DE3702362A1 - Ebene antenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ebene Antenne, mit der ein hohes Ausgangssignal erreicht werden kann.

Antennen dieser Art werden insbesondere zum Empfang von zirkular polarisierten Wellen verwendet, die im suprahohen Frequenzband, insbesondere 12 GHz-Band, von geostationären Rundfunksatelliten ausgestrahlt werden, die in 36 000 km Höhe über der Erde im Weltraum statio­ niert sind.

Die im allgemeinen im Unterhaltungsbereich zum Empfang von solchen zirkular polarisierten Wellen, die von geostationären Rundfunksatelliten ausgestrahlt werden, verwendeten Antennen sind Parabolantennen, die auf dem Dach oder in ähnlicher Stellung an Gebäuden errichtet sind. Bei Parabolantennen besteht jedoch die Schwierig­ keit, daß sie aufgrund ihrer Größe windanfällig sind, so daß aufwendige Antennenhalterungen erforderlich sind. Der­ artige Antennenhalterungen erfordern aufwendige Montage­ arbeiten, da Verstrebungselemente an der Antenne befestigt werden müssen, die einen Hauptteil der Halterung bilden. Der Aufwand für derartige Antennenhalterungen ist größer noch als der für die Antenne selbst.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten, die bei Parabol­ antennen auftreten, ist in der JP-OS 99803/1982 (DE-OS 31 49 200) eine ebene Antenne beschrieben, die insgesamt flach gestaltet ist. Diese ebene Antenne weist mehrere mäanderförmig verlaufende Mikrostreifenleitungen auf, die paarweise an der Oberseite eines Antennenkörpers in Form eines isolierenden Substrats aus glasfaserverstärk­ tem Teflon, Polyäthylen o.dgl. angeordnet sind, während ein Masseleiter auf der gesamten Unterseite des Antennen­ körpers vorgesehen ist. Die beiden paarweise angeordneten Mikrostreifenleitungen sind an ihrem einen Ende jeweils mit einem von zwei verzweigten Streifenleitern verbunden, die von einer Speiseschaltung ausgehen, welche auf dem Antennenkörper in sogenannter "Turnierordnung" angebracht sind, so daß ein Wanderwellenstrom den beiden Mikrostrei­ fenleitungen parallel und mit gleicher Amplitude und Phase zugeführt werden kann. Bei einer solchen ebenen Antenne wird der Wanderwellenstrom ausgenutzt, um einen günstigen Antennengewinn zu erreichen. Es muß daher jegliche Signal­ energiereflexion an den anderen, abschließenden Enden der beiden Mikrostreifenleitungen vermieden werden. Zu diesem Zweck sind die beiden paarweise angeordneten Mikro­ streifenleitungen jeweils an ihrem Abschlußende mit einem Abschlußwiderstand versehen, beispielsweise ein Chip- Widerstand, so daß jegliche Restsignalenergie an den Abschlußenden der beiden Mikrostreifenleitungen in den Widerständen absorbiert wird und unerwünschte Strahlung aufgrund von Signalreflexionen vermieden wird.

Diese ebene Antenne weist eine vereinfachte Struktur auf, damit sie kostengünstig hergestellt werden kann. Die Mon­ tagekosten werden durch eine solche Antenne erheblich ver­ mindert, denn sie kann direkt an einer Außenwand eines Gebäudes befestigt werden, ohne zusätzliche Halterungs­ mittel zu benötigen. Bei einer solchen Antenne besteht jedoch noch der Mangel, daß die Signalenergie, wenngleich Signalreflexionen vermieden werden, in den Widerständen verbraucht und in Wärme umgesetzt wird, wodurch hohe Lei­ stungsverluste und eine Verminderung des Antennengewinns eintreten.

Zur Behebung dieser Schwierigkeit ist ferner in der DE-OS 36 01 649 eine Antennenausbildung vorgeschlagen, bei wel­ cher paarweise angeordnete Mikrostreifenleitungen an ihren Abschlußenden jeweils mit impedanzangepaßten Antennenele­ menten versehen sind, so daß jegliche Signalenergie, die zu diesen Antennenelementen gelangt, von diesen abgestrahlt wird, und zwar in solcher Weise, daß sie als Strahlungs­ energie ausgenutzt werden kann. Auf diese Weise können die Leistungsverluste gegenüber der Verwendung von Abschluß­ widerständen in einem gewissen Ausmaß vermindert werden.

