DE202004008770U1

DE202004008770U1 - Mobile radio base station antenna element has conducting main reflector, dual polarized radiator and cross shaped passive subreflector

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Publication number: DE202004008770U1
Application number: DE200420008770
Authority: DE
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2014-06-04
Also published as: ITMI20040541U1

Abstract

An mobile radio base station antenna element has a conducting main reflector (1) with dual polarized radiator (5) and cross shaped passive subreflectors (9) aligned with the polarization planes in front of the radiators and partly bent at a small angle towards the main reflector. Includes an INDEPENDENT CLAIM for use as an element in an array antenna.

Description

Antenne, insbesondere stationäre Mobilfunkantenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.Antenna, in particular stationary mobile radio antenna according to the preamble of claim 1.

Antennen, insbesondere in Form von stationären Mobilfunkantennen sind hinlänglich bekannt.Antennas, especially in the form of stationary Cellular antennas are adequate known.

Aus der EP 1 082 781 B1 ist beispielsweise ein Antennenarray mit mehreren vertikal übereinander angeordneten Primärstrahler-Modulen bekannt, die in einer Position, beispielsweise mit vertikaler Ausrichtung strahlen und empfangen. Die einzelnen Strahlerelement können dabei aus Dipolstrahlern oder Dipolstrahler-Anordnungen bestehen.From the EP 1 082 781 B1 For example, an antenna array is known with a plurality of primary radiator modules arranged vertically one above the other, which radiate and receive in one position, for example with a vertical orientation. The individual radiator elements can consist of dipole radiators or dipole radiator arrangements.

Daneben sind auch Antennen, insbesondere in Form von Antennenarrays bekannt, die in zwei orthogonal aufeinander stehenden Polarisationsebenen senden und/oder empfangen können. Derartige dualpolarisierte Antennen sind beispielsweise aus der DE 198 60 121 A1 bekannt. Bevorzugt sind dabei die beiden senkrecht zueinander stehenden Pola risationsebenen in einem 45°-Winkel gegenüber der Horizontalen (bzw. Vertikalen) gedreht. Häufig wird hierbei auch von einer sogenannten X-Polarisation oder -Ausrichtung der Strahlerelemente gesprochen.In addition, antennas, in particular in the form of antenna arrays, are also known which can transmit and / or receive in two orthogonal polarization planes. Such dual polarized antennas are for example from the DE 198 60 121 A1 known. The two mutually perpendicular polarization planes are preferably rotated at a 45 ° angle with respect to the horizontal (or vertical). A so-called X-polarization or alignment of the radiator elements is often spoken of here.

Bei diesen Antennen oder Antennenarrays werden bevorzugt ebenfalls wiederum Dipolstrahler verwendet, beispielsweise kreuzförmige Dipolstrahler oder auch Dipolquadrate. Daneben kommen auch sogenannte Vektordipole in Betracht, wie sie grundsätzlich aus der DE 198 60 121 A1 bekannt sind. Es handelt sich bei diesen Dipolstrukturen um eine dualpolarisierte Strahleranordnung, die in elektrischer Hinsicht nach Art eines Kreuzdipols aufgebaut und in konstruktiver Hinsicht eher einer quadratischen Struktur angenähert ist.Dipole radiators, for example cruciform dipole radiators or also dipole squares, are preferably used in turn in these antennas or antenna arrays. In addition, so-called vector dipoles can also be considered, as they basically arise from the DE 198 60 121 A1 are known. These dipole structures are a dual-polarized radiator arrangement which, in electrical terms, is constructed in the manner of a cross-dipole and is more closely approximated to a square structure in design terms.

Ausgehend von diesen grundsätzlich bekannten Strahlern und Strahleranordnungen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antenne, insbesondere in Form einer stationären Antenne für eine Basisstation für den Mobilfunkbereich verbessern, derart, dass die Halbwertsbreite des Strahlungsdiagramms einer entsprechenden Antennenanordnung deutlich aufgeweitet werden kann.Based on these basically known It is the task of the present radiators and radiator arrangements Invention, an antenna, in particular in the form of a stationary antenna for one Base station for improve the mobile radio area so that the half-value width the radiation diagram of a corresponding antenna arrangement clearly can be expanded.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechen den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The task will correspond to the invention solved the features specified in claim 1. Advantageous configurations the invention are specified in the subclaims.

Es muss in der Tat als durchaus überraschend bezeichnet werden, dass mit vergleichweise einfachen Mitteln es möglich ist, durch ein erfindungsgemäß vorgesehenes Zusatzelement die Halbwertsbreite einer Antenne oder eines An tennenarrays, insbesondere einer stationären Mobilfunkantenne, deutlich aufzuweiten. So ist es beispielsweise möglich, eine Halbwertsbreite eines Antennenarrays von etwa 90° durch Verwendung der erfindungsgemäßen Zusatzeinrichtung problemlos auf 120° bis sogar 270° aufzuweiten.It must indeed be quite surprising be called that with comparatively simple means it possible is, by a provided according to the invention Additional element the half-width of an antenna or an antenna array, especially a stationary one Cellular antenna to expand significantly. For example, it is possible Half-width of an antenna array of approximately 90 ° by using the additional device according to the invention easily to 120 ° to even Expand 270 °.

Dabei lässt sich immer noch ein sehr gutes Vor-Rückwärts-Verhältnis realisieren.It can still be a very realize good forward-backward ratio.

Erfindungsgemäß wird dies durch Verwendung eines Sub-Reflektors erzielt, der vor einem aktiven Strahler oder Strahlerelement sitzt, also auf der zum Reflektor gegenüberliegenden Seite des Strahlers. Da es sich bei der erfindungsgemäßen Antenne um eine dualpolarisierte Strahleranordnung handelt, also mit zumindest zwei senkrecht aufeinander stehenden Polarisationen (durch die durch entsprechende Phasenspeisung beispielsweise auch eine zirkular polarisierte Welle erzeugt werden kann), weist der Reflektor ebenfalls eine kreuzförmige Struktur auf.According to the invention, this is achieved through use achieved by a sub-reflector in front of an active radiator or Radiator element sits, i.e. on the one opposite to the reflector Side of the spotlight. Since it is the antenna according to the invention is a dual-polarized radiator arrangement, that is, at least two mutually perpendicular polarizations (by the through corresponding phase feed, for example a circularly polarized Wave can be generated), the reflector also has a cross-shaped structure on.

