WO2012130894A1 - Method and apparatus for free-space radio signal measurement - Google Patents

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WO2012130894A1
WO2012130894A1 PCT/EP2012/055534 EP2012055534W WO2012130894A1 WO 2012130894 A1 WO2012130894 A1 WO 2012130894A1 EP 2012055534 W EP2012055534 W EP 2012055534W WO 2012130894 A1 WO2012130894 A1 WO 2012130894A1
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antenna
measuring
measurement
radio
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PCT/EP2012/055534
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Jochen Bredemeyer
Thorsten Schrader
Klaus Münter
Thomas Kleine-Ostmann
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Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
Fcs Flight Calibration Services Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/318—Received signal strength
    • 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
    • H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity

Definitions

  • the invention relates to a method for free-space radio signal measurement with a radio transmitter unit with a transmitting antenna, a separate radio receiver unit having at least one measuring antenna and a radio receiver connected thereto, and with a position detection device according to the preamble of claim 1. Such a method is particularly suitable for free space field strength measurement in the far field.
  • the invention further relates to a free-space radio signal measuring device.
  • DE 35 1 2 032 A1 discloses a method for the discovery and classification of helicopters by means of a stationary radar system.
  • a Doppler filter bank is used to check whether threshold violations occur in almost all individual filters of the Doppler filter bank. From the width of the amplitude band then becomes a decision on the presence of a helicopter target message derived.
  • US 2007/0285322 A1 discloses a near-field microwave scanning system having a switched array of antenna elements.
  • EP 1 61 7 51 5 A1 describes a broadband antenna with both electric and magnetic dipole radiators. In this case, a pair of magnetic loop elements is provided.
  • EP 1 242 829 B1 discloses a mobile arrangement and a method for large-area and accurate characterization of radiation fields in the outer area by measurements of the electromagnetic near field.
  • a remotely controllable, floating measuring device with devices for determining the position and position of the measuring device and with a measuring probe is proposed.
  • a measuring control circuit can be provided.
  • the measuring arrangement should be aligned and positioned with high precision.
  • a data acquisition of all measuring points should take place as quickly as possible in order to keep phase drifts as small as possible over time.
  • Helicopters, balloons, zeppelins or the like are proposed as hoverable measuring devices.
  • a radio transmitting unit with a transmitting antenna, a separate radio receiving unit, which has at least one measuring antenna and a radio receiver connected thereto, and a position detection device is provided, wherein the at least one measuring antenna or the transmitting antenna is moved by means of a floating platform to a measuring position.
  • the at least one measuring antenna or the transmitting antenna moves through the floating platform during a measuring period without leaving the measuring position
  • a signal transmitted by the radio transmitting unit via the transmitting antenna is measured in the far-field electromagnetic field during the measuring period via the at least one measuring antenna and the radio receiving unit in the form of a bandpass signal
  • the measuring position is detected by the position detecting device and
  • the absolute field strength of the transmitted signal and / or interference of the transmission channel formed by the transmitting antenna to the measuring antenna is determined from the measuring position and the plurality of measured values of the bandpass signal by determining one or more maximum values of the carrier amplitude of the bandpass signal from the plurality of measured values. be true and the absolute field strength is determined in proportion to the maximum value or the maximum values.
  • the measuring antenna or the transmitting antenna located on the floating platform remain immobile in the respective position during the measurement period or that a pendulum movement of the antenna with sensors is registered. Rather, the almost inevitable movement of the measuring antenna or the transmitting antenna is taken on the floating platform in purchasing. In this case, in particular, no controlled movement is required, but the invention with each type of movement is advantageously executable.
  • the received bandpass signal is continuously recorded over a specific period of time, namely the measurement period.
  • This bandpass signal which is influenced by disturbances due to the pendulum motion and reflections on the floating platform, can then be analyzed in order to eliminate or determine the disturbing influences, for B. by the interference are filtered out as interference component from the bandpass signal. This is achieved by the acquisition of a large number of measured values of the bandpass signal during the measurement period.
  • the measurement period may be a selectable period of time, the z. B. is set by a user for the particular application.
  • the measuring period may advantageously be at least 30 seconds or z. B. in the range of a few minutes.
  • the present invention is based on the recognition that then the disturbing influences in the form of characteristic signal components are recognizable.
  • the observation period ie the duration of the measurement period, must be sufficiently long.
  • One or more maximum values of the carrier amplitude of the bandpass signal are determined from the multiplicity of measured values, and the absolute field strength is determined proportional to the maximum value or the maximum values. These maximum values of the carrier amplitude occur whenever the main lobe in the radiation pattern of the measuring antenna points in the direction of the transmitting antenna and at the same time the polarization of the receiving antenna and the transmitted wave coincide.
  • pendulum movements of the measuring antenna from the recorded over time bandpass signal simply the measurement result can be extracted, in which the measuring antenna is in the correct, optimal measuring position.
  • a further advantage is that a determination of the highly accurate position of the floating platform in fractions of a wavelength is not required, since the invention measures the far-field electromagnetic field and therefore the measuring distance between the arranged on the floating platform antenna and the other antenna anyway well over the expected position inaccuracy lies.
  • a bandpass signal As a bandpass signal is understood a signal with a certain bandwidth around a carrier frequency fT.
  • the bandpass signal thus defines the bandwidth of the transmission channel. Is the signal an unmodulated carrier wave, it maps a line at the location fT in the frequency domain so that the bandwidth used is in theory infinitesimally small. Any type of modulation of the carrier fT widens the frequency spectrum and thus also the bandwidth of the transmission channel. Transmissions of real systems are always modulated, since already the high frequency oscillator for generating the carrier oscillation fT has a phase instability.
  • the bandpass signal is completely, i. is recorded and evaluated with at least its required bandwidth, distortion-free in the radio receiving unit.
  • the bandpass signal is then suitable as a raw data source to derive from it all the characteristic information such as the field strength of the high-frequency carrier and possible influences of disturbed channel properties.
  • reflections of the rotor blades of a helicopter if this is used as a floating platform, as a periodically recurring signal pattern recognizable and compensated.
  • pendulum movements of the arranged on the floating platform measuring antenna or the transmitting antenna result in uniform, repetitive signal patterns that can be recognized as characteristic signal information and filtered out.
  • the measurement position can be detected by means of the position detection device during the measurement period or before or after. It is advantageous to store the measured values of the bandpass signal in relation to the measuring position, so that it is directly recognizable at which measuring position which measured values have been recorded.
  • the bandpass signal of the intermediate frequency level provided by an overlay receiver can be continuously recorded together with the respective measurement position that was determined in the radio receiver unit and later evaluated.
  • the radio receiving unit can in particular have an evaluation unit for evaluating the measured data.
  • the evaluation unit can also be arranged separately from the radio receiving unit as a separate unit.
  • the antenna factor of the at least one measuring antenna or of the transmitting antenna with reference to national calibration standards, which is also referred to as feedback.
  • the antennas calibrated in this way must be designed such that they receive only the specified polarization and have a directional pattern which minimizes the influence of the floating platform.
  • a horizontal loop antenna with at least three taps arranged distributed over the circumference of the loop antenna.
  • Such an antenna can be used as a measuring antenna or as a transmitting antenna.
  • the floating platform can carry either the measuring antenna or the transmitting antenna.
  • the arranged on the floating platform antenna can be arranged freely swinging below the floating platform, for example below the helicopter. If the measuring antenna is arranged on the floating platform, signals from a remote transmitting antenna, eg a radar antenna, are received via the measuring antenna. If the transmitting antenna at the is arranged floating platform, are transmitted via the transmitting antenna radio signals, which is received by a remote radio receiving unit by means of the measuring antenna.
  • the radio receiving unit may in this case be coupled to a radar station or be part of the radar station, wherein the measuring antenna is then formed by the radar antenna. It is advantageous to put the radar system in a pure reception mode in this operating state.
  • the position detection device can basically be arranged at any point.
  • the position detection means z. B. be set up for a position detection of the floating platform at the measuring position by optical triangulation.
  • the position detection device can also be arranged on or in the floating platform.
  • global satellite navigation systems are suitable for this purpose.
  • the radio receiving unit and the position detection means are arranged on or in the floating platform.
  • the radio transmitter unit with the transmitting antenna and the Positionser writtenseinnchtung are arranged on or in the floating platform.
  • the signals emitted by the radio transmitter unit may be of different types, e.g. B. pulsed radar signals with very short time periods in which a carrier signal is emitted.
  • B. pulsed radar signals with very short time periods in which a carrier signal is emitted.
  • the radio transmitter unit transmits a carrier-continuous signal. This advantageously allows a faster throughput management of the method according to the invention as in the measurement of a pulsed emission, since more measured values per unit time are available.
  • an evaluation of the measured values in the time and frequency range of the bandpass signal can be carried out, in particular to identify periodically repeating signal patterns or continuous changes as characteristic signal information that points to disturbing influences.
  • it is advantageous to determine periodically repeating signal components of the bandpass signal by analyzing the multiplicity of measured values in the time domain and / or in the frequency domain.
  • the maximum value determination of the carrier amplitude can be advantageously carried out by using an environment-adapted short-term spectral analysis corresponding to the residence time of the calibrated and returned measuring antenna in the considered volume of space. With such a short-term spectral analysis, disturbances due to Doppler effects due to reflections and oscillations can be masked out in particular.
  • the maximum value or the maximum values of the carrier amplitude are determined by spectral analysis of the measured values of the bandpass signal.
  • the periodically repeating signal components can simply be filtered out of the bandpass signal in the time domain and / or in the frequency range of the bandpass signal.
  • a transmission channel may be affected by multipath propagation or shadowing of the waves. This can be triggered by a stationary, time-invariant obstacle or by moving objects, such.
  • WKA wind turbines
  • the characteristic properties of a reception signal disturbed by one or a group of wind turbines are characterized by the periodicity due to the rotation of the rotors and form a Doppler spectrum in the frequency domain.
  • the interference potential of a disturber can be identified and quantified to a measuring position away from it by first measuring directly adjacent to the interferer and the floating platform is then transferred under continuous measurement to the measuring position in which the useful signal in the air space is needed by an aircraft or in which it is to be detected by a radar on the ground.
  • these interference signal components can be continuously monitored up to the measurement position and tracked in order to uniquely identify a suspected cause.
  • the measuring antenna is located on the floating platform. There, the signals emitted by the transmitting antenna are received and measured in the form of the bandpass signal.
  • the recording of a continuous signal is advantageous over that of a pulsed signal because it shortens the hovering time of the helicopter in the volume of space to be examined.
  • the duty cycle of a pulsed radar is eg 1: 1000 with a microsecond pulse duration and 999 ⁇ pause.
  • the coherent recording thus allows for a much shorter observation time an improved spectral resolution when using the Short-time spectral analysis.
  • the transmitter of the radar system is deactivated, so that no echo pulses additionally superimpose the reception of the signals emitted by the floating platform.
  • the radar system is operated at least during the measurement period in a pure reception mode.
  • the method has the following steps:
  • a determination of a variable characterizing the deviation of the results of the numerical simulation from the determined useful and interfering signal components and their field strengths can take place.
  • This size may e.g. a numerical quantity that gives a statement about how large the deviation between simulated and measured results is.
  • the use of a horizontal loop antenna has proven to be advantageous over a circumference extending at least one conductor wire, wherein the loop antenna has at least three tap points distributed over the circumference of the conductor wire winding.
  • the loop antenna may be a magnetic horizontal loop antenna.
  • the individual signals at the tapping points can then be brought together by means of symmetrical strip lines to the center of the antenna ring. the.
  • the individual signals can be added by series connection of strip lines at the input of a coaxial line. Sheath waves can be suppressed, z. B. by ferrite rings at the beginning and end of the strip lines and the coaxial cable.
  • the directional diagram of the horizontal loop antenna has a high attenuation upwards and downwards, so that the influence of a floating platform arranged above the horizontal strip antenna and an optionally underlying container for receiving further elements of the measuring device is advantageously reduced.
  • the horizontal loop antenna is particularly advantageously formed from a single or multi-turn conductor wire winding extending in a circular manner in a horizontal plane. Due to the circular design of the loop antenna, a consistent all-round characteristic can be achieved, so that the measuring antenna is insensitive to rotations of the floating platform and the loop antenna arranged thereon.
  • the horizontal loop antenna is preferably located below the floating platform.
  • a free-space radio signal measuring device having at least one radio receiving unit having at least one measuring antenna and a radio receiver connected thereto, and having a position detection device, wherein the free space radio signal measuring device is provided for attachment to or on a floating platform, wherein the at least a measuring antenna is embodied as a horizontal loop antenna with at least one conductor wire turn extending over a circumference, wherein the loop antenna has at least three taps arranged distributed over the circumference of the conductor wire turn.
  • a free space radio signal measuring device having at least one radio transmitting unit with a transmitting antenna connected thereto, and having a position detection device, wherein the free space radio signal measuring device is provided for attachment to or on a floating platform, wherein the at least one transmitting antenna as horizontal Loop antenna is designed with extending over a circumference extending at least one conductor wire, wherein the loop antenna has at least three distributed over the circumference of the conductor wire winding arranged tapping.
