EP3214695A1 - Mobile radio antenna - Google Patents

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EP3214695A1
EP3214695A1 EP17157872.7A EP17157872A EP3214695A1 EP 3214695 A1 EP3214695 A1 EP 3214695A1 EP 17157872 A EP17157872 A EP 17157872A EP 3214695 A1 EP3214695 A1 EP 3214695A1
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EP
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antennas
dielectric body
radiators
dipole
mobile radio
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Andreas Vollmer
Max GÖTTL
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    • H01Q21/22Antenna units of the array energised non-uniformly in amplitude or phase, e.g. tapered array or binomial array

Definitions

  • the present invention relates to a mobile radio antenna having a dipole radiator and having a dielectric body disposed on the dipole radiator. Furthermore, the present invention relates to a mobile radio antenna arrangement having a plurality of antennas, with a first subgroup of first antennas and a second subgroup of second antennas. Each of these is preferably a mobile radio antenna for use at a mobile radio base station.
  • the mobile sector dielectric resonator antennas are known in which the dielectric body itself is used as a radiator, which is usually fed via a slot.
  • the object of the present invention is to improve the properties of mobile radio antennas and in particular their applicability in mobile radio antenna arrangements with high single radiator density.
  • the present invention shows a mobile radio antenna, in particular a mobile radio base antenna for a mobile radio base station, with at least one dipole radiator and with a dielectric body arranged on the dipole radiator.
  • the present invention is characterized in that the height H of the dielectric body in the main emission direction is at least 30% of the maximum thickness D of the dielectric body in a cross section perpendicular to the main emission direction.
  • the dielectric body acts as a waveguide for the mobile radio signals radiated by the dipole radiator and thereby shifts the radiation plane of the dipole radiator.
  • the displacement of the radiation plane in particular means changing and / or shifting the effective radiation aperture and / or shifting the phase center of the radiation in the main emission direction. This enables a multiplicity of new fields of application of the combination of dipole radiator and dielectric body, in particular in the area of mobile radio antenna arrangements with a plurality of antennas.
  • the height H of the dielectric body is preferably at least 50% of the maximum thickness D of the dielectric body, more preferably the height H of the dielectric body is at least 70% of the maximum thickness D of the dielectric body. This results in a correspondingly larger shift in the abstraction level.
  • the height H of the dielectric body may be more than 85% of the maximum thickness D of the dielectric body, or even more than 150%.
  • the height H of the dielectric body is at least not limited in principle. However, with respect to the intended application, H ⁇ 6 * D, more preferably H ⁇ 3 * D, is preferred.
  • antennas with a horizontal half width between 55 ° and 100 °, in particular for antennas with a horizontal half width of 65 ° + - 10 ° or 90 ° + - 10 ° while H ⁇ 3 * D.
  • antennas with a horizontal half-width between 23 ° and 43 ° while H ⁇ 6 * D and / or H> 2 * D. This takes into account the increasing height bundling effect of the dielectric body.
  • the height H of the dielectric body in the main emission direction of the dipole radiator is measured.
  • the thickness D is in the cross section of the dielectric body, d. H. measured in a plane perpendicular to the main emission direction of the dipole radiator.
  • the dielectric body does not have to have a symmetrical design.
  • the height of the dielectric body is considered to be the longest extent of the dielectric body in the main emission direction of the dipole radiator, and the thickness of the dielectric body in a height plane to be the longest extent in the cross section, i. H. in a plane perpendicular to this main emission direction.
  • the maximum thickness D of the dielectric body is thus the greatest thickness in a cross section of the dielectric body considered over all height levels.
  • the mobile radio antenna according to the invention is preferably connectable via signal lines to a mobile radio base station in order to receive and / or transmit mobile radio signals.
  • the mobile radio antenna according to the invention is preferably used in a frequency band which is in the range between 100 MHz and 10 GHz, preferably between 500 MHz and 6 GHz.
  • the antenna may have a resonant frequency range which is between 100 MHz and 10 GHz, preferably between 500 MHz and 6 GHz. In principle, they are Higher frequencies are also conceivable, in particular if the dipole radiator is a printed circuit dipole.
  • the dielectric body according to the invention may initially be made of any dielectric material.
  • the dielectric body may be made of a homogeneous dielectric material.
  • the dielectric body may be a solid plastic body.
  • the dielectric body may be made of a first material having a higher relative permittivity and a second material having a lower relative permittivity.
  • the first material may be embedded as granules in the second material or vice versa.
  • the second material may be gaseous and bubble-shaped embedded in the first material. In particular, air bubbles may be provided in the first material.
  • the dielectric body preferably has an effective relative permittivity ⁇ r of more than 2, more preferably of more than 2.5.
  • the effective relative permittivity ⁇ r may, for example, be between 2 and 4, more preferably between 2.5 and 3.5.
  • it can be used solid material with a relative permittivity in this area, or material with a higher relative permittivity and embedded air holes.
