WO1998027612A1

WO1998027612A1 - Verfahren und vorrichtung zur richtungsselektiven abstrahlung elektromagnetischer wellen

Info

Publication number: WO1998027612A1
Application number: PCT/DE1997/002914
Authority: WO
Inventors: Dirk Schmidt; Dieter Cichon; Ewald Göbel; Werner Wiesbeck; Frank Demmerle
Original assignee: IBP Pietzsch GmbH
Current assignee: IBP Pietzsch GmbH
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-13
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 1999-06-18
Also published as: AU5747998A; EP0885472B1; DE59709271D1; CA2246724A1; CA2246724C; EP0885472A1; ZA9711232B; DE19652595C2; DE19652595A1; AU723226B2

Abstract

In einem obermodig betreibbaren Resonator, etwa einen koaxialen Wellenleiter, werden verschiedene Schwingungsmoden eines elektromagnetischen Feldes eingekoppelt und miteinander überlagert. Mit dem so entstehenden Erregungsfeld gemischter Mode wird eine Antenne, vorzugsweise eine bikonische Antenne, angeregt. Die azimutale Strahlungscharakteristik der von der Antenne emittierten elektromagnetischen Welle weist die gleiche Abhängigkeit auf, wie die azimutale Feldverteilung im Resonator. Insbesondere weist die Strahlungscharakteristik bei einem azimutal anisotropen Erregungsfeld Vorzugsrichtungen in der azimutalen Abstrahlung auf. Durch eine zusätzliche Veränderung der Phasen- bzw. der Amplitudenbeziehungen zwischen den eingekoppelten elektromagnetischen Feldmoden wird eine Richtungsänderung der maximalen Abstrahlung der elektromagnetischen Welle bewirkt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur richtungsselektiven Abstrahlung elektromagnetischer Wellen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum richtungsselektiven Abstrahlen elektromagnetischer Wellen, insbesondere für den Einsatz in der Funk ko munikation , sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bedingt durch die Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen in der Atmosphäre steht für die terrestrische Funkkommunikation mit flächendeckenden Versorgungsgebieten nur ein Frequenzband zwischen 30 MHz und 3000 MHz zur Verfügung. Die zunehmende Bedeutung der Funkkommunikation führt zu der Notwendigkeit, diesen begrenzt zur Verfügung stehenden Bereich möglichst effektiv zu nutzen. Bei bestehenden Funkkommunikationssystemen werden spezielle, sogenannte Muliplex verfahren zur verbesserten Ausnutzung des Zeit- bzw. Frequenzbe- reiches sowie im Bereich der Codierung eingesetzt bzw. erprobt. Jedoch ist in diesen Bereichen nur noch eine beschränkte Erweiterung der Kapazität möglich. Einen Ausweg böte die richtungsselektive Abstrahlung der Informationen .

Es sind Antennen mit Richtwirkung bekannt, die aufgrund ihrer speziellen Geometrie eine azimutal anisotrope Strahlungscharakteristik aufweisen (siehe z.B. Lueger: Lexikon der Technik, Elektrotechnik und Kerntechnik- Grundlagen, Reinbek bei Hamburg, 1972). Im obengenannten Frequenzbereich werden als Richtstrahler vorwiegend sogenannte Aperturantennen oder Gruppenanordnungen mehrerer Einzelantennen verwendet, die mittels eines umfangreichen Speisenetzwerkes angesteuert werden. Soll die Hauptstrahlrichtung einer Antennengruppe veränderlich sein, müssen im Speisenetzwerk elektronisch steuerbare Stellglieder für Amplitude und/oder Phase verwendet werden. Der Einsatz derartiger Stellglieder ist jedoch teuer und mit Leistungs Verlusten verbunden. Aus diesem Grunde wird die richtuπgsselektive Abstrahlung elektromagnetischer Wellen im Funkkommunikationsbereich bislang kaum zum Zwecke der Kapazitätserweiterung genutzt.

Ein hiervon abweichender Weg zur Erzeugung von Richtstrahlen wird in der US-4, 947, 178 beschritten. Gegen- stand dieser Druckschrift ist eine Antennenanordnung, bei der mehrere kreisscheibenförmige Einzelantennen koaxial jedoch in vertikaler Hinsicht äquidistant voneinander beabstandet angeordnet sind, und die unabhängig voneinander durch separate Speiseleitungen angeregt wer- den. Die Einzelantennen weisen jeweils unterschiedliche Durchmesser auf, die so gewählt sind, daß auf einer Einzelantenne jeweils eine vorbestimmte elektromagnetische Schwingungsmode resonant eingekoppelt werden kann. Die von den angeregten Einzelantennen abgestrahlten Fel- der überlagern sich zu einem Gesamtstrahlungsfeld, dessen Geometrie der Geometrie einer linearen Superposition der eingekoppelten Schwingungsmoden der Einzelantennen entspricht .

Die angestrebte Überlagerung vorbestimmter Schwiπgungs- moden ist bei diesem Gegenstand jedoch nur unvollkommen, da von einer angeregten Eiπzelantenne Störfelder ausgehen, die die Modenentwicklung in benachbarten Einzelan- tennen empfindlich beeinträchtigen. Da zudem jede der Einzelantennen mit einer eigenen Speiseleitung sowie mit Amplituden- und Phasenschiebern versehen sein muß, ist der bauliche Aufwand dieser Anordnung sehr hoch; zu- gleich ist die Gesamtzahl der Einzelantennen, die zur

Antennenanordnung zusammengefügt werden können, begrenzt, mit der Folge, daß nur eine geringe Zahl unterschiedlicher Schwingungsmoden miteinander kombiniert werden können und somit die erreichbare Richtwirkung insgesamt recht unbefriedigend ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zum richtungsselektiven Abstrahlen und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen zu schaffen, bei der die Richtcharakteristik auf eine gegenüber dem Stand der Technik vereinfachte Weise gewählt und beeinflußt werden kann .

