DE4446128A1

DE4446128A1 - antenna

Info

Publication number: DE4446128A1
Application number: DE19944446128
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Ing Greving; Harald Dipl Ing Mueller
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1996-06-27
Also published as: FI956250A; FI956250A0; EP0718912A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit mindestens drei Einzelelementen, die zueinander parallel und bezüglich einer vorgegebenen Ausbreitungsrichtung senkrecht sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Antennen sind allgemein bekannt.The invention relates to an antenna with at least three Individual elements that are parallel to each other and with respect to one predetermined direction of propagation are perpendicular, according to Preamble of claim 1. Such antennas are generally known.

Für den Bahnfunk längs einer Bahnlinie sowie den Mobilfunk auf Autobahnen oder in städtischen Häuserschluchten werden Antennenanordnungen benötigt, die gerade einen "Funkschlauch" ausleuchten. Solche Antennenanordnungen sollen einerseits gebündelt und andererseits bidirektional strahlen.For railway radio along a railway line as well as for mobile communications Motorways or in urban canyons Antenna arrangements needed that just a "radio hose" illuminate. Such antenna arrangements should be bundled on the one hand and on the other hand radiate bidirectionally.

Eine Bündelung kann z. B. erreicht werden, indem eine Antenne aus mehreren parallelen Einzelelementen zusammengesetzt wird, die alle in derselben Ebene liegen und deren gegenseitige Phasenlagen die Bildung von Wellenfronten quer zur vorgesehenen Ausbreitungsrichtung zur Folge haben.Bundling can e.g. B. can be achieved by an antenna is composed of several parallel individual elements, all of them lie in the same plane and their mutual phase positions Formation of wave fronts across the intended Direction of propagation.

Ein Beispiel dafür ist die bekannte Yagi-Antenne. Bei dieser liegen die Einzelelemente in Ausbreitungsrichtung hintereinander. Eines der Einzelelemente ist dabei gespeist, die übrigen sind strahlungserregt. Die Dimensionierung dieser Antennen ist dem Fachmann bekannt. An example of this is the well-known Yagi antenna. With this lie the individual elements one behind the other in the direction of propagation. One the individual elements are fed, the rest are radiation-excited. The dimensioning of these antennas is that Known specialist.

Bidirektionalität wird in den genannten Anwendungsfällen in der Regel dadurch erreicht, daß für jede Richtung eine eigene Antenne verwendet wird. Diese müssen nicht nur getrennt montiert werden; sie müssen auch separat gespeist werden.Bidirectionality is used in the use cases mentioned in the Usually achieved by having a separate antenna for each direction is used. These not only have to be installed separately; they must also be fed separately.

Hier schafft die Erfindung Abhilfe durch eine Antenne nach der Lehre des Anspruchs 1.Here, the invention remedies by an antenna according to the Teaching of claim 1.

Die im Prinzip und auch in der bevorzugten Ausführungsform symmetrische Ausführung führt zur Verringerung der Gesamtabmessungen und hat darüberhinaus den Vorteil der einfachen Speisung.In principle and also in the preferred embodiment symmetrical design leads to the reduction of Overall dimensions and also has the advantage of simple Feeding.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. In der bevorzugten Ausführungsform in planarer Technik liegt damit eine sehr kostengünstige Antenne vor.Advantageous embodiments of the invention are the subclaims refer to. In the preferred embodiment in planar Technology is therefore a very inexpensive antenna.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der bei liegenden Zeichnungen weiter erläutert.In the following the invention is based on an embodiment explained with the help of the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne in bidirektionaler Ausführung. Fig. 1 shows an embodiment of an antenna according to the invention in a bidirectional design.

Fig. 2 zeigt ein Detail zur symmetrischen Speisung eines in planarer Technik ausgeführten breitbandigen Dipols. Fig. 2 shows a detail for symmetrically feeding a process executed in planar technology broadband dipole.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine in Streifenleiter technik ausgeführte Antenne. Auf einem Substrat Sub befindet sich in der Mitte ein Strahlerdipol S und zu beiden Seiten davon je eine Reihe von Direktoren D11, D12 und D13 bzw. D21, D22 und D23. Die Abweichung gegenüber bekannten Yagi-Antennen liegt hier darin, daß anstelle des üblichen Reflektors eine zweite Reihe von Direktoren vorhanden ist. Ansonsten erfolgt die Dimensionierung wie bei bekannten Yagi-Antennen mit den dem Fachmann hierfür geläufigen Maßnahmen. Die Speisung des Strahlerdipols S ist in Fig. 1 nicht dargestellt. The embodiment of FIG. 1 is an antenna designed in stripline technology. A radiator dipole S is located in the middle on a substrate Sub and a row of directors D11, D12 and D13 or D21, D22 and D23 is located on each side thereof. The difference compared to known Yagi antennas lies in the fact that instead of the usual reflector there is a second row of directors. Otherwise, the dimensioning takes place as with known Yagi antennas with the measures familiar to the person skilled in the art. The supply of the radiator dipole S is not shown in FIG. 1.