  • material having a higher relative permittivity than granules may be embedded in a material having a lower relative permittivity.
  • the material of the dielectric body can have an approximately constant permittivity, or a gradient of permittivity.
  • the dielectric body preferably has an axis of symmetry pointing in the main emission direction. This results in a particularly uniform far-field diagram.
  • the symmetry is particularly preferably an axial symmetry and / or a rotational symmetry.
  • the dielectric body is particularly preferably rotationally symmetrical with respect to an axis of symmetry aligned in the main emission direction of the dipole radiator, ie. H. it has a round cross-section.
  • the maximum thickness D corresponds to the maximum diameter of a cross section of the dielectric body.
  • the dielectric body can be axially symmetrical with respect to an axis of symmetry aligned in the main emission direction of the dipole radiator, for example with a cross-sectional area in the form of a preferably regular polygon, for example a quadrangle or square.
  • the maximum thickness D corresponds to the maximum diagonal of a cross section of the dielectric body.
  • the dielectric body preferably has a rod region. The thickness of the dielectric body deviates in this rod region preferably by a maximum of 30% and more preferably by a maximum of 15% from the maximum thickness D. Therein, the thickness of the dielectric body in a height plane is understood to be its greatest extent in this height level.
  • the cross-sectional area of the dielectric body in the rod region preferably deviates by a maximum of 30% and more preferably by a maximum of 15% from the maximum cross-sectional area of the dielectric body.
  • the dielectric body preferably has, at least in the rod region in each height plane, a cross section which consists of a circle or a preferably regular polygon, eg a quadrangle, hexagon, octagon, etc.
  • a cross section which consists of a circle or a preferably regular polygon, eg a quadrangle, hexagon, octagon, etc.
  • any shape with waveguide function and / or Aperturverschiebungsfunktion is conceivable.
  • the dielectric body in the rod region has a thickness which is constant in the height direction and / or a cross section which remains constant in the height direction.
  • the rod region has in particular a cylindrical shape, preferably a circular cylindrical shape or cuboidal shape.
  • the height of the rod region is between 50 and 100%, more preferably between 65 and 100% of the height H of the dielectric body.
  • the dielectric body may have a lens area.
  • the dielectric body preferably has a cross section which changes in the height direction.
  • the cross-sectional area of the dielectric body in the lens region changes by at least 30% and more preferably by at least 50% with respect to the maximum cross-sectional area of the dielectric body.
  • the lens portion has the shape of a truncated cone or a truncated counter-cone or a truncated pyramid or a truncated counter-pyramid.
  • the smallest diameter or the smallest diagonal of the cut-off cone or counter-cone or the cut pyramid or counter-pyramid is between 30 and 80% of the maximum diameter or the maximum diagonal of the cut cone or counter-cone or the truncated pyramid or counter-pyramid preferably between 40 and 70%.
  • the height of the lens region is preferably between 5% and 50%, preferably between 10% and 35%, of the height H of the dielectric body.
  • the dielectric body preferably has both a rod region and a lens region.
  • the lens region is preferably arranged on the side of the rod region facing away from the dipole radiator.
  • the dielectric body may have only a rod portion having a slightly varying elevation in the height direction.
  • the dielectric body is preferably arranged in the main emission direction on the dipole radiator. Further preferably, no dielectric body is provided in the area of the dipole radiator itself, i. H. the dipole radiator is not embedded in the dielectric body but arranged in the main emission direction on the dielectric body.
  • the dielectric body can be placed directly on the dipole radiator and in particular can be in contact therewith, or can be arranged over a narrow gap of preferably not more than 2 mm away from it.
  • the dielectric body has an axis of symmetry, this preferably coincides with the axis of symmetry of the dipole radiator.
  • the axis of symmetry of a dipole radiator is understood to be an axis extending in the main emission direction, with respect to which the dipole segments forming the dipole radiator are arranged symmetrically.
  • the dipole radiator according to the invention is preferably a dual-polarized dipole radiator.
  • the inventors have recognized that a dielectric body can be used as a waveguide for both polarizations of such a radiator.
  • the two polarizations of the radiator are orthogonal to one another and / or have separate ports for the supply of mobile radio signals.
  • the two dipoles of the dual-polarized dipole radiator have the same axis of symmetry, wherein the two dipoles are preferably arranged crosswise with respect to the common axis of symmetry.
  • it can be a dipole square.
  • the dipole radiator preferably has a base region which extends in the main emission direction and dipole segments arranged on the base region, which preferably extend perpendicular to the main emission direction.
  • the dipole radiator used according to the invention may comprise one or more additional radiators, which may also be based on other radiating principles.
  • one or more additional radiators can be integrated in the dipole radiator.
  • the dipole radiator can have one or more slots, which act as slot radiators, so that the dipole radiator used according to the invention is electrically a combination of dipole radiator and slot radiator.