Um aber mit einer solchen Anordnung einen höheren Antennen­ gewinn zu erreichen, müssen mehrere ebene Antennen mit sol­ chen Antennenelementen verwendet werden. Dabei entstehen aber größere Leistungsverluste in dem erforderlichen Speise­ system, und eine Steigerung des Antennenausgangssignals auf einen solchen Wert, daß die Anzahl von ebenen einzelnen Antennen sich in einem tragbaren Rahmen hält, war bisher nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennen­ gruppe aus ebenen Elementarantennen zu schaffen, durch die ein zusammengesetztes Antennen-Ausgangssignal ent­ sprechend der Anzahl von Elementarantennen bei hohem Gewinn und ausgezeichnetem Signal/Rauschverhältnis er­ reicht wird.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Antennengruppe aus ebenen Antennen erreicht, welche eine Mehrzahl von Elementarantennen aufweist und an den Ausgangselementen der jeweiligen Elementarantennen mit Einrichtungen ver­ sehen ist, um die Ausgangssignale der Elementarantennen zu einem zusammengesetzten Antennenausgangssignal zu vereinigen, wobei diese Einrichtung zur Bildung des zu­ sammengesetzten Ausgangssignals mehrere Verstärker auf­ weist, die jeweils an das Ausgangselement der zugeordne­ ten Elementarantenne angeschlossen sind und das dort anzutreffende Ausgangssignal verstärken, wobei ferner an die Verstärker eine Einrichtung angeschlossen ist, welche die verstärkten Antennenausgangssignale zu einem zusammengesetzten Antennenausgangssignal vereinigen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungs­ form einer Antennengruppe aus ebenen Antennen nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Signalkombinierers bei der Antennengruppe nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilschnitt des Signalkombinierers nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Skizze zur Erläuterung der Vorgänge beim Signalempfang in einer Antennengruppe nach Fig. 5;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Antennengruppe aus ebenen Antennen;

Fig. 6 bis 8 Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen von Verstärkern, die bei der Antennengruppe nach Fig. 5 verwendet werden;

Fig. 9 eine schematische Ansicht einer weiteren Aus­ führungsform einer Antennengruppe nach der Erfindung;

Fig. 10 einen Teilschnitt der Ausführungsform nach Fig. 9;

Fig. 11 und 12 schematische Ansichten einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Antennengruppe;

Fig. 13 eine schematische Ansicht einer Elementaran­ tenne, die bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 14 und 15 schematische Seitenansichten einer Antennen­ gruppe, bei welcher die Elementarantennen nach Fig. 13 verwendet werden;

Fig. 16 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 17 eine schematische Perspektivansicht einer Aus­ führungsform einer Halterung für die Elementar­ antennen bei der erfindungsgemäßen Antennen­ gruppe;

Fig. 18 eine schematische Perspektivansicht einer an­ deren Ausführungsform der Antennenhalterung;

Fig. 19 einen Teilschnitt der Halterung nach Fig. 18;

Fig. 20 eine Skizze zur Erläuterung der Konstruktion der Halterung nach Fig. 18; und

Fig. 21 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungs­ form der Halterung.

Die in Fig. 1 gezeigte Antennengruppe aus ebenen Antennen umfaßt mehrere ebene Elementarantennen 11, 11 a (von denen in der Zeichnung nur zwei gezeigt sind). Jede dieser Elementarantennen ist mit mehreren Paaren von beispiels­ weise mäanderförmig verlaufenden Mikrostreifenleitungen versehen, die an jeweils einem Ende mit einem abgezweig­ ten Mikrostreifenleiter einer Speiseschaltung in "Turnier­ ordnung" verbunden sind, so daß ein Wanderwellenstrom den jeweiligen Paaren von mäanderförmig verlaufenden Mikro­ streifenleitungen mit gleicher Amplitude und Phase paral­ lel zugeführt werden kann. Die gepaarten Mikrostreifen­ leitungen der ebenen Elementarantennen 11, 11 a können aber auch von der Mäanderform abweichen. Die Elementar­ antennen 11, 11 a sind an ihren Ausgangsenden mit Verstär­ kern 12 bzw. 12 a verbunden, die Bestandteil einer Ausgangs­ signal-Kombiniereinrichtung sind und die Antennen-Ausgangs­ signale verstärken. Die Verstärker 12, 12 a sind vorzugs­ weise mit geringem Rauschen behaftet.

