WO1999058996A1

WO1999058996A1 - Sende-empfangs-anlage für fahrzeuge, fahrzeug mit sende-empfangs-anlage, und schaltung

Info

Publication number: WO1999058996A1
Application number: PCT/IB1999/000841
Authority: WO
Inventors: Hans Wilfried Heine
Original assignee: Sel Verteidigungssysteme Gmbh
Priority date: 1998-05-09
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 1999-11-18
Also published as: DE19820835A1

Abstract

Eine Fahrzeug(einschließlich Landfahrzeug, Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug, Raumfahrzeug)-Sende-Empfangs-Anlage mit einer Antennenanordnung, ist derart betreibbar, daß Hochfrequenzsignale, die von einer anderen Sende-Empfangs-Anlage ausgehen, zu dieser reflektiert werden, wobei Mittel zum Modulieren von mindestens einer Reflexionseigenschaft der Antennenanordnung vorgesehen sind, die bewirken, daß die von der weiteren Sende-Empfangs-Anlage empfangenen reflektierten Signale eine durch die Fahrzeug-Sende-Empfangs-Anlage aufgeprägte Information erkennen lassen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung eine Mehrzahl von jeweils mit einer Speiseleitung gekoppelten Strahlern (53) aufweist, daß die Modulationseinrichtung mit den Speiseleitungen gekoppelt ist, und daß mit den Speiseleitungen Mittel zum Einstellen der Reflexionsrichtung gekoppelt sind. Ein Vorteil liegt darin, daß die Antennenanordnung am Fahrzeug, insbesondere an einer Außenfläche von diesem, eine Flächengröße aufweisen kann, die für den Anwendungsfall gewünscht und geeignet ist.

Description

Sende-Empfangs-Anlage für Fahrzeuge, Fahrzeug mit Sende-Empf ngs-Anlage, und Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Begriff Fahrzeuge in der vorliegenden Anmeldung soll Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge einschließen.

Eine Anlage der eingangs genannten Art für Flugzeuge ist aus der US-A-4 347 512 bekannt. Bei der bekannten Sende-Empfangs-Anlage ist eine Antennenanordnung vorgesehen, die auf der Kugelfläche einer Hohlkugel eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten drahtförmigen Leitern und im Inneren der Hohlkugel eine hinsichtlich des Reflexionsgrads steuerbare Reflektoranordnung aufweist. Auf diese wird in die Antennenanordnung einfallende HF-Strahlung durch die hintere Hohlkugelfläche konzentriert. (Wie überall in dieser Beschreibung ist unter HF die verwendete Hochfrequenz zu verstehen, die meist in einem für Radar geeineten Frequenzbereich liegt.) Bei Vorhandensein eines Reflexionsvermögens der Reflektoranordnung wird die HF-Strahlung zur hinteren Kugelfläche reflektiert und genau in Richtung der einfallenden Hochfrequenz retroreflektiert . Dabei wird davon Gebrauch gemacht, daß die einfallende Hochfrequenz an der in Einfallsrichtung gesehen vorderen Kugelfläche polarisiert wird und die in Einfallsrichtung hintere Kugelfläche diese polarisierte Strahlung reflektieren kann. Die für die Rückstrahlung wirksame Fläche der bekannten Anordnung entspricht einer Durchmesserebene der kugelförmigen Strahleranordnung. Da 99/58996

die Anordnung lediglich als Reflektor wirkt, also nicht eigens vom Flugzeug aus mit Hochfrequenz gespeist wird, ergibt sich eine relativ geringe Reichweite. Eine Vergrößerung der Reichweite durch Vergrößerung der wirksamen Reflektorfläche ist dadurch eng begrenzt, daß hierdurch der Kugeldurchmesser ansteigt .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die leicht in relativ großen Flächen verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelös .

Die Antennenanordnung kann eben oder in einer gekrümmten Fläche angeordnet sein, insbesondere kann sie an der Außenfläche eines Fahrzeugs angeordnet sein, beispielsweise am Rumpf und/oder an Flügeln oder Teilen der Flügel eines Flugzeugs .

