WO2001069798A2 - Vorrichtung und verfahren für ein antennenarray mit schaltbarer weitwinkel-charakteristik - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für ein antennenarray mit schaltbarer weitwinkel-charakteristik Download PDF

Info

Publication number
WO2001069798A2
WO2001069798A2 PCT/DE2001/000952 DE0100952W WO0169798A2 WO 2001069798 A2 WO2001069798 A2 WO 2001069798A2 DE 0100952 W DE0100952 W DE 0100952W WO 0169798 A2 WO0169798 A2 WO 0169798A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
antenna array
diagram
difference
individual antennas
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/000952
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2001069798A3 (de
Inventor
Hans-Ludwig BLÖCHER
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimlerchrysler Ag filed Critical Daimlerchrysler Ag
Priority to JP2001567140A priority Critical patent/JP2003527030A/ja
Priority to US09/979,564 priority patent/US6954176B2/en
Priority to EP01923511A priority patent/EP1219035A2/de
Publication of WO2001069798A2 publication Critical patent/WO2001069798A2/de
Publication of WO2001069798A3 publication Critical patent/WO2001069798A3/de

Links

Classifications

    • 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
    • H01Q3/24—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 orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0805—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with single receiver and antenna switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0825—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with main and with auxiliary or diversity antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0831—Compensation of the diversity switching process for non-uniform properties or faulty operations of the switches used in the diversity switching process