Dabei ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass der kreuzförmige Sub-Reflektor so angeordnet ist, dass dessen Sub-Reflektor-Elemente oder Sub-Reflektor-Abschnitte parallel zu der jeweiligen Polarisationsebene ausgerichtet sind, d.h. insbesondere in der gleichen Polarisationsebene liegen, die durch den dualpolarisierten Strahler oder durch die dualpolarisierten Strahlerelemente vorgegeben sind.It is also provided according to the invention that that the cruciform Sub-reflector is arranged so that its sub-reflector elements or sub-reflector sections are aligned parallel to the respective polarization plane, i.e. in particular lie in the same plane of polarization as by the dual polarized radiator or by the dual polarized Radiator elements are specified.

Die verwendeteten erfindungsgemäßen Strahler können durchaus unterschiedlich aufgebaut sein. Sie können grundsätzlich als dualpolarisierte Kreuzstrahler ausgebildet sein oder beispielsweise auch in Form eines Dipolquadrates, wie dies grundsätzlich aus der EP 1 082 781 B1 bekannt ist.The radiators used according to the invention can be constructed in different ways. In principle, they can be designed as dual-polarized cross-radiators or, for example, also in the form of a dipole square, as is basically the case with the EP 1 082 781 B1 is known.

Ebenso können die Dipolstrukturen eine Form aufweisen, wie sie einleitend beim Stand der Technik unter Bezugnahme auf die DE 198 60 121 A1 beschrieben wurde, die auch als sogenannte Vektordipole bezeichnet werden. Grundsätzlich kommen aber auch Schlitzstrahler, Patch-Strahler etc. in Betracht, in Form eines dualpolarisierten Patches etc.Likewise, the dipole structures can have a shape as introduced in the prior art with reference to the DE 198 60 121 A1 has been described, which are also referred to as so-called vector dipoles. In principle, slit emitters, patch emitters etc. can also be considered, in the form of a dual-polarized patch etc.

Der Reflektor ist üblicherweise aus einem geschlossenen Blech gebildet, er kann aber gleichwohl Öffnungen besitzen.The reflector is common formed from a closed sheet, but it can still openings have.

Bei großen Reflektoren sind diese Öffnungen üblich, die allerdings klein zur Wellenlänge sind und im Wesentlichen nur die Windlast reduzieren (z.B. in Form von sogenannten Gitterreflektoren).With large reflectors, these openings are common however small to the wavelength and essentially only reduce the wind load (e.g. in form of so-called lattice reflectors).

Auch wenn die Polarisationsausrichtung der dualpolarisierten Antenne mit der erfindungsgemäßen Zusatzeinrichtung zur Vergrößerung der Strahlungs-Halbwertsbreite üblicherweise mit einer sogenannten X-Polarisation mit einem Winkel von +45° bzw. –45° gegenüber der Vertikalen (und damit auch der Horizontalen) ausgerichtet ist, ist die erfindungsgemäße Antenne bzw. die erfindungsgemäße Zusatzeinrichtung auch bei anderen Ausrichtungen der Polarisationsebene verwendbar, beispielsweise bei einer Antenne, bei der die eine Polarisationsebene in Vertikalrichtung und die andere Polarisationsebene in Horizontalrichtung weist.Even if the polarization alignment the dual polarized antenna with the additional device according to the invention to enlarge the Radiation half-value width usually with a so-called X polarization with an angle of + 45 ° or –45 ° to the Vertical (and thus also the horizontal) is aligned the antenna according to the invention or the additional device according to the invention can also be used for other orientations of the polarization plane, for example in the case of an antenna in which the one polarization plane in the vertical direction and the other plane of polarization in the horizontal direction has.

Ebenso kann die Erfindung bei einer Antennenanordnung verwendet werden, bei der die Zusatzeinrichtungen, die den Sub-Reflektor bilden oder beinhalten, außerhalb oder innerhalb des Radoms angeordnet sind. Schließlich ist es ebenso möglich, dass das Radom (also das die Strahler elemente verdeckende Schutzgehäuse) den Sub-Reflektor mit umfasst oder zumindest hält oder dieser aber auch getrennt davon ausgebildet und positioniert ist.The invention can also be used in an antenna arrangement in which the additional devices which form or include the sub-reflector are arranged outside or inside the radome. Finally, it is also possible for the radome (ie the protective housing that hides the radiator elements) to include the sub-reflector includes or at least holds or this is also formed and positioned separately.

Es ist schließlich eine gemischte Anordnung möglich, bei der nicht alle Strahler einer Gruppenantenne mit den erfindungsgemäßen Sub-Reflektoren versehen sind. Bevorzugt wird jedoch eine Gruppenantenne, bestehend aus mehreren Strahlern oder Strahleranordnungen, verwendet, die vor einem gemeinsamen Reflektor sitzen, vor dem jeweils die erfindungsgemäßen Sub-Reflektoren vorgesehen sind.Finally, a mixed arrangement is possible which does not provide all radiators of a group antenna with the sub-reflectors according to the invention are. However, a group antenna consisting of several is preferred Spotlights, or spotlight assemblies, used in front of a common Sit reflector in front of each of the sub-reflectors according to the invention are provided.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es schließlich auch möglich, dass die kreuzförmigen Sub-Reflektoren vor dem dualpolarisierten Strahler sitzend so angeordnet und dimensioniert sind, dass zumindest die jeweils aufeinander zu weisenden Enden zweier benachbarter Sub-Reflektoren miteinander fest verbunden sind. Die Verbindung kann nur rein mechanisch und elektrisch/galvanisch getrennt erfolgen, oder aber auch in Form einer mechanischen und elektrisch leitfähigen Verbindung (galvanische Verbindung). Dadurch ergibt sich eine gemeinsame Sub-Reflektor-Struktur, die mehrere dualpolarisierte Strahlerelemente überdeckt.In a particularly preferred embodiment it is finally also possible, that the cruciform Sub-reflectors arranged in front of the dual-polarized spotlight and are dimensioned such that at least the one to be pointed towards each other The ends of two adjacent sub-reflectors are firmly connected to one another are. The connection can only be purely mechanical and electrical / galvanic done separately, or in the form of a mechanical and electrically conductive Connection (galvanic connection). This creates a common one Sub-reflector structure, which covers several dual polarized radiator elements.