An die Verstärker 12, 12 a ist eine Signal-Kombinierein­ richtung angeschlossen, die den Hauptbestandteil der Ausgangssignal-Kombiniereinrichtung bildet. Die Signal- Kombiniereinrichtung umfaßt halbsteife Kabel 13, 13 a, Phasenschieber 14, 14 a und einen Kombinierer 15, der einen Richtkoppler aufweist, welcher aus den in Fig. 2 gezeigten Mikrostreifenleitungen gebildet ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform können mögliche Phasen­ abweichungen der empfangenen elektromagnetischen Wellen aufgrund von unterschiedlichen Wellenausbreitungs- Wegstrecken eliminiert werden, indem die Längen der Kabel 13, 13 a abgeglichen werden. Dieser Abgleich ist Bestand­ teil einer Korrektureinrichtung zum Korrigieren der elektrischen Wegstreckenlänge. Jegliche Phasenabweichung, die durch den Längenabgleich noch nicht korrigiert ist, kann durch die Phasenschieber 14, 14 a korrigiert werden. Die halbstarren Kabel können durch andere Speiseleitungen ersetzt werden, deren elektrische Verluste durch die Ver­ stärker 12, 12 a kompensiert werden können. Der Kombinierer 15 ist vorzugsweise mit einem Isolator versehen.

Der den Richtkoppler aufweisende Kombinierer 15 ist vor­ zugsweise ein sogenannter 3 dB-Koppler, der in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Weise ein dielektrisches Substrat 21 aufweist, das auf seiner Rückseite mit einem Masse­ leiter 20 und auf seiner Vorderseite mit einem vorbestimm­ ten Mikrostreifenleitungsmuster 22 versehen ist. Dieses Muster hat eine Grundlänge von λg/4 unter Berücksichti­ gung einer Äquivalenzwellenlängenkompressionsrate und ist mit Eingangsanschlüssen 23, 23 a zum Anlegen der ver­ stärkten Antennenausgangssignale Sa bzw. Sb und Ausgangs­ anschlüssen 24, 24 a für die gleichphasigen Komponenten und gegenphasigen Komponenten der beiden Signale versehen, während ein Abschlußwiderstand 25 gewöhnlich am Ausgangs­ anschluß 24 liegt. Es kann auch ein Kombinierer vom Wilkinson-Typ verwendet werden, durch welchen ebenfalls eine Trennung zwischen den beiden Eingangsanschlüssen erreicht wird.

Es wird nun die Arbeitsweise der Antennengruppe aus ebe­ nen Antennen gemäß den Fig. 1 bis 3 beschrieben. Die Ausgangssignale der Elementarantennen 11, 11 a werden in den Verstärkern 12, 12 a verstärkt und an den Kombinierer 15 über die Kabel 13, 13 a und die Phasenschieber 14, 14 a angelegt. Wenn das Signal/Rausch-Verhältnis der dem Kom­ binierer 15 zugeführten Signale die Größe Sa/Na bzw. Sb/Nb aufweist, so hat das zusammengesetzte Antennen- Ausgangssignal des Kombinierers 15 das Signal/Rausch- Verhältnis:

Sa/Na + Sb/Nb = 2S/N

Dieser Wert ist um 3 dB verbessert. Da Sa=Sb=S und Na=Nb=N, und da Sa und Sb aus derselben Signalquelle stammen, ergibt sich als zusammengesetztes Ausgangs­ signal die Größe 2S; da aber Na und Nb nicht in Korre­ lation zueinander stehen, haben sie auch nach ihrer Kom­ bination denselben Wert N. Es ist daher ersichtlich, daß wegen der Verstärkung der Ausgangssignale der Elementar­ antenne 11, 11 a in den rauscharmen Verstärkern 12, 12 a vor dem Anlegen der Ausgangssignale an die Ausgangssignal- Kombiniereinrichtung eine ausreichende Verstärkungssicher­ heit der Verstärker 12, 12 a eine ausreichende Kompensation von Leistungsverlusten in dem Speisesystem gewährleistet, so daß ein hohes zusammengesetztes Antennenausgangssignal erhalten werden kann, bei dem auch das Signal/Rausch- Verhältnis verbessert ist.