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Antennenanordnung am Fahrzeug, insbesondere an einer Außenfläche von diesem, eine Flächengröße aufweisen kann, die für den Anwendungsfall gewünscht und geeignet ist. Auch der Ort am Fahrzeug für die Montage der Antennenanordnung (oder mehrerer Antennenanordnungen) kann je nach Wunsch gewählt werden, z.B. bei einem Flugzeug am Rumpf und/oder an den Flügeln. Durch die Möglichkeit, die Reflexionsrichtung einzustellen, kann ein Radar-Abfragesignal zu der abfragenden Station hin reflektiert werden, wenn dies gewünscht ist. Vorteilhaft erfolgt das Einstellen der Reflexionsrichtung automatisch durch eine Steuervorrichtung (z.B. Computer); allerdings soll das Einstellen der Reflexionsrichtung von Hand nicht ausgeschlossen werden. Die Erfindung umfaßt sowohl Ausführungsformen, bei denen die Strahlerelemente (Antennenelemente) selbst mit Speiseleitungen versehen sind, wie dies in den Ausführungsbeispie- len vorgesehen ist, als auch Ausführungsformen, bei denen Strahler ohne Speiseleitungsanschluß vorhanden sind, die über Erreger angeregt werden, mit denen Speiseleitungen verbunden sind.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anlage eine Einrichtung zum Ermitteln der Richtung aufweist, aus der von einer anderen Sende-Empfangs-Anlage ausgehende Hochfrequenzsignale eintreffen. Dies ermöglicht eine Automatisierung.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Modulationseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie an die zugeordnete Speiseleitung wahlweise einen reflektierenden Abschluß und einen absorbierenden Abschluß ankoppeln kann.

Ein Vorteil besteht darin, daß in einfacher Weise eine Impulsmodulation der reflektierten Hochfrequenz möglich ist. Daneben kann auf konstante Reflexion und auf konstante Absorption geschaltet v/erden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Modulationseinrichtung einen steuerbaren elektronischen Schalter, vorzugsweise eine PIN-Diode, aufweist.

Vorteilhaft weisen die Mittel zum Einstellen der Reflexi- onsrichtung steuerbare Phasenschieber auf, die mit den Speiseleitungen gekoppelt sind.

Vorteilhaft ist die Modulationseinrichtung und/oder der Phasenschieber mit der Speiseleitung über eine Einweg-Anord- nung, vorzugsweise einen Zirkulator, gekoppelt. Dies ermöglicht eine einfache, platzsparende Schaltungstechnik.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß auf einem plattenartigen, vorzugsweise flexiblen, Isolierstoffträger folgende Schaltungsteile angeordnet sind: eine Speiseleitung für mindestens einen Strahler, optional auch ein Strahler, eine Modulationseinrichtung, ein Phasenschieber, eine Einweganordnung, und Einrichtungen zum Koppeln der genannten Schaltungsteile . Auch für diese elektronische Schaltung und die plattenartige Baueinheit (Modul) , gegebenenfalls in einer Mehrfachanordnung zu einer größeren Baueinheit zusammengefaßt, wird Schutz beansprucht. Ein Vorteil liegt in der einfachen Montage. Bei flexibler Ausführung läßt sich die Anordnung leicht an gekrümmten Flächen anbringen. Erfindungsgemäß kann hierzu der Modul und/oder die Baueinheit auf einer Seite Klebeschichtfeider aufweisen, die eine Befestigung auf einem Schaltungsträger so erlauben, daß die Schaltungsfunktionen gewährleistet bleiben.

Die Erfindung umfaßt auch Fahrzeuge, unter Einschluß von Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Luftfahrzeugen und Raumfahrzeugen, die mit einer erfindungsgemäßen Anlage oder mit erfindungsgemäßen Schaltungen oder Modulen ausgerüstet sind.

Wenn die Antennenanordnung die gesamte Außenfläche des Fahrzeugs, z.B. des Flugzeugs umgibt, kann sich das Flugzeug vor der Entdeckung durch eine Radarstation bei maximaler Absorption der Antennenanordnung für die Radarsignale hinter seiner Antennenanordnung verbergen. Für eine beachtliche Erschwerung der Entdeckung oder Identifizierung durch eine Radarstation kann es jedoch ausreichen, wenn gemäß einer Aus- führungsfor der Erfindung Kantenbereiche (Kanten und benachbarte Flächenbereiche) der Außenfläche des Fahrzeugs mit einer Antennenanordnung bedeckt sind. Kanten der Außenfläche 99/58996

führen nämlich zu sehr deutlichen Radarreflexionen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Sende-Empfangs-Anlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen Antennenmodul für Reflexion mit Abschlußwiderstand und Phasenschieber,

Fig. 3 schematisch einen Schaltungsträger mit mehren Modulen,

Fig. 4 ein Schema einer Schaltung zum Erkennen der Richtung einer eintreffenden Hochfrequenzwelle mit Antennenmodulen nur für Empfang und zum Steuern der Module nach Fig. 2,

Fig. 5 eine ereinfachte perspektivische Darstellung eines Schaltungsträgers, und

Fig. 6 vereinfacht ein Flugzeug in Teilansicht, auf dessen Außenfläche Antennenanordnungen angeordnet sind.