  • the free-space radio signal measuring device advantageously has an evaluation unit for determining the absolute field strength of the transmitted signal and / or interference of the transmission channel formed by the transmitting antenna to the measuring antenna using one of the methods described above.
  • the evaluation unit can be arranged on, in or on the floating platform, in particular also below the measuring antenna. It is also conceivable that the evaluation unit is kept stationary.
  • the measurement data of the floating platform can then be transmitted wirelessly to the evaluation unit during the measurement or, during the measurement, first stored locally in a data memory which is arranged on the floating platform. After performing a measurement at one or more measurement positions and after landing the floating platform, the measurement data can then be read from the data memory and evaluated by the evaluation unit.
  • FIG. 7 shows a flow chart of the method for determining interfering influences on the bandpass signal in the measuring position removed therefrom;
  • Fig. 8 free space radio signal measurement for the reciprocal case of transmission from the floating platform and the receiving in a radar system, in which the disturbance characteristics of a wind turbine to be examined for a radar.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a free-space
  • Detect radio signal measuring device 1 on a floating platform 2 in the form of a helicopter for detecting the radio signals emitted by a radio transmitter at a measuring position in the free space. Electromagnetic waves are emitted for example by a radio transmitter unit 3, such as the radar system shown, via a transmitting antenna 12 in the free space. To determine the field strength, the floating platform 2 is transferred to the measuring positions in the free space.
  • a floating platform 2 the illustrated manned or unmanned (remote controlled) helicopter, a balloon, a Zeppelin or the like can be used. The floating platform need only be able to remain at the measuring position for a period of time to measure the field strength.
  • the free space radio signal measuring device 1 has at least one radio reception unit 4, which has a measuring antenna 5 and a position detection device 6 as well as a radio receiver 7.
  • a position detection device 6 e.g. a satellite navigation receiver for e.g. GPS or GALILEO, which may additionally be supported for improved positional accuracy by local ground based differential correction signals (e.g. GBAS) or by correction signals via geostationary satellites (SBAS, in Europe: EGNOS).
  • GBAS local ground based differential correction signals
  • SBAS geostationary satellites
  • the free space radio signal measuring device 1 also has an evaluation unit 8 for determining the field strength and interference at the respective measurement position from the measured with the radio receiver 7 bandpass signal.
  • the determination of the field strength is preferably carried out by evaluation of the bandpass signal of the radio receiver 7.
  • the bandpass signal is continuously recorded for later or direct evaluation.
  • the intermediate frequency signal of the heterodyne receiver can be used directly for this purpose.
  • the position of the measuring antenna 5 is detected with the aid of the position detection device 6 and also continuously and synchronously recorded in order to enable a later assignment.
  • the pendulum movement of the measuring antenna 5, which is arranged below the floating platform 2, causes characteristic signal information in the bandpass signal.
  • These particular periodic signal patterns in the recorded bandpass signal can then be detected by evaluating the bandpass signal in the time and frequency domain.
  • the use of an environment-adapted short-term spectral analysis of the bandpass signal is available in order to find the maximum value of the carrier oscillation in the bandpass signal. This maximum value then corresponds to the bandpass signal measured with the main lobe of the measuring antenna 5 at the moment.
  • the measuring antenna 5 is preferably a referenced to national calibration standards reference antenna.
  • FIG. 2 shows a perspective sketch of the antennas detect horizontal loop antenna as a measuring antenna 5. It is clear that at least one conductor loop is preferably arranged in a circle on a plane E. This plane extends in the X and Y directions. By means of this circular loop antenna, a nearly perfect horizontal round-trip diagram, which is constant around the circumference of the loop antenna, is ensured. This horizontal loop antenna is thus insensitive to rotations of the floating platform 2, which thus need not be compensated.
  • Pendulum movements of the measuring antenna 5 by tilting the plane E are compensated by the measurement of the bandpass signal over a measurement period, which includes a certain period of time, and its evaluation.
  • the horizontal loop antenna has three tapping or separating points 9a, 9b, 9c, which are preferably distributed equally distributed on the plane E over the circumference of the loop antenna. There may also be more than three taps.
  • the sensitivity of the loop antenna is also outside the plane E rotationally symmetric with respect to the Z axis. In the Z direction, the directional diagram has a minimum, whereby reflections on the floating platform 2 in the direction of the plane E are strongly attenuated.
  • FIG. 3 shows a sketch of a three-dimensional distance-value diagram of the horizontal loop antenna according to FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a horizontal section through the far-field diagram according to FIG. 3 along the plane E and
  • FIG. 5 shows a vertical section through the far-field diagram. Measure FIG. 3 along the Z-axis, wherein a reference field strength is indicated by the lines 60.
  • the horizontal loop antenna e.g. With a diameter of 50 cm at the given wavelength is not yet in resonance, it has an inductive impedance with a small real part as a radiation resistance. This terminating impedance is distributed over the three separation points 9a, 9b, 9c.
  • connection of a conventional 50 ohm coaxial line therefore requires a compensation of the inductive reactive components of the impedance directly at the three separation points 9a, 9b, 9c, a combination of the individual signals by means of symmetrical strip lines to the center of the antenna ring, an addition of the individual signals of the strip lines at the input of 50 ohms Coaxial line and a suppression of sheath waves, for example through ferrite rings at the beginning and end of the stripline as well as the coaxial cable.
  • This measuring antenna 5 can be calibrated with reference to national standards, i. be returned in order to capture the field strength of linearly polarized electromagnetic waves in the free space.
  • the bandpass signal which has signal components caused by the reflective interferer, in particular periodic signal components, adjacent to the interferer. This is shown in FIG. Based on this measurement at a measuring location M1 in the vicinity of the interferer, in which the reflections by the interferer in the recorded bandpass signal are relatively high, the floating platform 2 is transferred to the radio receiving unit 4 with continuous measurement of the bandpass signal to the actual measuring position M2.
  • This measuring position M2 can be, for example, a measuring position in the vicinity of an airport 11, which is to be examined on the basis of the free space field strength measurement.
  • the noise component of the bandpass signal correspondingly determined in the measurement position M2 can be unambiguously assigned to the at least one interferer 10. This makes it possible to detect the interaction between a noise component in the bandpass signal at the measuring position M2 and the at least one interferer 10.
  • Such periodic interferers may be, for example, wind turbines whose rotor blades reflect electromagnetic waves.
  • these rejections are not static and constant but are influenced by the rotational speed and Doppler effects due to the different angular velocities over the rotor length.
  • the rotor blades of several wind turbines 10 of a wind farm do not rotate synchronously, but form a time-varying, irregular reflection pattern.
  • FIG. 7 shows a flow chart of the method for determining the influence of at least one periodically reflecting interferer 10 on the measured bandpass signal at a measuring position M2.
  • a step a first of all the floating platform 2 with the radio signal measuring device 1 is moved to the measuring location M1 adjacent to at least one reflecting interferer 10.
  • step b) the bandpass signal is then measured over a period of time with the aid of the radio signal measuring device 1 described above. It is accepted that the measuring antenna 5 moves around the measuring location M1. The actual field strength and / or the periodic interference component at the measuring location M1 is then determined as a function of the detected multiplicity of measured values of the bandpass signal.
  • step c the floating platform 2 with the radio receiving unit 4 and the position detection device 6 is then transferred to the measuring position M2.
  • the bandpass signal is continuously measured as described above and traced the noise component caused by the reflective interferer.
  • step d) the floating platform has then arrived at the actual measuring position M2.
  • the interference component caused by the at least one reflecting interferer 10 is determined from the bandpass signal measured at the measuring position M2.
  • the noise component caused by the reflective interferer 10 can be isolated from the measurement results, e.g. by filtering out.
  • the influence of the reflections by the at least one reflecting interferer 10 on the bandpass signal at the measuring position M2 can be evaluated.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the free-space radio signal measuring device in which radio signals are transmitted via a transmitting antenna 12 from the floating platform 2, ie from the helicopter.
  • the transmitting antenna 12 is connected to a radio transmitting unit 3 carried by the floating platform 2.
  • the radar system receives the radio signals.
  • the radio signals emitted from the floating platform 2 are carrier-continuous signals which are emitted by the radio transmitter unit 3.
  • an inherently existing receiver is used in the radar system, which is designed as a monostatic radar, as a receiver 7 used for the measurement.
  • the disturbance characteristics of several wind turbines 10 in the form of a wind farm are particularly serious when an aircraft to be discovered by the radar system flies over the wind farm and its track is to be tracked by the radar.
  • a measurement of the transmission channel can be carried out for such a case, so that corresponding disturbances and the occurring absolute field strength can be determined.
  • the transmitting antenna 12 is preferably a reference antenna returned to national calibration standards, e.g. in the form of the antenna described with reference to FIGS. 2 and 3.

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Abstract

The invention relates to a method for free-space radio signal measurement having a radio transmitting unit (3) with a transmitting antenna (12), a radio receiving unit (4), which is separate therefrom and has at least one measurement antenna (5) and a radio receiver (7) connected thereto, and having a position capturing device (6), wherein - the measurement antenna (5) or the transmitting antenna (12) is moved using a floating platform (2) into a measurement position, - the measurement antenna (5) or the transmitting antenna (12) moves during a measurement period without leaving the measurement position, - a signal emitted by the radio transmitting unit (3) via the transmitting antenna (12) is measured during the measurement period via the measurement antenna (5) and the radio receiving unit (4) in the form of a bandpass signal, - a multiplicity of measurement values of the bandpass signal is captured during the measurement period, - the measurement position is captured using the position capturing device (6) and - the absolute field strength of the emitted signal and/or disturbances of the transmission channel formed from the transmitting antenna (12) to the measurement antenna (5) is ascertained from the measurement position and the multiplicity of measurement values of the bandpass signal.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR FREIRAUM- FUNKSIGNALMESSUNG  METHOD AND DEVICE FOR FREQUENCY RADIO SIGNAL MEASUREMENT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Freiraum- Funksignalmessung mit einer Funksendeeinheit mit einer Sendeantenne, einer davon separaten Funkempfangseinheit, die mindestens eine Messantenne und einen daran angeschlossenen Funkempfänger hat, und mit einer Positionserfassungseinrichtung, gemäß Obergriff von Anspruch 1 . Ein solches Verfahren eignet sich insbesondere zur Freiraum-Feldstärkemessung im Fernfeld. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Freiraum-Funksignalmesseinrichtung. The invention relates to a method for free-space radio signal measurement with a radio transmitter unit with a transmitting antenna, a separate radio receiver unit having at least one measuring antenna and a radio receiver connected thereto, and with a position detection device according to the preamble of claim 1. Such a method is particularly suitable for free space field strength measurement in the far field. The invention further relates to a free-space radio signal measuring device.
Stand der Technik  State of the art
Es besteht oftmals ein Bedarf, die absolute Feldstärke an Messpositionen im Freiraum möglichst präzise zu bestimmen. Dies ist beispielsweise bei terrestrischen Funknavigationsanlagen der Luftfahrt erforderlich, die gemäß dem Regelwerk der internationalen Zivilluftfahrt (ICAO Annex 1 0) in bestimmten Abständen und Höhen zu der Funknavigationsanlage eine Mindestfeldstärke aufweisen müssen. Ferner besteht ein Bedarf daran, Störungen des von der Sendeantenne zur Messantenne gebildeten Übertragungskanals zu ermitteln. There is often a need to determine the absolute field strength at measuring positions in the free space as precisely as possible. This is necessary, for example, in the case of terrestrial radio navigation systems for aviation, which, according to the International Civil Aviation Regulations (ICAO Annex 1 0), must have a minimum field strength at certain distances and altitudes to the radio navigation system. Furthermore, there is a need to determine disturbances of the transmission channel formed by the transmitting antenna to the measuring antenna.
DE 35 1 2 032 A1 offenbart ein Verfahren zur Entdeckung und Klassifizierung von Hubschraubern mittels einer stationären Radaranlage. Mit einer Doppler-Filterbank wird geprüft, ob in nahezu allen Einzelfiltern der Doppler-Filterbank Schwellwertüberschreitungen auftreten. Aus der Breite des Amplitudenbandes wird dann eine Entscheidung über das Vorliegen einer Hubschrauber-Zielmeldung abgeleitet. DE 35 1 2 032 A1 discloses a method for the discovery and classification of helicopters by means of a stationary radar system. A Doppler filter bank is used to check whether threshold violations occur in almost all individual filters of the Doppler filter bank. From the width of the amplitude band then becomes a decision on the presence of a helicopter target message derived.
US 2007/0285322 A1 offenbart ein Nahfeld- Mikrowellenabtastsystem mit einem geschalteten Feld von Antennenelementen. US 2007/0285322 A1 discloses a near-field microwave scanning system having a switched array of antenna elements.
EP 1 61 7 51 5 A1 beschreibt eine Breitbandantenne mit sowohl elektrischen, als auch magnetischen Dipolstrahlern. Dabei ist ein Paar magnetischer Schleifenelemente vorgesehen. EP 1 61 7 51 5 A1 describes a broadband antenna with both electric and magnetic dipole radiators. In this case, a pair of magnetic loop elements is provided.