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Im Gegensatz zu den Richtstrahlern nach dem Stande der Technik, bei der die Richtungsselektivität der Abstrahlung durch eine spezielle Geometrie der Antenne oder der Antennenanordnung erzielt wird, wird bei der Erfindung eine Richtungsselektion bereits in dem der Anregung der Antenne dienenden Erregungsfeld in der Speiseleitung ge- schaffen. Erreicht wird dies durch eine Überlagerung elektromagnetischer Schwingungsmoden, die in einem ober- modig betreibbaren Resonator als dessen Eigenmoden erzeugt werden. Jede elektromagnetische Schwingungsmode bewirkt eine charakteristische Ortsabhängigkeit der elektrischen bzw. magnetischen Feldvektoren. Durch die lineare Superposition geeigneter Schwingungsmoden kann eine fast beliebige Abhängigkeit vom azimutalen Winkel des resultierenden Feldes erreicht werden. Wird ein solches Feld zur Anregung einer Antenne eingesetzt, kann auch die Abstrahlung von der Antenne nur mit einer azimutalen Richtcharakteristik erfolgen, die der Richtungsab- hängigkeit des Erregungsfeldes entspricht. Ein solches Verfahren ermöglicht bei der Richtstrahlung den Einsatz von Antennen ohne eigene richtungsselektive Strahlungscharakteristik. Im Unterschied zum Gegenstand der US-4, 947, 178 ist also eine bestimmte, die Ausbildung einzelner elektromagnetischer Feldmoden begünstigende

Antennengeometrie nicht erforderlich. Durch eine Änderung in der Ansteuerung des Resonators ist die Geometrie des Erregerfeldes und damit auch die Strahlungscharakteristik des abgestrahlten elektromagnetischen Feldes sehr umfas- send und rasch veränderbar. Auf diese Weise wird eine überaus leistungsstarke Möglichkeit zur richtungsselekti- veπ Abstrahlung geschaffen.

Um eine vorbestimmte Richtcharakteristik zu erzielen, werden die einzelnen Schwingungsmoden mit einem vorgege- benen Amplituden- und/oder Phasen Verhältnis in den Resonator eingekoppelt. Auch ist durch eine Änderung der Resonatorlänge die Richtcharakteristik in vorbestimmter Weise veränderbar.

Die Strahlungsrichtung kann auch in vorteilhafter Weise dadurch geändert werden, daß die Schwingungsmoden aus einer vorbestimmten, jedoch veränderbaren azimutalen Richtung in den Resonator eingekoppelt werden.

Zweckmäßigerweise wird im Resonator neben der transversal-elektromagnetischen Grundmode, der sogenannten TEM-Mode, eine oder mehrere höhere Moden des Typs TEmn erzeugt und mit der Grundmode zur Überlagerung gebracht Insbesondere wird durch die Überlagerung der TEM-Mode mit der TE^-Mode ein Erregungsfeld geschaffen, das die Ausbildung einer einseitigen Strahlungscharakteristik an der Antenne bewirkt. Wird eine höhere Schwingungsmode mit der TEM-Grundmode in einem vorbestimmten Amplituden- und Phasenverhältnis zur Überlagerung gebracht, wird verfahrensgemäß eine anisotrope Richtcharakteristik mit einer vorbestimmten Hauptstrahlungsrichtung der abgestrahlten elektromagnetischen Welle bewirkt. Durch eine gezielte Veränderung des Phasenverhältnisses zwischen der höheren Schwingungsmode und der TEM-Grundmode erfolgt eine den jeweiligen Erfordernissen angepaßte Änderung der Vorzugsrichtung der Abstrahlung.

In einer abermals vorteilhaften Weiterbildung wird an der Antenne eine Richtcharakteristik erzeugt, die wenigstens zwei unterschiedliche Hauptstrahlungsrichtungen aufweist. Damit ist eine sogenannte "Point-to-Multipoint " • Anwendung möglich, daß heißt die Kommunikation der Antenne mit mehreren anderen Sende- und/oder Empfangsantennen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.

Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 dadurch, daß die Antenne als Empfangsantenne eingesetzt wird, wobei in regelmäßigen Abständen die Hauptstrahlungsrichtung einer mit der

Empfangsantenne kommunizierenden Sendeantenne bestimmt wird und die Richtcharakteristik der Empfangsantenne entsprechend der Richtung maximaler Empfangsleistung eingestellt wird. Die Variation der Hauptstrahlungsrichtung bei der Detektion der Richtung maximaler Empfangsleistung und bei der Neueinstellung der Hauptstrahlungsrichtung erfolgt in überaus einfacher Weise durch eine entsprechende Änderung des Amplituden- und/oder des Phasenverhältnisses und/oder der Richtung der azimutalen Einkopp- lung der Schwingungsmoden in den mit der Empfangsantenne wirkverbundenen Resonator. Die Hauptstrahlungsrichtung ist also jeweils durch elektronische Maßnahmen verstellbar und kann somit überaus rasch durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 6 eignet sich somit besonders für den Einsatz in mobilen Funkkommunikationsanlagen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst .

Dabei ist ein Resonator mit wenigstens einem Kopplungsan- schluß zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Feldes versehen. Der Resonator muß dabei obermodig betreibbar sein, d.h. daß neben der TEM-Mode auch höhere elektromagnetische Schwingungsmoden erzeugt werden können. Bei geeigneter Erregung bildet sich ein aus einem Modengemisch bestehendes elektrisches Feld im Resonator aus, das zur Anregung einer Antenne verwendet wird. Die von der Antenne abgestrahlte elektromagnetische Welle weist eine Richtcharakteristik entsprechend des im Resonator erzeugten Modengemisches auf.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dient als Antenne eine einfach-konische oder bi-konische Antenne. Derartige Antennen sind beispielsweise aus der US-4, 851, 859 bekannt und zeichnen sich durch eine azimutal über 360° Grad gleichmäßige Sendungs- bzw. Empfangsbereitschaft aus. Sie wurden bislang für die Rundumstrahlung eingesetzt. Durch die Anregung einer solchen Antenne mit einem richtungsselektiven Erregungsfeld erfolgt auch die Abstrahlung mit einer entsprechenden richtungsselektiven Strahlungscharakteristik.

Der Einsatz einer solchen Antenne ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil sie eine Abstrahlung in fast beliebiger azimutaler Richtung lediglich in Abhängigkeit von der durch einfache elektronische Maßnahmen veränderbaren Geometrie des Erregerfeldes ermöglicht, ohne daß die Antennenanordnung dabei in irgendeiner Weise verändert werden müßte. Die beiden Hälften der einfach-konischen oder bi-konischen Antenne können dabei auch einen unterschiedlichen Radialdurchmesser aufweisen oder es können die Innenwinkel der beiden konischen Hälften unterschiedlich sein .