Die Sende-Empf ngs-Anlage ist für Fahrzeuge und Verkehrsmittel unterschiedlicher Art verwendbar, insbesondere für Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge. Allerdings ist anzunehmen, daß ein Hauptanwendungsgebiet bei Luftfahrzeugen liegt, wobei dies insbesondere im Zusammenhang mit Sekundärradar für Aufgaben der Flugsiche- 99/58996

rung zu erwarten ist. Weitere Anwendungsgebiete sind die Identifizierung Eigen/Fremd, bei Bedarf mit anschließendem Datenaustausch, sowie die aktive Signaturkontrolle bei Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen und Luftfahrzeugen.

Anwendungen für Raumfahrzeuge sind dann durch die Erfindung vorteilhaft realisierbar, wenn zwischen einem elektrisch weniger leistungsbegrenzten Raumfahrzeug und einem elektrisch sehr leistungsbegrenzten Raumfahrzeug eine Nachrichtenverbindung hergestellt werden soll. In diesen Fällen benutzt das kleinere sehr leistungsbegrenzte Raumfahrzeug die Erfindung, so daß es keine komplexen Transponder und Leistungsverstärker benötigt. Die wichtigsten Anwendungen sind dabei die Ortung, Identifizierung und der Datenaustausch bei Rendezvous-Manövern zwischen einem geostationären Relais-Satelliten (wie die US-TDRS-Satelliten) und niedriger fliegenden kleinen unbemannten Nutzersatelliten (für Erderkundung, Aufklärung, Schwerelosigkeitsmessungen usw.).

Für derartige Verwandungen ist auch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung geeignet .

In Fig. 1 symbolisiert eine Einrichtung 1 eine auf dem Erdboden montierte Antennenanordnung eines Radargerätes für die Flugsicherung, das einen gerichteten HF-Strahl 2 absendet, der den in einem Flugzeug angeordneten Sekundärradarre- sponder zur Abgabe eines Signals veranlassen soll. In einem Flugzeug ist an einer für HF erreichbaren Stelle, insbesondere an der Außenhaut, eine Antennenanordnung 10 vorgesehen, bei der es sich im Beispiel um eine ebene Anordnung einer Vielzahl von Strahlern 10-11, 10-2 bis 10-N handelt, die in einer flächigen Anordnung von Zeilen und Spalten orientiert sind, die insgesamt N Strahler enthalten. In dem in Fig. 1 gezeigten Zeitpunkt mag die Ebene der Antennenanordnung 10 gegenüber der durch eine gestrichelte Linie symbolisierten 9/58996

in größerem Abstand von der Anordnung 1 ebenen Wellenfront 20 einen von 0° verschiedenen Winkel einschließen.

Jeder Strahler 10-1 bis 10-N weist eine Antennenspeise- leitung 22 (nur beim Strahler 10-1 gezeigt) auf. Bei den einzelnen Strahlern handelt es somit nicht lediglich um Reflektoren ohne die Möglichkeit der Zuführung oder Abführung von elektrischer Energie zu diesem mittels einer Leitung. Jede Speiseleitung 22 ist mit einem Eingang eines ihr zugeordneten Zirkulators 24 verbunden (ebenfalls nur einer gezeigt) . Der Ausgang des Zirkulators 24 ist jeweils mit einem Reflexionsmodulator 26 verbunden. Jeder Zirkulator 24 ist außerdem mit einem ihm zugeordneten steuerbaren Phasenschieber 30 verbunden (nur einer gezeigt) , dessen Steuereingang mit einem Steuerausgang eines Informations- und Phasendetektors (IPD) 35 in Verbindung steht. Die vom zugeordneten Anschluß des Zirkulators 24 zum Phasenschieber 30 fließende Hochfrequenz durchläuft diesen zweimal, da es sich um einen Reflexionsphasenschieber handelt, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, und gelangt wieder zum Zirkulator 24. Die Zirkulatoren 24 und Phasenschieber 30 bilden ein Strahl - formungsnetzwerk .