EP 1 242 829 B1 offenbart eine mobile Anordnung und ein Verfahren zur gro ß-flächigen und genauen Charakterisierung von Strahlungsfeldern im Au ßenbereich durch Messungen des elektromagnetischen Nahfeldes. Es wird eine fern-steuerbare schwebefähige Messeinrichtung mit Vorrichtungen zur Bestimmung von Lage und Position der Messeinrichtung und mit einer Messsonde vorgeschlagen. Zur Stabilisierung der Messeinrichtung und zur Positionierung kann ein Messregelkreis vorgesehen sein. Die Messanordnung soll dabei hochgenau ausgerichtet und positioniert werden. Um ein Maximum an Phasengenauigkeit der Messung zu erhalten, soll eine Datenaufnahme sämtlicher Messpunkte möglichst schnell erfolgen, um Phasendriften über die Zeit möglichst gering zu halten. Als schwebefähige Messeinrichtung werden Hubschrauber, Ballone, Zeppeline oder ähnliches vorgeschlagen. EP 1 242 829 B1 discloses a mobile arrangement and a method for large-area and accurate characterization of radiation fields in the outer area by measurements of the electromagnetic near field. A remotely controllable, floating measuring device with devices for determining the position and position of the measuring device and with a measuring probe is proposed. To stabilize the measuring device and for positioning, a measuring control circuit can be provided. The measuring arrangement should be aligned and positioned with high precision. In order to obtain a maximum of phase accuracy of the measurement, a data acquisition of all measuring points should take place as quickly as possible in order to keep phase drifts as small as possible over time. Helicopters, balloons, zeppelins or the like are proposed as hoverable measuring devices.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Freiraum-Funksignalmessung und eine Freiraum-Funksignalmesseinrichtung zu schaffen, mit dem die absolute Feldstärke in einer Messposition im Freiraum rückgeführt auf die Sl-Einheiten und ggf. auftretende Störungen des Übertragungs- kanals zuverlässig und genau bestimmt werden können . Offenbarung der Erfindung Based on this, it is an object of the present invention to provide an improved method for free-space radio signal measurement and a free-space radio signal measuring device with which the absolute field strength in a measuring position in the free space is returned to the SI units and possibly occurring disturbances of the transmission can be determined reliably and accurately. Disclosure of the invention
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Freiraum- Funksignalmessung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Hierzu ist eine Funksendeeinheit mit einer Sendeantenne, eine davon separaten Funkempfangseinheit, die mindestens eine Messantenne und einen daran angeschlossenen Funkempfänger hat, und eine Positionserfassungseinrichtung, vorgesehen, wobei die mindestens eine Messantenne oder die Sendeantenne mittels einer schwebenden Plattform zu einer Messposition verbracht wird. The object is achieved by a method for free-space radio signal measurement with the features of claim 1. For this purpose, a radio transmitting unit with a transmitting antenna, a separate radio receiving unit, which has at least one measuring antenna and a radio receiver connected thereto, and a position detection device is provided, wherein the at least one measuring antenna or the transmitting antenna is moved by means of a floating platform to a measuring position.
Das Verfahren sieht vor, dass The procedure provides that
sich die mindestens eine Messantenne oder die Sendeantenne während einer Messperiode ohne Verlassen der Messposition durch die schwebende Plattform bewegt,  the at least one measuring antenna or the transmitting antenna moves through the floating platform during a measuring period without leaving the measuring position,
ein von der Funksendeeinheit über die Sendeantenne ausgesendetes Signal im elektromagnetischen Fernfeld während der Messperiode über die mindestens eine Messantenne und die Funkempfangseinheit in Form eines Bandpasssignals gemessen wird,  a signal transmitted by the radio transmitting unit via the transmitting antenna is measured in the far-field electromagnetic field during the measuring period via the at least one measuring antenna and the radio receiving unit in the form of a bandpass signal,
während der Messperiode eine Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals erfasst wird,  during the measurement period a plurality of measured values of the bandpass signal is detected,
die Messposition mittels der Positionserfassungseinrichtung erfasst wird und  the measuring position is detected by the position detecting device and
die absolute Feldstärke des ausgesendeten Signals und/oder Störungen des von der Sendeantenne zur Messantenne gebildeten Übertragungskanals aus der Messposition und der Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals ermittelt wird, indem ein oder mehrere Maximalwerte der Trägeramplitude des Bandpasssignals aus der Vielzahl von Messwerten be- stimmt werden und die absolute Feldstärke proportional zu dem Maximalwert bzw. den Maximalwerten ermittelt wird. the absolute field strength of the transmitted signal and / or interference of the transmission channel formed by the transmitting antenna to the measuring antenna is determined from the measuring position and the plurality of measured values of the bandpass signal by determining one or more maximum values of the carrier amplitude of the bandpass signal from the plurality of measured values. be true and the absolute field strength is determined in proportion to the maximum value or the maximum values.
Im Unterschied zu den herkömmlichen Verfahren wird nicht gefordert, dass die an der schwebenden Plattform befindliche Messantenne bzw. die Sendeantenne während der Messperiode hochgenau in der jeweiligen Position unbeweglich verharrt oder eine Pendelbewegung der Antenne mit Sensoren registriert wird. Vielmehr wird die nahezu unvermeidliche Bewegung der Messantenne bzw. der Sendeantenne an der schwebenden Plattform in Kauf genommen. Hierbei ist insbesondere keine kontrollierte Bewegung erforderlich, vielmehr ist die Erfindung mit jeder Art von Bewegung vorteilhaft ausführbar. In contrast to the conventional methods, it is not required that the measuring antenna or the transmitting antenna located on the floating platform remain immobile in the respective position during the measurement period or that a pendulum movement of the antenna with sensors is registered. Rather, the almost inevitable movement of the measuring antenna or the transmitting antenna is taken on the floating platform in purchasing. In this case, in particular, no controlled movement is required, but the invention with each type of movement is advantageously executable.
Hierbei wird ausgenutzt, dass das empfangene Bandpasssignal über eine bestimmte Zeitdauer, nämlich die Messperiode, kontinuierlich aufgezeichnet wird. Dieses durch Störungen durch die Pendelbewegung und Reflektionen an der schwebenden Plattform be- einflusste Bandpasssignal kann dann analysiert werden, um die Störeinflüsse zu eliminieren oder zu bestimmen, z. B. indem die Störeinflüsse als Störanteil aus dem Bandpasssignal herausgefiltert werden. Dies gelingt durch die Erfassung einer Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals während der Messperiode. Die Messperiode kann eine wählbare Zeitdauer sein, die z. B. von einem Anwender für den jeweiligen Einsatzzweck eingestellt wird. Die Messperiode kann vorteilhaft wenigstens 30 Sekunden lang sein oder z. B. im Bereich weniger Minute liegen. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass dann die Störeinflüsse in Form von charakteristischen Signalanteilen erkennbar sind. Hierfür ist der Beobachtungszeitraum, d. h. die Dauer der Messperiode, ausreichend lang zu wählen. Es werden ein oder mehrere Maximalwerte der Trägeramplitude des Bandpasssignals aus der Vielzahl von Messwerten bestimmt und die absolute Feldstärke proportional zu dem Maximalwert bzw. den Maximalwerten ermittelt. Diese Maximalwerte der Trägeramplitude treten immer dann auf, wenn die Hauptkeule im Strahlungsdiagramm der Messantenne in Richtung der Sendeantenne zeigt und gleichzeitig die Polarisation der Empfangsantenne und der ausgesendeten Welle übereinstimmt. Damit kann trotz Pendelbewegungen der Messantenne aus dem über die Zeit aufgezeichneten Bandpasssignal einfach das Messergebnis extrahiert werden, bei dem die Messantenne in der korrekten, optimalen Messposition ist. Hier ist es vorteilhaft, durch Störungen hervorgerufene Maximalwerte anhand charakteristischer Signalinformationen dieser Störungen zu erkennen und nicht als auszuwertende Maximalwerte der Trägeramplitude zu werten. Die gleichen Vorteile ergeben sich auch bei der reziproken Übertragung, bei der die Sendeantenne an der schwebenden Plattform befestigt ist und sich bewegt. In this case, use is made of the fact that the received bandpass signal is continuously recorded over a specific period of time, namely the measurement period. This bandpass signal, which is influenced by disturbances due to the pendulum motion and reflections on the floating platform, can then be analyzed in order to eliminate or determine the disturbing influences, for B. by the interference are filtered out as interference component from the bandpass signal. This is achieved by the acquisition of a large number of measured values of the bandpass signal during the measurement period. The measurement period may be a selectable period of time, the z. B. is set by a user for the particular application. The measuring period may advantageously be at least 30 seconds or z. B. in the range of a few minutes. The present invention is based on the recognition that then the disturbing influences in the form of characteristic signal components are recognizable. For this, the observation period, ie the duration of the measurement period, must be sufficiently long. One or more maximum values of the carrier amplitude of the bandpass signal are determined from the multiplicity of measured values, and the absolute field strength is determined proportional to the maximum value or the maximum values. These maximum values of the carrier amplitude occur whenever the main lobe in the radiation pattern of the measuring antenna points in the direction of the transmitting antenna and at the same time the polarization of the receiving antenna and the transmitted wave coincide. Thus, despite pendulum movements of the measuring antenna from the recorded over time bandpass signal simply the measurement result can be extracted, in which the measuring antenna is in the correct, optimal measuring position. Here it is advantageous to detect maximum values caused by disturbances on the basis of characteristic signal information of these disturbances and not to evaluate them as maximum values of the carrier amplitude to be evaluated. The same advantages also arise with reciprocal transmission in which the transmitting antenna is attached to the floating platform and moves.
Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Bestimmung der hochgenauen Position der schwebenden Plattform in Bruchteilen einer Wellenlänge nicht erforderlich ist, da mit der Erfindung das elektromagnetische Fernfeld gemessen wird und daher der Messabstand zwischen der an der schwebenden Plattform angeordneten Antenne und der anderen Antenne ohnehin deutlich über der zu erwartenden Positi- onsungenauigkeit liegt. A further advantage is that a determination of the highly accurate position of the floating platform in fractions of a wavelength is not required, since the invention measures the far-field electromagnetic field and therefore the measuring distance between the arranged on the floating platform antenna and the other antenna anyway well over the expected position inaccuracy lies.
Als schwebende Plattform können Hubschrauber, Ballone, Zeppeline oder ähnliches, bemannt oder ferngesteuert, eingesetzt werden. As a floating platform helicopters, balloons, zeppelins or the like, manned or remotely controlled, can be used.
Als Bandpasssignal wird ein Signal mit einer bestimmten Bandbreite um eine Trägerfrequenz fT verstanden. Das Bandpasssignal definiert damit die Bandbreite des Übertragungskanals. Ist das Signal eine unmodulierte Trägerschwingung, so bildet diese im Frequenzbereich eine Linie an der Stelle fT ab, sodass die in Anspruch genommene Bandbreite in der Theorie infinitesimal klein ist. Jegliche Art der Modulation des Trägers fT verbreitert das Frequenzspektrum und damit auch die Bandbreite des Übertragungskanals. Aussendungen realer Systeme sind immer moduliert, da allein schon der Hochfrequenzoszillator zur Erzeugung der Trägerschwingung fT eine Phaseninstabilität aufweist. As a bandpass signal is understood a signal with a certain bandwidth around a carrier frequency fT. The bandpass signal thus defines the bandwidth of the transmission channel. Is the signal an unmodulated carrier wave, it maps a line at the location fT in the frequency domain so that the bandwidth used is in theory infinitesimally small. Any type of modulation of the carrier fT widens the frequency spectrum and thus also the bandwidth of the transmission channel. Transmissions of real systems are always modulated, since already the high frequency oscillator for generating the carrier oscillation fT has a phase instability.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bandpasssignal vollständig, d.h. mit mindestens seiner benötigten Bandbreite, verzerrungsfrei in der Funkempfangseinheit aufgezeichnet und ausgewertet wird. Das Bandpasssignal ist dann als Rohdatenquelle geeignet, um aus ihm alle charakteristischen Informationen wie die Feldstärke des hochfrequenten Trägers sowie mögliche Einflüsse gestörter Kanaleigenschaften abzuleiten. It is particularly advantageous if the bandpass signal is completely, i. is recorded and evaluated with at least its required bandwidth, distortion-free in the radio receiving unit. The bandpass signal is then suitable as a raw data source to derive from it all the characteristic information such as the field strength of the high-frequency carrier and possible influences of disturbed channel properties.
So sind Reflektionen der Rotorblätter eines Hubschraubers, wenn dieser als schwebende Plattform eingesetzt wird, als periodisch wiederkehrendes Signalmuster erkennbar und kompensierbar. Auch Pendelbewegungen der an der schwebenden Plattform angeordneten Messantenne bzw. der Sendeantenne ergeben gleichmäßige, sich wiederholende Signalmuster, die als charakteristische Signalinformationen erkannt und herausgefiltert werden können. Thus, reflections of the rotor blades of a helicopter, if this is used as a floating platform, as a periodically recurring signal pattern recognizable and compensated. Also pendulum movements of the arranged on the floating platform measuring antenna or the transmitting antenna result in uniform, repetitive signal patterns that can be recognized as characteristic signal information and filtered out.