  • antennas with a horizontal half width between 55 ° and 100 °, in particular for antennas with a horizontal half width of 65 ° + - 10 ° or 90 ° + - 10 ° D ⁇ 1 . 5 * ⁇ ⁇ ⁇ r - 1 . prefers D ⁇ 1 . 25 * ⁇ ⁇ ⁇ r - 1 ,
  • antennas with a horizontal half width between 23 ° and 43 ° or for antennas with a relative bandwidth of more than 40% D ⁇ 2 . 5 * ⁇ ⁇ ⁇ r - 1 ,
  • a resonant frequency range refers to a coherent frequency range of the radiator which has a return loss of better than 6 dB or better 10 dB or better 15 dB.
  • the selected limit value of the return loss depends on the specific application of the antenna.
  • the center frequency is defined as the arithmetic mean of the highest and lowest frequencies in the resonant frequency range.
  • the resonant frequency range and thus the center frequency are determined according to the invention preferably with respect to the impedance position in the Smith chart, assuming subsequent elements for optimal impedance matching and / or impedance transformation.
  • the lowest resonant frequency range is preferably understood to be the lowest resonant frequency range of the antenna used for transmitting and / or receiving.
  • the directivity of the dielectric body can be influenced by the use of different body shapes and sizes. Furthermore, a combination with a conductive and / or metallic element is conceivable in order to influence the properties of the antenna.
  • a conductive and / or metallic element is preferably arranged in and / or on the dielectric body.
  • the bundling effect can be influenced by such metallic elements.
  • the conductive and / or metallic element may be a coating of an inner or outer surface of the dielectric body.
  • it may be a conductive and / or metallic disk arranged in or on the dielectric body. Both variants can be combined with each other.
  • the conductive and / or metallic element surrounds an outer circumference of the dielectric body.
  • this may be a metallization of the outer circumference of the dielectric body.
  • the conductive and / or metallic element may extend in a plane perpendicular to the main radiation direction.
  • a metallic disc is used, which extending in a plane perpendicular to the main radiation direction of the dipole radiator.
  • Such a metallic disc can be arranged, for example, between a rod part and a lens part of the dielectric body.
  • the conductive and / or metallic element can be used in particular to improve the bundling effect in frequency ranges in which the bundling effect of the dielectric body is less strong.
  • the conductive and / or metallic element has a bundling effect, which is maximal for a frequency f met .
  • the dielectric body preferably has a bundling effect, which is maximal for a frequency f diel .
  • the frequencies f met and f diel differ here .
  • the bundling effect of the conductive and / or metallic element and the bundling effect of the dielectric body are thereby maximum for different frequency range, so that the far field characteristics of the antenna according to the invention are improved by the combination of dielectric body and conductive and / or metallic element over a wider frequency range.
  • the frequency f met is smaller than the frequency f diel .
  • the conductive and / or metallic element is thus optimized for smaller frequencies, the dielectric body for larger frequencies.
  • the frequency f met may be smaller than the center frequency f res of the lowest resonance frequency range of the antenna, and the frequency f diel greater than this center frequency f res .
  • a certain distance between the two frequencies f diel and f met may preferably exist.
  • the following relationship preferably applies here: f diel - f mead / f diel > 0 . 1 * f diel .
  • the antenna according to the invention preferably has a reflector, on which the dipole radiator is arranged.
  • the reflector preferably has a conductive reflector plane which is perpendicular to the main emission direction of the dipole radiator.
  • the reflector may have a subreflector.
  • this subreflector is designed as a reflector frame.
  • the edge length of the reflector frame is greater than the maximum thickness D of the dielectric body.
  • the distance between the dipole radiator and the reflector can be between 0.05 ⁇ and 0.5 ⁇ , preferably between 0.1 ⁇ and 0.4 ⁇ .
  • is the wavelength of the center frequency of the lowest resonant frequency range of the antenna.
  • the reflector may have a bundling effect, which is a maximum for a frequency f ref .
  • the dielectric body preferably has a bundling effect which is maximal for a frequency f diel , wherein the two frequencies f ref and f diel do not coincide. As a result, the bundling effect is achieved over a larger frequency range, since the reflector and the dielectric body optimally bundle for different frequency ranges.
  • the frequency f ref may be smaller than the frequency f diel , ie the reflector is designed for lower frequencies than the dielectric body.
  • the frequency f ref may be smaller than the center frequency f res of the lowest resonance frequency range of the antenna, and the frequency f diel may be greater than the center frequency f res .
  • f diel -f ref there may be a certain distance between the frequency components f diel and f ref .
  • / f diel > 0.1 * f diel
  • / f diel > 0.2 * f diel .
  • the antennas according to the invention can be used in particular together with other antennas as part of an antenna arrangement.
  • the present invention in a second aspect comprises a mobile radio antenna arrangement having a plurality of antennas, in particular for a mobile radio base station, having a first subgroup of one or more first antennas and a second subgroup of one or more second antennas.