In Streifenleitertechnik (planare Technik) hergestellte Strahlerdipole, und damit die ganze Antenne, weisen oft, durch die unsymmetrische Speisung bedingt, eine unsymmetrische Strahlung auf. Eine Ausführung des Strahlerdipols, wie in Fig. 2 gezeigt, weist ein hohes Maß an Symmetrie auch in vertikaler Richtung auf.Radiator dipoles manufactured in stripline technology (planar technology), and thus the entire antenna, often have asymmetrical radiation due to the asymmetrical supply. An embodiment of the radiator dipole, as shown in FIG. 2, has a high degree of symmetry even in the vertical direction.

Gemäß Fig. 2 befindet sich zwischen den beiden Dipolhälften DH1 und DH2 eine Basis B mit einem zur Dipolachse symmetrischen und senkrechten Schlitz SL. Auf der Rückseite des Substrats befinden sich (hier gestrichelt) ein Anschlußpunkt A, eine Koppelleitung K und ein Leitungsstück L. Der Anschlußpunkt A liegt in der Dipolachse knapp oberhalb des Schlitzes SL. Die Koppelleitung K kreuzt den Schlitz SL auf der Rückseite in der Dipolachse und koppelt so in den Schlitz ein. Das Leitungsstück L erstreckt sich in zwei Hälften quer zur Koppelleitung K und symmetrisch zu dieser und schließt diese dem Anschlußpunkt A gegenüber angepaßt ab. Die Abmessungen liegen in der Größenordnung der Dipollänge. Die genauen Maße sind am einfachsten experimentell zu ermitteln.According to FIG. 2, there is a base B between the two dipole halves DH1 and DH2 with a slot SL that is symmetrical and perpendicular to the dipole axis. On the back of the substrate there is a connection point A (here dashed), a coupling line K and a line section L. The connection point A lies in the dipole axis just above the slot SL. The coupling line K crosses the slot SL on the back in the dipole axis and thus couples into the slot. The line section L extends in two halves transversely to the coupling line K and symmetrically to the latter, and closes it off in a manner adapted to the connection point A. The dimensions are in the order of magnitude of the dipole length. The exact dimensions are easiest to determine experimentally.

Abschließend sei noch auf einige Abwandlungsmöglichkeiten hingewiesen:
Anstelle der hier gezeigten Version, die von der Yagi-Antenne ausgeht, kann als Ausgangspunkt auch eine andere Form der Richtantenne, auch eine solche mit mehreren gespeisten Elementen, gewählt werden.Finally, we would like to point out a few modification options:
Instead of the version shown here, which starts from the Yagi antenna, another form of the directional antenna, also one with several powered elements, can be selected as the starting point.

Antennen für größere Wellenlängen sind für die Ausführung in Streifenleitertechnik auf gemeinsamem Substrat ungeeignet. Jede andere Technik ist aber genauso geeignet.Antennas for longer wavelengths are for the execution in Stripline technology on common substrate unsuitable. Each other technology is just as suitable.

Die Ausführung und die Zahl der Einzelelemente kann in jeder bekannten Weise von der gezeigten abweichen. Insbesondere braucht der Strahlerdipol nicht breitbandig (Dreiecksform) zu sein. The design and the number of individual elements can be in each known manner deviate from that shown. In particular needs the radiator dipole should not be broadband (triangular shape).

Die Zahl und die Anordnung der Direktoren zu beiden Seiten braucht nicht symmetrisch zu sein. Je nach dem auszuleuchtenden Gebiet können die beiden Seiten auch voneinander abweichen. Die beiden Richtungen können auch gegeneinander abgeknickt sein.The number and arrangement of directors on both sides needs not to be symmetrical. Depending on the area to be illuminated the two sides can also differ from each other. The two Directions can also be bent against each other.

Eine derzeit angedachte Version weicht vom Beispiel nach Fig. 1 dadurch ab, daß auf dem Substrat insgesamt vier Dipolreihen liegen. Je zwei davon liegen wie in Fig. 1 auf derselben Achse. Die beiden Achsen sind seitlich gegeneinander versetzt, so daß je zwei Dipole in einer Reihe liegen. Die Achse des gemeinsamen Strahlerdipols liegt in der Mitte zwischen den Achsen der Dipolreihen.A currently contemplated version differs from the example according to FIG. 1 in that a total of four rows of dipoles lie on the substrate. Two of them lie on the same axis as in FIG. 1. The two axes are laterally offset from each other so that two dipoles are in a row. The axis of the common radiator dipole lies in the middle between the axes of the dipole rows.