Wie in Fig. 4 skizziert ist, erreichen die von einem Rund­ funksatelliten BS ausgestrahlten elektromagnetischen Wel­ len die Elementarantennen 11, 11 a über etwas verschiedene Ausbreitungswegstrecken, so daß in den Ausgangssignalen dieser Elementarantennen 11, 11 a eine Phasenverschiebung vorhanden ist, deren Größe dem Gangunterschied Δl zwi­ schen den Elementarantennen und dem Satellit entspricht. Diese Phasendifferenz wird durch Abgleich der Kabellängen oder durch Korrektur der elektrischen Weglänge sowie durch die Phasenschieber 14, 14 a zum Verschwinden ge­ bracht. Diese Korrektur wird auf der Grundlage der fol­ genden Gleichungen ausgeführt, wobei angenommen wird, daß die Antennenausgangssignale Sa und Sb nach Verstärkung durch die Verstärker 12, 12 a und Anlegen an den Kombi­ nierer 15 die folgenden Signale sind, um den einfachsten Fall zu betrachten:

Sa = sin (ω t - Φ a) oder sin (ω t + Φ a)
Sb = sin (ω t - Φ b) oder sin (ω t + Φ b).

Wenn Φ a = Φ b, so gilt

Sa + Sb = 2 sin (ω t + Φ).

Wenn hingegen die Phase invertiert wird, so daß Φ a=Φ b-Π, so gilt

Sa + Sb + 0.

Der Signalpegel des zusammengesetzten Antennenausgangs­ signals kann also maximiert werden, wobei auch das Signal/ Rausch-Verhältnis verbessert wird, indem die Kabellängen abgeglichen werden und Phasenschieber 14, 14 a geeignet eingestellt werden, um gemeinsam dafür zu sorgen, daß gleichphasige Antennenausgangssignale bei verschwindender Phasenabweichung kombiniert werden.

Das so erzeugte Ausgangssignal desKombinierers 15 wird über einen Satellitenkonverter 16 und ein Kabel 17 einem externen Schaltungskreis zugeführt.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind Bestand­ teile, die denen nach Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen, jedoch um 20 erhöhten Bezugszahlen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform werden die zusammengesetzten Antennen­ ausgangssignale eines Kombinierers 35 einem Satelliten- Empfangsteil 38, der einen externen Schaltungskreis bil­ det, über einen Satellitenkonverter 36 und ein Signal­ kabel 37 zugeführt. Die Stromversorgung erfolgt aus dem Empfangsteil 38 über das Kabel 37 bis zu den Elementar­ antennen 31, 31 a. In dem Kabel 37 ist im allgemeinen ein Gleichstrom von 15 V überlagert, der vom Satelliten- Empfangsteil 38 als Spannungssignal dem Satellitenkon­ verter 36 zugeführt wird. Eine Trenneinheit 39 mit einer Drossel 39 a zum Unterdrücken von Hochfrequenzsignalen ist an dem Signalkabel 37 angeordnet, und eine Stromver­ sorgung 30, welche an ihren Ausgangsanschlüssen die Span­ nungen +Vc, -Vc und GND erzeugt, also positive und nega­ tive Spannungen, die gegebenenfalls stabilisiert den Ver­ stärkern 32, 32 a zugeführt werden, ist an die Trenneinheit 39 angeschlossen.

Eine Quellenspannung kann in den Verstärkern 32, 32 a ver­ arbeitet werden. Diese Verstärker 32, 32 a sind so ausge­ legt, daß gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Schaltbild eine Gleichspannung den verstärkten Signalen überlagert wird, die durch Verstärkung der von den Elementarantennen 31, 31 a empfangenen Wellen erzeugt werden und den halbsteifen Kabeln 33, 33 a zugeführt werden. Eine positive Spannung, die durch eine Zenerdiode ZD 1 stabilisiert wird, ist zwi­ schen Source-Elektrode und Drain-Elektrode eines Verstär­ kerelementes Q angelegt, bei dem es sich um ein GaAs-FET- Element handelt. Eine Vorspannung, die durch einen Kon­ stantspannungskreis VR erzeugt wird, ist an das Gate des Verstärkerelementes Q angelegt, welches die Ausgangs­ signale der Elementarantennen verstärkt. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform werden die positive Spannung +Vc und die negative Spannung -Vc aus der Stromversor­ gung 40 an das Verstärkerelement Q angelegt, damit dieses die Ausgangssignale der Elementarantennen verstärkt. Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ist eine Wechsel­ spannung (eine sinusförmige oder rechteckförmige Spannung aus einem Versorgungsnetz) auf den halbsteifen Kabeln 33, 33 a überlagert; diese Wechselspannung wird durch die Dioden D 1 und D 2 gleichgerichtet, die entgegengesetzt gepolt sind, um eine positive und eine negative Spannung zu erhalten.

Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise der Aus­ führungsform nach Fig. 5 im wesentlichen dieselben wie bei der nach den Fig. 1 bis 4.

Bei der weiteren, in den Fig. 9 und 10 gezeigten Aus­ führungsform sind mehrere Elementarantennen 51, 51 a, 51 b... (von denen in Fig. 9 nur vier gezeigt sind) auf einem ein­ zigen Substrat angeordnet. Weiterhin sind mehrere Gruppen von Mikrostreifenleitungen für die Elementarantennen 51, 51 a, 51 b ... auf der Vorderseite eines dielektrischen Substrats 61 angeordnet, welches auf seiner Rückseite einen Masseleiter 60 trägt. An jede Gruppe von Mikro­ streifenleitungen ist ein Verstärker 52, 52 b ... ange­ schlossen, der ebenfalls auf dem Substrat angeordnet ist und bei dem es sich jeweils um ein Ga-As-FET-Element han­ delt. Bei dieser Ausführungsform treten nur minimale elektrische Leistungsverluste bei der Beschaltung der Verstärker 52, 52 a, 52 b ... und am Stromversorgungssystem auf. Man erhält ein erhöhtes zusammengesetztes Antennen­ ausgangssignal am Ausgangsanschluß 64 eines Kombinierers 55, der an die verschiedenen Verstärker angeschlossen ist, bei verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis, wobei weiter­ hin die Herstellungskosten für die Verstärker 52, 52 a, 52 b ... vermindert werden. Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie bei der nach den Fig. 1 bis 4.

Die weitere, in Fig. 11 gezeigte Ausführungsform weist drei Elementarantennen 71, 71 a, 71 b auf, an deren Aus­ gangsende jeweils ein Verstärker 72, 72 a bzw. 72 b ange­ schlossen ist. Ein Kombinierer 75 ist an den Verstärker 72 der Elementarantenne 71 angeschlossen, und ein weiterer Kombinierer 75 a ist gemeinsam an die Verstärker 72 a, 72 b der Elementarantennen 71 a und 71 b angeschlossen. Die bei­ den Kombinierer 75, 75 a sind miteinander durch ein 3 dB- Dämpfungsglied 76 verbunden, das zwischen ihnen eingefügt ist, um die Ausgangspegel einander anzugleichen, die an den Kombinierern anliegen. Ansonsten sind die Ausbildung und die Wirkungsweise bei dieser Ausführungsform im we­ sentlichen dieselben wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4.

Bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform weist die Antennengruppe eine Elementarantenne 91 auf, die sowohl links- als auch rechts-zirkular-polarisierte Wellen empfangen kann. Bei dieser Ausführungsform sind Verstär­ ker 92, 92 a für rechts-zirkular-polarisierte Wellen und Verstärker 92 b, 92 c für links-zirkular-polarisierte Wellen an die beiden Enden der Mikrostreifenleitungen an der Elementarantenne 91 angeschlossen. Kombinierer 95, 95 a vereinigen die Ausgangssignale der Verstärker 92, 92 a und die Ausgangssignale der Verstärker 92 b, 92 c. Es werden so zwei Speisesysteme geschaffen, und die Antennengruppe ist imstande, sowohl links- als auch rechts-zirkular- polarisierte Wellen zu verarbeiten. Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie bei den Fig. 1 bis 4.

