EP4401241A1 - Steuerbarer reflektor - Google Patents

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EP4401241A1
EP4401241A1 EP23151400.1A EP23151400A EP4401241A1 EP 4401241 A1 EP4401241 A1 EP 4401241A1 EP 23151400 A EP23151400 A EP 23151400A EP 4401241 A1 EP4401241 A1 EP 4401241A1
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EP
European Patent Office
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reflector
antenna
antenna elements
control device
controllable
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23151400.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lukas Walter Mayer
Janos Gila
Andreas Hofmann
Martin Schiefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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Filing date
Publication date
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Priority to EP23838009.1A priority patent/EP4631139A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/125—Means for positioning
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions [2D], e.g. paraboloidal
    • H01Q15/165—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions [2D], e.g. paraboloidal composed of a plurality of rigid panels
    • H01Q15/166—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions [2D], e.g. paraboloidal composed of a plurality of rigid panels sector shaped
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/106—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces using two or more intersecting plane surfaces, e.g. corner reflector antennas
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    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
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    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole

Definitions

  • the invention relates to a controllable reflector.
  • a controllable reflector has a number of antenna elements, each of which receives a high-frequency signal, reflects it on an integrated electronically controllable element and re-radiates this reflected signal.
  • the electronically controllable element in an antenna element is controlled by a control module, which uses magnitude and phase information as a control signal to influence the reflection properties of the antenna element.
  • a controllable reflector can be a binary controllable planar antenna array in which the phase of the reflection factor can be influenced by binary controlling a diode connected to an antenna element of the array.
  • Each antenna element obviously has its own reflector element, such as a diode.
  • a diode a transistor, a switch or a phase shifter can also be used.
  • a controllable reflector usually consists of several antenna elements, whereby the size and geometry of the antenna elements are often the same and the geometric arrangement on the surface follows a special rule, namely, for example, round copper elements with a spacing of 0.8 times the wavelength.
  • a controllable reflector is usually limited to a rather narrow range in which the directional characteristic can be adjusted.
  • a mechanically pivoting reflector has a larger pivoting range, but the precision for adjusting the directional characteristics can only be achieved with great effort, as is required for reflectors in the microwave and millimeter wave range, for example. Mechanical adjustment is also considerably slower than electronic adjustment.
  • a controllable reflector which comprises an electronically controllable reflector device with controllable antenna elements on a surface of an antenna structure and an antenna control device for controlling the antenna elements, and a connected mechanical alignment device with a mechanical alignment control device, and the mechanical alignment device is designed to align the electronically controllable reflector device mechanically in space.
  • the solution described allows a particularly precise alignment to be achieved in a simple manner, namely a coarse adjustment by mechanical alignment and a fine adjustment by electronic alignment.
  • an antenna element comprises a controllable reflector element which receives a signal received by the antenna element itself, reflects it in a controllable manner via a control signal and radiates it again via the antenna element.
  • the control module is designed to control the respective antenna elements with control signals in such a way that a desired reflection property is achieved by the reflector element and the antenna element itself, and thus, for example, a desired antenna directional characteristic of the controllable reflector is achieved.
  • the surface of the antenna structure follows a shape contour, at least in individual points or locations of the surface, which is conical, parabolic, pyramidal, hemispherical or funnel-shaped.
  • the surface of the antenna structure can be assembled from several components, each of which is planar. These components can be applied and attached to a support structure in a tangential manner, so that the components only follow the previously mentioned shape contour at one point, the tangential point.
  • the shape contour can be formed, for example, by a holding structure on which antenna components with antenna elements are arranged.
  • the points of the shape contour to which the antenna components are attached can form an imaginary contour that has a conical, parabolic, pyramidal, hemispherical or funnel-shaped shape.
  • the antenna elements each have a round shape.
  • the antenna control device comprises an electronic circuit which is configured to control the antenna elements by means of a preset configuration of control signals such that they do not change over a period of more than 10 seconds, preferably for more than 1 minute, particularly preferably for more than 10 minutes.
