Die Anwendungsgebiete der Erfindung erstrecken sich vorrangig auf die Bereiche der Kommunikationstechnik auf den Gebieten von stationären, portablen und mobilen Sende-und Empfangssystemen hochfrequenter elektromagnetischer Strahlungsquellen, insbesondere von geostationären oder umlaufenden Satellitensystemen und land-oder luftmobilen Quellen, der berührungslosen. Sensortechnik, der Sicherheitstechnik und der Radartechnik.

Bekannte Verfahren zur Bewertung von Quellen elektromagnetischer Strahlung nutzen als Bewertungskriterium vorzugsweise quelleigene Signale oder für den Fall der bekannten Position oder Bewegungseigenschaft der Quelle, deren bekannte Raumkoordinaten oder Bewegungsinformation bzw. deren Bezug zu anderen bekannten Raumkoordinaten.

Im Bereich der Erfassung von geostationären Quellen, insbesondere im Bereich der geostationären Satellitensysteme, wird die Bewertung auf Grundlage bekannter Positionsdaten von Quelle und/oder Signalempfänger realisiert oder auf Basis eines Vergleichs der Transponderbelegung mit einer Referenzbelegung.

Die Nachführung eines solchen Empfangssystems erfolgt auf der Grundlage der Bewertung des Empfangssignales unter Einbeziehung externer Sensoren und/oder Daten über die Bewegungs-oder Richtungsinformationen des Beobachters.

Weitere bekannte Nachführ-und/oder Trackinglösungen auf Grundlage der elektronischen Diagrammsynthese und-bewertung haben insbesondere den Nachteil, durch den hohen apperativen und systemimanten Aufwand auf Anwendungen im Hochkostenbereich beschränkt zu bleiben. Sie sind grundsätzlich nicht für die Nachrüstung in bestehenden Systemen geeignet.

Des weitern Weiterhin gewährleisten die bekannten Systeme keine spektral einstellbare, differenzierte Wirkung in einem großen Bandbreitenbereich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer im sogenannten Low-Cost-Bereich angesiedelten Anordnung zur zielgerichteten Beeinflussung und Steuerung eines elektromagnetischen Feldes, vorzugsweise in Antennenanordnungen oder Erregern von Antennenanordnungen, vorzugsweise von Flächenstrahlern, mit der Möglichkeit der definierten Änderung der Komponenten des elektromagnetischen Strahlungsfeldes, so dass eine begrenzte, jedoch beliebig änderbare Synthese und/oder Formierung des Strahlungsdiagramms, vorzugsweise des oder der Strahlungsdiagrammmaxima in Form und zeitlicher Kontinuität, vorzugsweise in Form eines diskret oder kontinuierlich umlaufenden Maximums um die jeweilige Elevationsebene erreicht wird. Die Form des resultierenden Strahlungsdiagramms soil an die jeweilige zu realisierende Funktion, vorzugsweise des Strahlungsmaximums und dessen genaue Steuerung bei gleichzeitiger Gewinnung einer eindeutigen, zugeordneten Richtungsinformation angepasst werden, welche durch eine externe Steuer- und Auswerteeinheit vorgenommen wird. Es soll eine Lösungsschar von planaren oder dreidimensionalen, vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger angeordneten geeigneten parasitären, vorzugsweise passiven, Strahlungs-und Schaltelementen realisiert werden, die sich an die jeweilige Aufgabe der Feldbeeinflussung durch ihre gegenständliche Form anpassen lassen mit der Funktionalität, das resultierende Diagramm, vorzugsweise der kompletten Strahleranordnung oder von Teilkomponenten durch Änderung der Amplituden-und Phasenverteilung der Parasitärstrahler aufgabengemäß zu synthetisieren und die Möglichkeit zur spektralen Diversifizierung zu bieten. Zugleich soll eine vorzugsweise Feldkopplung der Anordnung im Strahlersystem ohne dass dabei die Funktionalität der Anordnung insgesamt in ihrer generellen Anwendung beeinflusst wird, bewirkt werden.

