EP-4738611-A1 - BROADBAND ANTENNA AND METHOD FOR BANDWIDTH EXTENSION OF ANTENNAS

Abstract

Eine Breitbandantenne umfasst einen elektrisch-leitfähigen Grundkörper (110) und eine Kompensationsschaltung (120). Der elektrisch-leitfähige Grundkörper (110) weist zumindest einen Schlitz (115) entlang einer Längsausdehnung (X) und in einem mittigen Bereich (M) des Schlitzes (115) entlang der Längsausdehnung (X) zwei gegenüberliegende Kontaktbereiche (111, 112) auf. Die Kompensationsschaltung (120) dient zum Kompensieren von Signaldämpfungen in Empfangssignalen infolge einer Geometrie des zumindest einen Schlitzes (115) und zum Ausgeben von kompensierten Antennensignalen (125). Die Kompensationsschaltung (120) koppelt an die gegenüberliegenden Kontaktbereiche (111, 112).

Inventors

• GOTTSCHEBER, HOLGER

Assignees

• HENSOLDT Sensors GmbH

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251028

Claims (13)

1. Breitbandantenne mit: einem elektrisch-leitfähigen Grundkörper (110) mit zumindest einem Schlitz (115) entlang einer Längsausdehnung (X), wobei der Grundkörper (110) in einem mittigen Bereich (M) des zumindest einen Schlitzes (115) entlang der Längsausdehnung (X) zwei gegenüberliegende Kontaktbereiche (111, 112) aufweist; und einer Kompensationsschaltung (120) zum Kompensieren von Signaldämpfungen in Empfangssignalen infolge einer Geometrie des zumindest einen Schlitzes (115) und zum Ausgeben von kompensierten Antennensignalen (125), wobei die Kompensationsschaltung (120) an die gegenüberliegenden Kontaktbereiche (111, 112) koppelt.
2. Breitbandantenne nach Anspruch 1, wobei die Kompensationsschaltung (120) zumindest eine der folgenden Komponenten aufweist: - einen Transimpedanzverstärker (122) zum Verstärken kleiner Stromsignale in den Empfangssignalen, - einen Tiefpass-Filter (123), - einen Balun (124), - einen Signalverstärker (126), - einen Analog-Digital-Wandler (127), - zumindest eine Spule, - zumindest einen Kondensator, - eine Leiterplatte mit einer oder mehreren der genannten Komponenten.
3. Breitbandantenne nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der zumindest eine Schlitz (115) im Grundkörper (110) eine Schlitzantenne mit einer frequenzabhängigen Dämpfung bildet, und die Kompensationsschaltung (120) ausgebildet ist, um die frequenzabhängige Dämpfung über eine frequenzabhängige Verstärkung zu kompensieren.
4. Breitbandantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (110) hohlleiterfrei ist, sodass beidseitig zum Grundkörper (110) ein Antennendiagramm (210, 220, 230, 240) erzeugbar ist und die Auskopplung von Antennensignalen (125) nur über die Kompensationsschaltung (120) erfolgt.
5. Breitbandantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Schlitz (115) zumindest eine der folgenden Geometrien aufweist: - rechteckig, - eine konstante Breite (Y) senkrecht zur Längsausdehnung (X) mit zumindest einem gerundeten Endabschnitt, - eine konstante Breite (Y) senkrecht zur Längsausdehnung (X) mit zumindest einem verbreiterten Endabschnitt, - eine konstante Breite (Y) über die gesamte Längsausdehnung (X) des Schlitzes (115).
6. Breitbandantenne nach Anspruch 5, wobei der zumindest eine Schlitz (115) mehrere Schlitze aufweist, die eine gleiche Geometrie oder unterschiedliche Geometrien aufweisen.
7. Breitbandantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (110) aus Metall wie Aluminium oder Kupfer ist.
8. Breitbandantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter eine Hülle umfasst, in die zumindest der Grundkörper (110) geschützt eingebettet ist.
9. Breitbandantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (110) zumindest eine der folgenden Geometrien aufweist: - planare Form, - gekrümmte Form, - eine zylindrische Form mit einer Längsrichtung und einer Umfangsrichtung und der zumindest einen Schlitz (115) entlang der Längsrichtung oder entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist, - eine mehrteilige Ausbildung, sodass der zumindest eine Schlitz (115) offen ist und jeweils zwischen zwei benachbarten Teilen angeordnet ist.
10. Breitbandantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Grundkörper (110) bei der zylindrischen Form einen Umfang von weniger ein 1/5 oder 1/10 einer Wellenlänge eines Empfangssignals aufweist.
11. Breitbandantenne nach einem der Anspruch 1 bis 10, wobei der Grundkörper (110) ein Bereich einer äußeren Fahrzeughülle oder eines Fahrzeugaufbaus ist.
12. Fahrzeug mit: einer Breitbandantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Aufklärung von Quellen elektromagnetischer Strahlung.