  • the antenna control device and the alignment control device are configured in combination such that a variable directional characteristic of the reflector is set.
  • the electronically controllable reflector device has a number of more than 30 antenna elements, preferably more than 100 antenna elements.
  • the previously described reflector is particularly suitable for larger reflectors, as the influence of manufacturing accuracy increases.
  • the antenna elements are each designed for an operating frequency of more than 20 GHz, preferably more than 30 GHz and particularly preferably more than 40 GHz, and preferably the antenna elements are spaced apart from one another by 0.8 times the wavelength of the operating frequency.
  • the previously described reflector is particularly suitable for reflectors with operating frequencies in the microwave and millimeter wave range, because then the influence of the alignment accuracy increases.
  • Fig.1 represents an embodiment of a controllable reflector SR according to the invention.
  • the electronically controllable reflector device RV is designed to set a directional characteristic for a first coordinate system AC, for example three-dimensionally in space, which is indicated by the rays B1-B3 in the figure and can represent, for example, the Poynting vector, which characterizes the density and the main direction of the energy transport (energy flux density) of an electromagnetic field reflected by the reflector RV.
  • the rays B1-B3 are to be understood as three possible main directions of the reflected signal.
  • one of the main directions B1-B3 can be selected electronically by corresponding control signals for the antenna elements AE.
  • the reflector is not provided in both transmission/reception directions or not for all polarizations of the transmitted signal, for example if an amplifier is used in the antenna elements.
  • the antenna control device ACU may comprise an electronic circuit which is configured, for example, to statically control the antenna elements AE, for example by means of a fixed electronic circuit arrangement.
  • the antenna control device ACU can alternatively comprise an electronic circuit which is configured to control the antenna elements AE by means of a preset configuration of control signals such that they do not change over a period of more than 10 seconds, preferably more than 1 minute, particularly preferably more than 10 minutes. This can simplify the determination and provision of the control signals if an arrangement changes only slowly.
  • a connected mechanical alignment device DV with an alignment control device DCU is included.
  • the mechanical alignment device DV is designed to mechanically align the electronically controllable reflector device RV in space.
  • the mechanical alignment device DV is designed to set a directional characteristic for a second coordinate system DC, for example rotatable and pivotable.
  • the antenna control device ACU and the alignment control device DCU can be configured in combination such that a variable directional characteristic of the reflector can be set.
  • the antenna control device ACU can be electrically connected to the individual circuit carriers S1-S4 and their antenna elements AE via digital control lines, for example, and can be controlled with a binary control signal, for example.
  • the antenna control device ACU is designed to control the antenna elements AE with individual amount/amplitude and/or phase information.
  • an amplifier can be integrated into each antenna element AE to re-radiate the signal in an amplified form.
  • This joint control can be achieved using a control device CU.
  • Fig.2 represents controllable antenna elements AE on a component S1 for an antenna structure in hexagonal form K.
  • a first group G1 with a number of circular, round antenna elements AE in a planar design can be seen on a first circuit carrier S1 such as a planar circuit board with a hexagonal contour K.
  • the circuit carriers S1 with antenna elements AE form antenna components S1-S4.
  • the antenna elements AE of the first group G1 are arranged such that an imaginary outer contour K of the group G1 encloses its antenna elements AE and forms an essentially hexagonal shape.
  • Fig.3 shows an embodiment of a design of the electronically controllable reflector RV.
  • the electronically controllable reflector RV has a surface of the antenna structure AS, which at least in individual points of the surface follows a shape contour which is cylindrical (for example with a round or hexagonal base area), conical, parabolic, pyramidal, hemispherical or funnel-shaped and is formed, for example, by a rotation about a rotation axis RA.
  • a funnel-shaped holding structure or antenna structure AS is shown, which is formed around a rotation axis RA.
  • each identical to the first group G1 with round antenna elements AE on the first planar circuit carrier S1 in the form of a circuit board with hexagonal outer contour K, are arranged as antenna components S1-S4 on the surface of a holding structure (not shown for better clarity), which form the antenna structure AS of an electronically controllable reflector.