Ein Steuersystem 40 ist mit dem Informations- und Phaεen- detektor 35 und mit jedem der Reflexionsmodulatoren 26 verbunden. Mit dem Steuersystem sind auch nicht gezeigte Anzeigegeräte, Sichtgeräte und, erforderlichenfalls, Eingabegeräte, zum Beispiel eine Tastatur, verbunden.

Die Anordnung arbeitet in einer ersten Betriebsart, in der die Sekundärradareinrichtung in der üblichen Weise in Betrieb ist, wie folgt.-

Der Informations- und Phasendetektor 35 stellt durch ständige Abfrage der ihm zugeführten Signale der Reflexions- odulatoren fest, ob von einer Bodenstation 1 ein Abfragesi- gnal eintrifft. Für diese ständige Überprüfung kann es erforderlich sein, das Strahlformungsnetzwerk, das durch die Zirkulatoren und die Phasenschieber gebildet wird, zeitlich zu variieren, um auf diese Weise sicherzustellen, daß aus dem gesamten Raum, aus dem Abfragesignale kommen können, ein Empfang möglich ist. Wenn ein Abfragesignal erkannt ist, so stellt der Informations- und Phasendetektor 35 fest, aus welcher Raumrichtung das Signal eintrifft. Daraufhin veranlaßt das Steuersystem die Verstellung der Phasenschieber 30 in der Weise, daß das Sende- und Empfangsmaximum der durch die einzelnen Strahler 10-1 bis 10-N gebildeten Richtantenne auf die Abfragestation zeigt. Wenn das Steuersystem entschieden hat, daß der Sekundärradartransponder ein Signal an die Abfragestation geben soll, so geschieht dies nicht durch Zuführung von Hochfrequenz zu den Strahlern 10-1 bis 10 -N aus einer Energiequelle des Flugzeugs heraus, sondern es wird lediglich für jeden einzelnen Strahler dessen Reflexion durch Reflexionsmodulatoren 26 (die den Reflexionsgrad verändern) moduliert. Die durch die Strahler 10 -l bis 10 -N gebildete Richtantenne reflektiert somit entsprechend der Modulation (zweckmäßig Impulsmodulation, die zwischen vollständiger Reflexion und vollständiger Absorption umschaltet, obwohl auch Amplitudenmodulation möglich ist) , die durch die Reflexionsmodulatoren erzeugt wird, das von der Abfragestation eintreffende HF-Signal, so daß auf diese Weise ein moduliertes HF-Signal zu der Abfragestation 1 reflektiert wird.

Anstatt einer Modulation durch Verändern des Reflexionsfaktors oder zusätzlich dazu kann erfindungsgemäß Phasenmodulation oder Phasenimpulsmodulation verwendet werden. Hierzu wird durch Einstellen der Phasenschieber, wie oben angegeben, die gewünschte Reflexionsrichtung gewählt und gedanklich danach durch gleichzeitige, gleichgerichtete und gleichgroße Modulation der von den Phasenschiebern bewirkten Phasenverschiebung die Modulation der Phase bewirkt .

Sollte es aus irgendwelchen Gründen wünschenswert sein, das reflektierte Signal nicht oder nicht nur zu der Abfrage - Station zurückzusenden, sondern zu einer von dieser räumlich entfernten Empfangsstation, so kann in einer zweiten Betriebsart durch Änderung des Reflexionswinkels der Reflexionsantenne die reflektierte Strahlung je nach Anforderung entweder nur zu der genannten anderen Station oder abwechselnd zu der Abfragestation und der anderen Station gesendet werden. Insbesondere im letztgenannten Fall ist es möglich, die Richtantenne auf konstante maximale Reflexion einzustellen und die Modulation, wie sie am Ort der Abfragestation und/oder der weiteren Station empfangen wird, dadurch zu bewirken, daß der Reflexionswinkel der Antennenanordnung 10 entsprechend der aufzuprägenden Modulation verändert wird, so daß die Antennenanordnung 10 zwar stets die gesamte einfallende Strahlung (unter Berücksichtigung von Verlusten) reflektiert, aber nicht stets und ununterbrochen zur gleichen Station.