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for an antenna array with switchable wide-angle characteristic according to the preamble of claims 1 or 7.
  • the design specification DE 27 09 758 B2 shows a radiator group arranged in a circle for finding the azimuth direction.
  • Several antennas lying on a circular sector are always combined to form a radiator sub-group and excited via a line matrix network.
  • These individual radiator sub-groups are operated in the sense of a monopulse antenna, which has a summation diagram and a single difference diagram.
  • the high angular resolution of the antenna arrangement is achieved by a suitable arrangement (here circular, for 360 ° angular coverage) of the individual radiator sub-groups and by comparing the respective received signals with one another.
  • antenna elements are operated ', wherein the individual elements are individually addressable, and can be either phase or gerismphasig driven relative to each other.
  • Figure 2 is a schematic diagram of the device according to the invention.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the device according to the invention.
  • Figure 1 shows the antenna diagrams with respect to three different controls of the antenna elements. This is an arrangement of microstrip lines which are arranged in 4 lines and are spaced at 0.54 times the wavelength of the operating frequency. The side lobes of the antenna arrangement were suppressed by 8dB by constructive measures (tapering: Cos on Pedestal).
  • an antenna diagram with a broadside main lobe 1 is generated.
  • Another antenna diagram 2 is generated by an alternating control of the elements (+ + - -) in phase and in phase.
  • This diagram 2 has two identical main lobes which are deflected by ⁇ 30 ° from the main beam direction of the broadside main lobe 1.
  • a diagram 3 is generated with two identical main lobes which are deflected by ⁇ 60 ° from the main beam direction of the broadside main lobe 1.
  • This variability in the alignment of the main antenna lobes results in coverage of an angular range of approximately -70 ° to + 70 ° in one spatial plane when using antenna elements with main lobe widths (broadside) of approximately 30 °.
  • the entire angular range can be divided into 5 switchable sectors.
  • the antenna elements can be single radiators or antenna lines.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the device according to the invention.
  • the device consists of a 3dB hybrid four-port 4, two power divider three-port 5, a switch 6 for alternating connection of the inputs and outputs of the antenna elements 8 and 9, the antenna elements (single radiators or lines) 7 to 10, and the connecting lines between the components.
  • the effective line lengths between the antenna elements 7 to 10 and the inputs of the power divider three-port 5 are the same length in order to take into account the influence of the switch 6.
  • the inputs of the 3dB hybrid four-gate 4 are with the power divider three-gate 5 without and with a ⁇ / 4- Detour line connected. This allows the sum and difference of the input signals to be tapped at the outputs of the 3dB hybrid four-port 4. This corresponds to a phase monopulse circuit.
  • the device according to the invention can be used for the transmitting as well as for the receiving operation.
  • the in-phase control (+ + + +) of the antenna elements 7 to 10 is independent of the position of the switch.
  • the communication between transmitting / receiving electronics and the antenna elements 7 to 10 take place in this case via the sum channel 1 1.
  • the in / phase control (+ + - - or + - + -) of the antenna elements 7 to 10, however, is controlled by the switch 6.
  • the communication between the transmitter / receiver electronics and the antenna elements 7 to 10 takes place in both cases of in-phase / out-of-phase control via the differential channel 12.
  • the position of the switch 6 in position A corresponds to a control pattern (+ + - -), which results in the antenna diagram 2 shown in FIG. 1.
  • the position of the switch 6 in position B consequently results in the activation pattern (+ - + -), which results in antenna diagram 3.
  • FIG. 3 One possibility of an advantageous embodiment of the device according to the invention is disclosed in FIG. 3.
  • the embodiment shown here essentially corresponds to the basic circuit diagram of the device according to the invention shown in FIG. 2, with the difference that here the double changeover switch 6 has been realized by two 3dB hybrids 13 and 14, two synchronously operated switches 15 and two line sections 16 and 17 ,
  • the length of the two line sections 16 and 17 differs such that the length difference corresponds to an odd multiple of half the wavelength of the shaft passing through the device.
  • the two 3dB hybrids 13 and 14 are connected in series, an output from 13 being directly coupled to an input from 14, while the other output from 13 is coupled via switches 15 and one of the two line sections 16 or 17.
  • the position of the switch 6 in position A corresponds to a control pattern (+ + - -), which results in the antenna diagram 2 shown in FIG. 1.