Bei der weiteren, in den Fig. 13 bis 15 gezeigten Aus­ führungsform sind mehrere Elementarantennen 111, 111 a, 111 b, 111 c ..., deren Anzahl dem gewünschten Antennen­ gewinn entspricht, als eine Einheit auf einer Basis­ platte 118 über Drehlager 117, 117 a, 117 b bzw. 117 c ... aufgebaut, die jeweils eine Winkeleinstelleinrichtung 116, 116 a, 116 b bzw. 116 c aufweisen. Durch diese Winkel­ einstelleinrichtung kann der Orientierungswinkel der jeweiligen Elementarantennen bezüglich der Grundplatte 118 eingestellt werden, indem eine Verdrehung in Rich­ tung eines Pfeiles x in der Seitenansicht der Fig. 13 erfolgt, so daß die Orientierung der verschiedenen Elementarantennen für die optimale Richtwirkung der Antennengruppe eingestellt werden kann. Bei dieser Aus­ führungsform kann eine Abdeckung 119 erforderlichenfalls über den Elementarantennen angebracht werden. Die Höhe h dieser Abdeckung, von der Basisplatte 188 aus gemessen, muß groß genug sein, damit die Elementarantennen unbe­ hindert gedreht werden können, jedoch bleibt die Höhe h noch ausreichend gering, wenn beispielsweise die Länge h der verschiedenen Elementarantennen, auf die Drehrichtung bezogen, relativ klein ist. Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie bei den Fig. 1 bis 4.

Bei der weiteren, in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform enthält eine Antennengruppe aus ebenen Antennen einen Signal-Schaltkreis 140, der es ermöglicht, die Antennen­ gruppe sowohl für Empfang als auch Senden von Signalen zu verwenden. Wenn ein erstes Schaltelement S 1 geschlos­ sen ist, gelangt ein von der Elementarantenne 131 empfan­ genes Signal über eine Diode D 1 zu einem Verstärker 132; wenn ein zweites Schaltelement S 2 geschlossen ist, wird ein von einer Sendeschaltung 141 erzeugtes Sendesignal über eine Diode D 2 an eine Elementarantenne 131 angelegt, um von dieser ausgestrahlt zu werden. Die Antennengruppe kann also wahlweise zum Senden oder Empfangen verwendet werden. Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie bei den Fig. 1 bis 4.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Mittel vorgesehen, durch die der relative Winkel und die relative Position der verschiedenen Elementarantennen zueinander eingestellt werden können, um einen leichten Phasenabgleich zwischen den verschiedenen Elementaranten­ nen vornehmen zu können, ohne jegliche Phasenschieber zu benötigen, wobei auch jegliche Verluste vermieden werden, die in Phasenschiebern auftreten können, und die Herstel­ lungskosten vermindert werden. Bei einer solchen, in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform, deren Elementarantennen zur Vereinfachung strichpunktiert dargestellt sind, ist die eine Elementarantenne 151 an einem H-förmigen festen Rahmen 156 befestigt, der seinerseits schwenkbar um Schwenk­ zapfen 159 und 159 a an senkrecht verlaufenden Stützen 158, 158 a eines im wesentlichen Π-förmigen Basisrahmens 157 gelagert ist. Der feste Rahmen 156 ist mit einem herab­ hängenden Teil 160 versehen, an welches ein Ende eines Drehbeschlages 161 schwenkbar angeschlossen ist, während das andere Ende dieses Drehbeschlages 161 schwenkbar an der einen Stütze 158 angeschlossen ist. Eine Schiebeplatte 162 ist in senkrechter Richtung verschiebbar über den unteren Teilen der beiden Stützen 158, 158 a gelagert, mittels Gleicheingriffs von Stiften in senkrecht verlau­ fenden Schlitzen, welche in den Stützen angebracht sind. Eine weitere Elementarantenne 151 a ist ebenfalls an einem H-förmigen festen Rahmen 156 a befestigt, woran ein herab­ hängendes Teil 160 a befestigt ist; ein weiterer Drehbe­ schlag 161 a ist an seinem einen Ende schwenkbar an der Stütze 158 und mit seinem anderen Ende an dem herabhän­ genden Teil 160 a angeschlossen. Zwischen den Stützen 158, 158 a fest angeordnet ist eine Führungsplatte 163, worin eine Einstellschraube 164 um ihre Achse drehbar und in senkrechter Orientierung gehalten ist. Mit ihrem unteren Teil ist die Einstellschraube 164 in ein mit Gewinde versehenes Teil 165 eingeschraubt, das auf der einen Seite der Schiebeplatte 162 befestigt ist. An der einen Seite der parallelen Stützen 158, 158 a sind ferner ein Kombinierer 166, der an die Stromversorgungsenden der beiden Elementarantennen 151, 151 a angeschlossen ist, um deren Ausgangssignale zu kombinieren, und ein Konven­ ter 157 befestigt, welcher die Frequenz des von dem Kom­ binierer 166 gelieferten Empfangssignals aus dem 12 GHz- Band in den 1 GHz-Bereich umsetzt.