  • the antenna components S1-S4 are each formed by a circuit carrier with antenna elements AE of a respective group arranged thereon.
  • the circuit carriers are fixed by the holding structure, which is not shown in detail in the figure.
  • the groups each have a number of more than 30 antenna elements AE, preferably more than 100 antenna elements AE.
  • the antenna elements are each designed for an operating frequency of more than 20 GHz, preferably more than 30 GHz and particularly preferably more than 40 GHz, and preferably the antenna elements AE within the respective group are spaced apart from one another by 0.8 times the wavelength of the operating frequency.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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Abstract

Steuerbarer Reflektor (SR), umfassend eine elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung (RV) mit steuerbaren Antennen-Elementen (AE) auf einer Oberfläche einer Antennen-Struktur (AS) und einer Antennen-Steuervorrichtung (ACU) zur Ansteuerung der Antennen-Elemente (AE), und eine verbundene mechanische Ausrichtungsvorrichtung (DV) mit einer Ausrichtungs-Steuervorrichtung (DCU), und die mechanische Ausrichtungsvorrichtung (DV) dazu eingerichtet ist, die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung (RV) mechanisch im Raum auszurichten.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Reflektor.
  • Ein steuerbarer Reflektor weist eine Anzahl von Antennen-Elementen auf, welche jeweils ein Hochfrequenz-Signal empfangen, an einem integrierten elektronisch steuerbaren Element reflektieren und dieses reflektierte Signal wieder abstrahlen.
  • Das elektronisch steuerbare Element in einem Antennenelement wird durch ein Steuer-Modul angesteuert, welches eine Betrags- und Phaseninformation als Steuer-Signal anwendet, um die Reflexionseigenschaften des Antennenelements zu beeinflussen.
  • Beispielweise kann ein steuerbarer Reflektor ein binär steuerbares planares Antennen-Array sein, bei welchem die Phase des Reflexions-Faktors beeinflusst werden kann, indem eine an ein Antennenelement des Arrays verbundene Diode binär angesteuert wird. Jedes Antennenelement verfügt klarerweise über eine eigenes Reflektor-Element, wie beispielsweise eine Diode. Anstelle einer Diode kann auch ein Transistor, ein Schalter oder ein Phasenschieber eingesetzt werden.
  • Ein steuerbarer Reflektor besteht in der Regel aus mehreren Antennen-Elementen, wobei die Größe und die Geometrie der Antennen-Elemente oft gleich sind und die geometrische Anordnung an der Oberfläche einer speziellen Regel folgt, nämlich beispielsweise runde Kupferelemente mit einem Abstand des 0,8-fachen der Wellenlänge.
  • Die Güte (Performance) dieses steuerbaren Reflektors kann mit der sogenannten Relais-Gewinn (engl. "relaying gain") beschrieben werden. Für einen hohen Gewinn umfasst der steuerbare Reflektor viele Grund- beziehungsweise Antennen-Elemente, oftmals über 1000.
  • Ein steuerbarer Reflektor ist üblicherweise auf einen eher engen Bereich beschränkt, in welchem die Richtcharakteristik eingestellt werden kann.
  • Dementgegen hat ein mechanisch schwenkbarer Reflektor einen eher größeren Schwenkbereich, jedoch ist die Genauigkeit zur Einstellung der Richtcharakteristik nur mit hohem Aufwand erreichbar, wie beispielsweise für Reflektoren im Mikro- und Millimeterwellenbereich benötigt. Eine mechanische Einstellung ist zudem erheblich langsamer als eine elektronische Einstellung.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung einen steuerbaren Reflektor bereitzustellen, welcher bei seiner Anwendung auf besonders einfache Weise genau im Raum und über einen weiten Einstellbereich verstellbar beziehungsweise ausrichtbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen steuerbaren Reflektor gelöst, welcher eine elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung mit steuerbaren Antennen-Elementen auf einer Oberfläche einer Antennen-Struktur und einer Antennen-Steuervorrichtung zur Ansteuerung der Antennen-Elemente, und eine verbundene mechanische Ausrichtungsvorrichtung mit einer mechanischen Ausrichtungs-Steuervorrichtung umfasst, und die mechanische Ausrichtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung mechanisch im Raum auszurichten.