Die Messposition kann mittels der Positionserfassungseinrichtung während der Messperiode oder auch davor oder danach erfasst werden. Vorteilhaft ist die Speicherung der Messwerte des Bandpasssignals in Bezug zu der Messposition, sodass direkt erkennbar ist, an welcher Messposition welche Messwerte erfasst worden sind. The measurement position can be detected by means of the position detection device during the measurement period or before or after. It is advantageous to store the measured values of the bandpass signal in relation to the measuring position, so that it is directly recognizable at which measuring position which measured values have been recorded.
Als Funkempfangseinheit bietet sich die Verwendung eines Überlage- rungsempfängers an. Das von einem Uberlagerungsempfänger zur Verfügung gestellte Bandpasssignal der Zwischenfrequenzebene kann kontinuierlich zusammen mit der jeweiligen Messposition, die in der Funkempfangseinheit ermittelt wurde, aufgezeichnet und später ausgewertet werden. As a radio receiving unit, the use of a superposition to the beneficiary. The bandpass signal of the intermediate frequency level provided by an overlay receiver can be continuously recorded together with the respective measurement position that was determined in the radio receiver unit and later evaluated.
Hierzu kann die Funkempfangseinheit insbesondere eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Messdaten aufweisen. Die Auswerteeinheit kann auch separat von der Funkempfangseinheit als eigene Baueinheit angeordnet sein. For this purpose, the radio receiving unit can in particular have an evaluation unit for evaluating the measured data. The evaluation unit can also be arranged separately from the radio receiving unit as a separate unit.
Um ein vergleichbares, zuverlässiges Messergebnis zu erhalten, ist es vorteilhaft, den Antennenfaktor der mindestens einen Messantenne bzw. der Sendeantenne mit Bezug auf nationale Kalibriernormale zu kalibrieren, was auch als Rückführung bezeichnet wird. Weiterhin müssen die derart kalibrierten Antennen so konstruiert sein, dass sie nur die spezifizierte Polarisation empfangen und ein Richtdiagramm aufweisen, welches die Beeinflussung durch die schwebende Plattform möglichst gering hält. In order to obtain a comparable, reliable measurement result, it is advantageous to calibrate the antenna factor of the at least one measuring antenna or of the transmitting antenna with reference to national calibration standards, which is also referred to as feedback. Furthermore, the antennas calibrated in this way must be designed such that they receive only the specified polarization and have a directional pattern which minimizes the influence of the floating platform.
Dies gelingt für horizontal polarisierte Wellen durch die Verwendung einer horizontalen Schleifenantenne mit mindestens drei über den Umfang der Schleifenantenne verteilt angeordneten Abgriffstellen. Eine solche Antenne kann als Messantenne bzw. als Sendeantenne verwendet werden. This is possible for horizontally polarized waves by the use of a horizontal loop antenna with at least three taps arranged distributed over the circumference of the loop antenna. Such an antenna can be used as a measuring antenna or as a transmitting antenna.
Wie schon erwähnt kann die schwebende Plattform entweder die Messantenne oder die Sendeantenne tragen. Hierbei wird die Reziprozität des Übertragungskanals genutzt. Die an der schwebenden Plattform angeordnete Antenne kann frei schwingend unterhalb der schwebenden Plattform, z.B. unterhalb des Hubschraubers, angeordnet sein. Sofern die Messantenne an der schwebenden Plattform angeordnet ist, werden Signale von einer entfernt angeordneten Sendeantenne, z.B. einer Radarantenne, über die Messantenne empfangen. Sofern die Sendeantenne an der schwebenden Plattform angeordnet ist, werden über die Sendeantenne Funksignale ausgesandt, die von einer entfernt angeordneten Funkempfangseinheit mittels der Messantenne empfangen wird. Die Funkempfangseinheit kann in diesem Fall mit einer Radarstation gekoppelt sein oder Teil der Radarstation sein, wobei die Messantenne dann durch die Radarantenne gebildet wird. Es ist vorteilhaft, in diesem Betriebszustand die Radaranlage in einem reinen Empfangsbetrieb zu versetzen. As already mentioned, the floating platform can carry either the measuring antenna or the transmitting antenna. Here, the reciprocity of the transmission channel is used. The arranged on the floating platform antenna can be arranged freely swinging below the floating platform, for example below the helicopter. If the measuring antenna is arranged on the floating platform, signals from a remote transmitting antenna, eg a radar antenna, are received via the measuring antenna. If the transmitting antenna at the is arranged floating platform, are transmitted via the transmitting antenna radio signals, which is received by a remote radio receiving unit by means of the measuring antenna. The radio receiving unit may in this case be coupled to a radar station or be part of the radar station, wherein the measuring antenna is then formed by the radar antenna. It is advantageous to put the radar system in a pure reception mode in this operating state.
Die Positionserfassungseinnchtung kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle angeordnet sein. Die Positionserfassungseinnchtung kann z. B. für eine Positionserfassung der schwebenden Plattform an der Messposition durch optische Triangulation eingerichtet sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Positionserfassungseinnchtung auch an oder in der schwebenden Plattform angeordnet sein. Hierzu eignen sich insbesondere globale Satellitennavigationssysteme. The position detection device can basically be arranged at any point. The position detection means z. B. be set up for a position detection of the floating platform at the measuring position by optical triangulation. In an advantageous development of the invention, the position detection device can also be arranged on or in the floating platform. In particular, global satellite navigation systems are suitable for this purpose.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Funkempfangseinheit und die Positionserfassungseinnchtung an oder in der schwebenden Plattform angeordnet. According to an advantageous development of the invention, the radio receiving unit and the position detection means are arranged on or in the floating platform.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Funksendeeinheit mit der Sendeantenne und die Positionserfassungseinnchtung an oder in der schwebenden Plattform angeordnet. According to an advantageous embodiment of the invention, the radio transmitter unit with the transmitting antenna and the Positionserfassungseinnchtung are arranged on or in the floating platform.
Die von der Funksendeeinheit ausgesandten Signale können von unterschiedlicher Art sein, z. B. gepulste Radarsignale mit sehr kurzen Zeitperioden, in denen ein Trägersignal ausgesendet wird. Vorteilhaft können auch Funksignale verwendet werden, bei denen das Trägersignal eine im zeitlichen Mittel grö ßere Dauer als bei gepulsten Radarsignalen aufweist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sendet die Funksendeeinheit ein trägerkontinuierliches Signal aus. Dies erlaubt vorteilhaft eine schnellere Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens als bei der Messung einer gepulsten Aussendung, da mehr Messwerte pro Zeiteinheit zur Verfügung stehen. The signals emitted by the radio transmitter unit may be of different types, e.g. B. pulsed radar signals with very short time periods in which a carrier signal is emitted. Advantageously, it is also possible to use radio signals in which the carrier signal has a duration which is greater in the time average than in the case of pulsed radar signals. According to an advantageous development of the invention, the radio transmitter unit transmits a carrier-continuous signal. This advantageously allows a faster throughput management of the method according to the invention as in the measurement of a pulsed emission, since more measured values per unit time are available.
Zur Erkennung von charakteristischen Signalinformationen des gemessenen Bandpasssignals kann eine Auswertung der Messwerte im Zeit- und Frequenzbereich des Bandpasssignals erfolgen, um insbesondere sich periodisch wiederholende Signalmuster oder kontinuierliche Änderungen als charakteristische Signalinformationen zu erkennen, die auf Störeinflüsse hindeuten. Hierfür ist es vorteilhaft, sich periodisch wiederholende Signalanteile des Bandpasssignals durch Analyse der Vielzahl von Messwerten im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich zu bestimmen. For the purpose of detecting characteristic signal information of the measured bandpass signal, an evaluation of the measured values in the time and frequency range of the bandpass signal can be carried out, in particular to identify periodically repeating signal patterns or continuous changes as characteristic signal information that points to disturbing influences. For this purpose, it is advantageous to determine periodically repeating signal components of the bandpass signal by analyzing the multiplicity of measured values in the time domain and / or in the frequency domain.
Die Maximalwertfindung der Trägeramplitude kann vorteilhaft durch Einsatz einer umgebungsangepassten Kurzzeitspektralanalyse entsprechend der Verweildauer der kalibrierten und rückgeführten Messantenne im betrachteten Raumvolumen erfolgen. Mit einer solchen Kurzzeitspektralanalyse lassen sich insbesondere Störungen durch Dopplereffekte auf Grund von Reflektionen und Pendelbewegungen ausblenden. The maximum value determination of the carrier amplitude can be advantageously carried out by using an environment-adapted short-term spectral analysis corresponding to the residence time of the calibrated and returned measuring antenna in the considered volume of space. With such a short-term spectral analysis, disturbances due to Doppler effects due to reflections and oscillations can be masked out in particular.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden der Maximalwert bzw. die Maximalwerte der Trägeramplitude durch Spektralanalyse der Messwerte des Bandpasssignals bestimmt. Die sich periodisch wiederholenden Signalanteile können im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich des Bandpasssignals einfach aus dem Bandpasssignal herausgefiltert werden. According to an advantageous development of the invention, the maximum value or the maximum values of the carrier amplitude are determined by spectral analysis of the measured values of the bandpass signal. The periodically repeating signal components can simply be filtered out of the bandpass signal in the time domain and / or in the frequency range of the bandpass signal.
Ein Übertragungskanal kann durch Mehrwegeausbreitung oder Abschattung der Wellen beeinträchtigt sein. Dies kann durch ein ortsfestes, zeitinvariantes Hindernis ausgelöst werden oder durch bewegliche Objekte, wie z. B. eine oder mehrere Windkraftanlagen (WKA), verursacht werden. Neben der Erfassung der eigentlichen Feldstärke der elektromagnetischen Wellen ist hierbei relevant, inwieweit solche Objekte die Funktion z.B. einer terrestrischen Navigations- oder Radaranlage beeinflussen, sodass eine einwandfreie Navigation eines Luftfahrzeugs oder aber dessen Entdeckung und Zielverfolgung durch ein Radar nicht mehr möglich ist in den der Luftfahrt zugewiesenen Lufträumen. A transmission channel may be affected by multipath propagation or shadowing of the waves. This can be triggered by a stationary, time-invariant obstacle or by moving objects, such. B. one or more wind turbines (WKA) caused. In addition to capturing the actual field strength of the electromagnetic Waves here is relevant to what extent such objects affect the function of, for example, a terrestrial navigation or radar system, so that proper navigation of an aircraft or its discovery and tracking by a radar is no longer possible in the aviation air spaces assigned.
Die charakteristischen Eigenschaften eines durch ein oder eine Gruppe von WKA gestörten Empfangssignals sind gekennzeichnet durch die Periodizität auf Grund der Drehung der Rotoren und bilden im Frequenzbereich ein Dopplerspektrum ab. The characteristic properties of a reception signal disturbed by one or a group of wind turbines are characterized by the periodicity due to the rotation of the rotors and form a Doppler spectrum in the frequency domain.
Hierzu wird vorgeschlagen, den Einfluss von mindestens einem periodisch reflektierenden Störer auf das gemessene Bandpasssignal mit den Schritten zu ermitteln: For this purpose, it is proposed to determine the influence of at least one periodically reflecting interferer on the measured bandpass signal with the steps:
Erfassen einer Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals mit durch den reflektierenden Störer verursachten periodischen Signalanteilen, wobei sich die schwebende Plattform an einem Messort benachbart zu dem reflektierenden Störer befindet,  Detecting a plurality of measured values of the bandpass signal with periodic signal components caused by the reflective interferer, wherein the floating platform is located at a measurement location adjacent to the reflective interferer,
Überführen der schwebenden Plattform von dem Störer benachbarten Messort zu einer davon entfernten Messposition unter fortlaufender Erfassung einer Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals und Verfolgung des durch den reflektierenden Störer verursachten periodischen Störanteils und  Transferring the floating platform from the measurement site adjacent to the interferer to a measurement location remote therefrom, continuously acquiring a plurality of measurements of the bandpass signal and tracking the periodic noise component caused by the reflective interferer and
Bestimmen des durch den mindestens einen reflektierenden Störer verursachten periodischen Störanteils aus den an der Messposition erfassten Messwerten des Bandpasssignals.  Determining the periodic noise component caused by the at least one reflective interferer from the measured values of the bandpass signal detected at the measurement position.
Hierdurch kann das Störpotential eines Störers auf eine entfernt davon liegenden Messposition dadurch identifiziert und quantifiziert werden, indem zunächst eine Messung unmittelbar benachbart zum Störer vorgenommen wird und die schwebende Plattform dann unter fortlaufender Messung an die Messposition überführt wird, in der das Nutzsignal im Luft- räum durch ein Luftfahrzeug benötigt wird oder in der es von einem Radar am Boden detektiert werden soll. Damit lassen sich dann ausgehend von dem Messort mit großem Störsignalanteil diese Störsignalanteile bis zu der Messposition kontinuierlich beobachten und nachverfolgen, um eine vermutete Ursache eindeutig zu identifizieren. In this way, the interference potential of a disturber can be identified and quantified to a measuring position away from it by first measuring directly adjacent to the interferer and the floating platform is then transferred under continuous measurement to the measuring position in which the useful signal in the air space is needed by an aircraft or in which it is to be detected by a radar on the ground. Thus, starting from the measurement site with a large interference signal component, these interference signal components can be continuously monitored up to the measurement position and tracked in order to uniquely identify a suspected cause.