  • the first antennas each comprise a dipole radiator with a first dielectric body arranged on the dipole radiator, the height H 1 of the first dielectric body being at least 30% of the maximum thickness D of the first dielectric body.
  • the second antennas each comprise a radiator without a dielectric element or with another, second dielectric element. In this case, in particular, a plurality of first antennas are preferably used.
  • the inventors of the present invention have recognized that the use of dielectric bodies in mobile radio antenna arrangements with a plurality of antennas allows the remote field values of the mobile radio antenna arrangement to be influenced.
  • the dielectric bodies only in a first subset of radiators, or by using different dielectric bodies for different subgroups of radiators, the effective radiation level of the respective radiators of the subgroup can be changed.
  • a plurality of first antennas are preferably provided, the dipole radiators of the first antennas having identical resonance frequency ranges.
  • the first antennas can be used for operation in the same mobile radio frequency band.
  • the dipole radiators of the first antennas are identical.
  • the dipole radiators of the first antennas have the same emission level and / or height H S1 over a common reflector. This allows a simple interconnection of the dipole radiator of the first antennas and thus the first antennas.
  • a plurality of second antennas are provided, wherein the radiators of the second antennas have identical resonance frequency ranges.
  • the second antennas can be used for operation in the same mobile radio frequency band.
  • the radiators of the second antennas are identical.
  • the emitters of the second antennas may have the same emission level and / or height H S2 over a common reflector. As a result, a simple interconnection of the radiator of the second antennas and thus the second antennas is possible.
  • the first dielectric bodies of the first antennas each have the same height H 1 . Furthermore preferably, the first dielectric bodies are designed to be identical to one another. The first dielectric bodies thus influence the radiation characteristics of the radiators of the first antennas in the same way.
  • the second dielectric bodies insofar as they are used, each have the same height H 2 . Further preferably, the second dielectric bodies are identical to each other. Also by this The second dielectric bodies influence the radiation of the radiators of the second antennas in the same way.
  • the first dielectric bodies differ from the second dielectric bodies when used, in particular with regard to their height.
  • the first and second dielectric bodies thus influence the radiation of the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas in different ways.
  • the dipole radiators of the first antennas are dual-polarized dipole radiators. This optimally utilizes the space within the mobile radio antenna arrangement.
  • the emitters of the second antennas can be dual-polarized emitters.
  • the emitters of the second antennas may be dipole emitters. In particular, this may be the dual-polarized dipole radiators in the emitters of the second antennas.
  • the present invention is also used with other radiators of the second antennas.
  • the first subgroup of antennas of the antenna arrangement according to the invention may have separate ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals.
  • the first subset of antennas can thus be used separately from the second subset of antennas for transmitting and / or receiving mobile radio signals.
  • first subgroup and the second subgroup of antennas of the antenna arrangement according to the invention may also have common ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals
  • the antennas of the first and / or the antennas of the second subgroup each form one or more group antennas and have common ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals.
  • the first antennas of the first subgroup can be interconnected to one or more array antennas.
  • the first antennas of the first subgroup can be connected to one or more common ports via one or more phase shifters.
  • the second antennas of the second subgroup can form one or more array antennas, and in particular can communicate with one or more common ports via one or more phase shifters.
  • the antennas of the first subgroup may each have separate ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals.
  • the antennas of the second subgroup may each have separate ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals. Beamforming or beamshaping applications are possible with the separate ports of each antenna.
  • the individual antennas can preferably be connected together to form different group antennas and / or operated individually for separate channels.
  • dielectric bodies according to the invention has advantages in many different antenna arrangements.
  • the dielectric bodies can be used to move the radiation levels of the respective subgroups of antennas away from one another to move or toward each other or to increase the radiation level of lower arranged radiators in order to improve their emission characteristics.
  • the dielectric bodies shift the radiation planes of the first antennas and the second antennas away from one another.
  • the first dielectric bodies can be used to move the emission plane of the first antennas away from the emission planes of the second antennas. This reduces the coupling of the first antennas and the second antennas in the mobile radio antenna arrangement according to the invention.
  • Such a shift of the radiation levels is used in particular when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas are arranged in a common plane and / or have the same height H S over a common reflector.
  • the emitters of the first and second antennas would have the same levels of abstraction per se.
  • the first antennas have a different emission level than the second antennas.
  • the emission level of the first antennas is raised above the emission level of the second antennas.
  • the displacement V of the radiation plane through the first dielectric body and the height H S of the dipole radiators of the first antennas over a common reflector preferably have the following relation: 0.5 H S > V.
  • the height H 1 of the first dielectric Body and the height H S of the dipole radiators of the first antennas on a common reflector the following relationship: 0.5 H S > H 1 .
  • the displacement of the emission planes according to the invention can be used in particular in a mobile radio antenna arrangement in which the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have the same resonant frequency ranges and / or the same structure.
  • the first and the second antennas for the same or different mobile bands can be used.