  • Die beschriebene Lösung erlaubt, dass eine besonders genaue Ausrichtung auf einfache Weise möglich ist, nämlich eine grobe Einstellung durch die mechanische Ausrichtung und eine feine Einstellung durch die elektronische Ausrichtung.
  • Dadurch ist die Handhabung des steuerbaren Reflektors bei der Montage einfacher.
  • Im vorliegenden Zusammenhang umfasst ein Antennenelement ein steuerbares Reflektor-Element, welches ein vom Antennenelement selbst empfangenes Signal empfängt, über ein Steuersignal steuerbar reflektiert und über das Antennenelement wieder abstrahlt.
  • Das Steuer-Modul ist dazu eingerichtet, mit Steuersignalen die jeweiligen Antennenelemente derart anzusteuern, dass eine gewünschte Reflexionseigenschaft durch das Reflektor-Element und das Antennenelement selbst erzielt wird, und damit beispielweise eine gewünschte Antennen-Richtcharakteristik des steuerbaren Reflektors erzielt wird.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Oberfläche der Antennen-Struktur zumindest in einzelnen Punkten beziehungsweise Orten der Oberfläche einer Formkontur folgt, welche kegelförmig, parabolisch, pyramidenartig, halbkugelförmig oder trichterförmig ausgebildet ist.
  • Die Oberfläche der Antennen-Struktur kann aus mehreren Bauteilen zusammengefügt werden, welche jeweils planar sind. Diese Bauteile können in einer tangentialen Weise auf eine Trägerstruktur aufgebracht und befestigt werden, sodass die Bauteile beispielsweise nur in einem Punkt, dem Tangentialpunkt, der vorher genannten Formkontur folgen.
  • Die Formkontur kann beispielsweise durch eine Halte-Struktur gebildet sein, auf welcher Antennen-Bauteile mit Antennen-Elementen angeordnet sind. Die Punkte der Formkontur, an welchen die Antennen-Bauteile befestigt sind, können eine gedachte Kontur bilden, welche eine kegelförmige, parabolische, pyramidenartige, halbkugelförmige oder trichterförmige Gestalt aufweisen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Antennen-Elemente jeweils eine runde Form aufweisen.
  • Dadurch kann die Antennen-Struktur beziehungsweise deren Bauteile besonders einfach und genau hergestellt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Antennen-Steuervorrichtung eine elektronische Schaltung umfasst, welche derart konfiguriert ist, die Antennen-Elemente durch eine vorab eingestellte Konfiguration an Steuersignalen so anzusteuern, dass sie sich über einen Zeitraum von mehr als 10 Sekunden, bevorzugt um mehr als 1 Minute, besonders bevorzugt um mehr als 10 Minuten nicht ändern.
  • Dadurch kann die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung einfacher und kostengünstiger hergestellt und in Betrieb gestellt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass Antennen-Steuervorrichtung und die Ausrichtungs-Steuervorrichtung in Kombination derart konfiguriert sind, dass eine variable Richtcharakteristik des Reflektors eingestellt ist.
  • Dadurch kann gemeinsam mit der mechanischen Ausrichtungs-Steuervorrichtung die Richtcharakteristik des Reflektors besonders genau eingestellt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung eine Anzahl von mehr als 30 Antennen-Elemente, bevorzugt mehr als 100 Antennen-Elemente aufweist.