13. Verfahren zur Bandbreitenerweiterung von Schlitzantennen, wobei die Schlitzantenne einen elektrisch-leitfähigen Grundkörper (110) mit einem Schlitz (115) entlang einer Längsausdehnung (X) aufweist und der Grundkörper (110) in einem mittigen Bereich (M) des Schlitzes (115) entlang der Längsausdehnung (X) zwei gegenüberliegende Kontaktbereiche (111, 112) aufweist, das Verfahren umfasst: Empfangen (S110) von Antennensignalen durch ein Auskoppeln von Signalen an den gegenüberliegenden Kontaktbereichen (111, 112); Kompensieren (S120) von Signaldämpfungen infolge einer Geometrie des Schlitzes (115); und Ausgeben (S130) von kompensierten Antennensignalen (125).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Breitbandantenne, ein Fahrzeug mit der Breitbandantenne und auf ein Verfahren zur Bandbreitenerweiterung von Schlitz-Antennen und insbesondere auf aktive, breitbandige Schlitz-Antennen. HINTERGRUND Sogenannte Blade-Antennen sind konventionelle breitbandige Antennen. Ein Nachteil dieser Antennen besteht in der sehr großen Aufbauhöhe, die nötig ist, um einen möglichst breitbandigen Frequenzbereich erfassen zu können. Daher ist es häufig unmöglich diese Antennen in kleineren Flugzeugen oder Hubschraubern bzw. in oder an Außenlastbehältern unterzubringen - insbesondere wenn auch Frequenzen im HF/VHF-Bereich (30 MHz ... 300 MHz) erfasst werden sollen. Andere konventionelle Antennen, die keine große Aufbauhöhe aufweisen, sind beispielsweise Schlitz-Antennen. Diese Antennen werden in der Regel mit Hohlleitern kombiniert, um die Antennensignale einzukoppeln bzw. auszukoppeln. Diese Schlitz-Antennen sind jedoch nur als schmalbandige Antennen, z.B. für Radaranwendungen verfügbar. Obwohl sie kostengünstig herstellbar sind, kommen sie für viele Radar-Anwendungen wie beispielsweise in der Funkaufklärung nicht in Betracht. Der abdeckbare Frequenzbereich ist dafür viel zu klein. Daher besteht ein Bedarf nach breitbandigen Antennen, die einen Frequenzbereich von zumindest einer Größenordnung abdecken können und die ohne große Aufbauhöhe an Land-/Flugfahrzeugen (Flugzeuge, Hubschrauber, Drohnen, etc.) befestigt werden können und daher einen nur geringen Luftwiderstand während des Fluges aufweisen. KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch eine Breitbandantenne nach Anspruch 1, ein Fahrzeug nach Anspruch 12 und ein Verfahren zur Bandbreitenerweiterung nach Anspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Breitbandantenne mit (zumindest) einem elektrisch-leitfähigen Grundkörper und einer Kompensationsschaltung. Der elektrisch-leitfähige Grundkörper weist zumindest einen Schlitz entlang einer Längsausdehnung und in einem mittigen Bereich des Schlitzes entlang der Längsausdehnung zwei gegenüberliegende Kontaktbereiche auf. Die Kompensationsschaltung dient zum Kompensieren von Signaldämpfungen in Empfangssignalen infolge einer Geometrie des zumindest einen Schlitzes und zum Ausgeben von kompensierten Antennensignalen. Die Kompensationsschaltung koppelt an die gegenüberliegenden Kontaktbereiche. Die Kompensationsschaltung dient der Impedanz-Anpassung und zur Verstärkung. Bei der Breitbandantenne handelt es sich somit um eine aktive Schlitzantenne, deren Bandbreite über die Kompensationsschaltung verbreitert wurde. Optional umfasst die Kompensationsschaltung eine oder mehr der folgenden Komponenten: einen Transimpedanzverstärker zum Verstärken kleiner Stromsignale in den Empfangssignalen,einen Tiefpass-Filter,einen Balun,einen Signalverstärker,einen Analog-Digital-Wandler,zumindest eine Spule,zumindest einen Kondensator,eine Leiterplatte mit einer oder mehreren der genannten Komponenten. Optional bildet der zumindest eine Schlitz im Grundkörper eine Schlitzantenne mit einer frequenzabhängigen Impedanz und die Kompensationsschaltung ist ausgebildet, um diese frequenzabhängige Impedanz über eine (frequenzabhängige) Verstärkung zu kompensieren. Es versteht sich, dass jeder Transimpedanzverstärker eine frequenzabhängige Verstärkung aufweist. Durch eine entsprechende Einstellung der Parameter (z.B. Wahl der Widerstände, Kondensatoren etc.) kann der Frequenzgang angepasst werden. Optional ist der Grundkörper hohlleiterfrei, sodass beidseitig zum Grundkörper ein Antennendiagramm erzeugbar ist. Die Auskopplung von Antennensignalen braucht nur über die Kompensationsschaltung zu erfolgen. Im Gegensatz zu konventionellen Schlitzantennen braucht es somit keinen Hohlleiter zum Ein- und Auskoppeln von Signalen. Optional weist der zumindest eine Schlitz zumindest eine der folgenden Geometrien auf: rechteckig (Form eines Rechteckes),eine konstante Breite senkrecht zur Längsausdehnung mit zumindest einem gerundeten Endabschnitt,eine konstante Breite senkrecht zur Längsausdehnung mit zumindest einem verbreiterten Endabschnitt,eine konstante Breite über die gesamte Längsausdehnung des Schlitzes. Beispielsweise kann die Kompensationsschaltung ausgebildet sein, um Antennensignale in einem Wellenlängenbereich um ein Mittensignal herum auszugeben, wobei der Schlitz entlang der Längsausdehnung eine Länge einer halben Wellenlänge des Mittensignals aufweist. Gemäß Ausführungsbeispielen kann der Schlitz eine Länge in einem Bereich zwischen 0,15 m bis 1 m und eine Breite in einem Bereich zwischen 0,01 m und 0,08 m aufweisen. Optional umfasst der zumindest eine Schlitz mehrere Schlitze, die eine gleiche Geometrie oder unterschiedliche Geometrien aufweisen (z.B. unterschiedliche Längen haben). Die mehreren Schlitze können auch untersch