  • the resonant frequency ranges of the individual antennas formed by the radiators and the dielectric bodies can nevertheless differ, since the use of the dielectric bodies also Influence on the resonant frequency ranges of the antenna formed by the radiator and dielectric body.
  • An inventive shift of the radiation levels can be used both when the antennas of the first and the second subgroup each form one or more array antennas, as well as when the antennas of the first and the second subgroup each have separate ports for transmitting and receiving mobile radio signals exhibit.
  • the first and the second antennas can be or are connected together to form one or more array antennas.
  • the dielectric bodies move the emission planes of the first antennas and the second antennas toward one another.
  • the first dielectric bodies may be used to move the radiation plane of the first antennas toward the radiation plane of the second antennas.
  • Such a succession movement of the planes of abstraction is used in particular when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas are arranged in different planes and / or have different heights H S1 and H S2 above a common reflector.
  • the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have, in principle, different levels of emission. This distance between the radiation levels of the radiators can be reduced by the use of dielectric bodies.
  • the still remaining distance A between the planes of abstraction has the following relation to the height H S1 of the first dipole radiators over a common reflector: A> 0.5 H S1 , preferably A> 0.2 H S1 .
  • the distance A can also be completely 0, ie the levels of abstraction are equalized to one another.
  • Such a succession movement of the radiation levels is preferably used when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have the same resonant frequency ranges and / or have the same structure.
  • such a configuration is furthermore used when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas are connected together to form one or more array antennas. In particular, this makes it possible to match the emission level of the individual radiators of a group antenna formed by dipole radiators of the first antennas and radiators of the second antennas.
  • the dipole radiators of the first antennas are arranged in a first plane and the second antennas have metal structures which are arranged in a second plane above the first plane are.
  • the first dielectric bodies extend at least to the second level of the metal structures of the second antennas and / or raise the radiation plane of the dipole radiators of the first antennas at least to the second level. The use of the dielectric bodies thus prevents the metal structures of the second antennas from impairing the emission characteristic of the dipole radiators of the first antennas in a manner which was frequently encountered in the prior art.
  • Such a configuration is used in particular when the height H S1 of the dipole radiators of the first antennas above a common reflector is smaller than the height H S2 of the radiators of the second antennas above the common reflector.
  • such a configuration can be used, in particular, when the center frequency of the lowest resonant frequency range of the dipole radiators of the first antennas is higher than the center frequency of the lowest resonant frequency range of the radiators of the second antennas or if the first antennas are used for radiating in a higher frequency band than the second antennas.
  • the radiators of the second antennas are usually larger than the dipole radiators of the first antennas, and therefore protrude beyond the dipole radiators of the first antennas. Due to the inventive displacement of the radiation plane of the dipole radiator of the first antennas by the use of the first dielectric body whose radiation power can be significantly improved because they are less affected by the emitters of the second antenna.
  • the radiators of the second antennas may be designed as dipole radiators and arranged in a plane above the plane of the dipole radiators of the first antennas.
  • the radiators of the second antennas may have bases which are higher than the bases of the dipole radiators of the first antennas, so that the dipole segments of the radiators of the second antennas arranged on the pedestals are arranged above the dipole segments of the radiators of the first antennas.
  • the first dielectric bodies are designed such that they protrude at least as far as the dipole segments of the dipole radiators of the second antennas and preferably beyond them.
  • the first and the second antennas are preferably used for different frequency bands and / or have different resonance frequency ranges.
  • the second antennas may consist of a plurality of dipoles, which are arranged in the form of a square and / or cross and / or a T.
  • third radiator in the region of the radiators of the second antennas be arranged third radiator.
  • These third radiators preferably have the same resonance frequency range and / or are used for the same frequency band as the dipole radiators of the first antennas.
  • the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas may have different resonance frequency ranges and / or be used for different frequency bands.
  • the third emitters Due to the arrangement of the third emitters in the area of the emitters of the second antennas, these emitters usually can not have the same plane as the dipole emitters of the first antennas.
  • the third radiators can be arranged on radiators of the second antennas, and thus arranged on a different plane than the dipole radiators of the first antennas.
  • the dipole radiators of the first antennas are disposed between the radiators of the second antennas.
  • the first dielectric bodies have a dual function. On the one hand, they improve the emission possibilities of the first antennas, since the emitters of the second antennas less hinder their emission due to the shift in the emission plane of the dipole radiators of the first antennas. Furthermore, the first dielectric bodies approximate the radiation plane of the dipole radiators of the first antennas to the radiation level of the third radiators.
  • the radiators of the second antennas can have radiator elements which extend parallel and / or perpendicularly and / or obliquely to the emission direction.
  • the third radiator can be arranged within the radiator elements extending parallel and / or perpendicular and / or obliquely to the emission direction.
  • the third emitters may be dual polarized emitters.
  • the dipole radiators of the first antennas and the third radiators can be of the same design.
  • the last-described embodiment of a mobile radio antenna arrangement can be used in particular when the dipole radiators of the first antennas and the third radiators are connected together to form a group antenna and / or can be interconnected.