  • the position of the changeover switch 6 in position B which results in a line path which is ⁇ / 2 longer than the switch position A (180 ° phase shift), results in the control pattern (+ - + -), which results in antenna diagram 3.
  • the switch 6 can be a simple double switch 3, which allows switching between a line of length L and a line of length L + A / 2 (where ⁇ corresponds to half the operating frequency of the antenna arrangement).
  • the possibility of individual control of the arrangement according to the invention can also be used to the effect that the antenna pattern is deformed by asymmetrical control (for example: (+ + + -)) of the antenna elements 7 to 10.
  • the direction of incidence of the received wave can then be determined by comparing the change in the received signal at the output of the differential channel with the signal which was received by means of the undeformed antenna diagram.
  • a switchable 180 ° detour line can advantageously be introduced into the feed line to antenna element 9. If this detour line is then used together with the control according to switch position A, the asymmetrical antenna pattern results.
  • the device according to the invention in such a way that a single antenna element is attached next to the antenna array at a suitable distance so that one or all of the two main lobes is completely or partially suppressed in the overall arithmetic diagram of the antenna arrangement. From a comparison of the output signals of the device without taking into account the additional antenna element with the arithmetic output signal of the overall arrangement, it is then logical to conclude the direction of incidence of the received signal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Am auf einfache Weise einen weiten Winkelbereich in Sektoren schaltbar mittels eines Antennenarrays mit breiter Hauptkeule abzudecken, wird eine Anordnung von Antennenelementen so ausgeführt, dass die Elemente einzeln angesteuert werden können, so dass manche Elemente des Antennenarrays gleichphasig und andere gegenphasig zueinander betrieben werden. Um die Einfallsrichtung eines empfangenen Signals zu bestimmen, ist es möglich, das Antennenarray mit unsymmetrischem Antennendiagramm zu betreiben oder aber durch die Ausnutzung eines zusätzlichen Empfangselementes die Antennencharkteristik rechnerisch bezüglich ihrer Symmetrie zu beeinflussen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren für ein Antennenarrav mit schaltbarer Weitwinkel- Charakteristik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein Antennenarray mit schaitbarer Weitwinkei-Charakteristik nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 oder 7.
In der Kfz-Nahbereichssensorik, aber auch in der Mobilkommunikation, erwachsen zunehmend Forderungen nach der sektorenweisen Abdeckung großer Winkelbereiche. Die derzeit übliche Problemlösung besteht im Einsatz getrennter, die jeweiligen Sektoren bedienender Einzelantennen. Soll die Antennencharakteristik schaltbar und/oder adaptiv einstellbar sein bzw. kommen viele Einzelanteπnen u. a. aus Platzoder ästhetischen Gründen nicht infrage, müssen Arrayantennen eingesetzt werden. Bei großen Hauptkeulenbreiten und großen Schwenkwinkeln ist, aufgrund stark ansteigender "Grating-Lobes", der realisierbare Schwenkwinkel stark beschränkt.
Zur Lösung des Problems bietet sich aus dem Stand der Technik die Verwendung von konforme Arrayantennen an. Solche Antennen befinden sich jedoch teilweise im Forschungsstadium oder sind für Einsatz in der Serienproduktion noch zu teuer. Aus der Druckschrift US 4 044 359 ist Vorrichtung bekannt, welche der Unterdrückung von Störsignalen dient. Hierbei wird durch gezielte Interaktion zweier Antennensysteme Richtungsinformation gewonnen, welche nachfolgend zur verbesserten Unterdrückung von Störsendern ausgenutzt wird. Der Schrift von Kuga et al. (Kuga, Nobuhiro et al., Beam-Switched planar array antenna for mobile Communications, Electronics and Communications in Japan, Part 1 , Vol. 81, No. 3, 1998, pp 57-63) wird eine Antennenanordnung mit großer Winkelabdeckung beschrieben, bei welcher die einzelnen Winkelablagen durch eine geeignete Anordnung von Antennengruppen beschrieben wird, welche schaltbar jeweils zwei sich um 180° gedrehte Antennencharakteristiken aufweisen. Beispielhaft werden hierbei zwei, im rechten Winkel zueinander angeordnete Antennengruppen aufgezeigt, mittels welchen in vier Abschnitten ein Winkelbereich von 360° abgedeckt wird.