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist der Resonator, in dem die elektromagnetischen Schwingungsmoden erzeugt werden, etwa durch die Veränderung seiner Länge verstimmbar ausgebildet. Dadurch ist das Verhältnis, in dem sich die einzelnen Schwingungsmoden im Resonator zueinander ausbilden, variierbar.

Ein besonders einfacher und insbesondere im Zusammenwirken mit einer einfach-konischen oder bi-konischen Antenne vorteilhafter Resonator ist durch einen koaxialen Wellenleiter gegeben, der zur Erzeugung höherer elektro- magnetischer Schwingungsmoden obermodig betreibbar ist. Innen- bzw. Außenleiter eines koaxialen Wellenleiters lassen überdies sich problemlos mit den beiden Konen einer bi-konischen Antenne verbinden.

Zur Ausbildung wohldefinierter elektromagnetischer Schwingungsmoden ist es notwendig, daß der koaxiale Wel- lenleiter an seinem dem Anschluß zur Antenne entgegengesetzten Ende einen Abschluß aufweist. Dieser Abschluß kann entweder in einem Kurzschluß bestehen, etwa in Form einer beide Leiter elektrisch verbindenden metallischen Platte oder aber der Abschluß wird durch eine vollkommen reflexionsfreie Anordnung hergestellt.

Die Einkopplung des elektromagnetischen Feldes erfolgt vorteilhafterweise über wenigstens einen Kopplungsanschluß, der radialaußenseitig am koaxialen Wellenleiter angeordnet ist. Auf die Weise wird eine zuverlässige

Einkopplung der elektromagnetischen Moden in den Resonator erzielt. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung mehrerer Kopplungsanschlüsse, die in Umfangsrichtung des koaxialen Wellenleiters mit gleichen Winkelabständen an- geordnet sind. Bei dieser Anordnung lassen sich Strahlungscharakteristiken mit jeweils unterschiedlichen Hauptstrahlungsrichtungen in einfacher Weise ohne eine Veränderung der Resonatoranordnung dadurch erzielen, daß, je nach gewünschter Abstrahlrichtung, verschiedene Kopplungs- anschlüsse angesprochen werden.

Alternativ zur lateralen Einkopplung der vorhergehenden Ansprüche des elektromagnetischen Feldes in den Resonator erfolgt die Einkopplung nach Anspruch 14 durch einen Kopplungsanschluß, der an dem zur Verbindung zur Antenne entgegengesetzten Ende des Resonators angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine axiale Einkopplung bewirkt.

Als zuverlässige und strahlungsarme Kopplungsanschlüsse bieten sich koaxiale Buchsen an.

Die Einkopplung des elektromagnetischen Feldes erfolgt nach Anspruch 16 über kapazitive und/oder induktive Kopp- lungselemente . Als kapazitive Kopplungselemente kommen dabei Koppelstifte oder Stichleitungen, als induktive Kopplungselemente Koppelschleifen oder Spulen in Frage. Besonders vorteilhaft sind diese Kopplungselemente als Leiterbahnen auf einer Leiterplatte aufgeätzt oder in sonstiger Weise aufgebracht, wobei die Leiterplatte im Resonator in geeigneter Weise angeordnet ist.

Alternativ oder ergänzend zur Einkopplung der elektromagnetischen Welle in den Resonator mittels kapazitiver und/oder induktiver Kopplungselemente erfolgt nach Patentanspruch 18 die Einkopplung des elektromagnetischen Feldes mittels eines oder mehrerer Hohlleiter, die an Koppelschlitzen und/oder Koppellöchern mit dem Resonator verbunden sind .

Zweckmäßigerweise sind die zur Einkopplung der elektromagnetischen Welle in den Resonator vorgesehenen Kopplungsanschlüsse mit einem Speisenetzwerk verbunden, mittels dessen auch die Ansteuerung der Amplituden und/oder Phasen der eingekoppelten Schwingungsmoden möglich ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Feld Verteilung der durch die Überlagegerung der Schwingungsmoden entstehenden Mischmode und damit die Richtcharakteristik der infolge der Anregung durch ein Feld dieser Mischmode von der Antenne abgestrahlten elektromagnetischen Welle besonders empfindlich vom Amplituden- bzw. dem Phasen Verhältnis der zugrundeliegenden Schwingungsmoden abhängig ist. Durch die separate Anst euerbarkeit der Amplituden bzw. Phasen der eingekoppelten Stimmungsmoden steht somit eine große Variationsbreite einstellbarer Richtcharakteristiken zur Verfügung.

Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform nach Anspruch 20. Dabei ist eine einfach-konische und/oder bi-konische Antenne mit einem koaxialen Wellenleiter verbunden, der sowohl radialaußenseitig sowie an seinem dem Anschluß zur Antenne entgegengesetzten Ende Kopplungsanschlüsse zum Einkoppeln elektromagnetischer Schwin- gungsmoden aufweist. Die Kopplungsanschlüsse sind mit einem Speisenetzwerk verbunden, mittels dessen die eingekoppelten Schwingungsmoden jeweils unabhängig voneinander in Amplitude und/oder Phase variierbar sind. Vorzugsweise dient dabei ein dem Antennenanschluß entge- gengesetzt angeordneter Kopplungsanschluß der Einkopplung einer TEM-Grundmode, die anderen Kopplungsanschlüsse der Einkopplung höherer, azimutal-anisotroper Schwingungsmoden. Die Überlagerung der azimutal-anisotropen Schwingungsmoden führt zu einer Richtcharakteristik des abgestrahlten elektromagnetischen Feldes, das eine oder mehrere wohldefinierte Hauptstrahlungsrichtungen aufweist. Insbesondere durch eine Veränderung der Phasenbeziehung zwischen den azimutal-anisotropen Schwingungsmoden und der TEM-Grundmode ist die Hauptstrahlungsrichtung varia- bei einstellbar.