Bevorzugt liegt der Abstand der Strahler zum Reflektor in einem Bereich von 0,1 λ bis 0,25 λ (Wellenlänge), bezogen auf eine zu übertragende Betriebsfrequenz, vorzugsweise bezogen auf die mittlere Wellenlänge in einem Frequenzband.The distance between the radiators is preferably to the reflector in a range of 0.1 λ to 0.25 λ (wavelength), based on one to be transmitted Operating frequency, preferably based on the mean wavelength in one Frequency band.

Der Abstand eines Sub-Reflektors zum Reflektor liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,35 λ bis 1,5 λ. Die Länge des entsprechenden Sub-Reflektors kann vorzugsweise in einem Bereich von 0,25 λ bis 1,5 λ liegen, also jeweils bezogen auf die Wellenlänge eines zu übertragenden Frequenzbandes, bevorzugt bezogen auf die mittlere oder insbesondere auf die höchste Wellenlänge eines entsprechenden Frequenzbandes, da die höchste Wellenlänge der jeweils unteresten Frequenz eines entsprechenden Frequenzbandes entspricht.The distance of a sub-reflector to the reflector is preferably in a range from 0.35 λ to 1.5 λ. The length of the corresponding sub-reflector can preferably be in one area from 0.25 λ to 1.5 λ, in each case based on the wavelength of one to be transmitted Frequency band, preferably based on the middle or in particular to the highest wavelength a corresponding frequency band, since the highest wavelength of the lowest frequency of a corresponding frequency band equivalent.

Die Elemente oder Arme des in Draufsicht kreuzförmigen Sub-Reflektors können unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Es sind runde Armquerschnitte möglich, aber auch n-polygonale, beispielsweise quadratische, rechteckförmige, ovale etc., Beschränkungen bestehen hierbei nicht.The elements or arms of the sub-reflector, which is cruciform in plan view can have different cross sections. They are round arm cross sections possible, but also n-polygonal, for example square, rectangular, oval etc., restrictions do not exist here.

Im Stand der Technik sind außerhalb der Mobilfunk-Antennentechnik liegend herkömmliche Antennen bekannt, die ebenfalls mit Zusatzeinrichtungen versehen sind.In the prior art are outside the cellphone antenna technology known conventional antennas lying are also provided with additional devices.

So ist beispielsweise aus der Vorveröffentlichung Karl Rothammel: Antennenbuch, 9. Auflage, Franck'sche Verlagsbuchhandlung, 1988, ISBN 3-44-05853-0, Seite 483, eine sogenannte Short-Backfire-Antenne bekannt, die einen Hauptreflektor in Form einer flachen, großdimensionierten Scheibe mit umlaufenden Rand umfasst, in deren Mitte senkrecht dazu vorragend an einem Antennenstab ein parallel zur Reflektorebene verlaufendes, gespeistes Antennenelement gehalten ist. Das gespeiste Antennenelement ist in einem Abstand von 0,26 λ, bezogen zur Reflektorebene, angeordnet. Der das gespeiste Element tragende Antennenstab ist verlängert ausgebildet und hält an seinem Ende einen kreisförmigen Hilfsreflektor, dessen Durchmesser etwa 0,53 λ beträgt.For example, from the previous publication Karl Rothammel: Antenna Book, 9th edition, Franck'sche Verlagbuchhandlung, 1988, ISBN 3-44-05853-0, Page 483, a so-called short backfire antenna known to some Main reflector in the form of a flat, large-sized disc with encircling edge, protruding perpendicularly in the middle thereof on a antenna rod, a fed parallel to the reflector level Antenna element is held. The powered antenna element is at a distance of 0.26 λ, related to the reflector level, arranged. The the fed element carrying antenna rod is extended trained and holds a circular at the end Auxiliary reflector, the diameter of which is approximately 0.53 λ.

Ferner ist beispielsweise eine zirkular polarisierte Yagi-Antenne aus der Vorveröffentlichung Rothammel bekannt (Seite 490 der Vorveröffentlichung). Die dort beschriebene Yagi-Antenne erzeugt eine zirkulare Polarisation, die aus zwei orthogonal linearen Polarisationen zusammengesetzt ist. Alle Elemente der Yagi-Antenne einschließlich des Direktors, der gespeisten Elemente und des Reflektors, sind kreuzförmig angeordnet. Auf Seite 481 der Vorveröffentlichung ist eine Backfire-Yagi-Antenne als bekannt zu entnehmen, die einen großdimensionierten, gitterförmigen Reflektor mit einer Breite und einer Höhe von jeweils 2 λ aufweist. An dem senkrecht davor stehenden Antennenstab sind versetzt zueinander parallel liegende Direktoren vorgesehen. An dem zur Yagi-Antenne entfernt liegenden Punkt ist ein Dreifachreflektor vorgesehen, der ebenfalls aus drei parallel zueinander verlaufenden, leitfähigen Stäben besteht, deren Länge der Länge der Direktoren entspricht.Furthermore, for example, is circular polarized yagi antenna from the previous publication Rothammel known (page 490 of the previous publication). The one described there Yagi antenna creates a circular polarization that consists of two orthogonal linear polarizations is composed. All elements of the Yagi antenna including of the director, the powered elements and the reflector cruciform arranged. On page 481 of the prior publication is a Backfire Yagi antenna known to be known as a large, lattice-shaped reflector with a width and a height of 2 λ each. The antenna rod standing vertically in front of them are offset from one another directors in parallel. At that to the Yagi antenna a triple reflector is provided at the remote point also consists of three parallel conductive rods, the Length of Length of Directors.