Die Anordnung soll zur Nachrüstung vorzugsweise in bestehenden Antennen-und/oder Strahlersystemen, sowohl mit transmittierenden als auch rezeptierenden Funktionalitäten geeignet sein.

Die Feldbeeinflussung soll diskret kontinuierlich, diskret oder kontinuierlich durch externe Steuer-und Schaltelemente oder Prozessoren erfolgen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11.

Gemäß der Erfindung wird in Wellenausbreitungsrichtung im Quellfeld eines ektromagnetischen Wechselfeldes der Quelle I eine vorzugsweise planare oder dreidimensionale Anordnung II, welche durch ihren Aufbau und geometrische Positionierung in ihrer Funktionalität an die zu lösende Aufgabe angepasst wird (gemäß Abb. 1). Mit Hilfe der Anordnung)) werden die komplexen H-bzw. E-Komponenten des elektromagnetischen Feldes durch steuerbare Überlagerung mit Hilfe der Anordnung II erfindungsgemäß synthetisiert (Abb. 2). Die geometrische Fixierung der Anordnung II im Bereich des Quellfeldes erfolgt anhand einer Aperturebene III und umfasst einen Aperturraum IV und ist aufgabenspezifisch bzw. iösungsspezifisch.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt weiterhin durch die Gestaltung der Anordnung II in Form einer EM-Quellfeldsynthese durch vorzugsweise planare oder dreidimensionale Strahlerelemente (VI), die vorzugsweise parallel zur Aperturebene III und IV auf einem geeigneten, vorzugsweise dielektrischen Träger (V) aufgebracht sind und in ihrer Anordnung aufgabenspezifisch verteilt sind und durch Steuerelemente bestimmter hochfrequenter Transmissionseigenschaften verbunden sind (Vil) (Abb. 3). Die Anordnung der Strahlerelemente ist grundsätzlich im Bereich des Aperturraumes, welcher durch die beiden Aperturebenen eingeschlossen wird, lösungsspezifisch vorzugsweise parallel oder dreidimensional zur Aperturebene.

Die Generierung des parasitären Quelifeldes im Bereich des Aperturraumes erfolgt durch eine steuerbare Wechselwirkung der Strahlerelemente mit dem Quellfeld der Quelle 1 (passiv) oder lösungsspezifisch durch Überlagerung des Quellfeldes mit verstärkender Wirkung (aktiv) bzw. Speisung der Strahler durch eine zum Quellfeld in determinierter Beziehung (Phase und Amplitude) stehende Anregung (Fremdspeisung).

Die Ausführung der Strahler oder Strahlerpaare erfolgt erfindungsgemäß aufgabenspezifisch als planare Flächenstrahler, Dipol-oder Monopolanordnungen, Kombinationen aus vorgenannten oder sogenannten Aperturstrahlern. Die Anordnung der Strahlerelemente erfolgt in einer der Aufgabe angepassten Winkelbeziehung (a, ß) zur Aperturebene, vorzugsweise in orthogonaler Richtung (Abb. 4).

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt durch zeitliche Steuerung der Phasen-und Amplitudenbeziehung von einzelnen oder Gruppen von Strahlerpaaren.

Die Gewinnung der zugeordneten Informationen (Richtung, Vektor) wird mit Hilfe der externen Steuer-und Auswerteeinheit in der Form vorgenommen, dass über einen oder mehrere Mikroprozessoren die erfindungsgemäße Anordnung gesteuert wird und über die verknüpfte Auswertung der Amplituden und Phasenlage der signalbehandelten Empfangssignalkomponenten eine eindeutige Zuordnung über die vektorielle Lage und zeitlichen vektoriellen Fortschritt des Ereignisses ermöglicht (Abbildung 5).