Bei einem nicht-reziproken Verfahren zur Bewertung des Übertragungskanals befindet sich die Messantenne an der schwebenden Plattform. Dort werden die von der Sendeantenne abgestrahlten Signale empfangen und in Form des Bandpasssignals gemessen. In a non-reciprocal method for evaluating the transmission channel, the measuring antenna is located on the floating platform. There, the signals emitted by the transmitting antenna are received and measured in the form of the bandpass signal.
Bei einem reziproken Verfahren zur Bewertung des Übertragungskanals wird im Falle eines gepulsten, monostatischen Radars mit der an Bord der schwebenden Plattform befindlichen Antenne nicht empfangen, sondern gesendet. Die Radarantenne dient dann als Messantenne. Monostatische Radaranlagen benutzen am selben Standort eine Sende- und Empfangseinrichtung und dieselbe Antenne zur Aussendung und zum Empfang. Für die Untersuchung von Störeigenschaften von WKA ist es vorteilhaft, ein trägerkontinuierliches Signal vom Hubschrauber auszusenden. Das gepulste Radar selbst kann keine trägerkontinuierlichen Signale aussenden, da prinzipbedingt die Energie der Stromversorgung immer für die Aussendung des nächsten Pulses gesammelt wird. Hingegen ist in der Radaranlage ein Empfänger vorhanden, der auch trägerkontinuierliche Aussendungen als Bandpasssignal verarbeiten kann. Häufig ist bereits eine Einrichtung vorhanden, die die Aufzeichnung des Bandpasssignals oder die des komplexen Basisbandes zulässt. Die Aufzeichnung eines kontinuierlichen Signals ist gegenüber der eines gepulsten Signals vorteilhaft, da sie die Schwebezeit des Hubschraubers im zu untersuchenden Raumvolumen verkürzt. Das Tastverhältnis eines gepulsten Radars ist z.B. 1 :1000 mit einer Mikrosekunde Pulsdauer und 999με Pause. Die zusammenhängende Aufzeichnung erlaubt also bei deutlich kürzerer Beobachtungszeit eine verbesserte spektrale Auflösung bei Anwendung der Kurzzeit-Spektralanalyse. Für den Fall einer im Azimut rotierenden Radarantenne ist es weiterhin vorteilhaft, diese während der Messperiode in Richtung der schwebenden Plattform zu fixieren. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Sender der Radaranlage deaktiviert ist, damit keine Echo- Impulse zusätzlich den Empfang der von der schwebenden Plattform ausgesandten Signale überlagern. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Radaranlage zumindest während der Messperiode in einem reinen Empfangsmodus betrieben. In a reciprocal method for evaluating the transmission channel, in the case of a pulsed monostatic radar with the antenna aboard the floating platform, it is not received, but transmitted. The radar antenna then serves as a measuring antenna. Monostatic radar systems use at the same location a transmitting and receiving device and the same antenna for transmission and reception. For the investigation of disturbance characteristics of wind turbines, it is advantageous to emit a carrier-continuous signal from the helicopter. The pulsed radar itself can not emit carrier-continuous signals because, in principle, the energy of the power supply is always collected for the transmission of the next pulse. By contrast, in the radar system, a receiver is present, which can also process carrier-continuous emissions as a bandpass signal. Often, there is already a facility that allows the recording of the bandpass signal or that of the complex baseband. The recording of a continuous signal is advantageous over that of a pulsed signal because it shortens the hovering time of the helicopter in the volume of space to be examined. The duty cycle of a pulsed radar is eg 1: 1000 with a microsecond pulse duration and 999με pause. The coherent recording thus allows for a much shorter observation time an improved spectral resolution when using the Short-time spectral analysis. In the case of a radar antenna rotating in the azimuth, it is also advantageous to fix it during the measurement period in the direction of the floating platform. Furthermore, it is advantageous if the transmitter of the radar system is deactivated, so that no echo pulses additionally superimpose the reception of the signals emitted by the floating platform. According to an advantageous embodiment of the invention, the radar system is operated at least during the measurement period in a pure reception mode.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren folgende Schritte auf: According to an advantageous development of the invention, the method has the following steps:
Ermittlung von Nutz- und Störsignalanteilen und deren Feldstärken aus den erfassten Messwerten des Bandpasssignals,  Determination of useful and interfering signal components and their field strengths from the acquired measured values of the bandpass signal,
Vergleich der ermittelten Nutz- und Störsignalanteile und deren Feldstärken mit Ergebnissen wenigstens einer numerischen Simulation elektromagnetischer Wellen in dem Übertragungskanal, Entscheidung, ob wenigstens ein festgelegtes Übereinstimmungskriterium bezüglich der Übereinstimmung der Ergebnisse der numerischen Simulation und der ermittelten Nutz- und Störsignalanteile und deren Feldstärken erfüllt ist, und/oder Bestimmung einer die Abweichung der Ergebnisse der numerischen Simulation von den ermittelten Nutz- und Störsignalanteilen und deren Feldstärken charakterisierenden Größe.  Comparison of the determined useful and interfering signal components and their field strengths with results of at least one numerical simulation of electromagnetic waves in the transmission channel, decision as to whether at least one specified matching criterion with respect to the conformity of the results of the numerical simulation and the determined useful and interfering signal components and their field strengths is fulfilled, and / or determining a variable which characterizes the deviation of the results of the numerical simulation from the determined useful and interfering signal components and their field strengths.
Dies erlaubt vorteilhaft eine Überprüfung der Güte der numerischen Simulation elektromagnetischer Wellen. Solche numerischen Simulationen werden z. B. bei geplanten Bauvorhaben in der Nähe von Navigationsoder Radaranlagen der Flugsicherung durchgeführt, um deren durch das Bauvorhaben eingeschränkte Nutzbarkeit vorhersagen zu können. Werden die simulierten Störeigenschaften bedingt durch Reflektionen oder Abschattung als signifikant gewertet, so ist das Bauvorhaben nicht genehmigungsfähig. Es ist also vorteilhaft, anhand bestehender Fälle von vermessenen, gestörten Übertragungskanälen die Anwendbarkeit einer Simulation zu testen, um ihre Verlässlichkeit im Hinblick auf fiktive, d.h. noch nicht realisierte Bauvorhaben abzuschätzen. This advantageously allows a check of the quality of the numerical simulation of electromagnetic waves. Such numerical simulations are z. B. carried out in planned construction projects in the vicinity of navigation or radar systems of air traffic control in order to predict its limited by the construction usability. If the simulated disturbance properties are considered to be significant due to reflections or shading, the construction project can not be approved. It is therefore advantageous to test the applicability of a simulation on the basis of existing cases of measured, disturbed transmission channels in order to assess their reliability with regard to fictitious, ie not yet realized construction projects.
Ein besonderes Problem bei der numerischen Situation liegt nämlich darin, dass die Annahmen für das zugrunde liegende Modell hinreichend realistisch sein müssen, damit das Ergebnis aussagekräftig genug ist. Ist ein in Bezug zur Wellenlänge großes Volumen zwischen terrestrischer Aussendung, potentiellen Reflektoren und Nutzung des Signals im Luftraum zu betrachten und im Modell abzubilden, so nimmt die Zahl der Freiheitsgrade beim Formulieren der Randbedingungen stark zu. Dies kann dazu führen, dass das Problem aufgrund begrenzter Rechenleistung numerisch nicht oder nur mit erheblichem Zeitaufwand lösbar ist. In solchen Fällen wird häufig eine Vereinfachung der Modellannahmen vorgenommen oder generell ein gegenüber der Lösung von Maxwell-Gleichungen stark vereinfachtes Verfahren der Wellensimulation, z.B. ein strahlenoptisches Verfahren, gewählt. Durch diese Vereinfachung bildet das Simulationsmodell in seiner Gesamtheit häufig nicht mehr in ausreichendem Maße die reale Funkfeldumgebung ab. Insbesondere die Interaktion zwischen WKA und Navigations- bzw. Radaranlagen der Flugsicherung ist sehr komplex. Die gegenwärtig hierzu erfassten Messdaten reichen als Anhaltspunkte zur Eingrenzung von Freiheitsgraden bei Simulationen vielfach nicht aus. One particular problem with the numerical situation is that the assumptions for the underlying model must be sufficiently realistic for the result to be meaningful enough. If a volume in relation to the wavelength between terrestrial transmission, potential reflectors and use of the signal in the airspace is to be considered and modeled in the model, the number of degrees of freedom in formulating the boundary conditions increases greatly. This can mean that the problem can not be solved numerically or only with considerable expenditure of time due to limited computing power. In such cases, simplification of model assumptions is often made or, in general, a well-simulated wave simulation procedure, e.g., over the solution of Maxwell's equations, e.g. a beam-optical process, chosen. As a result of this simplification, the simulation model in its entirety often no longer satisfactorily maps the real radio field environment. In particular, the interaction between wind turbines and navigation or radar systems of air traffic control is very complex. The measurement data currently collected for this purpose is often insufficient as a guide to the limitation of degrees of freedom in simulations.
Mit der genannten Weiterbildung des Verfahrens ist eine Beurteilung von Simulationsergebnissen mittels hoch genau gemessener Nutz- und Störsignalanteile und deren Feldstärken im Fall einer bestehenden gestörten Umgebung möglich. Hierdurch kann insbesondere eine Entscheidung getroffen werden, ob die numerische Simulation bestimmte Gütekriterien erfüllt und, falls solche Gütekriterien nicht erfüllt werden, kann die Simulation bzw. das zugrunde liegende Modell optimiert werden. Hierzu wird wenigs- tens ein festgelegtes Ubereinstimmungskriterium bezüglich der Ubereinstimmung der Ergebnisse der numerischen Simulation der ermittelten Nutz- und Störsignalanteile und deren Feldstärken verwendet. Das Übereinstimmungskriterium kann z. B. ein bestimmter Schwellwert zwischen der Abweichung simulierter und gemessener Ergebnisse sein. Bei Überschreitung des Schwellwerts wird festgestellt, dass die Simulation keine ausreichende Übereinstimmung mit der Realität aufweist. With the said development of the method, an evaluation of simulation results by means of highly accurately measured useful and interference signal components and their field strengths in the case of an existing disturbed environment is possible. In this way, in particular, a decision can be made as to whether the numerical simulation fulfills certain quality criteria and, if such quality criteria are not met, the simulation or the underlying model can be optimized. For this purpose, at least a fixed agreement criterion with respect to the agreement of the results of the numerical simulation of the determined useful and interference signal components and their field strengths used. The match criterion can be z. B. be a certain threshold between the deviation of simulated and measured results. If the threshold value is exceeded, it is determined that the simulation does not have sufficient correspondence with reality.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Bestimmung einer die Abweichung der Ergebnisse der numerischen Simulation von den ermittelten Nutz- und Störsignalanteilen und deren Feldstärken charakterisierenden Größe erfolgen. Diese Größe kann z.B. eine zahlenmäßige Größe sein, die eine Aussage darüber gibt, wie groß die Abweichung zwischen simulierten und gemessenen Ergebnissen ist. Additionally or alternatively, a determination of a variable characterizing the deviation of the results of the numerical simulation from the determined useful and interfering signal components and their field strengths can take place. This size may e.g. a numerical quantity that gives a statement about how large the deviation between simulated and measured results is.
Als Messantenne oder Sendeantenne für elektrische horizontal polarisierte Wellen hat sich die Verwendung einer horizontalen Schleifenantenne mit sich über einen Umfang erstreckender mindestens einer Leiterdrahtwindung als vorteilhaft herausgestellt, wobei die Schleifenantenne mindestens drei über den Umfang der Leiterdrahtwindung verteilt angeordnete Abgriffstellen hat. As a measuring antenna or transmitting antenna for electric horizontal polarized waves, the use of a horizontal loop antenna has proven to be advantageous over a circumference extending at least one conductor wire, wherein the loop antenna has at least three tap points distributed over the circumference of the conductor wire winding.
Mit einer solchen horizontal polarisierten Schleifenantenne, bei der das Magnetfeld konstruktionsbedingt vertikal ausgerichtet ist, kann für das elektrische Feld ein nahezu ideales horizontales Rundempfangsdiagramm mit hinreichender Empfindlichkeit erreicht werden. Dies gelingt durch mindestens drei Abgriffstellen (z. B. Trennstellen). Die Abschlussimpedanz wird dabei auf die Abgriffstellen aufgeteilt. Insbesondere kann die Schleifenantenne eine magnetische horizontale Schleifenantenne sein. With such a horizontally polarized loop antenna, in which the magnetic field is vertically aligned by design, a nearly ideal horizontal round reception diagram with sufficient sensitivity can be achieved for the electric field. This is achieved by at least three taps (eg separation points). The terminating impedance is split over the tapping points. In particular, the loop antenna may be a magnetic horizontal loop antenna.