Die aus Antenne und Resonator bestehende Anordnung ist nicht zur Abstrahlung, sondern auch zum Empfang elektromagnetischer Wellen geeignet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung steht der Resonator sowie die Antenne mit einer Steuerungselektronik in Wirkverbindung, mittels der eine Richtung maximaler azimutaler Empfangsleistung bestimmbar und sodann durch eine geeignete Variation der Amplituden- und/oder Phasenverhältnisse und/oder der Richtung der azimutalen Ankopplung der Schwingungsmoden die Hauptstrahlungsrichtung der

Richtcharakteristik der maximalen Empfangsleistung ent- sprechend einstellbar ist. Die Feststellung der Richtung maximaler Empfangsleistung kann dabei etwa derart erfolgen, daß in vorbestimmten zeitlichen Abständen die Hauptstrahlungsrichtung der Richtcharakteristik der Antenne variiert und die empfangenen Leistungen verschiedener amimutaler Richtun- gen verglichen werden. Dadurch, daß die Einstellung der Hauptstrahlungsrichtung lediglich durch elektronische Maßnahmen vorgenommen werden kann, ist eine sehr rasche Neueinstellung der Hauptstrahlungs- richtung möglich, die insbesondere beim Einsatz in mobilen oder teilmobilen Funkkommunikationseinrichtungen von Vorteil ist .

In einer abermals vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuerungselektronik, mittels der die Richtung maximaler azimutaler Empfangsleistung festgestellt wird, mit einer Anzeigevorrichtung wirkverbunden, mittels der die azimutale Richtungsabhängigkeit der Empfangsleistung akustisch oder visuell darstellbar ist. Eine solche Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Funkortung.

In besonders vorteilhafter Weise eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung als Relaisstelle in einem Funk- komminikationsnetzwerk . Durch eine geeignete Einstellung verschiedener Hauptstrahlungsrichtungen der Richtcharakteristik gelingt der gleichzeitige Empfang von Signalen eines Senders als auch die Abstrahlung von Signalen an einem - vom Sender verschiedenen - Empfänger. Sender und Empfänger brauchen dabei keinesfalls ortsfest zu sein; die rasche elektronische Einstellbar keit der Hauptstrahlungsrichtung der Relaisstelle ermöglicht vielmehr auch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem aus mobilen Einheiten bestehenden Funkkommunikationsnetzwerk . In einer abermaligen Weiterbildung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Diversit ätssystem zum Empfang insbesondere schwacher oder stark gestörter Signale eingesetzt. Die Diversität besteht dabei zum einen in einer räumlichen Trennung sowie in einer individuell veränderbaren Richtcharakteristik zweier Antennen. Die Korella- tion der beiden Empfangssignale hängt einerseits von der örtlichen Trennung als auch zusätzlich von der unterschiedlichen Richtcharakteristik ab. Durch geeignete elektronische Kombination der Empfangssignale beider Antennen wird die Empfangsleistung der Anordnung insgesamt erhöht .

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe gelingt auch in einem Funkkommunikationssystem mit den Merkmalen des Pa- tentanspruchs 28.

Das Funkkommunikationssystem besteht aus wenigstens zwei Sende- und Empfangseinheiten, die jeweils einen mit wenigstens einem Kopplungsanschluß zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Feldes versehenen Resonator aufweisen, der mit einer Antenne in Wirkverbindung steht. Von der

Antenne werden bei bestimmungsgemäßem Gebrauch elektromagnetische Wellen mit einer Richtcharakteristik ausgestrahlt, die der Feldabhängigkeit der im Resonator linear superponierten elektromagnetischen Schwingungsmoden entspricht und die zugleich eine vorbestimmte Hauptstrahlungsrichtung aufweist. Eine Steuerelektronik richtet die Hauptstrahlungsrichtungen einer Sende- und Empfangseinheit auf die Hauptstrahlungsrichtung jeweils mit dieser in Funkverbindung stehenden Sende- und Empfangseinheiten aus . In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Funkkommunikationssystem wenigstens drei Sende- und Empfangseinheiten auf, von denen zumindest eine zugleich als Relaisstelle einsetzbar ist. Wegen der raschen elektronischen Einstellbarkeit der jeweiligen Haupt Strahlungsrichtungen eignet sich das Funkkommunikationssystem in besonders hohem Maße für den Einsatz bei der Funkkommunikation zwischen mobilen Teilnehmern untereinander oder zwischen ortsfesten Teilnehmern einerseits und mobilen Teilnehmern andererseits. So kann die Relaisstation beispielsweise in einem Fahrzeug oder in einem Hubschrauber angeordnet sein .

In einer besonders vorteilhaften Anwendung wird das Funkkommkunikationssystem in einem mobilen Funkkommunika- tionsnetz, etwa einem mobilen Telefonnetz eingesetzt.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystems liegt dabei darin, daß durch die effiziente räumliche Bündelung mittels der elektronischen Einstellung der Hauptstrahlungsrichtungen der beteiligten Sende- und Empfangseinheiten sowohl die benötigte Sendeleistung verringert als auch die Abhörsicherheit verbessert ist.

Anhand der beigefügten Zeichnung soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:

Fig. 1 eine mit einem koaxialen Wellenleiter verbundene bi-konische Antenne,

Fig. 2 ein Mittellängsschnitt durch die Anordnung aus Fig. 1, Fig. 3 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen

Verfahrens anhand von Feldlinienbildern und Richtchara teristiken,

Fig. 4 eine bi-konische Antenne mit angeschlossenem koaxialen Wellenleiter in einer anderen Ausführungsform, und

Fig. 5 eine Prinzipskizze der Ermittlung einer

Richtung maximaler Empfangsleistung bei der Funkkommunikation zwischen zwei Sende- und Empfangseinheiten ,

Fig. 6 eine Prinzipskizze der Funkkommunikation zwischen zwei Sende- und Empfangseinheiten unter Zwischenschaltung einer Relaisstelle,

ig eine Prinzipskizze der Funkkommunikation zwischen einer Sende- und mehreren Empfangseinheiten und