  • Insbesondere für größere Reflektoren ist der vorher beschriebene Reflektor besonders geeignet, denn dann nimmt der Einfluss der Herstellungsgenauigkeiten zu.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Antennen-Elemente jeweils für eine Betriebsfrequenz von mehr als 20 GHz, bevorzugt mehr als 30 GHz und besonders bevorzugt mehr als 40 GHz ausgelegt sind, und vorzugsweise die Antennen-Elemente einen Abstand untereinander des 0,8-fachen der Wellenlänge der Betriebsfrequenz aufweisen.
  • Insbesondere für Reflektoren mit Betriebsfrequenzen im Mikrowellen- und Millimeterwellen-Bereich ist der vorher beschriebene Reflektor besonders geeignet, denn dann nimmt der Einfluss der Ausrichtungsgenauigkeiten zu.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen steuerbaren Reflektors,
    Fig. 3
    ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsträger mit eine Darstellung für eine Gruppe mit einer Anzahl an Antennen-Elementen,
    Fig. 2
    ein Ausführungsbeispiel für eine Bauform des elektronisch steuerbaren Reflektors.
  • Fig. 1 stellt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen steuerbaren Reflektors SR dar.
  • Es ist eine elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung RV mit steuerbaren Antennen-Elementen AE (siehe Fig. 2) auf einer Oberfläche einer Antennen-Struktur AS (siehe Fig. 3) und einer Antennen-Steuervorrichtung ACU zur Ansteuerung der Antennen-Elemente AE umfasst.
  • Die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung RV ist dazu eingerichtet, eine Richtcharakteristik für ein erstes Koordinaten-System AC einzustellen, beispielsweise dreidimensional im Raum, was durch die Strahlen B1-B3 in der Figur angedeutet ist und beispielsweise den Poynting'schen Vektor repräsentieren kann, welcher die Dichte und die Hauptrichtung des Energietransportes (Energieflussdichte) eines vom Reflektor RV reflektierten elektromagnetischen Felds kennzeichnet.
  • Die Strahlen B1-B3 sind als drei mögliche Hauptrichtungen des Reflektierten Signales zu verstehen.
  • Es kann im Anwendungsfall beispielsweise eine der Hauptrichtungen B1-B3 elektronisch durch entsprechende Steuersignale für die Antennen-Elemente AE gewählt werden.
  • Es kann für ausgewählte Ausführungsformen vorgesehen sein, dass der Reflektor nicht in beiden Sende-/ Empfangsrichtung oder nicht für alle Polarisationen des gesendeten Signals vorgesehen ist, beispielsweise wenn ein Verstärker in den Antennenelementen eingesetzt wird.
  • Die Antennen-Steuervorrichtung ACU kann in einem speziellen Ausführungsbeispiel eine elektronische Schaltung umfassen, welche beispielsweise derart konfiguriert ist, die Antennen-Elemente AE statisch anzusteuern, beispielsweise durch eine feste elektronische Schaltungsanordnung.
  • Die Antennen-Steuervorrichtung ACU kann alternativ eine elektronische Schaltung umfassen, welche derart konfiguriert ist, die Antennen-Elemente AE durch eine vorab eingestellte Konfiguration an Steuersignalen so anzusteuern, dass sie sich über einen Zeitraum von mehr als 10 Sekunden, bevorzugt um mehr als 1 Minute, besonders bevorzugt um mehr als 10 Minuten nicht ändern. Dadurch kann die Bestimmung und Bereitstellung der Steuersignale vereinfacht werden, wenn sich eine Anordnung nur langsam ändert.
  • Ferner ist eine verbundene mechanische Ausrichtungsvorrichtung DV mit einer Ausrichtungs-Steuervorrichtung DCU umfasst.
  • Die mechanische Ausrichtungsvorrichtung DV dazu eingerichtet ist, die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung RV mechanisch im Raum auszurichten.
  • Die mechanische Ausrichtungsvorrichtung DV ist dazu eingerichtet, eine Richtcharakteristik für ein zweites Koordinaten-System DC einzustellen, beispielsweise drehbar und schwenkbar.
  • Die Antennen-Steuervorrichtung ACU und die Ausrichtungs-Steuervorrichtung DCU können in Kombination derart konfiguriert sein, dass eine variable Richtcharakteristik des Reflektors einstellbar ist.