Die Einzelsignale an den Abgriffstellen können dann mittels symmetrischer Streifenleitungen zum Zentrum des Antennenrings zusammengeführt wer- den. Die Einzelsignale können durch Reihenschaltung von Streifenleitungen am Eingang einer Koaxialleitung addiert werden. Dabei können Mantelwellen unterdrückt werden, z. B. durch Ferritringe am Anfang und Ende der Streifenleitungen sowie am Koaxialkabel. The individual signals at the tapping points can then be brought together by means of symmetrical strip lines to the center of the antenna ring. the. The individual signals can be added by series connection of strip lines at the input of a coaxial line. Sheath waves can be suppressed, z. B. by ferrite rings at the beginning and end of the strip lines and the coaxial cable.
Das Richtdiagramm der horizontalen Schleifenantenne weist nach oben und unten eine starke Dämpfung auf, sodass der Einfluss einer oberhalb der horizontalen Streifenantenne angeordneten schwebenden Plattform und eines ggf. darunter befindlichen Behälters zur Aufnahme weiterer Elemente der Messeinrichtung vorteilhaft reduziert ist. The directional diagram of the horizontal loop antenna has a high attenuation upwards and downwards, so that the influence of a floating platform arranged above the horizontal strip antenna and an optionally underlying container for receiving further elements of the measuring device is advantageously reduced.
Die horizontale Schleifenantenne ist besonders vorteilhaft aus einer in einer horizontalen Ebene kreisförmig verlaufenden ein- oder mehrwindigen Leiterdrahtwicklung gebildet. Durch die kreisförmige Ausgestaltung der Schleifenantenne lässt sich eine gleich bleibende Rundumcharakteristik erreichen, sodass die Messantenne unempfindlich gegen Drehungen der schwebenden Plattform und der daran angeordneten Schleifenantenne ist. The horizontal loop antenna is particularly advantageously formed from a single or multi-turn conductor wire winding extending in a circular manner in a horizontal plane. Due to the circular design of the loop antenna, a consistent all-round characteristic can be achieved, so that the measuring antenna is insensitive to rotations of the floating platform and the loop antenna arranged thereon.
Die horizontale Schleifenantenne ist vorzugsweise unterhalb der schwebenden Plattform angeordnet. The horizontal loop antenna is preferably located below the floating platform.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Freiraum- Funksignalmesseinrichtung mit mindestens einer Funkempfangseinheit, die mindestens eine Messantenne und einen daran angeschlossenen Funkempfänger hat, und mit einer Positionserfassungseinrichtung, wobei die Freiraum-Funksignalmesseinrichtung zum Anbringen an oder auf einer schwebenden Plattform vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Messantenne als horizontale Schleifenantenne mit sich über einen Umfang erstreckender mindestens einer Leiterdrahtwindung ausgeführt ist, wobei die Schleifenantenne mindestens drei über den Umfang der Leiterdrahtwindung verteilt angeordnete Abgriffstellen hat. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Freiraum- Funksignalmesseinrichtung mit mindestens einer Funksendeeinheit mit einer daran angeschlossenen Sendeantenne, und mit einer Positionser- fassungseinrichtung, wobei die Freiraum-Funksignalmesseinrichtung zum Anbringen an oder auf einer schwebenden Plattform vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Sendeantenne als horizontale Schleifenantenne mit sich über einen Umfang erstreckender mindestens einer Leiterdrahtwindung ausgeführt ist, wobei die Schleifenantenne mindestens drei über den Umfang der Leiterdrahtwindung verteilt angeordnete Abgriffstellen hat. The object is further achieved by a free-space radio signal measuring device having at least one radio receiving unit having at least one measuring antenna and a radio receiver connected thereto, and having a position detection device, wherein the free space radio signal measuring device is provided for attachment to or on a floating platform, wherein the at least a measuring antenna is embodied as a horizontal loop antenna with at least one conductor wire turn extending over a circumference, wherein the loop antenna has at least three taps arranged distributed over the circumference of the conductor wire turn. The object is further achieved by a free space radio signal measuring device having at least one radio transmitting unit with a transmitting antenna connected thereto, and having a position detection device, wherein the free space radio signal measuring device is provided for attachment to or on a floating platform, wherein the at least one transmitting antenna as horizontal Loop antenna is designed with extending over a circumference extending at least one conductor wire, wherein the loop antenna has at least three distributed over the circumference of the conductor wire winding arranged tapping.
Die Freiraum-Funksignalmesseinrichtung hat vorteilhaft noch eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der absoluten Feldstärke des ausgesendeten Signals und/oder Störungen des von der Sendeantenne zur Messantenne gebildeten Übertragungskanals unter Anwendung nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren. The free-space radio signal measuring device advantageously has an evaluation unit for determining the absolute field strength of the transmitted signal and / or interference of the transmission channel formed by the transmitting antenna to the measuring antenna using one of the methods described above.
Die Auswerteeinheit kann dabei auf, in oder an der schwebenden Plattform angeordnet sein, insbesondere auch unterhalb der Messantenne. Denkbar ist auch, dass die Auswerteeinheit stationär vorgehalten wird. Die Messdaten der schwebenden Plattform können dann während der Messung drahtlos zur Auswerteeinheit übertragen werden oder während der Messung zunächst lokal in einem Datenspeicher, der an der schwebenden Plattform angeordnet ist, gespeichert werden. Nach Durchführung einer Messung an einer oder mehreren Messpositionen und nach dem Landen der schwebenden Plattform können die Messdaten dann aus dem Datenspeicher ausgelesen werden und von der Auswerteeinheit ausgewertet werden. The evaluation unit can be arranged on, in or on the floating platform, in particular also below the measuring antenna. It is also conceivable that the evaluation unit is kept stationary. The measurement data of the floating platform can then be transmitted wirelessly to the evaluation unit during the measurement or, during the measurement, first stored locally in a data memory which is arranged on the floating platform. After performing a measurement at one or more measurement positions and after landing the floating platform, the measurement data can then be read from the data memory and evaluated by the evaluation unit.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen bei- 1 _, The invention will be explained below with reference to the attached drawings. 1 ,
spielhaft näher erläutert. explained in detail.
Es zeigen Show it
Blockdiagramm einer Freiraum-Funksignalmesseinrichtung auf einer schwebenden Plattform zur Erfassung der durch eine Funksendeeinheit emittierten Feldstärke und ggf. von Störungen an einer Messposition; perspektivische Skizze der Antennengeometrie einer horizontalen Schleifenantenne als Messantenne oder Sendeantenne; Block diagram of a free-space radio signal measuring device on a floating platform for detecting the field strength emitted by a radio transmitter unit and, if appropriate, faults at a measuring position; perspective sketch of the antenna geometry of a horizontal loop antenna as a measuring antenna or transmitting antenna;
Skizze eines dreidimensionalen Fernfeld-Diagramms der horizontalen Schleifenantenne nach Fig. 2; Sketch of a three-dimensional far-field diagram of the horizontal loop antenna of Fig. 2;
Horizontaler Schnitt durch das Fernfeld-Diagramm gemäß Fig. 3; Horizontal section through the far-field diagram of FIG. 3;
Vertikaler Schnitt durch das Fernfeld-Diagramm gemäß Fig. Vertical section through the far-field diagram of FIG.
Skizze einer Messumgebung mit einem Park mehrerer Windkraftanlagen als Störer an einem Messort und entfernt davon liegende beeinflusste Messpositionen in genutzten Lufträumen oder in der Nähe von Flughäfen, bei der eine präzise Flugführung bei An- und Abflug sowie eine Radarzielverfolgung für die Flugsicherung besonders wichtig ist; Fig. 7 - Flussdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung von Störer- Beeinflussungen auf das Bandpasssignal in der davon entfernten Messposition; Fig. 8 - Freiraum-Funksignalmessung für den reziproken Fall des Sendens von der schwebenden Plattform sowie des Empfangens in einer Radaranlage, bei der die Störeigenschaften einer Windkraftanlage auf ein Radar untersucht werden soll. Sketch of a measurement environment with a park of several wind turbines as interferers at a measuring location and remote affected measuring positions in occupied airspaces or near airports, where precise flight guidance during take-off and take-off as well as a radar targeting for air traffic control is particularly important; 7 shows a flow chart of the method for determining interfering influences on the bandpass signal in the measuring position removed therefrom; Fig. 8 - free space radio signal measurement for the reciprocal case of transmission from the floating platform and the receiving in a radar system, in which the disturbance characteristics of a wind turbine to be examined for a radar.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 lässt ein Blockdiagramm einer Freiraum-FIG. 1 shows a block diagram of a free-space
Funksignalmesseinrichtung 1 auf einer schwebenden Plattform 2 in Form eines Helikopters zur Erfassung der durch einen Funksender emittierten Funksignale an einer Messposition im Freiraum erkennen. Elektromagnetische Wellen werden beispielsweise von einer Funksendeeinheit 3, wie die dargestellte Radaranlage, über eine Sendeantenne 12 in den Freiraum ausgesendet. Zur Bestimmung der Feldstärke wird die schwebende Plattform 2 an die Messpositionen im Freiraum überführt. Als schwebende Plattform 2 kann der dargestellte bemannte oder unbemannte (ferngesteuerte) Helikopter, ein Ballon, ein Zeppelin oder ähnliches eingesetzt werden. Die schwebende Plattform muss lediglich in der Lage sein, über eine Zeitspanne zur Messung der Feldstärke an der Messposition zu verharren. Detect radio signal measuring device 1 on a floating platform 2 in the form of a helicopter for detecting the radio signals emitted by a radio transmitter at a measuring position in the free space. Electromagnetic waves are emitted for example by a radio transmitter unit 3, such as the radar system shown, via a transmitting antenna 12 in the free space. To determine the field strength, the floating platform 2 is transferred to the measuring positions in the free space. As a floating platform 2, the illustrated manned or unmanned (remote controlled) helicopter, a balloon, a Zeppelin or the like can be used. The floating platform need only be able to remain at the measuring position for a period of time to measure the field strength.
Die Freiraum-Funksignalmesseinrichtung 1 hat mindestens eine Funkempfangseinheit 4, die eine Messantenne 5 und eine Positionserfassungsein- richtung 6 sowie einen Funkempfänger 7 aufweist. Als Positionserfas- sungseinrichtung 6 eignet sich z.B. ein Satellitennavigationsempfänger für z.B. GPS oder GALILEO, der zusätzlich für eine verbesserte Positionsgenauigkeit durch lokale, bodengestützte differentielle Korrektursignale (z.B. GBAS) oder durch Korrektursignale über geostationäre Satelliten unterstützt werden kann (SBAS, in Europa: EGNOS). The free space radio signal measuring device 1 has at least one radio reception unit 4, which has a measuring antenna 5 and a position detection device 6 as well as a radio receiver 7. As the position detecting device 6, e.g. a satellite navigation receiver for e.g. GPS or GALILEO, which may additionally be supported for improved positional accuracy by local ground based differential correction signals (e.g. GBAS) or by correction signals via geostationary satellites (SBAS, in Europe: EGNOS).
Die Freiraum-Funksignalmesseinrichtung 1 hat weiterhin eine Auswerte- einheit 8 zur Ermittlung der Feldstärke und von Störungen an der jeweiligen Messposition aus dem mit dem Funkempfänger 7 gemessenen Bandpasssignal. The free space radio signal measuring device 1 also has an evaluation unit 8 for determining the field strength and interference at the respective measurement position from the measured with the radio receiver 7 bandpass signal.
Die Ermittlung der Feldstärke erfolgt dabei bevorzugt durch Auswertung des Bandpasssignals des Funkempfängers 7. Als Funkempfänger 7 kann dann ein Überlagerungsempfänger eingesetzt werden, dessen Bandpasssignal kontinuierlich zur späteren oder direkten Auswertung aufgezeichnet wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann hierfür direkt das Zwischen- frequenzsignal des Überlagerungsempfängers verwendet werden. Zusammen mit diesem Bandpasssignal wird die Position der Messantenne 5 mit Hilfe der Positionserfassungseinrichtung 6 erfasst und ebenfalls kontinuierlich und synchronisiert aufgezeichnet, um eine spätere Zuordnung zu ermöglichen. The determination of the field strength is preferably carried out by evaluation of the bandpass signal of the radio receiver 7. As a radio receiver 7, a heterodyne receiver can then be used, the bandpass signal is continuously recorded for later or direct evaluation. In an advantageous embodiment, the intermediate frequency signal of the heterodyne receiver can be used directly for this purpose. Together with this bandpass signal, the position of the measuring antenna 5 is detected with the aid of the position detection device 6 and also continuously and synchronously recorded in order to enable a later assignment.
Durch die Pendelbewegung der Messantenne 5, die unterhalb der schwebenden Plattform 2 angeordnet ist, werden charakteristische Signalinformationen im Bandpasssignal verursacht. Diese insbesondere periodischen Signalmuster im aufgezeichneten Bandpasssignal können dann durch Auswertung des Bandpasssignals im Zeit- und Frequenzbereich erkannt werden. The pendulum movement of the measuring antenna 5, which is arranged below the floating platform 2, causes characteristic signal information in the bandpass signal. These particular periodic signal patterns in the recorded bandpass signal can then be detected by evaluating the bandpass signal in the time and frequency domain.
