechts herum (RHCP) mit einem Phasenversatz von 90 Grad ansteuert. Insofern wird entspre- chend einem weiteren Ausführungsbeispiel an Betriebsverfahren geschaffen. Dieses umfasst den zentralen Schritt des Nutzens zumindest eines der zwei möglichen Pfade des Speisenetzwerks.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu ver- stehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines H a rd wa re-Appa rats) , wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zu- sammenwirken können oder Zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahingehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschi- nenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahingehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahingehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Ein weiteres Ausführungsbeispiei umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumin- dest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor Zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Ein- zelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. An dieser Steile sei angemerkt, dass obige Ausführungsbeispiele nur illustrativ die Funkti- onalität beschreiben und der Schutzbereich durch die nachfolgenden Patentansprüche bestimmt wird.
Referenzen
[1 ] K. Fletcher (edL),“GNSS Data Processing, Vol. I: Fundamentals and Algorithms”, ESA Communications, ESA TM-23/1 , May 2013
[2] DE 10 2007 004 612 B4
[3] A. Popugaev, L. Weisgerber“An Efficient Design Technique for Direction-Finding Antenna Arrays”, in Proceedings of IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications (APWC), Aruba, 2014
[4] EP 2 702 634 B1
[5] US 9,520,651 B2
[6] Datenblatt XC1400P-03S, Anaren
[7] US 2007/0254587 A1
[8] A. Popugaev, „Miniaturisierte Mikrosteifenleitungs-Schaltungen bestehend aus zusammengesetzten Viertelkreisringen“, N&H Verlag, Erlangen, 2014 (Promoti- onsschrift, TU Ilmenau).

Claims

Patentansprüche
1 , Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) zur Speisung einer Antennenstruktur mit folgenden Merkmalen: einem ersten Eingang (10e1 ) für LHCP-Signale, einem zweiten Eingang (10e2) für RHCP-Signale; vier Antennenausgängen (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4); einem ersten Quadraturhybrid (12); einem zweiten und dritten Quadraturhybrid (14, 16), und mindestens zwei Verzögerungsleitungen (7, 7‘); wobei das erste Quadraturhybrid (12) eingangsseitig mit dem ersten und dem zweiten Eingang (10e1 , 10e2) gekoppelt ist und ausgangsseitig mit dem zweiten und dem dritten Quadraturhybrid (14, 16), wobei das zweite Quadraturhybrid (14) ausgangsseitig mit zwei der vier Antennenausgängen (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) gekoppelt ist und wobei das dritte Quadraturhybrid (16) ausgangsseitig mit zwei weiteren der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) gekoppelt ist; wobei die mindestens zwei Verzögerungsleitungen (7, T) an zwei der vier Anten- nenausgängen (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) angeordnet sind.
2. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß Anspruch 1 , wobei das zweite Quadraturhybrid (14) ausgangsseitig mit dem ersten der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) gekoppelt ist und das dritte Quadraturhybrid (16) aus- gangsseitig mit dem vierten der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) gekoppelt ist.
3. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste, das zweite und das dritte Quadraturhybrid (12, 14 16) jeweils zwei Eingänge aufweist.
4. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß Anspruch 3, wobei einer der zwei Eingänge (10e1 , 10e2) des zweiten Quadraturhybrids (14) mit einem Abschluss- widerstand (5) gekoppelt ist und wobei einer der zwei Eingänge (10e1 , 10e2) des dritten Quadraturhybrids (16) mit einem weiteren Abschlusswiderstand (5) gekop- pelt ist.
5. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei jedes Quadraturhybrid (12, 14, 16, 18, 20) zwei Ausgänge (10e1 , 10e2) aufweist, wobei das zweite Quadraturhybrid (14) ausgebildet ist, um an einem der zwei Ausgänge (10e1 , 10e2) einen Phasenversatz von 0 Grad zu generieren und an dem anderen der zwei Ausgänge (10e1 , 10e2) einen Phasenversatz von 90 Grad zu generieren.
6. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß Anspruch 5, wobei die Schal- tungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) zwei Verzögerungsleitungen (7, 7‘) umfasst, die so angeordnet sind, dass eine der zwei Verzögerungsleitungen (7, 7‘) den um 90 Grad versetzten Ausgang (12a1 , 12a2, 14a1 , 14a2, 16a1 , 16a2) des zweiten Quadraturhybrids (14) mit einem der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) verbindet, während die andere der zwei Verzögerungsleitungen (7, 7‘) den um 90 Grad versetzten Ausgang (12a1 , 12a2, 14a1 , 14a2, 16a1 , 16a2) des dritten Quadraturhybrids (16) mit einem weiteren der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) verbindet.
7. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10'“) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) ein viertes und ein fünftes Quadraturhybrid (18, 20) aufweist, die in Reihe geschaltet sind, wobei das vierte Quadraturhybrid (18) eingangsseitig mit dem zweiten Quadraturhybrid (14) und mit dem dritten Quadraturhybrid (16) verbunden ist.
8. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß Anspruch 7, wobei das vierte Quadraturhybrid (18) jeweils mit um 0 Grad versetzten Ausgängen (10e1 , 10e2) des zweiten und dritten Quadraturhybrids (14, 16) verbunden ist.
9. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10'“) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das fünfte Quadraturhybrid (20) ausgangsseitig mit dem zweiten und dritten der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) verbunden ist.
10. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß Anspruch 9, wobei die Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) zwei weitere Verzögerungsleitungen (7, 7‘) umfasst, die zwischen dem fünften Quadraturhybrid (20) und dem zweiten der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) und zwischen dem fünften Quadra- turhybrid (20) und dem dritten der vier Antennenausgänge (10a1 , 10a2, 10a3, 10a4) angeordnet sind.
1 1. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10'“) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) ausgebildet ist, um im RHCP- Modus und im LHCP-Modus betrieben zu werden.
12. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß Anspruch 1 1 , wobei im RHCP- Modus das zweite Quadraturhybrid (14) von dem ersten Quadraturhybrid (12) ein durch das erste Quadraturhybrid (12) um 90 Grad versetztes Signal erhält und das dritte Quadraturhybrid (16) von dem ersten Quadraturhybrid (12) ein durch das erste Quadraturhybrid (12) um 0 Grad versetztes Signal erhält; wobei im LHCP-Modus das dritte Quadraturhybrid (16) von dem ersten Quadraturhybrid (12) ein durch das erste Quadraturhybrid (12) um 90 Grad versetztes Signal erhält und das zweite Quadraturhybrid (14) von dem ersten Quadraturhybrid (12) ein durch das erste Quadraturhybrid (12) um 0 Grad versetztes Signal erhält.
13. Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei im RHCP-Modus der erste Eingang (10e1 ) mittels eines Abschlusswiderstands (5) terminiert ist und wobei im LHCP-Modus der zweite Eingang (10e2) mittels eines Abschlusswiderstands (5) terminiert ist.
14. Antennenanordnung mit folgenden Merkmalen: einer Antennenstruktur mit vier Speisepunkten; einer Schaltungsanordnung (10, 10‘, 10“, 10‘“) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die vier Ausgänge (12a1 , 12a2, 14a1 , 14a2, 16a1 , 16a2) mit den vier Speisepunkten der Antennenstruktur verbunden sind.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7133532B2 (ja) * 2019-10-30 2022-09-08 株式会社東芝 アンテナ装置及び探索装置
US11916315B2 (en) * 2021-11-10 2024-02-27 The Government Of The United States, As Represented By The Secretary Of The Army Circular disk with first and second edge openings