Gerade für Mobilfunkanwendungen im großstädtischen Bereich wird die Antenne in der Regel nicht in der Achse des auszuleuchtenden "Funkschlauchs" liegen können. Sie wird vielmehr unauffällig an einer Gebäudeaußenseite am Rand des "Funkschlauchs" zu montieren sein. Durch Metalle wie Aluminium oder Stahl, die häufig an oder in Gebäudewänden vorhanden sind, wird dabei jede sorgfältige Dimensionierung der Antenne wieder zerstört. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Antenne weist deshalb eine reflektierende Fläche auf, die parallel zur vorgegebenen Ausbreitungsrichtung und parallel zu den Einzelelementen, im Falle der Ausbildung in planerer Technik also parallel zum Substrat, angeordnet ist. Die Größe dieser reflektierenden Fläche ist ähnlich der des Substrats im Falle der planaren Technik. Der Abstand liegt in der Größenanordnung eines Viertels der Wellenlänge.Especially for mobile phone applications in the metropolitan area Antenna usually not in the axis of the light to be illuminated "Funkschlauchs" can lie. Rather, it becomes inconspicuous to be installed on the outside of a building at the edge of the "radio hose" his. Through metals like aluminum or steel, which are often on or in Building walls are in place, every careful Dimensioning of the antenna destroyed again. A special one advantageous embodiment of the antenna therefore has a reflective surface parallel to the given one Direction of propagation and parallel to the individual elements, in the case training in planning technology so parallel to the substrate, is arranged. The size of this reflective surface is similar that of the substrate in the case of planar technology. The distance is in the order of a quarter of the wavelength.

Einerseits werden durch diese reflektierende Fläche die Strahlungskeulen vom Rand des "Funkschlauchs" mehr in dessen Mitte gedrückt. Andererseits ergibt sich dadurch eine Entkopplung zwischen der Antenne und dem dahinter liegenden Gebäude. Wird dann auch noch zwischen der reflektierenden Fläche und der Gebäudewand ein gewisser Abstand eingehalten, so werden die Eigenschaften des Gebäudes sich nicht mehr spürbar auf die Antenneneigenschaften auswirken können. On the one hand, the reflective surface Radiation lobes from the edge of the "radio tube" more in the middle pressed. On the other hand, this results in decoupling between the antenna and the building behind it. It will then also between the reflecting surface and the building wall a certain distance, the properties of the Building no longer noticeable on the antenna properties can impact.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die gesamte Antenne in ein Gehäuse eingebracht. Die Rückseite des Gehäuses ist metallisch leitend und bildet die reflektierende Fläche. Ist auch noch ein Sendeverstärker in die Antenne integriert und ist das Gehäuse an der Rückseite zu Kühlrippen ausgeformt, so ist automatisch auch ein ausreichender Abstand zwischen reflektierender Fläche und Gehäusewand gegeben.In the preferred embodiment, the entire antenna is in one Housing introduced. The back of the case is metallic conductive and forms the reflective surface. Is also a Transmitter amplifier integrated into the antenna and the housing is on the back is formed into cooling fins, so is also automatically sufficient distance between the reflecting surface and Given the housing wall.

Claims

1. Antenna with at least three individual elements that are parallel to each other and perpendicular to a predetermined direction of propagation, of which at least a first individual element (S) and a second individual element (D11, D12, D13) are arranged, tuned and fed so that one Propagation in the specified direction of propagation results from the first via the second individual element, characterized in that on the side of the first individual element opposite the second individual element there is at least one further, third individual element (D21, D22, D23) and that the first and third individual elements are arranged, tuned and fed together in such a way that there is propagation from the first via the third individual element, essentially opposite to the predefined direction of propagation.

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the first Single element (S) is fed and the remaining individual elements (D11, D12, D13; D21, D22, D23) are excited by radiation.

3. Antenna according to claim 1, characterized in that the Individual elements (S; D11, D12, D13; D21, D22, D23) in planar technology are formed on a common substrate (sub).

4. Antenna according to claim 1, characterized in that the Antenna symmetrical with respect to the first individual element (S) is trained.

5. Antenna according to claim 1, characterized in that parallel to the given direction of propagation and parallel to the Individual elements a reflective surface is arranged.

6. Antenna according to claim 5, characterized in that the reflective surface part of an entire antenna containing housing.