Zur Ermittlung der Feldstärke an der Messposition bietet sich der Einsatz einer umgebungsangepassten Kurzzeitspektralanalyse des Bandpasssignals an, um den Maximalwert der Trägerschwingung im Bandpasssignal aufzufinden. Dieser Maximalwert entspricht dann dem mit der Hauptkeule der Messantenne 5 in dem Moment gemessenen Bandpasssignal. To determine the field strength at the measurement position, the use of an environment-adapted short-term spectral analysis of the bandpass signal is available in order to find the maximum value of the carrier oscillation in the bandpass signal. This maximum value then corresponds to the bandpass signal measured with the main lobe of the measuring antenna 5 at the moment.
Die Messantenne 5 ist vorzugsweise eine auf nationale Kalibriernormale rückgeführte Referenzantenne. The measuring antenna 5 is preferably a referenced to national calibration standards reference antenna.
Figur 2 lässt eine perspektivische Skizze der Antennengeomet horizontalen Schleifenantenne als Messantenne 5 erkennen. Deutlich wird, dass mindestens eine Leiterschleife vorzugsweise kreisförmig auf einer Ebene E angeordnet ist. Diese Ebene erstreckt sich in X- und Y- Richtung. Durch diese kreisförmige Schleifenantenne wird ein um den Umfang der Schleifenantenne konstantes, nahezu ideales horizontales Rund- empfangs-Diagramm sichergestellt. Diese horizontale Schleifenantenne ist damit unempfindlich gegenüber Drehungen der schwebenden Plattform 2, die somit nicht kompensiert werden müssen. FIG. 2 shows a perspective sketch of the antennas detect horizontal loop antenna as a measuring antenna 5. It is clear that at least one conductor loop is preferably arranged in a circle on a plane E. This plane extends in the X and Y directions. By means of this circular loop antenna, a nearly perfect horizontal round-trip diagram, which is constant around the circumference of the loop antenna, is ensured. This horizontal loop antenna is thus insensitive to rotations of the floating platform 2, which thus need not be compensated.
Pendelbewegungen der Messantenne 5 durch Verkippen der Ebene E werden hingegen durch die Messung des Bandpasssignals über eine Messperiode, die eine gewisse Zeitdauer umfasst, und dessen Auswertung kompensiert. Pendulum movements of the measuring antenna 5 by tilting the plane E, however, are compensated by the measurement of the bandpass signal over a measurement period, which includes a certain period of time, and its evaluation.
Aus der Figur 2 wird deutlich, dass die horizontale Schleifenantenne drei Abgriff- bzw. Trennstellen 9a, 9b, 9c hat, die auf der Ebene E über den Umfang der Schleifenantenne vorzugsweise gleich verteilt angeordnet sind. Es können auch mehr als drei Abgriffstellen vorhanden sein. From the figure 2 it is clear that the horizontal loop antenna has three tapping or separating points 9a, 9b, 9c, which are preferably distributed equally distributed on the plane E over the circumference of the loop antenna. There may also be more than three taps.
Die Auswahl von mindestens drei Abgriffstellen 9a, 9b, 9c führt letztendlich da-zu, dass die horizontale Schleifenantenne ein nahezu ideales horizontales Rundempfangs-Diagramm aufweist. Die Empfindlichkeit der Schleifenantenne ist auch außerhalb der Ebene E rotationssymmetrisch bezüglich der Z-Achse. In Z-Richtung weist das Richtdiagramm ein Minimum auf, wodurch Reflektionen an der schwebenden Plattform 2 in Richtung auf die Ebene E stark gedämpft werden. The selection of at least three taps 9a, 9b, 9c ultimately leads to the horizontal loop antenna having a nearly ideal horizontal round reception diagram. The sensitivity of the loop antenna is also outside the plane E rotationally symmetric with respect to the Z axis. In the Z direction, the directional diagram has a minimum, whereby reflections on the floating platform 2 in the direction of the plane E are strongly attenuated.
Dies ist in der Fig. 3 gut erkennbar, die eine Skizze eines dreidimensionalen Fernwert-Diagramms der horizontalen Schleifenantenne nach Fig. 2 zeigt. Zur weiteren Verdeutlichung zeigt die Fig. 4 einen horizontalen Schnitt durch das Fernfeld-Diagramm gemäß Fig. 3 entlang der Ebene E und die Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch das Fernfeld-Diagramm ge- maß Fig. 3 entlang der Z-Achse, wobei durch die Linien 60 eine Referenzfeldstärke gekennzeichnet ist. This can be clearly seen in FIG. 3, which shows a sketch of a three-dimensional distance-value diagram of the horizontal loop antenna according to FIG. 2. For further clarification, FIG. 4 shows a horizontal section through the far-field diagram according to FIG. 3 along the plane E and FIG. 5 shows a vertical section through the far-field diagram. Measure FIG. 3 along the Z-axis, wherein a reference field strength is indicated by the lines 60.
Da die horizontale Schleifenantenne z.B. mit einem Durchmesser von 50 cm bei der vorgegebenen Wellenlänge noch nicht in Resonanz ist, weist sie eine induktive Impedanz mit einem kleinen Realteil als Strahlungswiderstand auf. Diese Abschlussimpedanz verteilt sich auf die drei Trennstellen 9a, 9b, 9c. Der Anschluss einer üblichen 50 Ohm Koaxialleitung erfordert daher eine Kompensation der induktiven Blindkomponenten der Impedanz direkt an den drei Trennstellen 9a, 9b, 9c, eine Zusammenführung der Einzelsignale mittels symmetrischer Streifenleitungen zum Zentrum des Antennenringes, eine Addition der Einzelsignale der Streifenleitungen am Eingang der 50 Ohm-Koaxialleitung und eine Unterdrückung von Mantelwellen z.B. durch Ferrit-Ringe am Anfang und Ende der Streifenleitungen sowie am Koaxialkabel. Since the horizontal loop antenna e.g. With a diameter of 50 cm at the given wavelength is not yet in resonance, it has an inductive impedance with a small real part as a radiation resistance. This terminating impedance is distributed over the three separation points 9a, 9b, 9c. The connection of a conventional 50 ohm coaxial line therefore requires a compensation of the inductive reactive components of the impedance directly at the three separation points 9a, 9b, 9c, a combination of the individual signals by means of symmetrical strip lines to the center of the antenna ring, an addition of the individual signals of the strip lines at the input of 50 ohms Coaxial line and a suppression of sheath waves, for example through ferrite rings at the beginning and end of the stripline as well as the coaxial cable.
Diese Messantenne 5 kann mit Bezug auf nationale Normale kalibriert, d.h. rückgeführt werden, um die Feldstärke von linear polarisierten elektromagnetischen Wellen im Freiraum hochgenau erfassen zu können. This measuring antenna 5 can be calibrated with reference to national standards, i. be returned in order to capture the field strength of linearly polarized electromagnetic waves in the free space.
Um den Einfluss von Störern bewerten zu können, die entfernt von einer Messposition angeordnet sind, empfiehlt sich eine Messung des Bandpasssignals, das durch den reflektierenden Störer verursachte Signalanteile, insbesondere periodische Signalanteile, aufweist, benachbart zu dem Störer. Dies ist in der Figur 6 dargestellt. Ausgehend von dieser Messung an einem Messort M1 in der Nähe des Störers, bei der die Reflektionen durch den Störer im aufgezeichneten Bandpasssignal relativ hoch sind, wird die schwebende Plattform 2 mit der Funkempfangseinheit 4 unter fortlaufender Messung des Bandpasssignals zu der eigentlichen Messposition M2 überführt. Diese Messposition M2 kann beispielsweise eine Messposition in der Nähe eines Flughafens 1 1 sein, der anhand der Freiraum- Feldstärkemessung zu untersuchen ist. Durch die Messung und Erfassung der durch den reflektierenden Störer 10 verursachten Signalanteile zunächst am Messort M1 in der Nähe des Störers 10 und die darauf folgende fortlaufende Messung unter Führung der schwebenden Plattform 2 zur Messposition M2 und Verfolgung des durch den reflektierenden Störer 10 verursachten (periodischen) Signalstöranteils kann der in der Messposition M2 entsprechend festgestellte Störanteil des Bandpasssignals eindeutig dem mindestens einen Störer 10 zugeordnet werden. Damit lässt sich der Wirkungszusammenhang zwischen einem Störanteil im Bandpasssignal an der Messposition M2 und dem mindestens einen Störer 10 nachweisen. In order to evaluate the influence of interferers located away from a measurement position, it is recommended to measure the bandpass signal which has signal components caused by the reflective interferer, in particular periodic signal components, adjacent to the interferer. This is shown in FIG. Based on this measurement at a measuring location M1 in the vicinity of the interferer, in which the reflections by the interferer in the recorded bandpass signal are relatively high, the floating platform 2 is transferred to the radio receiving unit 4 with continuous measurement of the bandpass signal to the actual measuring position M2. This measuring position M2 can be, for example, a measuring position in the vicinity of an airport 11, which is to be examined on the basis of the free space field strength measurement. By measuring and detecting the signal components caused by the reflective interferer 10 first at the measuring point M1 in the vicinity of the interferer 10 and the subsequent continuous measurement under the guidance of the floating platform 2 to the measuring position M2 and tracking of the (periodic) caused by the reflecting interferer 10 Signal interference component, the noise component of the bandpass signal correspondingly determined in the measurement position M2 can be unambiguously assigned to the at least one interferer 10. This makes it possible to detect the interaction between a noise component in the bandpass signal at the measuring position M2 and the at least one interferer 10.
Solche periodischen Störer können beispielsweise Windkraftanlagen sein, deren Rotorblätter elektromagnetische Wellen reflektieren. Diese Rejektionen sind aber nicht statisch und konstant, sondern durch die Umdrehungsgeschwindigkeit und Dopplereffekte aufgrund der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten über die Rotorlänge beeinflusst. Zudem drehen sich die Rotorblätter mehrerer Windkraftanlagen 10 eines Windparks nicht synchron, sondern bilden ein zeitlich variierendes, unregelmäßiges Reflek- tionsmuster. Such periodic interferers may be, for example, wind turbines whose rotor blades reflect electromagnetic waves. However, these rejections are not static and constant but are influenced by the rotational speed and Doppler effects due to the different angular velocities over the rotor length. In addition, the rotor blades of several wind turbines 10 of a wind farm do not rotate synchronously, but form a time-varying, irregular reflection pattern.
Der Einfluss eines solchen Windparks mit mehreren Störern 10 auf das Bandpasssignal am entfernten Messort M1 lässt sich damit nicht einfach nur durch eine Messung an der Messposition M2 nachweisen. The influence of such a wind farm with a plurality of interferers 10 on the bandpass signal at the remote measuring location M1 can thus not be verified simply by a measurement at the measuring position M2.
Figur 7 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Ermittlung des Einflusses von mindestens einem periodisch reflektierenden Störer 10 auf das gemessene Bandpasssignal an einer Messposition M2. FIG. 7 shows a flow chart of the method for determining the influence of at least one periodically reflecting interferer 10 on the measured bandpass signal at a measuring position M2.
Hierzu wird in einem Schritt a) zunächst einmal die schwebende Plattform 2 mit der Funksignalmesseinrichtung 1 an den Messort M1 benachbart zu mindestens einem reflektierenden Störer 10 verbracht. Im Schritt b) erfolgt dann eine Messung des Bandpasssignals über eine Zeitdauer mit Hilfe der oben beschriebenen Funksignalmesseinrichtung 1 . Dabei wird in Kauf genommen, dass sich die Messantenne 5 um den Messort M1 herum bewegt. Die tatsächliche Feldstärke und/oder der periodische Störanteil an dem Messort M1 wird dann in Abhängigkeit von der erfassten Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals ermittelt. For this purpose, in a step a), first of all the floating platform 2 with the radio signal measuring device 1 is moved to the measuring location M1 adjacent to at least one reflecting interferer 10. In step b), the bandpass signal is then measured over a period of time with the aid of the radio signal measuring device 1 described above. It is accepted that the measuring antenna 5 moves around the measuring location M1. The actual field strength and / or the periodic interference component at the measuring location M1 is then determined as a function of the detected multiplicity of measured values of the bandpass signal.
Im Schritt c) wird dann, wie in Figur 6 durch den Pfeil angedeutet ist, die schwebende Plattform 2 mit der Funkempfangseinheit 4 und der Positi- onserfassungseinrichtung 6 zu der Messposition M2 überführt. Dabei wird das Bandpasssignal wie oben beschrieben fortlaufend gemessen und der durch den reflektierenden Störer verursachte Störanteil nachverfolgt. In step c), as indicated in FIG. 6 by the arrow, the floating platform 2 with the radio receiving unit 4 and the position detection device 6 is then transferred to the measuring position M2. In this case, the bandpass signal is continuously measured as described above and traced the noise component caused by the reflective interferer.