Die Auslegeschrift DE 27 09 758 B2 zeigt eine kreisförmig angeordnete Strahlergruppe zur Azimutrichtungsfindung. Dabei werden stets mehrere, auf einem Kreissektor liegende Antennen zu einer Strahleruntergruppe zusammengefaßt und über ein Leitungsmatrix-Netzwerk erregt. Diese einzelnen Strahleruntergruppen werden im Sinne einer Monopuls-Antenne, welche ein Summendiagramm und ein einziges Differenzdiagramm verfügt, betrieben. Die hohe Winkelauflösung der Antennenanordnung wird hierbei durch geeignete Anordnung (hier kreisförmig, zur Winkelabdeckung von 360°) der einzelnen Strahleruntergruppen und durch den Vergleich der jeweiligen Empfangssignale miteinander, erreicht. In der Literatur zeigt Skolnik (Skolnik, M., Radar Handbook, 2nd ed., McGraw-Hill Inc., New York) zeigt unterschiedlichste Antennenarrays auf, welche zum Betrieb als Monopuls-Antenne geeignet sind (hier besonders: p. 6.24, Tabelle 6.1). Es wird hierbei jedoch gemäß Fig. 6.19 (p.ό.23) davon ausgegangen, dass die Antennenarrays eine Summen und eine einzige Differenzcharakteristik verfügen. Besonderes Augenmerk wird auf das bezüglich der Richtwirkung der Antennencharakteristik bestehende Problem gelenkt, welches darin begründet liegt, dass bei der Dimensionierung der Antenne ein Kompromiß zwischen der Effizienz der Summencharakteristik der Antenne und der Differenzcharakteristik der Antenne gefunden werden muß.
Der Konferenzbeitrag von Hannan (Hannan, P., Loth, P., A Monopulse Antenna Having independent optimazation fo the sum and difference modes, IRE Int. Conv. Rec, pt.1 , March 1961) befaßt sich mit dem Problem der Findung eines optimalen Kompromisses in Bezug auf die Effizienz von Summen- und Differenzcharakteristik des Antennendiagramms. Hierzu wird ein Antennenarray beschrieben, welches aus Einzelantennen besteht, die durch die Kopplung mit einem aus Hybriden bestehenden Netzwerk über eine feste Phasenbeziehung miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Winkelbereicht der Strahlungskeulen der Differernzcharakteristik effizient eingengt wird.
Die in der Literatur aufgezeigten Ansteurerungsformen gehen dabei immer davon aus, dass genau zwei Gruppen von Antennenelementen neben einander angeordnet werden und gegenphasig zueinander angeordnet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung zu finden, die es erlaubt mit herkömmlichen Hochfrequenz- und Antennenelementen einen großen Winkelbereich sektorenweise abzudecken.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 oder 7 gelöst. Dabei werden Antennenelementen 'betrieben, wobei die einzelnen Elemente individuell ansprechbar sind und entweder gleichphasig oder gegegenphasig in bezug zueinander angesteuert werden können.
Ausgehend von einer gleichabständigen Anordnung von 4 Antennenelementen soll die Erfindung nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt Figur 1 die simulierten Antennendiagramme in Abhängigkeit unterschiedlicher Ansteuerung der Antennenelemente,
Figur 2 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Selbstredend ist die Erfindung nicht auf die Anordnung und Ansteuerung von genau
4 Antennenelemeπten beschränkt, sondern kann bedarfsgerecht auf eine andere Zahl von Elementen ausgeweitet werden.
Bei den nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispielen wird von einer gleichabständigen Anordnung von 4 Antennenelementen ausgegangen. Um die gleichphasige bzw. gegenphasige Ansteuerung der Elemente darzustellen, werden nachfolgend die Symbole '+' und '-' verwandt, dabei werden die Elemente denen das selbe Symbol zugeordnet wurde gleichphasig zueinander und gleichzeitig um 180° phasenverschoben gegenphasig zu den anderen Antennenelementen betrieben.
Figur 1 zeigt die Antennendiagramme bezüglich drei unterschiedlicher Ansteuerungen der Antennenelemente. Dabei handelt es sich um eine Anordnung von Mikrostreifenleituπgen die in 4 Zeilen angebracht und mit dem 0.54-fachen der Wellenlänge der Betriebsfrequenz beabstandet sind. Durch konstruktive Maßnahmen wurden die Nebenzipfel der Antennenanordnung um 8dB unterdrückt (Tapering: Cos on Pedestal).
Für den Fall der gleichphasigen Ansteuerung aller Elemente (+ + + +) wird ein Antennendiagramm mit einer Broadside-Hauptkeule 1 erzeugt. Ein anderes Antennendiagramm 2 wird durch eine wechselnde gleich-/gegenphasige Ansteuerung der Elemente (+ + - -) erzeugt. Dieses Diagramm 2 weist zwei gleiche Hauptkeulen, welche um ±30° von der Hauptstrahlrichtung der Broadside-Hauptkeule 1 abgelenkt sind. Durch alternierende gleich-/gegenphasige Ansteuerung der Elemente (+ - + - ) wird ein Diagramm 3 mit zwei gleichen Hauptkeulen welche um ±60° von der Hauptstrahlrichtung der Broadside-Hauptkeule 1 abgelenkt sind erzeugt.
Aus dieser Variabilität der Ausrichtung der Antennenhauptkeulen resultiert eine Abdeckung eines Winkelbereichs von ca. -70° bis +70° in einer Raumebene, bei der Verwendung von Antennenelementen mit Hauptkeulenbreiten (broadside) von ca. 30°. Der gesamte Winkelbereich läßt sich dabei in 5 schaltbare Sektoren unterteilen. In vorteilhafterweise läßt sich dieses Verhalten mittels der Anordnung eines planaren Arrays, welches aus 4 Antenneneiementen besteht, welche in einer Reihe im Abstand von 0.54λ [λ = Wellenlänge der ausgesandten Welle) zueinander angeordnet sind, realisieren. Die Antennenelemente können dabei Einzelstrahler oder auch Antennenzeilen sein.