Schließlich kann der Sub-Reflektor nicht nur in einer Parallelebene zum Reflektor liegend ausgebildet sein. Es genügt, wenn Teile dazu parallel ausgerichtet sind. Auch eine sphärisch gekrümmte Ausbildung ist möglich. Bevorzugt ist der Sub-Reflektor dabei so angeordnet, dass er innerhalb eines Abstandsbereiches von 0,35 λ bis 1,5 λ der entsprechenden Wellenlänge des aktiven Strahlers zu liegen kommt, und zwar ausgehend vom Reflektor.Finally, the sub-reflector not only lying in a plane parallel to the reflector his. It is sufficient, if parts are aligned in parallel. Also a spherically curved design is possible. The sub-reflector is preferably arranged such that it is inside a distance range from 0.35 λ to 1.5 λ the corresponding wavelength of the active radiator comes to rest, starting from the reflector.

Entsprechende Hinweise oder Anregungen zur Lösung der vorliegenden Aufgabenstellung auf dem Gebiet der stationären Mobilfunktechnik sind bei diesen Vorveröffentlichungen nicht zu entnehmen.Appropriate information or suggestions for solution the present task in the field of stationary mobile radio technology are in these pre-releases not to be removed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:The invention is described below of embodiments explained in more detail. It show in detail:

1a: eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungemäßen Antenne mit einem dualpolarisierten Strahler und einem erfindungsgemäß darüber angeordneten kreuzförmigen Sub-Reflektor; 1a a perspective schematic representation of an antenna according to the invention with a dual-polarized radiator and a cross-shaped sub-reflector arranged above it according to the invention;

1b: eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß 1a; 1b : a plan view of the representation according to 1a ;

1c: eine Ansicht längs der Pfeildarstellung Ic in 1a parallel zur Reflekorebene; 1c : a view along the arrow representation Ic in 1a parallel to the reflector plane;

2a bis 2c: eine entsprechende Darstellung zu 1a bis 1c bezüglich eines abgewandelten Ausführungsbeispiels mit einem anders gestalteten dualpolarisierten kreuzförmigen Strahlerelements; 2a to 2c : a corresponding representation too 1a to 1c with regard to a modified exemplary embodiment with a differently designed dual-polarized cruciform radiator element;

3a bis 3c: ein gegenüber 1 leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel, welches eine Sub-Reflektor-Struktur umfasst, deren äußeres Ende mit einem leicht in Richtung Reflektor abgewinkelten Abschnitt versehen ist; 3a to 3c : one opposite 1 slightly modified embodiment, which comprises a sub-reflector structure, the outer end of which is provided with a section slightly angled in the direction of the reflector;

4a bis 4c: ein erfindungsgemäßes Antennenarray mit beispielsweise drei übereinander angeordneten Strahlerelementen entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 1a bis 1c, mit entsprechend drei oberhalb der Strahlerelemente angeordneten Sub-Reflektoren; und 4a to 4c : An An according to the invention tennis array with, for example, three radiator elements arranged one above the other according to the exemplary embodiment 1a to 1c , with three sub-reflectors arranged above the emitter elements; and

5a bis 5c: ein zu 4a bis 4c abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem die einzelnen Sub-Reflektoren an ihren aufeinander zu weisenden Endabschnitten unter Bildung einer einheitlichen, gemeinsamen Reflekorstruktur verbunden sind. 5a to 5c : one too 4a to 4c modified embodiment in which the individual sub-reflectors are connected at their end sections to be directed towards one another to form a uniform, common reflector structure.

In 1a bis 1c ist ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Reflektor 1 gezeigt, der leitend ist. Der Reflektor kann aus einem geschlossenen Reflektorblech bestehen. Möglich ist auch eine Gitterstruktur. Ebenso kann der Reflektor mit Ausnehmungen oder Öffnungen versehen sein (insbesondere um die Windlast zu verringern), wobei die Öffnungen vergleichsweise klein gegenüber der jeweiligen Betriebswellenlänge sind.In 1a to 1c is a first embodiment with a reflector 1 shown who is leading. The reflector can consist of a closed reflector plate. A grid structure is also possible. Likewise, the reflector can be provided with recesses or openings (in particular in order to reduce the wind load), the openings being comparatively small compared to the respective operating wavelength.

Zwischen den beiden Längsseitenbereichen 3 ist bevorzugt im mittleren Bereich eine Strahleranordnung 5 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem kreuzförmigen Dipolstrahler besteht. Dieser kreuzförmige, dualpolarisierte Dipolstrahler 5 strahlt in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel vorzugsweise in einem Winkel von +45° oder –45° gegenüber der Horizontalen (und damit der Vertikalen) ausgerichtet sind. Der Strahler kann aber auch dazu verdreht angeordnet sein und beliebig anders ausgerichtete Polarisationsebenen aufweisen, beispielsweise eine horizontale und eine dazu vertikale Polarisationsrichtung.Between the two long side areas 3 is preferably a radiator arrangement in the central region 5 provided, which in the exemplary embodiment shown consists of a cross-shaped dipole radiator. This cruciform, dual polarized dipole emitter 5 emits in two mutually perpendicular polarization planes, which in the exemplary embodiment shown are preferably oriented at an angle of + 45 ° or -45 ° to the horizontal (and thus to the vertical). However, the radiator can also be arranged rotated and have any polarization planes oriented in any other way, for example a horizontal and a vertical polarization direction.