Im Schritt d) ist die schwebende Plattform dann an der eigentlichen Messposition M2 angekommen. Dort erfolgt dann ein Bestimmen des durch den mindestens einen reflektierenden Störer 10 verursachten Störanteils aus dem an der Messposition M2 gemessenen Bandpasssignal. Hierbei kann der von dem reflektierenden Störer 10 verursachte Störanteil aus den Messergebnissen isoliert werden, z.B. durch Herausfiltern. In step d), the floating platform has then arrived at the actual measuring position M2. There, the interference component caused by the at least one reflecting interferer 10 is determined from the bandpass signal measured at the measuring position M2. Here, the noise component caused by the reflective interferer 10 can be isolated from the measurement results, e.g. by filtering out.
Damit kann der Einfluss der Reflektionen durch den mindestens einen reflektierenden Störer 10 auf das Bandpasssignal an der Messposition M2 bewertet werden. Thus, the influence of the reflections by the at least one reflecting interferer 10 on the bandpass signal at the measuring position M2 can be evaluated.
Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Freiraum-Funksignalmessein- richtung, bei der von der schwebenden Plattform 2, d. h. vom Hubschrauber, Funksignale über eine Sendeantenne 12 ausgesendet werden. Die Sendeantenne 12 ist mit einer von der schwebenden Plattform 2 getragenen Funksendeeinheit 3 verbunden. In diesem Fall dient eine Radaranlage Funkempfangseinheit 4. Die Radaranlage empfängt die Funksignale. Die von der schwebenden Plattform 2 ausgesendeten Funksignale sind trägerkontinuierliche Signale, die von der Funksendeeinheit 3 ausgesendet werden. Empfangsseitig ist in der Radaranlage, die als monostatisches Radar ausgebildet ist, ein prinzipbedingt vorhandener Empfänger als für die Messung verwendeter Empfänger 7 genutzt. Die Störeigenschaften mehrerer WKA 10 in Form eines Windparks sind insbesondere dann gravierend, wenn ein durch die Radaranlage zu entdeckendes Flugzeug über den Windpark fliegt und seine Spur vom Radar verfolgt werden soll. Mit der Radaranlage und der Anordnung der schwebenden Plattform 2 an einer Messposition M3 über dem Windpark kann eine Messung des Über- tragungskanals für einen solchen Fall durchgeführt werden, sodass entsprechende Störungen sowie die auftretende absolute Feldstärke ermittelt werden können. FIG. 8 shows an embodiment of the free-space radio signal measuring device in which radio signals are transmitted via a transmitting antenna 12 from the floating platform 2, ie from the helicopter. The transmitting antenna 12 is connected to a radio transmitting unit 3 carried by the floating platform 2. In this case, a radar radio reception unit 4. The radar system receives the radio signals. The radio signals emitted from the floating platform 2 are carrier-continuous signals which are emitted by the radio transmitter unit 3. On the receiver side, an inherently existing receiver is used in the radar system, which is designed as a monostatic radar, as a receiver 7 used for the measurement. The disturbance characteristics of several wind turbines 10 in the form of a wind farm are particularly serious when an aircraft to be discovered by the radar system flies over the wind farm and its track is to be tracked by the radar. With the radar system and the arrangement of the floating platform 2 at a measuring position M3 above the wind farm, a measurement of the transmission channel can be carried out for such a case, so that corresponding disturbances and the occurring absolute field strength can be determined.
Die Sendeantenne 12 ist vorzugsweise eine auf nationale Kalibriernormale rückgeführte Referenzantenne, z.B. in Form der anhand der Figuren 2 und 3 beschriebenen Antenne. The transmitting antenna 12 is preferably a reference antenna returned to national calibration standards, e.g. in the form of the antenna described with reference to FIGS. 2 and 3.

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Verfahren zur Freiraum-Funksignalmessung mit einer Funksendeeinheit (3) mit einer Sendeantenne (12), einer davon separaten Funkempfangseinheit (4), die mindestens eine Messantenne (5) und einen daran angeschlossenen Funkempfänger (7) hat, und mit einer Positionserfassungseinrichtung (6), wobei die mindestens eine Messantenne (5) oder die Sendeantenne (12) mittels einer schwebenden Plattform (2) zu einer Messposition verbracht wird, 1 . Method for free-space radio signal measurement comprising a radio transmitter unit (3) having a transmitting antenna (12), a separate radio receiver unit (4) having at least one measuring antenna (5) and a radio receiver (7) connected thereto, and having a position detection device (6) wherein the at least one measuring antenna (5) or the transmitting antenna (12) is brought to a measuring position by means of a floating platform (2),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
sich die mindestens eine Messantenne (5) oder die Sendeantenne (12) während einer Messperiode ohne Verlassen der Messposition durch die schwebende Plattform bewegt, ein von der Funksendeeinheit (3) über die Sendeantenne (12) ausgesendetes Signal im elektromagnetischen Fernfeld während der Messperiode über die mindestens eine Messantenne (5) und die Funkempfangseinheit (4) in Form eines Bandpasssignals gemessen wird,  the at least one measuring antenna (5) or the transmitting antenna (12) moves through the floating platform during a measuring period without leaving the measuring position, a signal transmitted by the radio transmitter unit (3) via the transmitting antenna (12) in the far-field electromagnetic field during the measuring period over the at least one measuring antenna (5) and the radio receiving unit (4) is measured in the form of a bandpass signal,
während der Messperiode eine Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals erfasst wird,  during the measurement period a plurality of measured values of the bandpass signal is detected,
die Messposition mittels der Positionserfassungseinrichtung (6) erfasst wird und  the measuring position is detected by the position detecting device (6) and
die absolute Feldstärke des ausgesendeten Signals und/oder Störungen des von der Sendeantenne (12) zur Messantenne (5) gebildeten Übertragungskanals aus der Messposition und der Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals ermittelt wird, indem ein oder mehrere Maximalwerte der Trägeramplitude des Bandpasssignals aus der Vielzahl von Messwerten bestimmt werden und die absolute Feldstärke proportional zu dem Maximalwert bzw. den Maximalwerten ermittelt wird  the absolute field strength of the transmitted signal and / or interference of the transmission channel formed by the transmitting antenna (12) to the measuring antenna (5) is determined from the measuring position and the plurality of measured values of the bandpass signal by one or more maximum values of the carrier amplitude of the bandpass signal from the plurality of Measured values are determined and the absolute field strength is determined in proportion to the maximum value or the maximum values
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Funkempfangseinheit (4) und die Positionserfassungseinnchtung (6) an oder in der schwebenden Plattform (2) angeordnet sind. 2. The method according to claim 1, characterized in that the Radio receiving unit (4) and the Positionserfassungseinnchtung (6) on or in the floating platform (2) are arranged.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funksendeeinheit (3) mit der Sendeantenne (12) und die Positionserfassungseinnchtung (6) an oder in der schwebenden Plattform (2) angeordnet sind. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the radio transmitter unit (3) with the transmitting antenna (12) and the Positionserfassungseinnchtung (6) are arranged on or in the floating platform (2).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Funksendeeinheit (3) ein trägerkontinuierliches Signal aussendet. 4. The method according to any one of the preceding claims, character- ized in that the radio transmitter unit (3) emits a carrier-continuous signal.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert bzw. die Maximalwerte der Trageramplitude durch Spektralanalyse der Messwerte des Bandpasssignals bestimmt werden. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum value or the maximum values of the carrier amplitude are determined by spectral analysis of the measured values of the bandpass signal.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bestimmen von sich periodisch wiederholenden Sig- nalanteilen des Bandpasssignals durch Analyse der Vielzahl von6. The method according to any one of the preceding claims, characterized by determining periodically repeating sig- nalanteilen the bandpass signal by analyzing the plurality of
Messwerten im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich. Measured values in the time domain and / or in the frequency domain.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ermitteln des Einflusses von mindestens einem peri- odisch reflektierenden Störer auf das gemessene Bandpasssignal durch: 7. Method according to one of the preceding claims, characterized by determining the influence of at least one periodically reflecting interferer on the measured bandpass signal by:
Erfassen einer Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals mit durch den reflektierenden Störer verursachten periodischen Signalanteilen, wobei sich die schwebende Plattform (2) an ei- ner Messposition benachbart zu dem reflektierenden Störer befindet,  Acquiring a plurality of measured values of the bandpass signal with periodic signal components caused by the reflective interferer, wherein the floating platform (2) is located at a measuring position adjacent to the reflective interferer,
Überführen der schwebenden Plattform (2) von der dem Störer benachbarten Messposition zu einer davon entfernten Messposition unter fortlaufender Erfassung einer Vielzahl von Messwerten des Bandpasssignals und Verfolgung des durch den reflektierenden Störer verursachten periodischen Störanteils und Bestimmen des durch den mindestens einen reflektierenden Störer verursachten periodischen Störanteils aus den für die Messpositionen erfassten Messwerten des Bandpasssignals. Transferring the floating platform (2) from the jammer adjacent measurement position to a measurement position remote therefrom, continuously detecting a plurality of measured values of the bandpass signal and tracking the periodic interference component caused by the reflective interferer and determining the periodic interference component caused by the at least one reflective interferer from the measured values of the bandpass signal detected for the measurement positions.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: Method according to one of the preceding claims, characterized by the steps:
Ermittlung von Nutz- und Störsignalanteilen und deren Feldstärken aus den erfassten Messwerten des Bandpasssignals, Vergleich der ermittelten Nutz- und Störsignalanteile und deren Feldstärken mit Ergebnissen wenigstens einer numerischen Simulation elektromagnetischer Wellen in dem Übertragungskanal,  Determination of useful and interfering signal components and their field strengths from the detected measured values of the bandpass signal, comparison of the determined useful and interfering signal components and their field strengths with results of at least one numerical simulation of electromagnetic waves in the transmission channel,
Entscheidung, ob wenigstens ein festgelegtes Übereinstimmungskriterium bezüglich der Übereinstimmung der Ergebnisse der numerischen Simulation und der ermittelten Nutz- und Störsignalanteile und deren Feldstärken erfüllt ist, und/oder Bestimmung einer die Abweichung der Ergebnisse der numerischen Simulation von den ermittelten Nutz- und Störsignalanteilen und deren Feldstärken charakterisierenden Größe.  Deciding whether at least one defined matching criterion with regard to the correspondence of the results of the numerical simulation and the determined useful and interfering signal components and their field strengths is fulfilled, and / or determination of the deviation of the results of the numerical simulation from the determined useful and interfering signal components and their field strengths characterizing size.
Freiraum-Funksignalmesseinrichtung (1 ) mit mindestens einer Funkempfangseinheit, die mindestens eine Messantenne (5) und einen daran angeschlossenen Funkempfänger (7) hat, mit einer Positions- erfassungseinrichtung (6), und mit einer Auswerteeinheit (8) zur Ermittlung der absoluten Feldstärke des ausgesendeten Signals und/oder Störungen des von der Sendeantenne (12) zur Messantenne (5) gebildeten Übertragungskanals, wobei die Freiraum- Funksignalmesseinrichtung (1 ) zum Anbringen an oder auf einer schwebenden Plattform (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiraum-Funksignalmesseinrichtung (1 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und die Auswerteeinheit (8) zum Bestimmen von einem oder mehreren Maximalwerten der Trägeramplitude des Bandpasssignals aus der Vielzahl von Messwerten und Ermitteln der absoluten Feldstärke proportional zu dem Maximalwert bzw. den Maximalwerten eingerichtet ist. 10. Freiraum-Funksignalmesseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Messantenne (5) als horizontale Schleifenantenne mit sich über einen Umfang erstreckender mindestens einer Leiterdrahtwindung ausgeführt ist, wobei die Schleifenantenne mindestens drei über den Umfang der Leiterdraht- Windung verteilt angeordnete Abgriffstellen (9a, 9b, 9c) hat. Free-space radio signal measuring device (1) having at least one radio receiving unit having at least one measuring antenna (5) and a radio receiver connected thereto (7), with a position detection device (6), and with an evaluation unit (8) for determining the absolute field strength of emitted signal and / or interference of the transmitting antenna (12) to the measuring antenna (5) formed transmission channel, wherein the free space radio signal measuring device (1) for attachment to or on a floating platform (2) is provided, characterized in that the free space radio signal measuring device (1) is arranged for performing the method according to one of the preceding claims and the evaluation unit (8) for determining one or more maximum values of the carrier amplitude of the bandpass signal from the plurality of measured values and determination of the absolute field strength is set proportional to the maximum value or the maximum values. 10. free-space radio signal measuring device according to claim 9, characterized in that the at least one measuring antenna (5) is designed as a horizontal loop antenna with extending over a circumference extending at least one conductor wire, wherein the loop antenna at least three distributed over the circumference of the conductor wire winding arranged tapping points (9a, 9b, 9c).
1 1 . Freiraum-Funksignalmesseinrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Schleifenantenne aus einer auf einer horizontalen Ebene kreisförmig verlaufenden ein- oder mehr- windigen Leiterdrahtwicklung gebildet ist. 1 1. Free-space radio-signal measuring device (1) according to claim 10, characterized in that the horizontal loop antenna is formed from a circular or single-wind on a horizontal plane extending conductor wire winding.
12. Freiraum-Funksignalmesseinrichtung (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Schleifenantenne unterhalb der schwebenden Plattform (2) angeordnet ist. 12. free-space radio signal measuring device (1) according to claim 10 or 1 1, characterized in that the horizontal loop antenna below the floating platform (2) is arranged.
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