Fig. 8 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Einsatzes der erfindungsgemäßer Vorrichtungen in einem Orts-/Winkel-Diversitätssystem.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung 1 ist eine bi-konische Antenne 2 auf einen koaxialen Wellenleiter 3 aufgesetzt. Die beiden Hälften 4, 5 der bi-konischen Antenne 2 sind, mit ihren konischen Aufweitungen einander- gegenüberliegend , radialsymmetrisch zueinander und zum koaxialen Wellenleiter 3 angeordnet und mit dem koaxialen Wellenleiter 3 in der im folgenden beschriebenen Weise verbunden . Die dem koaxialen Wellenleiter 3 unmittelbar benachbarte untere Hälfte 5 der bi-konischen Antenne 2 hat die ungefähre Form eines kreisförmigen Kegelstumpfs, dessen Höhe so gewählt ist, daß sein kleinster Radius etwa dem Radius des Außenleiters 7 des koaxialen Wellenleiters 3 entspricht. Die Fläche der unteren Hälfte 5 der bi-konischen Antenne 2 ist an dem Ende mit der kleinsten Radialerstrek- kung innen- seitig umgebogen und geht in einen zylinder- förmigen Innenabschnitt 8 über, dessen Radius dem des Außenleiters 7 entspricht, und ist mit diesem elektrisch verbunden. Die von dem koaxialen Wellenleiter 3 entferntere obere Hälfte 4 der bi-konischen Antenne 2 geht nach der Art eines Trichters in den rohrförmig ausgebildeten Innenleiter 6 des koaxialen Wellenleiters 3 über. An dem der bi-konischen Antenne 2 entgegengesetzten Ende des koaxialen Wellenleiters 3 mündet der Außenleiter 7 in eine elektrisch leitfähige, kreisförmige Abschlußplatte 9, die auch mit dem Innenleiter 6 elektrisch verbunden ist.

Der auf diese Weise zwischen dem Innenleiter 6 und dem Außenleiter 7 bestehende Kurzschluß ermöglicht die Ausbildung vorgegebener Schwingungsmoden im koaxialen Wellenleiter 3. Bei dieser Anordnung werden die im koaxialen Wellenleiter zwischen dem Innenleiter 6 und dem Außenleiter 7 in radialer Richtung schwingenden elektrischen Feldvektoren durch die konischen Aufweitungen der beiden Antennenhälften 4,5 in einen zum konischen Wellenleiter 3 achsenparallelen Schwingungsmodus überführt, ohne daß eine etwaig vorhandene azimutale Feldabhängigkeit dabei verloren geht. Somit weist die von der bi-konischen An- tenne 2 abgestrahlte elektromagnetische Welle eine azimutale Abhängigkeit auf, die der azimutalen Richtungsabhängigkeit des elektrischen Feldes im koaxialen Wellenleiter 3 entspricht. Zur Einkopplung elektromagnetischer Felder in den koaxialen Wellenleiter 3 sind radialaußenseitig am Außenleiter 7 - im Ausführungsbeispiel insgesamt acht - untereinander gleichartige Anschlußbuchsen 10 in jeweils gleichen Winkelabständen angeordnet. Zwischen den Anschlußbuchsen 10 erstreckt sich radial durch den gesamten koaxialen Wellenleiter 3 hindurch eine - selbst nicht leitende - Leiterplatte 11, auf der - in der Zeichnung nicht gezeigte - kapazitive und/oder induktive Kopplungselemente in Form von eingeätzten Leiterbahnen angeordnet sind.

Mittels der auf der Leiterplatte 11 angeordneten Kopplungselemente wird eine elektromagnetische Welle im koaxialen Wellenleiter 3 induziert. Der koaxiale Wellenleiter 3 wird dabei obermodig betrieben: Zusätzlich zur TEM-Grundmode werden weitere, höhere elektromagnetische Schwingungszustände erzeugt. Die verschiedenen Schwingungsmoden des koaxialen Wellenleiters 3 führen zu entsprechenden Schwinguπgsmoden in der elektrisch mit diesen verbundenen bi-konischen Antenne 2 und führen dort zur Abstrahlung entsprechender elektromagnetischer Wellen .

Anhand der Fig. 3 wird im folgenden am Beispiel der Überlagerung zweier elektromagnetischer Schwingungsmoden, der TEM-Grundmode und der TE-.-Mode erläutert, wie bei einer Anordnung nach Fig. 1 oder 2 eine richtungsselektive Abstrahlung von der Antenne bewirkt wird.

Die elektrische Feld Verteilung im koaxialen Wellenleiter 3 ist im Falle der TEM-Grundmode radialsymmetrisch. Die dieser Schwingungsform entsprechende azimutale Strahlungscharakteristik 20 zeigt dementsprechend einen istropen Verlauf. Demgegenüber führt die Anregung einer TE^-Mode zu einer anisotropen azimutalen Abhängigkeit 21 im koaxialen Wellenleiter 3 sowie zu einer anisotropen azimutalen Strahlungscharakteristik 22, die durch eine Achse maxi- maier radialer elektrischer Feldstärkenverteilung im koaxialen Wellenleiter 3 und eine Hauptstrahlungsrichtung in der Strahlungscharakteristik 22 - in diesem Beispiel entlang der Linie 90° - 270° - gekennzeichnet ist. Längs dieser Achse schwingen die elektrischen Feldvektoren im koaxialen Wellenleiter zu beiden Seiten des Innenleiters 6 dabei gegenphasig.

Bei der linearen Superposition einer TEM-Mode mit einer TE^.-Mode wird daher der mit der TEM-Mode gleichphasig schwingende Teil des elektrischen Feldes der TE^-Mode im koaxialen Wellenleiter 3 verstärkt, der gegenphasige Teil dagegen abgeschwächt, wie die Feld Verteilung 23 der TEM-TE. , -Mischmode zeigt. Die dieser Mischmode entsprechende Strahlungscharakteristik 24 weist eine einzelne Vorzugsrichtung maximaler Abstrahlung auf, im Beispiel in Richtung 270°.