Der Reflektor 1 ist zumindest im Bereich der Strahler anordnung 5 im Wesentlichen eben gestaltet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind an den Längsseitenbereichen 3 quer zur Reflektorebene verlaufend in Strahlrichtung vorstehende Reflektorstege oder Wandabschnitte 1' vorgesehen. Diese müssen nicht zwingend am äußeren seitlichen Ende des Reflektors 1 angeordnet sein, sondern können auch weiter innen liegend vorgesehen sein. Zudem können zusätzliche Stege oder außen liegende Seitenbegrenzungsabschnitte angeordnet sein, wie dies beispielsweise aus den Vorveröffentlichungen WO 99/62138 A1 der US 5 710 569 A oder der EP 0 916 169 B1 bekannt ist. Die erwähnten Stege 1' können dabei rechtwinklig zur Reflektorebene, aber auch in einem abweichenden, schräg verlaufenden Winkel ausgerichtet sein.The reflector 1 is at least in the area of the emitter 5 designed essentially flat. In the exemplary embodiment shown are on the long side areas 3 Reflector webs or wall sections projecting transversely to the reflector plane in the beam direction 1' intended. These do not necessarily have to be on the outer lateral end of the reflector 1 be arranged, but can also be provided lying further inside. In addition, additional webs or outer side boundary sections can be arranged, as is the case, for example, in the prior publications WO 99/62138 A1 US 5 710 569 A or the EP 0 916 169 B1 is known. The mentioned bridges 1' can be aligned at right angles to the reflector plane, but also at a different, oblique angle.

Die erläuterte Antennenanordnung ist in der Regel so aufgestellt, dass der Reflektor 1 in einer vertikalen Ebene liegend verläuft und dabei die erwähnten im Seitenbereich angeordneten Stege 1' ebenfalls in Vertikalrichtung verlaufen.The antenna arrangement explained is usually set up so that the reflector 1 runs lying in a vertical plane and the mentioned webs arranged in the side area 1' also run in the vertical direction.

Aus der Darstellung ist zu ersehen, dass oberhalb des dualpolarisierten Strahlers 5 ein Sub-Reflektor 9 vorgesehen ist, der aus einem leitenden Material besteht oder eine leitende Struktur in der Oberflächenstruktur umfasst. Der Sub-Reflektor ist in Draufsicht (senkrecht zum Reflektor) ebenfalls kreuzförmig gestaltet. Die Sub-Reflekorarme oder -elemente 9a sind dabei so ausgerichtet, dass sie parallel zu den beiden Polarisationsebenen des aktiven Strahlers 5 liegen, d.h. im gezeigten Ausführungsbeispiel nicht nur parallel, sondern in der jeweiligen Polarisationsebene. Mit anderen Worten ist der kreuzförmige Sub-Reflektor 9 so angeordnet, dass entsprechend der Drauf sicht gemäß 1b die Arme oder Elemente 9a des Sub-Reflektors 9 in den beiden senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen des Strahlers 5 liegen.From the illustration it can be seen that above the dual polarized radiator 5 a sub-reflector 9 is provided, which consists of a conductive material or comprises a conductive structure in the surface structure. The sub-reflector is also cruciform in plan view (perpendicular to the reflector). The sub-reflector arms or elements 9a are aligned so that they are parallel to the two polarization planes of the active radiator 5 lie, ie not only in parallel in the exemplary embodiment shown, but in the respective polarization plane. In other words, the cross-shaped sub-reflector 9 arranged so that according to the top view 1b the arms or elements 9a of the sub-reflector 9 in the two mutually perpendicular polarization planes of the radiator 5 lie.

Die Länge des Sub-Reflektors kann dabei nicht nur geringfügig größer sein als die Länge der Dipolstrahler, sondern sogar deutlich größer. Die Dimensionierung richtet sich unter anderem nach der gewünschten Keulenbreite und der Frequenzabhängigkeit.The length of the sub-reflector can not only marginally to be taller than the length the dipole heater, but even significantly larger. The dimensioning judges among other things according to the desired Beam width and frequency dependence.

Der Abstand des Strahlers 5 zum Reflektor beträgt vorzugsweise 0,1 λ bis 0,25 λ. Der Abstand des Sub-Reflektors, der bevorzugt parallel zur Reflektorebene ausgerichtet ist oder vorzugsweise nicht mehr als 30°, insbesondere nicht mehr als 20° oder insbesondere nicht mehr als 10° hiervon abweicht, weist bevorzugt einen Abstand zum Reflektor, d.h. zur Reflektorebene, von 0,35 λ bis 1,5 λ auf. Die Länge der einzelnen Arme des Sub-Reflektors betragen bevorzugt 0, 25 λ bis 1, 5 λ, wobei λ immer bezogen ist auf die Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes des hierüber beeinflussten aktiven Strahlers oder Strahlerelementes, insbesondere bezogen auf die mittlere oder größte Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes.The distance of the spotlight 5 to the reflector is preferably 0.1 λ to 0.25 λ. The distance of the sub-reflector, which is preferably aligned parallel to the reflector plane or preferably does not deviate by more than 30 °, in particular not more than 20 ° or in particular not more than 10 °, preferably has a distance from the reflector, ie to the reflector plane 0.35 λ to 1.5 λ. The length of the individual arms of the sub-reflector are preferably 0.25 λ to 1.5 λ, where λ is always based on the wavelength of the frequency band to be transmitted of the active radiator or radiator element influenced thereby, in particular based on the medium or longest wavelength of the frequency band to be transmitted.

Allgemein kann der Sub-Reflektor in Seitenansicht auch sphärisch gekrümmt sein oder sphärisch gekrümmte oder gewinkelt verlaufende Abschnitte aufweisen. Die Gesamtanordnung ist dabei derart, dass sich der leitende Sub-Reflektor 9 in einem Abstandsraum von mehr als 0,35 λ oberhalb der Reflektorebene bis maximal 1,5 λ oberhalb der Reflektorebene befindet. Gleichwohl kann der Sub-Reflektor auch noch darüber hinaus gehende oder weiter auf die Reflektorebene zu verlaufende Abschnitte aufweisen, bei spielsweise Trag- oder Halteabschnitte, die aber dann nichtleitend ausgebildet sind. D.h., die leitenden Abschnitte des Sub-Reflektors bewegen sich nur in dem Abstandsraum von 0,35 λ bis 1,5 λ, gemessen von der Ebene des Reflektors aus.In general, the sub-reflector can also be spherically curved in a side view or have spherically curved or angled sections. The overall arrangement is such that the conductive sub-reflector 9 in a distance of more than 0.35 λ above the reflector level up to a maximum of 1.5 λ above the reflector level. Nonetheless, the sub-reflector can also have sections that go beyond or extend further to the reflector level, for example carrying or holding sections, which are then non-conductive. That is, the conductive sections of the sub-reflector only move in the distance from 0.35 λ to 1.5 λ, measured from the plane of the reflector.