Figur 2 zeigt Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung besteht aus einem 3dB-Hybrid-Viertor 4, zwei Leistungsteiler-Dreitoren 5, einem Umschalter 6 zur wechselweisen Verbindung der Ein- und Ausgänge der Antennenelemente 8 und 9, den Antennenelementen (Einzelstrahler oder Zeilen) 7 bis 10, sowie den Verbindungsleitungen zwischen den Komponenten. Die effektiven Leitungslängen zwischen den Antennenelementen 7 bis 10 und den Eingängen der Leistungsteiler-Dreitore 5 sind gleich lang, um den Einfluß des Umschalters 6 zu berücksichtigt. Durch die Verbindung der Leistungsteiler-Dreitore 5 Die Eingänge des 3dB-Hybrid-Viertor 4 sind mit den Leistungsteiler-Dreitore 5 ohne und mit einer λ/4- Umwegleitung verbunden. Dadurch können an den Ausgängen des 3dB-Hybrid-Viertor 4 Summe und Differenz der Eingangssignale abgegriffen werden. Dies entspricht einer Phasen-Monopuls-Schaltung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für den Sende- als auch für den Empfangsbetrieb benutzt werden. Die gleichphasige Ansteuerung (+ + + +) der Antennenelemente 7 bis 10 ist dabei unabhängig von der Stellung des Umschalters. Die Kommunikation zwischen Sende-/Empfangs-Elektronik und den Antenneneiementen 7 bis 10 finden in diesem Fall über die Summenkanal 1 1 statt. Die gleich- /gegenphasigen Ansteuerungen (+ + - - bzw. + - + - ) der Antennenelemente 7 bis 10 wird hingegen durch den Umschalter 6 gesteuert. Die Kommunikation zwischen Sende- /Empfangs-Elektronik und den Antennenelementen 7 bis 10 findet für beide Fälle der gleich-/ gegenphasigen Ansteuerung über den Differenzkanal 12 statt. Dabei entspricht die Stellung des Umschalters 6 in Position A in einem Ansteuerungsmuster (+ + - -), welches in dem in Figur 1 dargestellten Antennendiagramm 2 resultiert. Die Stellung des Umschalters 6 in Position B ergibt in folge das Ansteuerungsmuster (+ - + -), welches Antennendiagramm 3 ergibt.
Eine Möglichkeit einer vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in Figur 3 offenbart. Die hier gezeigte Ausführung entspricht im Wesentlichen dem in Figur 2 dargestellten Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit dem Unterschied, daß hier der Zweifach-Umschalter 6 durch 2 3dB-Hybride 13 und 14, zweier synchron betriebenen Schalter 15 und zweier Leitungsabschnitte 16 und 17 realisiert wurden. Die beiden Leitungsabschnitte 16 und 17 differieren in ihrer Länge dabei dergestalt, daß die Längendifferenz einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der die Vorrichtung durchlaufenden Welle entspricht. Die beiden 3dB- Hybride 13 und 14 sind dabei in Reihe geschaltet, wobei ein Ausgang von 13 direkt mit einem Eingang von 14 gekoppelt ist, während die Ankopplung des anderen Ausgangs von 13 über die Schalter 15 und einen der beiden Leitungsabschnitte 16 oder 17 erfolgt.
Entsprechend dem in Figur 2 dargestellten Beispiels, entspricht die Stellung des Umschalters 6 in Position A in einem Ansteuerungsmuster (+ + - -), welches in dem in Figur 1 dargestellten Antennendiagramm 2 resultiert. Die Stellung des Umschalters 6 in Position B, was in einem gegenüber Schalterstellung A um λ/2 längeren Leitungsweg resultiert ( 180° Phasenshift), ergibt in folge das Ansteuerungsmuster (+ - + -), welches Antennendiagramm 3 ergibt. Der Umschalter 6 kann als einfacher Doppelschalter gemäß Figur 3 ausgeführt werden, welcher es erlaubt, zwischen einer Leitung der Länge L und einer Leitung der Länge L+A/2 umzuschalten (wobei λ der Hälfte der Betriebsfrequenz der Antennenanordnung entspricht). Anderseits ist es auch denkbar den Umschalter 6 mittels geschalteten eines 3db-Hybriden zu realisieren.
Beim Betrieb einer Sende-/Empfangs-Anlage ist im allgemeinen die Bestimmung der Einfallsrichtung einer einfallenden Welle von Interesse, d. h. es ist festzustellen, in welche der Hauptkeulen der Antennenanordnung die Welle einfällt. Dies ist vor allem dann schwierig festzustellen, wenn wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die einzelnen Hauptkeulen der Antennenanordnung gleich ausgebildet sind. Um die Einfallsrichtung zu bestimmen, wäre es beispielsweise möglich, gemäß dem Phasen- Monopulsverfahren den Phasenwinkel des Ausgangs des Differenzkanal zu messen.
In vorteilhafterweise läßt sich aber auch die Möglichkeit der individuellen Ansteuerung der erfindungsgemäßen Anordnung dahingehend ausnutzen, daß das Antennendiagramm durch eine unsymmetrische Ansteuerung, (beispielsweise: (+ + + -)) der Antennenelemente 7 bis 10 deformiert wird. Die Einfallsrichtung der empfangenen Welle kann dann durch einen Vergleich der Änderung des empfangenen Signals am Ausgang des Differenzkanals mit dem Signal, welches mittels des undeformierten Antennendiagramms empfangen wurde, bestimmt werden. Zur Erzeugung der unsymmetrische Ansteuerung, (beispielsweise: (+ + + -)), kann in vorteilhafterweise in die Zuleitung zu Antennenelement 9 eine zuschaltbare 180° Umwegeleitung eingebracht werden. Wird sodann diese Umwegeleitung zusammen mit der Ansteuerung gemäß Schalterstellung A angewandt, so ergibt sich das unsymmetrische Antennendiagramm. Es ist andererseits jedoch auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung dahingehend zu erweitern, daß ein einzelnes Antennenelement neben dem Antennenarray in geeignetem Abstand so angebracht wird, daß im rechnerischen Gesamtdiagramm der Antennenanordnung eine der zwei Hauptkeulen ganz oder teilweise unterdrückt wird. Aus einem Vergleich der Ausgangssignale der Vorrichtung ohne Berücksichtigung des zusätzlichen Antennenelements mit dem rechnerischen Ausgangssignals der Gesamtanordnung, läßt dann folgerichtig auf die Einfallsrichtung des Empfangssignals schließen.