Bei bestimmungsgegemäßem Gebrauch der Anordnung 1 wird auf diese Weise eine Abstrahlung in eine vorbestimmte Richtung erreicht. Durch eine gezielte Ansprache eines der Anschlüsse 10 kann die Richtung dabei in azimutalen Winkeln, der Winkelabständen der einzelnen Anschlüsse 10 entspricht, variiert werden. Dabei führt jede Ansprache eines der Anschlüsse 10 zu einer gleichartigen Überlagerung der Schwingungsmoden - wie vorher beschrieben - jedoch mit einer jeweils anderen Vorzugsrichtung. Im Fal- le der acht Anschlüsse der Anordnung 1 lassen sich auf diese Weise acht unterschiedliche Vorzugsrichtungen in der Abstrahlung der elektromagnetischen Welle an der Antenne 2 erzielen. Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung 30 weist einen gegenüber der Anordnung 1 modifizierten Aufbau auf. Die bi-konische Antenne 2 und der koaxiale Wellenleiter 3 sind in gleicher Weise aufgebaut wie bei der Anordnung 1. Anstelle der acht lateralen Anschlüsse 10 weist die Anordnung 30 jedoch nur zwei radiale, im Winkel von 90° zueinander angeordnete Anschlüsse 31, 32, die radialaußenseitig am Außenleiter 7 angeordnet sind, sowie einen axialen Anschluß 33 an dem der Antenne gegenüberliegenden Ende des koaxialen Wellenleiters 3 auf. Die Anschlüsse 31, 32, 33 sind mit einem Speisenetzwerk 35 verbunden, das die zur Einkopplung vorbestimmter elektro-magnetischer Schwingungsmoden notwendige elektrische Energie liefert. Im Speisenetzwerk 35 sind Stellglieder 36, 37 für die An- Steuerung der Amplituden der an den lateralen Anschlüssen 31, 32 eingekoppelten elektromagnetischen Feldmoden sowie ein Stellglied 38 zur Variierbarkeit der Phase der über den axialen Anschluß 33 eingekoppelten Feldmoden integriert .

Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Anordnung 30 werden über die lateralen Anschlüsse 31, 32 jeweils eine elektromagnetische Welle der Mode TE.. eingekoppelt. Dre azimutale Richtcharakteristik der zugehörigen Mischmode vom Ty ^]pv TE„l„lx /'TE l.l.y hat unq^aefähr die Form einer "Acht" und weist eine Vorzugsachse längs einer der Winkelhalbierenden zwischen den Anschlüssen 31 und 32 entsprechenden Linie auf, längs der maximale Abstrahlung besteht. Am axialen Anschluß 33 wird zusätzlich die TEM-Grundmode eingespeist, die mit den von den lateralen Anschlüssen 31, 32 eingekoppelten Feldmoden zu einer TEM-TE../TE,. /

TE.. -Mischmode überlaqert ist. Bei gleichem Phasenver- lly ^{b a} hältnis zwischen den TE. , -Feldmoden , die an den Anschlüs- sen 31, 32 eingekoppelt werden, und der TEM-Grundmode, die am Anschluß 33 eingekoppelt wird, weist diese Mischmode die gleiche Vorzugsachse maximaler Feldverteilung bzw. maximaler Abstrahlung wie die vorgenannte

TE„, /TE.. -Mode auf. Mittels des Phasenstellglieds 38 llx' lly ^a im Speisenetzwerk 35 ist das Phasen Verhältnis an den Anschlüssen 31, 32 sowie am axialen Anschluß 33 gegeneinander verstellbar. Die Änderung dieses Phasenverhältnisses führt auch zu einer Änderung der Vorzugsachse maximaler Feldverteilung bzw. maximaler Abstrahlung. Auf diese Weise wird bei der Anordnung 30 ein elektronisch gesteuertes Verschwenken der Hauptstrahlungsrichtung der von der Antenne 2 abgestrahlten elektromagentischen Welle in eine beliebige azimutale Richtung bewirkt.

Die in Fig. 5 gezeigte Sende- und Empfangseinheit 40 besteht in der vorher beschriebenen Weise aus einer bikonischen Antenne 2 sowie einem mit dieser wirkverbundenen Resonator 3, an dem in Umfangsrichtung mehrere Kopplungsanschlüsse zum Einspeisen elektromagnetischer Schwingungsmoden angeordnet sind. Die Sende- und Empfangseinheit 40 ist zusätzlich mit einer elektronischen Steuereinheit 41 versehen. Die - im Ausführungsbeispiel ortsfeste - Sende- und Empfangseinheit 40 steht mit einer mobilen Sende- und Empfangseinheit 43 in Funkverbindung.

Mit Hilfe der elektronischen Steuereinheit 41 erfolgt eine Anpassung der Richtcharakteristik der Antenne 2 der Sende- und Empfangseinheit 40 an die Richtung maximaler Empfangsleistung, im Ausfϋhrungsbeispiel an die Hauptstrahlungsrichtung 44 der mobilen Sende- und Empfangsein- heit 43. Hierzu wird die Hauptstrahlungsrichtung 46 der Richtcharakteristik der Antenne 2 der Sende- und Empfangseinheit 40 in vorbestimmten zeitlichen Abständen über den gesamten Azimutbereich von 360° verschwenkt, wie durch die Pfeile 47 angedeutet. Dies gelingt dadurch, daß entweder die Kopplungsanschlϋsse 10 nacheinander in einer vorbestimmten Umlaufrichtung zur Einspeisung der Schwingungsmoden eingesetzt werden, oder durch eine geeignete Ansprache der Kopplungsanschlüsse 10, die zu einer Ände- rung der Amplituden- und/oder Phasen Verhältnisse der in dem Resonator 3 eingekoppelten elektromagnetischen Schwingungsmoden führt. Die Empfangsleistung wird dabei in vorbestimmten azimutalen Winkelabständen gemessen und hieraus die azimutale Abhängigkeit der Empfangsleistung bestimmt, aus der wiederum die Richtung maximaler Empfangsleistung berechnet wird. Durch eine geeignete Einstellung der Amplituden- und/oder Phasenverhältnisse der in den Resonator 3 der Sende- und Empfangseinheit 40 eingekoppelten Schwingungsmoden, bzw. durch eine Änderung der Richtung der Einkopplung der Schwingungsmoden in den Resonator wird anschließend die Hauptstrahlungsrichtung 46 in Richtung der maximalen Empfangsleistung eingestellt

Mit diesem Verfahren kann die Hauptstrahlungsrichtung 46 problemlos der Hauptstrahlungsrichtung 44 einer sich be- wegenden Sende- und Empfangseinheit 43 nachgeführt und somit ein gleichbleibend guter Empfang gewährleistet werden .