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt durch das Einbetten der erfindungsgemäßen Anordnung II in einen geeigneten niederdielektrischen Kunststoff mit geringen dielektrischen Verlustfaktor und geringer Dielektrizitätskonstante, dergestalt, dass die Anordnung von einem vorzugsweise geschlossenzelligen, oberflächlich verhauteten Polyurethanhartschaum eines Volumengewichtes zwischen 120 kg/m3 bis 250 kg/m3 vollständig umschlossen wird.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung besteht in der Verknüpfung der Steuersignale für die Feldsteuermatrix und der zeitverknüpften Auswertung der gewonnenen Signale durch eine geeignete Anordnung von Prozessor- und Signalbehandlungskomponenten dergestalt, dass ein anwendungsspezifisches Signal gewonnen wird, welches eine ebenfalls anwendungsspezifische Aussage über die Änderung von Vektoren in Betrag und Phase (z. B. der Richtung) des empfangenen Quelifeldes zur Position der Empfangseinheit bei genauer Aussage über das Erreichen des Optimums (Vektor = 0,0) zulässt ohne dabei die Systemfunktion insgesamt zu verändern oder zu beeinträchtigen.

Des weiteren besteht ein Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung darin, dass keinerlei mechanisch bewegte Komponenten erforderlich sind und die Anordnung als solche insgesamt mit hoher mechanischer Präzision bei geringstem Aufwand fertigbar ist, sowie eine hohe Toleranz gegenüber unterschiedlichen Umweltbedingungen gewährleistet (Temperatur, Luftfeuchte, aggressive Medien).

Ausführungsbeispiel Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Abbildung 6 ist die EM-Feldsteuermatrix für den Fall der kreisrunden Apertur des Quellfeldes für die Nutzung in einem Reflektorantennensystem gem. Abb. 7 dargestellt.

An den Stellen 6.2 befindet sich jeweils ein Paar von Strahlerelementen, welches als Linearstrahler in Dipolform ausgebildet ist und orthogonal zur Darstellungsebene mit dem Netzwerk verbunden ist. An den Stellen 6.2 wird je ein Strahlerpaar durch ein Bauelement, in diesem Fall eine geeignete PIN Diode miteinander verbunden. Durch die räumliche Verteilung der Strahlerpaare insgesamt und den Abstand und die Länge der Einzelstrahlen wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst. Die Ansteuerung der Strahlerpaare erfolgt durch den Logikbaustein an der Stelle 6.3, der gleichzeitig die Verbindung zur Auswerte-und Steuereinheit über die Schnittstelle 6.5 realisiert.

Die Anschaltung der Steuerleitungen und der hochfrequenten Wellenleiter erfolgt im Ausführungsbeispiel in Microstriptechnik.

Der dielektrische Träger 6.4 wurde im Ausführungsbeispiel zwecks Minimierung der Verluste mittig mit einer Aussparung versehen, welche in einem Verhältnis mit der Apertur des Quellstrahlers korreliert.

In der Abb. 7 ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Komponenten für den Fall des Einsatzes in einer Offset-Reflektorantenne wiedergegeben.

Die Reflektorantenne 1 und das Empfangssystem (LNB oder LNC) 2 stellen die übliche Anordnung dar. Die Antennenanordnung sei mit einem Positioniersystem in Azimut und Elevation verbunden. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird die EM-Feldsteuermatrix 3 zwischen Reflektor und Horn des LNB fest angebracht, und zwar in einem Abstand von 2 cm von der Hornaußenkante. Das vom LNC abgebende Signal wird der Auswerte-und Steuereinheit 6 zugeführt und von dieser unbeeinflusst wieder abgegeben 7. Intern erfolgt eine Leistungsteilung zwecks Signalweiterverarbeitung. Die EM-Feldsteuermatrix ist mit der Auswerte-und Steuereinheit durch ein Buskabel 5 verbunden. In der Auswerte-und Steuereinheit erfolgen Signalverarbeitung und-auswertung erfindungsgemäß. Die gewonnenen Richtungsinformationen werden über ein entsprechendes Bussystem 8 an das herkömmliche elektromechanische Positioniersystem weitergegeben, zum Zweck der Nachführung der Antenne auf ein bewegtes Ziel (Satellitenempfang während der Fahr mit einem Boot).

Die Änderung der Strahlbeeinflussung wird adaptiv mit der Änderung der Nachführaufgabe vorgenommen.