  • the dipole radiators of the first antennas and the third radiators can be combined via one or more phase shifters to form one or more array antennas.
  • the mobile radio antenna arrangement preferably comprises at least one column or row of antennas, wherein the first and second antennas are arranged alternately in the column or row and / or wherein the second antennas are arranged between two columns or rows of first antennas.
  • the array antenna can have a plurality of columns and rows, wherein the first and the second antennas are alternately arranged in the plurality of columns and rows and / or wherein the second antennas are arranged between a plurality of columns and rows of first antennas.
  • the mobile radio antenna arrangement may further comprise a housing, within which the first and the second antennas are arranged. Furthermore, the mobile radio antenna arrangement preferably has ports via which the mobile radio antenna arrangement can be connected to a mobile radio base station. Furthermore, phase shifters can be provided in the housing, via which antennas of the mobile radio antenna arrangement are interconnected to form group antennas.
  • the first antennas used are preferably mobile radio antennas, as described in more detail in accordance with the first aspect of the present invention.
  • This relates in particular to the design and / or dimensioning of the first dielectric bodies of the first antennas, which is preferably carried out as described above with regard to the first aspect.
  • the second antennas may in principle also be constructed in accordance with the first aspect of the present invention.
  • the second antennas do not have dielectric bodies and accordingly are not configured according to the first aspect of the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of a mobile radio antenna according to the invention.
  • This is preferably a mobile radio antenna which can be connected via signal lines to a mobile radio base station in order to receive and / or transmit mobile radio signals.
  • the exemplary embodiment of the mobile radio antenna consists of a dipole radiator 1, on which a dielectric body 2 is arranged.
  • the dipole radiator 1 has a base 3 which carries dipole segments 4.
  • the dipole segments 4 extend in a plane perpendicular to the main emission direction of the mobile radio antenna.
  • the dipole radiator 1 is arranged on a reflector 10 which is plate-shaped and extends in a plane perpendicular to the main emission direction and thus parallel to the plane of the dipole segments 4. Through the base 3, the dipole segments 4 are held at a height H S above the reflector 10.
  • the dipole radiator 1 is a dual-polarized dipole radiator.
  • the first polarization is formed by a first dipole formed by two opposite dipole segments 4, the second polarization by two further, also opposite dipole segments 4.
  • the two polarizations are orthogonal and crosswise to each other.
  • the dipole radiator is designed as a dipole square, in which the four dipole segments are arranged around a common axis and occupy four sectors of a square.
  • the two polarizations of the dipole radiator are used separately for transmitting and / or receiving mobile radio signals, and have separate ports 12 and 13 for this purpose.
  • a dielectric body 2 is arranged according to the invention.
  • the dielectric body 2 has an underside with which it is arranged on the plane formed by the dipole segments 4 of the dipole radiator 1.
  • the underside of the dielectric body may include mechanical attachment areas for attachment to the dipole. These may e.g. as noses and / or grooves protrude into the area of the dipole.
  • the underside of the dielectric body is preferably planar at least except for the mechanical fastening regions, and / or extends parallel to the plane of the dipole segments 4 or a plane which is perpendicular to the main emission direction of the antenna.
  • the underside of the dielectric body is placed directly on the dipole segments 4, or only separated by a narrow air gap of preferably not more than 2 and both preferably at most 1 mm.
  • the dielectric body comprises a rod region 8 and a lens region 9.
  • the dielectric body exhibits a cross section which is constant in the main emission direction, which is the cross section in a plane perpendicular to the main emission direction.
  • the dielectric body has a rotational symmetry.
  • the symmetry axis of the dielectric body runs parallel to the main emission direction of the dipole radiator 1 and coincides with the symmetry axis of the dipole radiator 1.
  • the dielectric body is designed as a solid circular cylinder.
  • the lens region 9 is designed in the embodiment as a counter-cone. As will be shown in more detail below, however, other shapes are also conceivable for the lens region. Furthermore, the lens area 9 can also be dispensed with completely, so that the entire dielectric body is designed as a dielectric rod.
  • the dielectric body according to the present invention is used to displace the emission plane 6 of the dipole radiator in the main emission direction, so that the emission plane 7 of the antenna formed from dipole radiator 1 and dielectric body 2 is arranged above the emission plane 6 of the dipole radiator 1 itself.
  • this shift in the emission level enables a multitude of applications, in particular if the mobile radio antenna according to the invention is combined with other antennas in an antenna arrangement.
  • the antenna further has a sub-reflector frame 11, which is arranged on the plate-shaped main reflector 10 and surrounds the antenna.
  • the subreflector frame improves the directivity.
  • the inventive shift of the Abstrahlebene is characterized by the in FIG. 3 occupied E-field diagrams occupied. As can be seen from these diagrams, the region of the strongest E-field distribution and thus in the plane of emission of the dipole segments of the dipole radiator 1 is displaced in the emission direction by the dielectric body placed on the antenna, at least by the height of the rod region 8 of the dielectric body 2.