Der in den 1a bis 1c gezeigte Sub-Reflektor kann durch geeignete Weise oberhalb des Reflektors positioniert werden, beispielsweise durch eine nichtleitende Trag- oder Haltestruktur. Möglicherweise kann der Sub-Reflektor an einem die Antennenkonstruktion übereingreifenden und in 1a bis 1c nicht näher gezeigten Radom (Gehäuseabdeckung) befestigt und gehalten werden, der bekanntermaßen für die zu übertragenden Strahlen durchlässig oder quasi durchlässig und damit nichtleitend ist. Bevorzugt ist der Sub-Reflektor innerhalb des Radoms angeordnet, er kann aber theoretisch auch außerhalb des Radoms angeordnet sein. Schließlich kann er als leitende Struktur am Radom selbst ausgebildet sein. Die Haltekonstruktion ist dabei bevorzugt aus nichtleitenden und/oder dielektrischen Material gebildet, da die leitende Struktur nur in dem oben erwähnten und definierten Abstandsraum von 0,35 λ bis 1,5 λ, gemessen oberhalb des Reflektors ausgebildet sein soll.The one in the 1a to 1c Sub-reflector shown can be positioned above the reflector in a suitable manner, for example by a non-conductive support or holding structure. It is possible that the sub-reflector can be attached to a surface that engages over the antenna construction 1a to 1c Radome (housing cover), which is not shown in more detail, is fastened and held, which is known to be permeable or quasi-permeable to the beams to be transmitted and thus non-conductive. The sub-reflector within the Ra is preferred doms arranged, but theoretically it can also be arranged outside the radome. Finally, it can be designed as a conductive structure on the radome itself. The holding structure is preferably formed from non-conductive and / or dielectric material, since the conductive structure should only be formed in the above-mentioned and defined distance space of 0.35 λ to 1.5 λ, measured above the reflector.

Die Dipolstrahler-Struktur 5 wird bekannterweise durch eine entsprechende Halte- und Trageinrichtung 7 am Reflektor 1 positioniert, die auch als Symmetrierung bezeichnet wird. Es wird hierzu auf die bekannten Lösungen verwiesen.The dipole emitter structure 5 is known to be by an appropriate holding and carrying device 7 on the reflector 1 positioned, which is also called symmetry. For this purpose, reference is made to the known solutions.

Anhand von 2a bis 2c ist eine leicht abgewandelte Ausführungsform beschrieben, bei der lediglich ein anders gestaltetes, dualpolarisiertes Strahlerelement 5 verwendet wird. Es handelt sich hierbei um ein Strahlerelement, wie es grundsätzlich aus der DE 198 60 121 A1 bekannt ist und generell als sogenannter Vektordipol bezeichnet wird. Dieses in 2a bis 2c gezeigte Strahlerelement 5 weist ebenfalls eine kreuzförmige Polarisationsstruktur auf, vergleichbar dem Strahlerelement gemäß 1a bis 1c, auf, obgleich die äußere Kontur quasi nach Art eines Rechteckes gestaltet ist. Die Polarisationsebenen verlaufen diagonalförmig durch das in 2a bis 2c gezeigte Strahlerelement.Based on 2a to 2c describes a slightly modified embodiment in which only a differently designed, dual-polarized radiator element 5 is used. It is a radiator element, as it is basically from the DE 198 60 121 A1 is known and is generally referred to as a so-called vector dipole. This in 2a to 2c shown radiator element 5 also has a cross-shaped polarization structure, comparable to the radiator element 1a to 1c , although the outer contour is designed like a rectangle. The polarization planes run diagonally through the in 2a to 2c shown radiator element.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a bis 3c ist in Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel nach 2a bis 2c gezeigt, dass der Sub-Reflektor nicht völlig in einer Ebene, vorzugsweise in einer parallelen Ebene, zum Reflektor 1 verlaufen muss. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Sub-Reflektor mit kreuzförmigen Armen oder Elementen 9a versehen, die in ihren außen liegenden Abschnitten 9'a mit in Richtung des Reflektors verlaufenden Abwinkelungen 13 versehen sind. Diese Abwinkelungen weisen eine Länge auf, die bevorzugt 0,3 bis 1,5 λ entspricht und im gezeigten Ausführungsbeispiel in etwa kürzer ist als die halbe Länge der entsprechenden Arme oder Elemente 9a. Die Abwinkelung weist gegenüber einer zum Reflektor parallelen Ebene einen Winkel von vorzugsweise weniger als 40°, insbesondere weniger als 30°, 20° oder 10° auf, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel wiedergegeben ist. Die Abwinkelungen können auch erheblich stärker gestaltet sein als in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a bis 3c, wobei auch wieder alle elektrisch leitenden Strukturen des Sub-Reflektors 9 so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie in einem Abstandsraum von etwa 0, 25 λ bis maximal 1, 5 λ bezogen auf die Reflektorebene liegen (wobei λ bevorzugt auf die Wellenlänge der unteresten Frequenz eines zu über tragenden Frequenzbandes bezogen ist).In the embodiment according to 3a to 3c is in deviation from the embodiment according to 2a to 2c shown that the sub-reflector is not completely in one plane, preferably in a parallel plane, to the reflector 1 must run. In this embodiment, the sub-reflector is with cross-shaped arms or elements 9a provided in their outer sections 9 'a with bends running in the direction of the reflector 13 are provided. These bends have a length that preferably corresponds to 0.3 to 1.5 λ and in the exemplary embodiment shown is approximately shorter than half the length of the corresponding arms or elements 9a , The bend has an angle with respect to a plane parallel to the reflector of preferably less than 40 °, in particular less than 30 °, 20 ° or 10 °, as shown in the exemplary embodiment shown. The bends can also be made considerably stronger than in the exemplary embodiment according to 3a to 3c , with all the electrically conductive structures of the sub-reflector again 9 are designed and arranged in such a way that they lie in a spacing space of approximately 0.25 λ to a maximum of 1.5 λ in relation to the reflector plane (where λ is preferably related to the wavelength of the lowest frequency of a frequency band to be transmitted).