Bei dieser Ausführungsform kann der Höhenwinkel der Ele­ mentarantennen 151, 151 a eingestellt werden, indem die Drehbeschläge 161, 161 a relativ zu den Elementarantennen 151, 151 a in geeigneter Weise verlängert oder verkürzt werden; die Vertikalstellung der Elementarantenne 151 a bezüglich der Elementarantenne 151 wird eingestellt, in­ dem die Einstellschraube 164 verdreht wird, denn durch diese Verdrehung werden die Schiebeplatte 162 und gege­ benenfalls auch die untere Elementarantenne 151 a aufwärts oder abwärts bewegt, je nach der Drehrichtung der Ein­ stellschraube 164. Eine Phasenverschiebung zwischen meh­ reren Elementarantennen kann so optimal ausgeglichen werden. Ansonsten sind die Ausbildung und Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie in den Fig. 1 bis 4.

Bei der weiteren, in den Fig. 18 und 19 gezeigten Ausfüh­ rungsform einer Winkel- und Positions-Einstelleinrichtung sind die einander entsprechenden Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 17, die jedoch um 20 erhöht wur­ den, bezeichnet. Die parallelen Stützen eines im wesent­ lichen Π-förmigen Grundrahmens 177 sind in untere und obere Abschnitte 178, 178 a sowie 178′, 178 a′ unterteilt, um jeweils eine von zwei Elementarantennen 171, 171 a zu haltern. Die oberen und unteren Stützenabschnitte sind gleitverschiebbar miteinander verbunden. Der untere Stützenabschnitt 178′ weist einen Querschnitt mit säge­ zahnförmigen Stufen 188 auf, während der obere Stützen­ abschnitt 178 mit einem Haken 190 versehen ist, dessen Nase 191 elastisch hinter einer der sägezahnförmigen Stufen 188 einfällt, aufgrund der Vorspannung durch eine Feder 189, so daß die Relativstellung zwischen den Ele­ mentarantennen 171, 171 a eingestellt werden kann, indem der Haken 190 entgegen der Federvorspannung angehoben wird und der untere Stützenabschnitt 178′, 178 a′ ver­ schoben wird, woraufhin die Nase 191 hinter einer anderen Stufe 188 einrastet. Wenn die Antennengruppe beispiels­ weise im Bereich um Osaka (Japan) aufgebaut wird, so wird der Höhenwinkel der Antennengruppe zum Rundfunksatelliten auf 41° eingestellt, und der Seitenwinkel der Antenne (90-R) wird auf 26° eingestellt, wie in Fig. 20 veran­ schaulicht ist. Darin bedeutet x den Abstand zwischen den Elementarantennen 171, 171 a, während y die Phasenverschie­ bung zwischen diesen Elementarantennen bedeutet. Der zu­ lässige Bereich einer Phasenverschiebung kann auf ±12° eingestellt werden. Vorzugsweise sind ferner die unteren Stützenabschnitte 178′, 178 a′ an ihren unteren Enden mit Stiften 192, 192 a versehen. Ein Gehäuse, welches die Gruppenantenne aufnimmt, ist vorzugsweise mit senkrechten Schlitzen 193, 193 a zur Aufnahme der Stifte 192, 192′ ver­ sehen, damit eine Gleitführung der unteren Stützenab­ schnitte 178′, 178 a′ erhalten wird. Ansonsten sind die Ausbildung und die Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie bei den Fig. 1 bis 4 sowie 17.