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4791429A (en) 1987-05-11 1988-12-13 Hazeltine Corporation Multimode omniantenna with flush mount
US5784032A (en) * 1995-11-01 1998-07-21 Telecommunications Research Laboratories Compact diversity antenna with weak back near fields
US6618016B1 (en) * 2001-02-21 2003-09-09 Bae Systems Aerospace Inc. Eight-element anti-jam aircraft GPS antennas
US7577464B2 (en) * 2004-06-18 2009-08-18 Toyon Research Corporation Compact antenna system for polarization sensitive null steering and direction-finding
US7839351B2 (en) 2006-04-14 2010-11-23 Spx Corporation Antenna system and method to transmit cross-polarized signals from a common radiator with low mutual coupling
DE102007004612B4 (de) 2007-01-30 2013-04-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Antennenvorrichtung zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Signalen
US7852279B2 (en) * 2007-06-25 2010-12-14 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Polarization-independent angle of arrival determination system using a miniature conformal antenna
DE102009011542A1 (de) * 2009-03-03 2010-09-09 Heinz Prof. Dr.-Ing. Lindenmeier Antenne für den Empfang zirkular in einer Drehrichtung der Polarisation ausgestrahlter Satellitenfunksignale
US9184504B2 (en) 2011-04-25 2015-11-10 Topcon Positioning Systems, Inc. Compact dual-frequency patch antenna
US8837633B2 (en) 2011-10-21 2014-09-16 Xilinx, Inc. Systems and methods for digital processing based on active signal channels of a communication system
US20130201066A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Harris Corporation Wireless communications device having loop antenna with four spaced apart coupling points and reflector and associated methods
WO2015108436A1 (en) 2014-01-16 2015-07-23 Llc "Topcon Positioning Systems" Global navigation satellite antenna system with a hollow core

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