Bei einer dritten Betriebsart soll zu der Abfragestation möglichst wenig Energie reflektiert werden. In diesem Fall veranlaßt die Steuereinrichtung, daß die Reflexionsmodulato- ren auf eine konstante möglichst große Absorption der einzelnen Strahler eingestellt werden. Zusätzlich mag es nützlich sein, daß die Reflexionsrichtung der Antennenanordnung 10 durch die Steuereinrichtung so eingestellt wird, daß möglichst wenig Energie zu der Abfragestation 1 reflektiert wird, falls die Absorptionswirkung nicht ausreichen sollte.

Bei dem Schema der Fig. 1 wurde davon ausgegangen, daß alle Strahler auch zum Feststellen, aus welcher Richtung eine Hochfrequenzwelle einer Abfragestation eintrifft, verwen- 10

det werden. Bei dem im folgenden anhand der Fig. 2 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dies nicht der Fall.

Fig. 2 zeigt einen Antennenmodul von der Vorderseite aus (an der die Strahler angeordnet sind) gesehen, wobei die Schaltungsteile auf beide Seiten des Moduls verteilt sind und die an der Rückseite angeordneten Teile der Schaltung gestrichelt sichtbar sind. Der Antennenmodul 50 weist einen in Form einer dünnen Isolierstoffplatte ausgebildeten Träger 52 auf, der an seiner in Fig. 2 dem Betrachter zugewandten Seite folgende Elemente aufweist : vier paarweise in Serie geschaltete, quadratische Strahlerelemente 53, die räumlich in zwei Reihen angeordnet sind, und einen Zirkulator 54.

Alle hier als Streifenleitungen bezeichneten Leitungen sind Mikro-Streifenleitungen (Micro Strip-Leitungen) . Die Serienschaltungen der Strahlerelemente 53 sind über gleich lange Leitungen, die als Streifenleitungen ausgebildet sind, mit einem Verbindungspunkt verbunden, der wiederum mit einem Anschluß 60 des Zirkulators 54 erbunden ist. Empfangene Hochfrequenzenergie gelangt von den Strahlerelementen 53 zum Anschluß 60, von dort zu einem Anschluß 61 des Zirkulators, an den sich eine Streifenleitung 62 anschließt. Die Streifenleitung 62 ist mit einer an der anderen Seite des Trägers 52 angeordneten Schlitzleitung 63 gekoppelt, die an ihrem einen Ende kurzgeschlossen ist und an deren anderem Ende bei 64 dreieckförmig aufgeweitet ist, wobei der Raum innerhalb der dreieckför igen Aufweitung mit einem Absorbermaterial ausgefüllt ist. Dieses bildet einen reflexionsfreien Ab- schlußwiderstand 65. Die Schlitzleitung 63 ist in der Nähe des Abschlußwiderstands 65 mit einer als Schalter fungierenden PIN-Diode 66 überbrückt.

Wenn die PIN-Diode 66 sperrt, so ist der Abschlußwiderstand 65 wirksam, d.h., die vom Anschluß 61 her in die 11

Schlitzleitung 63 eingekoppelte HF-Energie wird vollständig absorbiert, das heißt, der Reflexionsfaktor ist 0. Wenn die PIN-Diode 66 für Hochfrequenz leitend ist, bildet sie einen Kurzschluß der Schlitzleitung 63. Dadurch wird die HF-Energie reflektiert, der Reflexionsfaktor ist 1. Die reflektierte Energie wird in die Streifenleitung 62 eingekoppelt und dem Anschluß 61 des Zirkulators zugeführt. Diese reflektierte Energie verläßt den Zirkulator dann an dessen Ausgang 72 und wird in eine Streifenleitung 73 geführt, die wiederum mit einer Schlitzleitung 74 gekoppelt ist.

Die Schlitzleitung 74 ist an ihrem einen Ende ebenfalls kurzgeschlossen und am anderen Ende bei 75 dreieckförmig aufgeweitet. Dadurch wird an der Spitze des Dreiecks ein nahezu idealer Leerlauf erzeugt. An dieser Stelle befindet sich eine Kapazitätsdiode 76. Die Kapazitätsdiode 76 bildet einen Phasenschieber, da die Kapazitätsdiode in Abhängigkeit von ihrer Ansteuerung alle Werte zwischen einer kleinen Kapazität (entspricht einem Leerlauf) und einer großen Kapazität (entspricht einem HF-Kurzschluß) annehmen kann, d.h., der Phasenschieber bewirkt eine Phasenverschiebung im Bereich von 0° bis 180°, je nach Ansteuerung.