Die Steuerungselektronik 41 ist im Ausführungsbeispiel mit einer Anzeigeelektronik 49 zur akustischen oder optischen Darstellung der azimutalen Abhängigkeit der

Empfangsleistung verbunden. Damit eignet sich die Sende- und Empfangseinrichtung 40 insbesondere zur Funkortung. Fig. 7 zeigt den Einsatz der Sende- und Empfangseinheit 40 in einer sogenannten " Point-to-Multipoint" -Verbindung , bei der die Sende- und Empfangseinheit 40 zugleich mit mehreren Sende- und Empfangseinheiten 43 in Funkverbin- düng tritt. Hierzu müssen lediglich solche Schwingungsmoden zum Einkoppeln in den Resonator gwählt werden, deren lineare Superposition zu einer Richtcharakteristik mit drei Hauptstrahlungsrichtungen führt.

Im Mobilfunk-Bereich werden nach dem Stande der Technik oftmals Sektor-Basisstations-Antennen verwendet, um den Funkversorgungsbereich gezielter definieren zu können. Die nach dem Stande der Technik gewählten Sektoren 53 , 53'. 53 ' ' , 53''' sind vorbestimmt durch die Basissta- tions-Antennenkonfiguration und können nicht schnell und beliebig verändert werden. Nach der Erfindung wird jedoch ein Funksektor durch jeweils eine vorbestimmte Hauptstrahlungsrichtung 54, 54', 54 ' ' definiert. Diese Hauptstrahlungsrichtungen 54, 54', 54'' können beliebig über den gesamten Azimut bereich verändert und so an das aktuelle Funkverkehrsaufkommen und deren räumliche Verteilung optimal adaptiert werden.

In Fig. 8 ist schließlich der Einsatz zweier bi-konischen Antennen zur Realisierung eines kombinierten Orts-/ Winkel- Diversitätssyste s gezeigt.

Die beiden Sende- und Empfangseinheiten 40, 40' sind beabstandet voneinander angeordnet und stehen mit einer elektronischen Steuerung 54 in Wirkverbindung. Mittels der elektronischen Steuerung 54 sind die beiden Sende- und Empfangseinheiten unabhängig voneinander steuerbar. Die Sende- und Empfangseinheiten 40, 40' werden von der elektronischen Steuerung derart angesteuert, daß sich an beiden Sende- und Empfangseinheiten 40, 40' jeweils unterschiedliche Richtcharakteristika 56, 56' ausbilden. Im Ausführungsbeispiel weisen beide Richtcharakteristika

56, 56' jeweils zwei gleiche Hauptstrahlungsrichtungen

57, 57' auf. Dabei ist jedoch die Richtcharakteristik 56 in der Hauptstrahlungsrichtung 57' stärker ausgebildet als in der Hauptstrahlungsrichtung 57 wohingegen die Richtcharakteristik 56' in der Hauptstrahlungsrichtung 57 stärker ausgebildet ist als in der Hauptstrahlungsrichtung 57'. Die Empfangssignale beider Sende- und Empfangseinheiten 40, 40' werden von der elektronischen Steuerung 54 erfaßt und miteinander korelliert. Sowohl die räumliche Trennung der Sende- und Empfangseinheit 40 als auch die jeweils unterschiedliche Richtcharakteristik führt zu unterschiedlichen Empfangssignalen, deren Korel- lation insbesondere bei schwachen Signalen zu einem wesentlich verbesserten Empfang führen.

Anstelle der in Fig. 8 gezeigten zwei Sende- und Empfangseinheiten 40 kann eine einzige bi-konische Antenne 2 verwendet werden, um eine Winkeldiversität über alle Azimutrichtungen zu erzielen, indem zwei Empfangskanäle mit jeweils unterschiedlichen Antennen Rieht charakteri- stika realisiert werden.

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zum richtungsselektiven Abstrahlen elektromagnetischer Wellen, insbesondere für den Einsatz in der Funkkommunikation, bei dem

- in einen obermodig betreibbaren Resonator (3) wenigstens zwei Schwingungsmoden eines elektromagnetischen Feldes, die vorbestimmte Eigenmoden des Resonators (3) sind, in vorbestimmter Amplituden- und Phasenlage eingekoppelt und zu einem Erregerfeld einer gemischten Mode linear superponiert werden,

- mit dem Erregerfeld eine mit dem Resonator wirkverbundene Antenne (2) angeregt wird und von dieser elektromagnetische Wellen mit einer der Feldabhängigkeit der superponierten Schwingungsmoden entsprechenden Richtcharakteristik (24,56,56') abgestrahlt werden .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Veränderung der Resonatorlänge und/oder durch eine Ansteuerung der Amplituden- und/oder der Phasenverhältnisse der Schwingungsmoden zueinander eine vorbestimmte Richtcharakteristik (24,56,56') der abgestrahlten elektromagnetischen Wellen bewirkt wird .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsmoden aus einer vorbestimmten, jedoch veränderbaren azimutalen Richtung in den Resonator (3) eingekoppelt werden .

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Resonator (3) neben einer TEM-Grundmode wenigstens eine höhere Schwingungsmode erzeugt und diese mit der TEM- Grundmode überlagert wird/werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß an der Antenne (2) eine Richtcharakteristik

(56,56') mit wenigstens zwei Hauptstrahlungsrichtungen (57,57') erzeugt wird.

6. Verfahren zum richtungsselektiven Empfangen elektromagnetischer Wellen, insbesondere für den Einsatz in der Funkkommunika- tion, bei dem

- mit dem Erregerfeld eine mit dem Resonator wirkverbundene Empfangsantenne (2) mit einer der Feldabhängigkeit der superponierten Schwingungsmoden entsprechenden Richtcharakteristik (24,56,56') angeregt wird, - in vorbestimmten Zeitabständen durch Variation der Amplituden und/oder der Phasenverhältnisse und/oder der Richtung der azimutalen Einkopplung der Schwingungsmoden eine Hauptstrahlungsrichtung (46, 54,54 ', 54", 57, 57 ' ) der Richtcharakteristik (56,56') der Empfangsantenne verändert wird, - aus der azimutalen Abhängigkeit der Empfangsleistung die Richtung maximaler Empfangsleistung bestimmt wird,

- durch Variation der Amplituden und/oder der Phasenverhältnisse und/oder der Richtung der azimutalen Einkopplung der Schwin- gungsmoden die Hauptstrahlungsrichtung (46,54,54', 54", 57, 57') der Richtcharakeristik (56,56') entsprechend der Richtung maximaler Empfangsleistung eingestellt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein mit wenigstens einem Kopplungsanschluß (10,31,32,33) zum