  • Die Antennen-Steuervorrichtung ACU kann beispielsweise über digitale Steuerleitungen mit den einzelnen Schaltungsträgern S1-S4 und deren Antennen-Elementen AE elektrisch verbunden sein und beispielsweise mit einem binären Steuersignal angesteuert werden. Die Antennen-Steuervorrichtung ACU ist dazu eingerichtet, die Antennen-Elemente AE jeweils mit einer individuellen Betrags-/ Amplituden- und/oder einer Phaseninformation anzusteuern.
  • Es kann beispielsweise ein Verstärker in jedem Antennen-Element AE integriert sein, um das Signal verstärkt wieder abzustrahlen.
  • Diese gemeinsame Ansteuerung kann mithilfe einer SteuerVorrichtung CU erfolgen.
  • Fig. 2 stellt steuerbare Antennen-Elemente AE auf einem Bauteil S1 für eine Antennen-Struktur in hexagonaler Form K dar.
  • Auf der Oberfläche der Antennen-Struktur ist eine erste Gruppe G1 mit einer Anzahl an kreisförmigen, runden Antennen-Elementen AE in planarer Bauart, auf einem ersten Schaltungsträger S1 wie eine planare Leiterplatte mit hexagonaler Kontur K, erkennbar. Die Schaltungsträger S1 mit Antennen-Elementen AE bilden Antennen-Bauteile S1-S4.
  • Dabei sind die Antennen-Elemente AE der ersten Gruppe G1 so angeordnet, dass eine gedachte Außenkontur K der Gruppe G1 deren Antennen-Elemente AE umschließt und eine im Wesentlichen hexagonale Form bildet.
  • Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Bauform des elektronisch steuerbaren Reflektors RV.
  • Der elektronisch steuerbare Reflektor RV weist eine Oberfläche der Antennen-Struktur AS auf, welche zumindest in einzelnen Punkten der Oberfläche einer Formkontur folgt, welche zylindrisch (beispielsweise mit runder oder hexagonaler Basisfläche), kegelförmig, parabolisch, pyramidenartig, halbkugelförmig oder trichterförmig ausgebildet ist und beispielsweise durch eine Rotation um eine Rotationsachse RA gebildet ist.
  • Es ist in diesem Beispiel eine trichterförmige Halte-Struktur beziehungsweise Antennen-Struktur AS dargestellt, welche um eine Rotationsache RA gebildet ist.
  • Mehrere Gruppen, jeweils baugleich zur ersten Gruppe G1, mit runden Antennen-Elementen AE auf dem ersten planaren Schaltungsträger S1 in Form einer Leiterplatte mit hexagonaler Außenkontur K, sind als Antennen-Bauteile S1-S4 an der Oberfläche einer Halte-Struktur angeordnet (zur besseren Übersicht nicht dargestellt), welche die Antennen-Struktur AS eines elektronisch steuerbaren Reflektors bilden.
  • Die Antennen-Bauteile S1-S4 sind jeweils durch einen Schaltungsträger mit darauf angeordneten Antennen-Elementen AE einer jeweiligen Gruppe gebildet.
  • Zur mechanischen Zusammenführung der Gruppen werden die Schaltungsträger durch die Halte-Struktur fixiert, was in der Figur nicht im Detail dargestellt ist.
  • Die Vorteile der genannten Anordnung hinsichtlich Ausrichtung sind besonders groß, wenn die Gruppen jeweils eine Anzahl von mehr als 30 Antennen-Elemente AE, bevorzugt mehr als 100 Antennen-Elemente AE aufweisen.
  • Die Vorteile der genannten Anordnung hinsichtlich Ausrichtung sind außerdem besonders groß, wenn die Antennen-Elemente jeweils für eine Betriebsfrequenz von mehr als 20 GHz, bevorzugt mehr als 30 GHz und besonders bevorzugt mehr als 40 GHz ausgelegt sind, und vorzugsweise die Antennen-Elemente AE innerhalb der jeweiligen Gruppe einen Abstand untereinander des 0,8-fachen der Wellenlänge der Betriebsfrequenz aufweisen.