Claims

Patentansprüche
1. Antennenarray aus Einzelantennen zur Erhöhung der Richtungsauflösung und Winkelabdeckung, im Sinne einer Monopuls-Antenne, deren gemeinsame Antennencharakteristik über ein Summendiagramm und ein Differenzdiagramm verfügt, wobei die Einzelantennen über ein Netzwerk von Phasenschiebern oder Hybriden miteinander verbunden sind, und wobei das Antennenarray über einen Summeneingang zur Erregung der Einzelantennen verfügt, so dass die Antennencharakteristik ein Summendiagramm aufweist, und wobei das Antennenarray über einen Differenzeingang zur Erregung der Einzelantennen verfügt, so dass die Antennencharakteristik ein Differenzdiagramm aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Phasenschieber oder Hybride des Netzwerkes schaltbar ist, so dass die Antennencharakteristik durch die resultierende Änderung des Phasenverlaufs bei der Ansteuerung der Einzelantennen weitere Differenzdiagramme aufweist.
2. Antennenarray nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk, mittels welchem die Einzelantennen miteinander verbunden sind aus einem 3dB-Hybrid- Viertor 4, zwei Leistungsteiler-Dreitoren 5, einem Umschalter 6 zur wechselweisen Verbindung der Ein- und Ausgänge der Antennenelemente 8 und 9, den Antennenelementen 7 bis 10, sowie den Verbindungsleitungen zwischen den Komponenten besteht, wobei die Leitungslängen zwischen den Antennenelementen 7 bis 10 und den Eingängen der Leistungsteiler-Dreitore 5 gleich lang sind, um den Einfluß des Umschalters 6 zu berücksichtigt, und wobei die Eingänge des 3dB-Hybrid-Viertor 4 mit den Leistungsteiler-Dreitore 5 ohne und mit einer λ/4-Umwegleitung verbunden sind.
3. Antennenarray nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweifach- Umschalter 6 durch 2 3dB-Hybride 13 und 14, zweier synchron betriebenen Schalter 15 und zweier Leitungsabschnitte 16 und 17 realisiert wird, wobei die beiden Leitungsabschnitte 16 und 17 in ihrer Länge dabei dergestalt differieren, daß die Längendifferenz einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der die Vorrichtung durchlaufenden Welle entspricht, und wobei die beiden 3dB-Hybride 13 und 14 in Reihe geschaltet sind, so dass ein Ausgang von 13 direkt mit einem Eingang von 14 gekoppelt ist, während die Ankopplung des anderen Ausgangs von 13 über die Schalter 15 und einen der beiden Leitungsabschnitte 16 oder 17 erfolgt.
4. Antennenarray nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter 6 kann als einfacher Doppelschalter ausgeführt wird, welcher es erlaubt, zwischen einer Leitung der Länge L und einer Leitung der Länge +λ/2 umzuschalten.
5. Antennenarray nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter 6 mittels geschalteten eines 3db-Hybriden realisiert wird.
6. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Richtungsauflösung, insbesondere zur Beseitigung von Mehrdeutigkeiten bei der Richtungsbestimmung, das Antennenarray um ein zusätzliches separates Antennenelement ergänzt wird, und dass dieses Antennenelement in geeignetem Abstand so angebracht wird, daß im rechnerischen Gesamtdiagramm der Antennenanordnung eine der zwei Hauptkeulen ganz oder teilweise unterdrückt wird.
7. Verfahren zum Betrieb eines Antennenarrays aus Einzelantennen zur Erhöhung der Richtungsauflösung und Winkelabdeckung, im Sinne einer Monopuls-Antenne, deren gemeinsame Antennencharakteristik über ein Summendiagramm und ein Differenzdiagramm verfügt, bei welchem die Einzelantennen über ein Netzwerk von Phasenschiebern oder Hybriden miteinander verbunden sind, und bei welchem die Antennencharakteristik des Antennenarrays bei Erregung über einen Summeneingang ein Summendiagramm aufweist, und bei welchem die Antennencharakteristik des Antennenarrays bei Erregung über einen Differenzeingang ein Differenzdiagramm aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Phasenschieber oder Hybride des Netzwerkes geschaltet wird, so dass die Antennencharakteristik durch die resultierende Änderung des Phasenverlaufs bei der Ansteuerung der Einzelantennen weitere Differenzdiagramme aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Einfallsrichtung eines empfangen Signals die Phasendifferenz zwischen Differenz- und Summenkanal gemäß dem Monopuls-Verfahren ausgewertet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Einfallsrichtung eines empfangen Signals die Antennenelemente unsymmetrisch angesteuert werden, so daß das Antennendiagramm deformiert wird, und das so empfangene Signal am Differenzkanal mit dem Signal verglichen wird, wie es am Summenkanal oder am Differenzkanal bei symmetrischen Antennendiagramm abgegriffen werden kann.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Einfallsrichtung eines empfangen Signals zusätzlich das Signal eines Antennenelementes herangezogen wird, welches im rechnerischen Gesamtdiagramm der Antennenanordnung eine der zwei Hauptkeulen ganz oder teilweise unterdrückt.
PCT/DE2001/000952 2000-03-14 2001-03-13 Vorrichtung und verfahren für ein antennenarray mit schaltbarer weitwinkel-charakteristik WO2001069798A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001567140A JP2003527030A (ja) 2000-03-14 2001-03-13 切り換え可能な広角特性を有するアンテナアレイ装置および方法
US09/979,564 US6954176B2 (en) 2000-03-14 2001-03-13 Device and method for an antenna array with switchable wide-angle coverage
EP01923511A EP1219035A2 (de) 2000-03-14 2001-03-13 Vorrichtung und verfahren für ein antennenarray mit schaltbarer weitwinkel-charakteristik