Bei der weiteren, in Fig. 21 gezeigten Ausführungsform sind die parallelen Stützen des Π-förmigen Rahmens eben­ falls in zwei Abschnitte unterteilt, wie im Fall der Fig. 18 und 19, jedoch ist der untere Stützenabschnitt 198′ nicht mit sägezahnförmigen Stufen und mit einer Hakenanordnung versehen, sondern mit elastischen Vorsprün­ gen 208, während ein oberer Stützenabschnitt 198 mit Reihen von einander gegenüberliegenden Löchern 209 ver­ sehen ist, worin die Vorsprünge 208 eingreifen können. Auf diese Weise kann die Relativstellung der Elementar­ antennen zueinander in geeigneter Weise eingestellt wer­ den, wobei die Vorsprünge 208 in den geeigneten Löchern 209 eingreifen. Ansonsten sind die Ausbildung und die Wirkungsweise dieser Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie bei den Fig. 1 bis 4, 17 sowie 18 bis 20.

Claims (13)

1. Antennengruppe aus ebenen Antennen, mit mehreren Elementarantennen und an die Ausgangsteile dieser Elemen­ tarantennen angeschlossenen Mitteln, welche die Ausgangs­ signale der Elementarantennen zu einem zusammengesetzten Antennenausgangssignal kombinieren, dadurch gekennzeich­ net, daß diese Ausgangssignal-Kombiniermittel Verstärker umfassen, die jeweils an den Ausgangsteil einer der Ele­ mentarantennen angeschlossen sind und deren Ausgangs­ signal verstärken, und daß an diese Verstärker Mittel angeschlossen sind, welche die verstärkten Antennenaus­ gangssignale zu dem zusammengesetzten Antennenausgangs­ signal kombinieren.

2. Antennengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel zum Kombinieren der Antennensignale einen Kombinierer umfassen, der eine Trenneinrichtung auf­ weist.

3. Antennengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß Mittel zur Einstellung der Relativstellungen der Elementarantennen zueinander vorgesehen sind, durch wel­ che Phasenverschiebungen zwischen den Elementarantennen abgeglichen werden können.

4. Antennengruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel zum Kombinieren der Antennensignale eine Korrektureinrichtung zur Korrektur der elektrischen Wegstrecke umfassen.

5. Antennengruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Korrektureinrichtung zum Korrigieren der elek­ trischen Wegstrecke durch ein halbsteifes Kabel von ein­ stellbarer Länge gebildet ist, das zwischen jeweils einen Verstärker und den Kombinierer geschaltet ist.

6. Antennengruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel zum Kombinieren der Antennensignale einen Phasenschieber enthalten, der zwischen die Verstär­ ker und den Kombinierer geschaltet ist.

7. Antennengruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kombinierer ein Richtkoppler ist, welcher Mikrostreifenleitungen aufweist.

8. Antennengruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kombinierer ein Leistungskombinierer vom Wilkinson-Typ ist.

9. Antennengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an die Mittel zum Kombinieren der Antennensignale ein Kabel angeschlossen ist, durch welches das zusammenge­ setzte Antennenausgangssignal übertragen werden kann, und daß an dieses Kabel Mittel angeschlossen sind, durch wel­ che eine Stromversorgung aus einem externen Schaltkreis über das Kabel zu den Verstärkern erfolgt.

10. Antennengruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Stromversorgungsvorrichtung vorgesehen ist, die an das Kabel angeschlossene Mittel aufweist, um eine Wechselspannung aus dem externen Schaltkreis über das Ka­ bel zu den Elementarantennen zu führen und eine gleichge­ richtete positive Spannung und eine gleichgerichtete negative Spannung zu erzeugen, welche den Verstärkern zugeführt werden.

11. Antennengruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stromversorgungseinrichtung eine Drossel auf­ weist, welche Hochfrequenzkomponenten unterdrückt, mit de­ nen der aus dem externen Schaltkreis zugeführte Strom be­ haftet ist.

12. Antennengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Elementarantennen gemeinsam auf einem einzigen dielektrischen Substrat ge­ bildet sind und daß die Verstärker Verstärkerelemente auf­ weisen, welche ebenfalls auf dem Substrat angeordnet sind und an die Mikrostreifenleitungen der Elementarantennen angeschlossen sind.

13. Antennengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarantennen als eine Einheit auf einem einzigen Basisteil aufgebaut sind, und daß auf diesem Basisteil Mittel vorgesehen sind, durch welche die Elementarantennen einstellbar gehaltert sind, so daß ihr Winkel zu dem Basisteil eingestellt werden kann.