  • Beide Vorteile summieren sich synergistisch für bei einer kombinierten Dimensionierung hinsichtlich Anzahl und Betriebsfrequenz der Antennen-Elemente AE.
    • Bezugszeichenliste:
    • AC
    Antennen-Koordinatensystem
    ACU
    Antennen-Steuervorrichtung (engl. "reflector control unit)
    AE
    Antennen-Element
    AS
    Antennen-Struktur
    B1-B3
    Abstrahlrichtung, Reflexionsrichtung (engl. "beam")
    CU
    Steuervorrichtung des steuerbaren Reflektors
    DC
    Ausrichtungs-Koordinatensystem
    DCU
    Ausrichtungs-Steuervorrichtung (engl. "direction control unit")
    DV
    Ausrichtungs-Vorrichtung
    G1
    Gruppe
    K
    Kontur
    RA
    Rotationsache
    RV
    Reflektor-Vorrichtung
    S1-S4
    Schaltungsträger mit Antennen-Elementen, AntennenBauteil

Claims (7)

  1. Steuerbarer Reflektor (SR), umfassend eine elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung (RV) mit steuerbaren Antennen-Elementen (AE) auf einer Oberfläche einer Antennen-Struktur (AS) und einer Antennen-Steuervorrichtung (ACU) zur Ansteuerung der Antennen-Elemente (AE), und eine verbundene mechanische Ausrichtungsvorrichtung (DV) mit einer Ausrichtungs-Steuervorrichtung (DCU), und die mechanische Ausrichtungsvorrichtung (DV) dazu eingerichtet ist, die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung (RV) mechanisch im Raum auszurichten.
  2. Reflektor (SR) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Oberfläche der Antennen-Struktur (AS) zumindest in einzelnen Punkten der Oberfläche einer Formkontur folgt, welche zylinderförmig, kegelförmig, parabolisch, pyramidenartig, halbkugelförmig oder trichterförmig ausgebildet ist.
  3. Reflektor (SR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennen-Elemente (AE) jeweils eine runde Form aufweisen
  4. Reflektor (SR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennen-Steuervorrichtung (ACU) eine elektronische Schaltung umfasst, welche derart konfiguriert ist, die Antennen-Elemente (AE) durch eine vorab eingestellte Konfiguration an Steuersignalen so anzusteuern, dass sie sich über einen Zeitraum von mehr als 10 Sekunden, bevorzugt um mehr als 1 Minute, besonders bevorzugt um mehr als 10 Minuten nicht ändern.
  5. Reflektor (SR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Antennen-Steuervorrichtung (ACU) und die Ausrichtungs-Steuervorrichtung (DCU) in Kombination derart konfiguriert sind, dass eine variable Richtcharakteristik des Reflektors (SR) eingestellt ist.
  6. Reflektor (SR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronisch steuerbare Reflektor-Vorrichtung (RV) eine Anzahl von mehr als 30 Antennen-Elemente (AE), bevorzugt mehr als 100 Antennen-Elemente (AE) aufweist.
  7. Reflektor (SR) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennen-Elemente (AE) jeweils für eine Betriebsfrequenz von mehr als 20 GHz, bevorzugt mehr als 30 GHz und besonders bevorzugt mehr als 40 GHz ausgelegt sind, und vorzugsweise die Antennen-Elemente (AE) einen Abstand untereinander des 0,8-fachen der Wellenlänge der Betriebsfrequenz aufweisen.
EP23151400.1A 2023-01-12 2023-01-12 Steuerbarer reflektor Withdrawn EP4401241A1 (de)

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PCT/EP2023/087280 WO2024149596A1 (de) 2023-01-12 2023-12-21 Steuerbarer reflektor
CN202380091375.0A CN120530535A (zh) 2023-01-12 2023-12-21 可控反射器
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