Fig. 3 zeigt, wie im Ausführungsbeispiel mehrere Antennenmodule relativ zueinander angeordnet sind, die auf einem gemeinsamen Schaltungsträger (Fig. 5) angeordnet sind. Die Module Ml bis M16 sind in vier Reihen zu je vier Spalten in quadratischer Anordnung angeordnet. Die Module an den Ecken, nämlich die Module Ml, M4 , M13 und M16 sind in ihrer Schaltung in Fig. 4 gezeigt und werden ständig für Empfangszwecke verwendet. Die übrigen zwölf Module M2 , M3 , M5 ... sind Module der in Fig. 2 gezeigten Art, und in Fig. 2 ist daher der dort gezeigte Modul 50 zusätzlich mit dem Bezugszeichen M2 versehen. 99/58996

12

Fig. 4 zeigt einen der ständig für Empfang verwendeten Module in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung, es handelt sich hierbei um den Modul Ml. Dieser weist in gleicher Anordnung wie bei Fig. 2 vier Strahlerelemente 53 auf, außerdem einen modifizierten Zirkulator 54'. Wie bei Fig. 2 sind die Strahlerelemente mit dem Eingang 60 des Zirkulators 54' verbunden. Das dem Anschluß 60 zugeführte empfangene Hochfrequenzsignal verläßt den Zirkulator 54 ' an einem Anschluß 80, der mit einem Verstärker 85 verbunden ist. Ein weiterer Anschluß 81 des Zirkulators 54 ' ist mit einem ohm- schen Abschlußwiderstand 82 abgeschlossen. Die drei anderen für Empfangszwecke verwendeten Module M4, M13 und M16 sind in gleicher Weise jeweils mit dem Eingang eines entsprechenden Verstärkers 85 verbunden.

Der Ausgang jedes Verstärkers 85 ist mit einem Eingang eines zugeordneten Phasendetektors 87 (PD) verbunden, dem von einem VCO (spannungsgesteuerter Oszillator) 89 in bekannter Weise eine Hochfrequenz zugeführt wird. Das Aus- gangssignal des Phasendetektors 87 läuft über einen Tiefpaß 89 (TP) und gelangt von dort zu einem Analog-Digital-Umsetzer 90. Der Ausgang des dem Modul Ml zugeordneten Tiefpasses ist zwecks Regelung des VCO 89 mit einem Steuereingang von diesem verbunden. Die übrigen Tiefpässe, die den Modulen M4 , M13 und M16 zugeordnet sind, sind nicht mit dem VCO verbunden.

Die Ausgänge aller Analog-Digital-Umsetzer 90 sind mit Eingängen eines Multiplexers 92 verbunden, der die Eingangs- Signale in Takt auf einen Ausgang 93 durchschaltet, an dem somit nacheinander die Phasenlagen, wie sie durch die einzelnen Module Ml, M4 , M13 und M16 ermittelt werden, als digitale Zahlen anstehen. Der Ausgang des Multiplexers 92 ist mit dem Eingang eines Phasenrechners 94 (PR) verbunden, der das Ergebnis seiner Berechnungen einem Ansteuerrechner 96 13

(AR) zuführt, der wiederum für die für Reflexion verwendbaren Module M2, M3 , M5 usw. jeweils zwölf Ausgangsleitungen R hat, die zu den zugeordneten Reflexionsschaltern (PIN-Dioden 66) führen, und zwölf Ausgangsleitungen P, die zu den Phasenschiebern (Kapazitätsdioden 76) führen. Diese zu den genannten Dioden führenden Leitungen sind in den Schaltbildern der Module nicht dargestellt. Falls das empfangene Signal eine Zusatzinformation enthält, die durch eine Demodulation auswertbar gemacht werden kann, steht diese Information am Ausgang eines dem Phasenrechner 94 nachgeschalteten Demodu- lators 98 (DEM) zur Verfügung. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Demodulators 98 mit einem Eingang eines Führungssystems (Steuerrechner an Bord des Fahrzeugs, der das Zusammenwirken der gesamten Anlage mit allen Antennenmodulen steuert) zugeführt. Das Führungssystem liefert auch ein Eingangssignal an den Ansteuerrechner 96.