Anhand von 4a bis 4c ist nunmehr ein Antennenarray, also eine Gruppenantenne gezeigt, in welcher drei der in 2a bis 2c gezeigten Strahler 5 in Vertikalrichtung übereinander beabstandet angeordnet sind. Entsprechend ist in diesem Ausführungsbeispiel vor jedem diese Strahler 5 ein anhand von 2a bis 2c bereits beschriebener kreuzförmiger Sub-Reflektor angeordnet, dessen Arme oder Elemente 9a in der jeweiligen Polarisationsebene der kreuzförmig polarisierten Strahler 5 liegen. Abweichend davon müsste nicht jeder der drei gezeigten Strahler 5 mit einem derartigen Sub-Reflektor vorgesehen sein. Ansonsten kann die Zahl der Antennenelemente auch abweichend weniger als drei oder sogar sehr viel mehr als drei Strahler umfassen. Zudem könnte diese Anordnung für ein Antennenarray verwendet werden, welches mehrere Spalten umfasst, in denen jeweils mehrere dualpolarisierte Strahler übereinander angeordnet sind. Auch hier können die Sub-Reflektoren an ihren Elementen Abwinkelungen etc. aufweisen, so dass ein eher sphärisch gekrümmter Sub-Reflektor, wie beispielsweise anhand von 3a gezeigt ist, entsteht.Based on 4a to 4c is now shown an antenna array, that is a group antenna, in which three of the in 2a to 2c shown spotlights 5 are arranged at a distance from one another in the vertical direction. Correspondingly, this emitter is in front of everyone in this exemplary embodiment 5 one based on 2a to 2c arranged cross-shaped sub-reflector already described, its arms or elements 9a in the respective polarization plane of the cross-shaped polarized radiators 5 lie. Deviating from this, not every one of the three radiators shown would have to 5 be provided with such a sub-reflector. Otherwise, the number of antenna elements can also deviate less than three or even very much more than three radiators. In addition, this arrangement could be used for an antenna array which comprises a plurality of columns, in each of which a number of dual-polarized radiators are arranged one above the other. Here too, the sub-reflectors can have bends etc. on their elements, so that a more spherically curved sub-reflector, such as on the basis of 3a is shown arises.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5a bis 5c ist in Ergänzung zu dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel gezeigt, dass die Sub-Reflektoren 9 an ihren außenliegenden Enden 9b auch mit einem benachbarten Sub-Reflektor verbunden sein können, so dass eine komplexe Sub-Reflektor-Struktur 109 besteht, die einheitlich gehandhabt werden kann. An den Verbindungsstellen 109b können die an sich leitenden Sub-Reflektoren 9 voneinander isoliert sein. Ebenso können die Sub-Reflektoren nicht nur mecha nisch fest verbunden, sondern gemeinsam elektrisch leitend verbunden sein. Die Anordnung und Dimensionierung ist auch in diesem Ausführungsbeispiel wieder so, dass die einzelnen Sub-Reflektoren-Abschnitte in Form der erwähnten Arme oder Elemente 9a in der jeweiligen Polarisationsebene der dualpolarisierten einzelnen Strahler 5 liegen. Auch hier kann die Struktur so sein, dass die Verbindungsabschnitte der Sub-Reflektoren in der Nähe der Verbindungsstellen 109b aus der sonstigen gemeinsamen Ebene des Sub-Reflektors nach unten hin oder nach oben hin leicht abgewinkelt, was nicht näher gezeigt ist, vergleichbar dem Ausführungsbeispiel nach 3a bis 3c.In the embodiment according to 5a to 5c is shown in addition to the previous embodiment that the sub-reflectors 9 at their outer ends 9b can also be connected to an adjacent sub-reflector, so that a complex sub-reflector structure 109 exists that can be handled consistently. At the connection points 109b can the sub-reflectors, which are conductive in themselves 9 be isolated from each other. Likewise, the sub-reflectors can not only be mechanically firmly connected, but can also be electrically conductively connected together. The arrangement and dimensioning is again in this embodiment such that the individual sub-reflector sections in the form of the arms or elements mentioned 9a in the respective polarization plane of the dual-polarized individual radiators 5 lie. Here, too, the structure can be such that the connecting sections of the sub-reflectors are in the vicinity of the connecting points 109b slightly angled downwards or upwards from the other common plane of the sub-reflector, which is not shown in more detail, comparable to the exemplary embodiment 3a to 3c ,

Die Querschnittsform und die Querschnittsdicke des Sub-Reflektors 9, d.h. der Reflektorarme bzw. der Reflektorelemente 9a bzw. der Sub-Reflektor-Struktur 109 kann in weiten Bereichen unterschiedlich gewählt werden. Der Querschnitt kann Kreisform aufweisen, oval gestaltet sein, nach Art einen n-Polygonals oder in sonstiger beliebiger Weise davon abweichende Konturen aufweisen. Bedeutungsvoller für die Strahlformung und Größe der Halbwertsbreite des Strahlungsdiagrammes einer entsprechenden Antenne oder eines Antennenarrays ist die Oberfläche des Sub-Reflektors bzw. der Sub-Reflektorarme bzw. -elemente 9a.The cross-sectional shape and the cross-sectional thickness of the sub-reflector 9 , ie the reflector arms or the reflector elements 9a or the sub-reflector structure 109 can be selected in a wide range. The cross section can have a circular shape, be oval in shape, have an n-polygonal type or have contours deviating therefrom in any other way. The surface of the sub-reflector or the sub-reflector arms or elements is more important for the beam shaping and the size of the half-value width of the radiation diagram of a corresponding antenna or an antenna array 9a ,