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10012080.6 2000-03-14
DE10012080A DE10012080C1 (de) 2000-03-14 2000-03-14 Antennenarray und Verfahren zum Betrieb eines Antennenarrays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2001069798A2 true WO2001069798A2 (de) 2001-09-20
WO2001069798A3 WO2001069798A3 (de) 2002-04-25

Family

ID=7634480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2001/000952 WO2001069798A2 (de) 2000-03-14 2001-03-13 Vorrichtung und verfahren für ein antennenarray mit schaltbarer weitwinkel-charakteristik

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6954176B2 (de)
EP (1) EP1219035A2 (de)
JP (1) JP2003527030A (de)
DE (1) DE10012080C1 (de)
WO (1) WO2001069798A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004007819U1 (de) * 2004-05-13 2005-07-14 Siemens Ag Mobiler Datenträger bzw. Schreib-Lese-Gerät mit einer Antennenanordnung mit einstellbarer Charakteristik, und dazugehörige Transportvorrichtung
JP2007524273A (ja) * 2003-06-26 2007-08-23 スカイパイロット ネットワークス， インコーポレイテッド ワイヤレスメッシュネットワークのための平面アンテナ

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10207858A1 (de) 2002-02-19 2003-08-28 Deutsche Telekom Ag Verfahren und System für die Informationsbereitstellung und Kommunikation in Fahrzeugen
US20090210008A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Life Spine, Inc. Modular spine plate with projection and socket interface
DE102012016475B4 (de) 2012-08-17 2022-09-08 Hensoldt Sensors Gmbh Verfahren zur Richtungspeilung nach dem Monopulsprinzip
ES2842198T3 (es) * 2016-04-20 2021-07-13 Rohde & Schwarz Módulo de antena direccional

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3176297A (en) * 1962-11-08 1965-03-30 Sperry Rand Corp Antenna systems
US4028624A (en) * 1975-03-11 1977-06-07 Thomson-Csf Electronic switching arrangement for a homing and traffic radio system
US5943011A (en) * 1997-10-24 1999-08-24 Raytheon Company Antenna array using simplified beam forming network
FR2781087A1 (fr) * 1998-07-08 2000-01-14 Dassault Electronique Dispositif d'emission et/ou de reception de signaux electromagnetiques, a antenne adaptative a diagramme etendu

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3710390A (en) * 1957-05-01 1973-01-09 Hughes Aircraft Co Monopulse switching system
US3293648A (en) * 1961-10-27 1966-12-20 Gen Electric Monopulse radar beam antenna array with network of adjustable directional couplers
US4044359A (en) * 1962-01-09 1977-08-23 General Electric Company Multiple intermediate frequency side-lobe canceller
US3343165A (en) * 1965-07-13 1967-09-19 Technical Appliance Corp Directional radio and tracking systems
US3438044A (en) * 1967-06-13 1969-04-08 Nasa Monopulse system with an electronic scanner
FR1564646A (de) * 1968-02-09 1969-04-25
US3906508A (en) * 1974-07-15 1975-09-16 Rca Corp Multimode horn antenna
DE2709758C3 (de) * 1977-03-07 1980-05-29 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Zur Azimutrichtungsfindung von einfallenden Radarsignalen dienende Strahlergruppe
US4359742A (en) * 1980-12-23 1982-11-16 United Technologies Corporation Dual switch multimode array antenna
JPS5838004A (ja) * 1981-08-31 1983-03-05 Mitsubishi Electric Corp 電子制御アンテナ
US4766437A (en) * 1983-01-12 1988-08-23 Grumman Aerospace Corporation Antenna apparatus having means for changing the antenna radiation pattern
USH2033H1 (en) * 1984-03-01 2002-07-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method and means for providing enhanced main beam nulling in antijamming antenna
JPH02135903A (ja) * 1988-11-17 1990-05-24 Mitsubishi Electric Corp 受信用アンテナ装置
JPH03291008A (ja) * 1990-04-09 1991-12-20 Mitsubishi Electric Corp ベクトル合成形移相器
JPH07336128A (ja) * 1994-06-13 1995-12-22 Mitsubishi Electric Corp アレーアンテナ
JP3253458B2 (ja) * 1994-09-01 2002-02-04 三菱電機株式会社 電界効果トランジスタ、半導体スイッチ及び半導体移相器
JPH10256828A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Mitsubishi Electric Corp モノパルスアンテナ装置
FR2763748B1 (fr) * 1997-05-23 1999-08-27 Thomson Csf Source monopulse compacte pour une antenne a optique focalisante
US6266010B1 (en) * 1999-09-16 2001-07-24 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for transmitting and receiving signals using electronic beam forming