  • the dimensions of the dielectric body are shown schematically.
  • the maximum thickness D of the dielectric body 2 ie its maximum extent in a plane perpendicular to the main emission direction
  • the height H of the dielectric body ie a maximum extent in the emission direction
  • dielectric bodies are used in which the height H is at least 30% of the maximum thickness D.
  • the height H is at least 50% of the maximum thickness D, further preferably at least 70% of the maximum thickness D. In this way, according to the invention, a corresponding displacement of the radiation level is achieved.
  • the height of the bar area 8 i. the maximum extension of the rod region in the main emission direction, at least 20% of the maximum thickness D, preferably at least 30% of the maximum thickness D, furthermore preferably at least 40% of the maximum thickness D.
  • the height H of the dielectric body or of the rod region of the dielectric body is at least in principle not limited.
  • FIG. 5 shows four different embodiments, which differ with respect to the height H of the dielectric body.
  • the dielectric body has a diameter D of 50 mm.
  • the height H is 50 mm, 75 mm, 100 mm or 200 mm in the four embodiments.
  • a dielectric body was used which consists exclusively of a rod region and has no lens region.
  • FIG. 6 shows in the upper diagram the S parameter in copolarization as a function of the frequency in a frequency range between 1.7 GHz and 2.7 GHz. It becomes clear that the course of the S-parameter depends on the height H. Furthermore, the height H also has an influence on the position of the resonant frequency range, with larger heights tending to broaden the resonant frequency range.
  • the increasing number of local minima / maxima is due to constructive and / or destructive superposition of electromagnetic fields. It can be assumed that the local minima and maxima by different emission points along the axis of the dielectric body to conditions come, ie a part of the energy is radiated along the body (radiating modes) and a part of the energy passed on (bound modes).
  • FIG. 7 shows the electric field in V / m for the frequency 2.6 GHz and for a dielectric body with the height H of 50 mm and 200 mm. At both body levels, the electric field completely penetrates the dielectric bodies. Further, the electric field in the body having a height H of 200 mm repeats periodically along the Z-axis, that is, in the main radiation direction. This illustrates the waveguide function and the displacement of the phase center of the radiation along the z-axis and thus in the main emission direction.
  • Fig. 7 shows the electric field for the antenna port 1 and thus the polarization 1, and for the antenna port 2 and thus in the polarization 2. Both fields are orthogonal to each other, whereby a high isolation or decoupling between the two antenna ports is achieved.
  • FIG. 7 shows, on the one hand, that the height H of the dielectric body must not fall below a certain minimum height if the dielectric body is to function as a waveguide.
  • the antenna gain in copolarization at 2.6 GHz for a height of 50 mm and a height of 200 mm of the dielectric body is shown in three dimensions.
  • the directivity of the main lobe is significantly increased by the extension of the dielectric body, but side lobes are added.
  • FIG. 9 shows the dependence of the thickness of such a rod radiator on the wavelength of the center frequency of the resonant frequency range and the effective relative permittivity ⁇ r in a rod radiator.
  • the maximum thickness D of the dielectric body is selected in the following range: 0 . 5 * ⁇ ⁇ ⁇ r - 1 ⁇ D ⁇ 1 . 5 * ⁇ ⁇ ⁇ r - 1 . prefers 0 . 75 * ⁇ ⁇ ⁇ r - 1 ⁇ D ⁇ 1 . 25 * ⁇ ⁇ ⁇ r - 1 ,
  • FIG. 10 Here, on the one hand, a comparative example without dielectric body (000) and two examples 001 and 002, each with dielectric bodies of different sizes, are shown.
  • the reflector has a length and a width of 144 mm, the sub-reflector a length and width of 97 mm and a height of 21 mm.
  • the used dipole radiator in all versions is the identical radiator, with a resonant frequency range between 1.7 and 2.7 GHz.
  • the dielectric body has a diameter and thus a maximum thickness D in the sense of the present invention of 90 mm and a height H of 80 mm, in Example 002 a diameter and thus a maximum thickness D in the sense of the present invention of 50 mm and a height H of 50 mm.
  • the relative permittivity of the material used is 2.8 each.
  • the use of the dielectric body having the smaller diameter D also causes the resonance frequency range to be changed. While the entire frequency range between 1.8 and 2.7 is usable for the larger dielectric body, the smaller dielectric body in Example 002 restricts the usable range to frequencies between 2.1 and 2.7. Therefore, for lower frequencies, the smaller dielectric body no longer works as a waveguide due to its small diameter. However, no diagram is included for this.
  • FIG. 11 now shows the opening angle at 10 dB or 3 dB for the three examples. Again, the lower opening angle when using the dielectric body according to the invention again shows.
  • the dielectric body preferably has an effective relative permittivity of greater than 2, more preferably greater than 2.5.
  • the dielectric body can be achieved, for example, by fabricating the dielectric body from a solid material having a corresponding relative permittivity.