Fig. 5 zeigt beispielhaft einen Schaltungsträger 110, an dessen Unterseite die Module Ml bis M16 der Fig. 3 angeordnet sind. Auf der Oberseite befinden sich im Beispiel zwei IPD-Schaltungen 35 sowie ein Bus-Anschluß 112 zur Verbindung mit dem Führungssystem der gesamten Anordnung.

Bei einem Fahrzeug oder Verkehrsmittel, beispielsweise Flugzeug, werden im allgemeinen eine Vielzahl von Schal- tungsträgern 110 vorhanden sein, die nicht alle zueinander parallel sind und auch nicht alle in einer Ebene liegen. Insbesondere bei nicht paralleler Anordnung ist offensichtlich, daß zur Reflexion der einfallenden Hochfrequenz zu einer in großer Entfernung befindlichen Ab ragestation ein unterschiedlicher Reflexionswinkel für verschiedene nicht parallele Schaltungsträger eingestellt werden muß. Dies erfolgt automatisch durch die Elektronik, die sich auf dem Schaltungsträger befindet, dieser ist somit zumindest teilweise autark. Das Führungssystem teilt über den Bus-Anschluß 112 den einzelnen Schaltungsträgern mit, ob eine Reflexion oder Absorption erfolgen soll, und gibt auch die Signale, die erforderlich sind, wenn eine Modulation des reflektierten Signals erfolgen soll. Dies sind nur beispielhafte Angaben.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Teilansicht eines Flugzeugs 12.0. Im Bereich des Rumpfes 122 sind Schaltungsträger angeordnet, die einen Antennenbereich 124 bilden, der hauptsächlich zu Kommunikation mit abfragenden Stationen bestimmt ist. Im Bereich von Kanten des Flugzeugs, wie dies durch einen Bereich 130 an der Vorderkante eines Flügels 132 symbolisiert ist, befinden sich ebenfalls Schaltungsträger 110. Diese können ebenfalls zur Nachrichtenübermittlung an eine Abfragestation verwendet werden, können aber dann, wenn dafür gesorgt werden soll, daß das Flugzeug von einer Abfragestation schwerer erkannt oder identifiziert werden kann, auf Absorption eingestellt werden, so daß bei der Abfragestation allenfalls geschwächte Radarsignale eintreffen.

Im Ausführungsbeispiel ist die gesamte Anordnung für eine Frequenz von 10 GHz vorgesehen. Die Erfindung kann aber auch bei anderen, im Einzelfall interessierenden Frequenzbereichen verwirklicht werden, z.B. im Bereich von 70 GHz bis 90 GHz, was für den Fachmann ohne Schwierigkeit ersichtlich ist .

Von dem Überkreuzungspunkt zwischen der jeweiligen Streifenleitung und der jeweiligen Schlitzleitung bis zu den Enden der genannten Leitungen beträgt die jeweilige Leitungs- länge in Fig. 2 eine viertel Wellenlänge.

Von diesem Überkreuzungspunkt bis zum Beginn des Abschlußwiderstands 65 oder der dreieckförmigen Aufweitung 75 sowie bis zum jeweiligen Eingang des Zirkulators beträgt die jeweilige Leitungslänge 2 eine viertel Wellenlänge oder we- 99/58996

15

niger .

Bei der Anordnung nach Fig. 2 und Fig. 4 ist die Länge der einzelnen Antennenelemente, in Richtung der Hintereinanderschaltung der Strahlerelemente 53 gesehen, eine halbe Wellenlänge bei der verwendeten Hochfrequenz (Mittenfrequenz des verwendbaren Frequenzbereichs) . Der Abstand zwischen den beiden hintereinander geschalteten Strahlerelementen 53 ist eine halbe Wellenlänge oder kleiner. Die Breite der Strahlerelemente ist eine halbe Wellenlänge oder kleiner. Der lichte Abstand zwischen den beiden Serienschaltungen der Strahlerelemente 53 ist größer als eine halbe Wellenlänge .