Einkoppeln eines elektromagnetischen Feldes versehener obermodig betreibbarer Resonator (3) mit einer Antenne (2) in Wirkverbindung steht, von der aus bei bestimmungsgemäßem Gebrauch eine Abstrahlung elektromagnetischer Wellen mit einer Richtcharakteri- stik (24,56,56') entsprechend der Feldabhängigkeit von im Resonator (3) linear superponierten elektromagnetischer Schwingungsmoden erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Antenne (2) eine einfach konische oder eine bi-konische Antenne vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (3) zur Erzielung eines vorgegebenen Schwingungsmodenverhältnisses verstimmbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, daß als Resonator (3) ein obermodig betreibbarer koaxialer Wellenleiter vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der koaxiale Wellenleiter (3) an seinem der Wirkverbindung zur Antenne (2) entgegengesetzten Ende kurzgeschlossen oder reflexionsfrei abgeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kopplungsanschluß (10,31,32) radial außenseitig am koaxialen Wellenleiter (3) angeordnet ist

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Kopplungsanschlüsse (10,31,32) mit in Umfangs- richtung gleichen Abständen am koaxialen Wellenleiter (3) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kopplungsanschluß (33) an dem der Wirkverbindung zur Antenne (2) entgegengesetzten Ende des Resonators (3) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplungsanschluß (10,31,32,33) eine koaxiale Buchse vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge- kennzeichnet, daß eine Einkopplung des elektromagnetischen Feldes in den Resonator (3) mittels eines kapazitiven und/oder induktiven Kopplungselements erfolgt, das mit dem Kopplungsanschluß (10,31,32,33) wirkverbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement als Leiterbahn auf einer im Resonator (3) angeordneten Leiterplatte (11) ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als wenigstens ein Kopplungsanschluß (10,31,32,33) ein Hohlleiter vorgesehen ist, der an Koppelschlitzen und/oder Koppellöchern mit dem Resonator (3) verbunden ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsanschluß/die Kopplungsanschlüsse (10,31,32,33) mit einem Speisenetzwerk (35) wirkverbunden sind, mittels dessen die Amplituden und/oder die Phasen der eingekop- pelten Schwingungsmoden separat ansteuerbar sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- an einem koaxialen Wellenleiter (3) sind radial außenseitig sowie an seinem dem Anschluß an eine Antenne entgegengesetzten Ende Kopplungsanschlüsse (31,32,33) zum Einkoppeln elektromagnetischer Schwingungsmoden angeordnet,

- die Kopplungsanschlüsse sind mit einem Speisenetzwerk (35) mit integrierten Stellgliedern (36,37,38) verbunden, mittels derer die eingekoppelten Schwingungsmoden jeweils unabhängig von- einander in Amplitude und/oder Phase variierbar sind,

- als Antenne (2) dient eine mit dem koaxialen Wellenleiter (3) verbundene einfach-konische und/oder bi-konische Antenne, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch durch die Schwingungsmoden zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle mit einer diesen entsprechenden Richtcharakteristik (24) angeregt wird.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (2) als Empfangsantenne betreibbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine mit dem Resonator (3) sowie mit der Empfangsantenne (2) wirkverbundenen Steuerungselektronik (41), mittels der die Richtung maximaler Empfangsleistung bestimmbar und durch Variation der Amplituden- und/oder Phasenverhältnisse und/oder der Richtung der azimutalen Einkopplung der Schwingungsmoden die Hauptstrahlungsrichtung (46, 54, 54 ', 54", 57,57 ' ) der Richtcharakteristik (56,56') entsprechend einer Richtung maximaler azimutaler Empfangsleistung einstellbar ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungselektronik (41) mit einer elektronischen Anzeigevorrichtung (49) wirkverbunden ist, mittels der die azimutale Richtungsabhängigkeit der Empfangsleistung akustisch oder visuell darstellbar ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (2) mit einer mehrere Hauptstrahlungrichtungen aufweisende Richtcharakteristik betreibbar und zum Einsatz als Relaisstelle in einem Funkkommunikationsnetzwerk (50) als Sende- und als Empfangsantenne einsetzar ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei mit jeweils unterschiedlichen Richtcharakteristiken (56,56') betreibbare Antennen mit einer zentralen elektronischen Ansteuereinheit (54) wirkverbunden und zu einem Diversitätssystem gekoppelt sind.

26. Funkkommunikationsystem mit wenigstens zwei Sende- und Empfangseinheiten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Sende- und Empfangseinheiten ( 40, 40 ' , 40 ' ' ) weisen jeweils einen mit wenigstens einem Kopplungsanschluß (10,31,32,33) zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Feldes versehenen obermodig betreibbaren Resonator (3) auf, der mit einer Antenne (2) in Wirkverbindung steht, von der aus bei bestimmungsgemäßem Gebrauch eine Abstrahlung elektromagnetischer Wellen mit einer Richtcharakteristik (24,56,56') entsprechend der Feldabhängig- keit von im Resonator (3) linear superponierten elektromagnetischer Schwingungsmoden erfolgt, wobei die Richtcharakteristik (24,56,56') wenigstens eine vorbestimmte Hauptstrahlungsrichtung (46, 54, 54 ',54 ",57, 57') aufweist,

- mit dem Resonator (3) sowie mit der Antenne (2) einer jeden Sende- und Empfangseinheit (40, 40 ',40") ist eine Steuerelektronik (41) wirkverbunden, mittels der durch Variation der Amplituden- und/oder der Phasenverhältnisse und/oder der Richtung der azimutalen Einkopplung der Schwingungsmoden die Hauptstrahlungsrichtung (46, 54 , 54 ' , 54", 57, 57 ' ) der jeweiligen Antenne (2) in Richtung maximaler Empfangsleistung in bezug auf die Signale wenigstens einer anderen Sende- und Empfangseinheit (40, 40', 40") ausrichtbar ist.

27. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch wenigstens drei Sende- und Empfangseinheiten (40, 40 ' , 40" ) , von denen zumindest eine zugleich als Relaisstelle (40') für eine Funkverbindung zwischen jeweils zwei anderen Sende- und Emp- fangseinheiten (40,40") einsetzbar ist.

28. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet durch die Verwendung des Systems in einem mobilen Funkkommunikationsnetz (50), etwa einem mobilen Telefonnetz.