Der Durchmesser der Arme eines Sub-Reflektors, also bezogen auf die Querschnittsform oder die Querschnittsdicke, kann beispielsweise bei 0,05 Wellenlängen (Lamda) liegen, bezogen auf die Betriebswellenlänge (vorzugsweise auf die größte Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes. Nutzbar ist aber der gesamte Bereich, beispielsweise von 0, 0025 λ bis 0, 1 λ.The diameter of the arms of a sub-reflector, i.e. based on the cross-sectional shape or cross-sectional thickness, can be, for example, 0.05 wavelengths (lamda), based on the operating wavelength (preferably on the largest wel lenlength of the frequency band to be transmitted. However, the entire range can be used, for example from 0.0025 λ to 0.1 λ.

Durch die erfindungsgemäß aufgebaute Antenne bzw. durch die verwendeten Sub-Reflektoren lässt sich das Strahlungsdiagramm gegenüber herkömmlichen Antennen ohne diese Zusatzeinrichtungen deutlich aufweiten, d.h. in einer Ebene quer zu den Reflektorseiten 1'.Due to the antenna constructed according to the invention or the sub-reflectors used, the radiation diagram can be expanded significantly compared to conventional antennas without these additional devices, ie in a plane transverse to the reflector sides 1' ,

Claims

Antenna, in particular stationary mobile radio antenna, with the following features: - With a conductive reflector ( 1 ), - with at least one spotlight ( 5 ), for operation in at least two mutually perpendicular polarization planes, characterized by the following further features: - it is also a passive, electrically conductive element in the manner of a sub-reflector ( 9 . 109 ) provided - the at least one sub-reflector ( 9 . 109 ) is a top view of the reflector ( 1 ) cross-shaped, - the sub-reflector ( 9 . 109 ) is on the to the reflector ( 1 ) opposite side of the associated radiator to be influenced ( 5 ) positioned, - the sub-reflector ( 9 . 109 ) with its cross-shaped arms or elements ( 9a ) arranged so that these arms or elements ( 9a ) in the respective polarization plane of the radiator influenced above ( 5 ) lie.

Antenna according to claim 1, characterized in that the sub-reflector ( 9 . 109 ) parallel to the plane of the reflector ( 1 ) is arranged or deviates less than 30 °, in particular less than 20 °, or less than 10 °.

Antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the arms or elements ( 9a ) of the sub-reflector ( 9 . 109 ) Have parts that are parallel to the plane of the reflector ( 1 ) are arranged and comprise further sections which are opposite to the reflector ( 1 ) parallel plane at least slightly angled.

Antenna according to claim 3, characterized in that the arms or elements ( 9a ) furthermore have sections which are inclined at an angle of less than 40 °, in particular less than 30 °, less than 20 ° and in particular less than 10 ° with respect to the plane of the reflector, preferably inclined towards the reflector.

Antenna according to one of claims 1 to 4, characterized in that the length of the elements ( 9a ) of the sub-reflector ( 9 ) is greater than the length of the dipole halves of the dipole radiators ( 5 ).

Antenna according to one of claims 1 to 5, characterized in that the distance of the sub-reflector ( 9 ) or the electrically conductive parts of the sub-reflector ( 9 ) to the level of the reflector ( 1 ) corresponds to at least 0.35 times λ and at most 1.5 times λ, where λ is the wavelength of the frequency band of the associated radiator to be transmitted ( 5 ), preferably the longest wavelength of the frequency band to be transmitted.

Antenna according to one of claims 1 to 6, characterized in that the length of the elements ( 9a ) of the sub-reflector ( 9 . 109 ) corresponds to approximately 0.25 λ to 1.5 λ, where λ is the wavelength of the frequency band of the associated radiator to be transmitted ( 5 ), preferably the longest wavelength of the frequency band to be transmitted.

Antenna according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spacing of the radiator ( 5 ) to the reflector ( 1 ) corresponds to approximately 0.1 λ to 0.25 λ, where λ is the wavelength of the frequency band of the associated radiator to be transmitted ( 5 ), preferably the longest wavelength of the frequency band to be transmitted.

Antenna according to one of claims 1 to 8, characterized in that the polarization planes and thus the elements ( 9a ) of the sub-reflector ( 9 ) are aligned at an angle of + 45 ° or –45 ° to the vertical or horizontal.

Antenna according to one of claims 1 to 8, characterized in that the polarization planes and thus the elements ( 9a ) of the sub-reflector ( 9 ) are aligned in the vertical or horizontal direction.

Antenna according to one of claims 1 to 10, characterized in that the diameter and cross section of the arms or elements ( 9a ) of the sub-reflector ( 9 . 109 ) are circular, oval, in the manner of an n-polygonal cross section or the like.

Antenna according to one of claims 1 to 11, characterized in that the cross-sectional dimensions or the diameter of the arms or elements ( 9a ) of a sub-reflector are in a range from 0.0025 to 0.1 λ, where Lamda is the wavelength of the frequency band of the associated radiator to be transmitted ( 5 ), preferably the longest wavelength of the frequency band to be transmitted.

Antenna according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least two sub-reflectors ( 9 ) are provided, which are isolated from each other.

Antenna according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least two sub-reflectors ( 9 ) are provided which are mechanically connected to one another, preferably at their adjacent outer ends (connecting points 109b ).

Antenna according to claim 14, characterized in that the connection points ( 109b ) are electrically non-conductive.

Antenna according to claim 14, characterized in that the connection points ( 109b ) are electrically conductive, so that the at least two sub-reflectors ( 9 ) are electrically connected to each other.

Antenna according to one of claims 1 to 15, characterized in that the antenna consists of a group antenna with at least two radiators ( 5 ) is formed, with at least one sub-reflector ( 9 ) and preferably a number of sub-reflectors ( 9 . 109 ), the number of emitters ( 5 ) corresponds.