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3176297A (en) * 1962-11-08 1965-03-30 Sperry Rand Corp Antenna systems
US4028624A (en) * 1975-03-11 1977-06-07 Thomson-Csf Electronic switching arrangement for a homing and traffic radio system
US5943011A (en) * 1997-10-24 1999-08-24 Raytheon Company Antenna array using simplified beam forming network
FR2781087A1 (fr) * 1998-07-08 2000-01-14 Dassault Electronique Dispositif d'emission et/ou de reception de signaux electromagnetiques, a antenne adaptative a diagramme etendu

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MERRILL I. SKOLNIK: "RADAR HANDBOOK" 1990 , MCGRAW-HILL, INC. , NEW YORK XP002188709 Seite 18.11, Zeile 3 - Zeile 15; Abbildung 18.9 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007524273A (ja) * 2003-06-26 2007-08-23 スカイパイロット ネットワークス， インコーポレイテッド ワイヤレスメッシュネットワークのための平面アンテナ
DE202004007819U1 (de) * 2004-05-13 2005-07-14 Siemens Ag Mobiler Datenträger bzw. Schreib-Lese-Gerät mit einer Antennenanordnung mit einstellbarer Charakteristik, und dazugehörige Transportvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003527030A (ja) 2003-09-09
EP1219035A2 (de) 2002-07-03
US6954176B2 (en) 2005-10-11
WO2001069798A3 (de) 2002-04-25
US20020105462A1 (en) 2002-08-08
DE10012080C1 (de) 2001-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3850469T2 (de) Aus identischen festkörpermodulen bestehende phasengesteuerte gruppenantenne mit niedrigen nebenzipfeln.
DE112008000513B4 (de) Elektronisch abtastendes Radarsystem
DE69427382T2 (de) Ultrabreitbandgruppenantenne
DE602004002145T2 (de) Radaranordnung mit Schaltermatrix zur adaptiven Strahlformung im Empfangszweig und Umschalten des Sendezweigs
DE19714570B4 (de) Mehrstrahliges Radarsystem
DE112006003644B4 (de) Radarvorrichtung
DE19648203C2 (de) Mehrstrahliges Kraftfahrzeug-Radarsystem
EP2534730B1 (de) Radarsensor
DE1591318C3 (de) Zweiebenen-Monopulsradarantenne zur frequenzgesteuerten Strahlschwenkung in zwei Ebenen
EP0061576B1 (de) Nachrichtenübertragungseinrichtung für Mikrowellen mit Mehrmodendiversity-Kombinationsempfang
DE112019006800T5 (de) Antennenvorrichtung und Radarvorrichtung
DE3149200A1 (de) Kreispolarisierte mikrostreifenleiterantenne
EP1763151A2 (de) Antennendiversityanlage zum Funkempfang für Fahrzeuge
DE102010040850A1 (de) Gruppenantennenvorrichtung und Radargerät
EP0829922B1 (de) Phasengesteuerte Antenne
US5781157A (en) Multiple beam radar system with enhanced sidelobe supression
DE69314412T2 (de) Antenne mit Nebenkeulenunterdrückung
DE10012080C1 (de) Antennenarray und Verfahren zum Betrieb eines Antennenarrays
DE1942678B2 (de) Speiseanordnung für eine mit mehreren Wellentypen arbeitende Antenne
DE2855280A1 (de) Antennenzeile, insbesondere schlitzantennenzeile
DE1791252C3 (de) Richtpeilsystem zur aktiven und passiven Ortung bestehend aus einer Mehrzahl von Antennenelementen. Ausscheidung aus: 1441757
WO2016045830A1 (de) Antenne für nahbereichsradar
DE69214590T2 (de) Verfahren zur Reduzierung von Nebenkeulen in Antennencharakteristiken
EP0935825B1 (de) Kraftfahrzeug-radarsensor
WO2007090785A1 (de) Elektronisch gesteuerte antenne und dazugehöriges verfahren zur anwendung bei funkbasierten systemen

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GB JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001923511

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2001 567140

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09979564

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001923511

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2001923511

Country of ref document: EP