Claims

16Patentansprüche

Fahrzeug (einschließlich Landf hrzeug, Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug, Raumfahrzeug) -Sende-Empfangs-Anlage mit einer Antennenanordnung, die derart betreibbar ist, daß Hochfrequenzsignale, die von einer anderen Sende-Empfangs-Anlage ausgehen, zu dieser reflektiert werden, wobei Mittel zum Modulieren von mindestens einer Reflexionseigenschaft der Antennenanordnung vorgesehen sind, die bewirken, daß die von der weiteren Sende-Empfangs- Anlage empfangenen reflektierten Signale eine durch die Fahrzeug-Sende-Empfangs-Anlage aufgeprägte Information erkennen lassen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Antennenanordnung eine Mehrzahl von jeweils mit einer Speiseleitung gekoppelten Strahlern (53) aufweist, daß die Modulationseinrichtung mit den Speiseleitungen gekoppelt ist, und daß mit den Speiseleitun- gen Mittel zum Einstellen der Reflexionsrichtung gekoppelt sind.

Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung eine flache Anordnung ist (einschließlich eben oder gekrümmt) .

Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Ermitteln der Richtung aufweist, aus der von einer anderen Sende-Empfangs-Anlage ausgehende Hochfrequenzsignale eintreffen.

Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 99/58996

17

gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie an die zugeordnete Speiseleitung wahlweise einen reflektierenden Abschluß und einen absorbierenden Abschluß ankoppeln kann.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung einen steuerbaren elektronischen Schalter, vorzugsweise eine PIN-Diode (66), aufweist.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung mit der Speiseleitung über eine Einweg-Anordnung, vorzugsweise einen Zirkulator (54), gekoppelt ist.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einstellen der Reflexionsrichtung steuerbare Phasenschieber (30) aufweisen, die mit den Speiseleitungen gekoppelt sind.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Phasenschieber mit Einweg-Anordnungen, vorzugsweise Zirkulatoren (24, 54) , gekoppelt sind.

9. Anlage nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speiseleitung ein einziger Zirkulator (24, 54) zugeordnet ist, mit dem eine Modulations- einrichtung und ein Phasenschieber gekoppelt sind.

10. Anlage nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem plattenartigen, vorzugsweise flexiblen, Isolierstoffträger folgende Schal - tungsteile angeordnet sind: eine Speiseleitung für mindestens einen Strahler (53) , eine Modulationseinrichtung, ein Phasenschieber, eine Einweganordnung, und 99/58996

18

Einrichtungen zum Koppeln der genannten Schaltungsteile.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Schaltungsteile auf beide Seitenflächen des Isolierstoffträgers verteilt angeordnet sind, und daß die HF-mäßige Verbindung zwischen den Schaltungsteilen der beiden Seitenflächen mittels Hochfrequenz- Übergängen vorgenommen ist .

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung mit mindestens einem auf der selben Seitenfläche wie die Speiseleitung angeordneten Strahler oder Erreger für einen Strahler verbunden ist.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie für eine Einrichtung zum Ermitteln der Richtung, aus der von einer anderen Sende-Empfangs-Anlage ausgehende Hochfrequenzsignale eintreffen, Antennen aufweist, die nur für Empfang benutzbar sind.

14. Fahrzeug (einschließlich Landfahrzeug, Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug, Raumfahrzeug) mit einer Sende-Empfangs- Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet ist .

15. Fahrzeug nach Anspruch 14 und Sende-Empfangs-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antennenanordnung mindestens im Bereich einer Kante einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet ist .

16. Fahrzeug nach Anspruch 14 oder 15 und Sende-Empfangs- 19

Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseigenschaft der Antennenanordnung auf vollständige Absorption einstellbar ist.

17. Schaltung für eine Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Schaltungsteile aufweist:

eine Speiseleitung für mindestens einen Strahler, eine Modulationseinrichtung, einen Phasenschieber, eine Einweganordnung, und Einrichtungen zum Koppeln der genannten Schaltungsteile.

18. Schaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsteile auf einem plattenartigen, vorzugsweise flexiblen, Isolierstoffträger angeordnet sind.

19. Schaltung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Schaltungsteile auf beide Seitenflächen des Isolierstoffträgers verteilt angeordnet sind, und daß die HF-mäßige Verbindung zwischen den Schaltungsteilen der beiden Seitenflächen mittels Hochfrequenzübergängen vorgenommen ist .

20. Schaltung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung mit mindestens einem auf der selben Seitenfläche wie die Speiseleitung angeordneten Strahler oder Erreger für einen Strahler verbunden ist .