  • the body could also be made of a material having a higher relative permittivity of e.g. 6, and have air holes which again reduce the effective relative permittivity of the dielectric body.
  • a material with a low relative permittivity could be used, in which a granulate with a high relative permittivity is injected.
  • it could be incorporated into a matrix material having a relative permittivity of 1 and a granulate having a relative permittivity of 30.
  • the effective relative permittivity is constant in a preferred embodiment over the extent of the dielectric body.
  • the height H S of the dipole or the dipole segments 4 is shown above the reflector 10.
  • the bundling effect of the dielectric body depends on the maximum thickness D and the diameter of the dielectric body, respectively.
  • the distance H S between the dipole and the reflector can now be optimally designed for low frequencies, while the maximum thickness D or the diameter of the dielectric cone is optimally designed for high frequencies.
  • the radiation properties of the antenna can furthermore be influenced by the use of metallic and / or conductive objects in the region of the dielectric body.
  • one or more metal discs or plates 14 may be mounted in the dielectric body or on the dielectric body.
  • a metal disk which is perpendicular to the main emission direction, can be integrated into the dielectric body or attached to its underside.
  • the surface metallization 15 is preferably arranged exclusively on the outer circumference of the dielectric body.
  • the directivity of the antenna can be influenced.
  • the electrical and conductive elements are designed so that their bundling effect is optimal for a different frequency range than the bundling effect of the distance H S between the dipole and the reflector, and / or the bundling effect of the dielectric body.
  • Embodiment 000 is a comparative example without a dielectric body.
  • the exemplary embodiment 001 has a lens area configured as a countercone, that embodiment 002 has a lens area embodied as a cone, and that the embodiment 003 is designed without a lens area.
  • Figure 14a shows the far-field diagram of the antenna for the Nutzpolarisation, FIG. 14b for the cross polarization. It can be seen that, as already shown above, the directivity and the gain in the emission direction can be increased by the use of the dielectric body. However, the different lens shapes for examples 001 and 002 have virtually no influence on the diagrams. The slightly different embodiment of the diagram for example 003 is more likely to be explained by the greater effective height H of the dielectric body and the amplification of the secondary maxima already discussed above at higher altitudes.
  • the change in the emission plane according to the invention can be used, in particular in group antenna arrangements with a high single radiator density, to change the far-field characteristic.
  • the dielectric bodies according to the invention are thereby used only in a part of the antennas, so that their emission level is shifted to a height which is in a preferred relation to the emission level of the remaining emitters.
  • FIG. 15 shows a first embodiment of a mobile radio antenna arrangement according to the invention with a first group of first antennas 21, which are designed as antennas according to the invention and consist of a dipole radiator with a dielectric body 23 and a second subset of second antennas 22, which have no dielectric body.
  • the dipole radiators of the first antennas 21 and the second antennas 22 identical.
  • the emission plane of these antennas is shifted with respect to the second antennas.
  • the dipole radiators of the first antennas and the second antennas are arranged on a common reflector 10 and would therefore have the same radiation plane without the dielectric bodies 23.
  • the displacement of the aperture or the radiation level of the individual radiators therefore reduces the mutual coupling of the individual antennas.
  • the near-field coupling and consequently the far-field values such as the aperture angle and the directivity of the antenna can be improved.
  • the antenna arrangement has a plurality of rows 24, 24 ', 24 "and a plurality of columns 25, 25', 25".
  • the first antennas 21 with a dielectric body 23 and the second antennas 22 without such a dielectric body alternate in both the rows and in the columns.
  • FIG. 16 shows as Comparative Example V000 an antenna arrangement in which all antennas without dielectric body are executed and as Comparative Example V001 an embodiment in which all the antennas have a dielectric body.
  • This in FIG. 15 illustrated embodiment of the antenna arrangement according to the invention is shown as example V002.
  • the exemplary embodiment according to the invention has both the best directivity at least in the area of the main lobe and the best gain in the area of the main lobe.
  • the first and the second antennas can be configured jointly as a group antenna.
  • a row or a column of antennas can be connected via a phase shifter to a common port or, since these are dual-polarized antennas, to two common ports.
  • a phase compensation is preferably carried out between the first and second antennas of such a group antenna in order to compensate for the effects of the dielectric body on the phase position within the array antenna.
  • the first antennas may also form one or more array antennas below, while the second antennas each form one or more separate array antennas below.
  • the first antennas within a column or row are connected via a phase shifter to one or more common ports, and the second antennas within a column or row are connected via one or more phase shifters with one or more ports.
  • the individual antennas may also each have separate ports in order to be flexibly interconnected, for example, for beamforming or beamshaping applications, or to be able to be operated separately.
  • the antenna arrangement is preferably an active antenna arrangement, in which each of the individual antennas is assigned a separate amplifier.
  • the antenna arrangement according to the invention may also be a passive antenna without an amplifier.
  • FIG. 15 illustrated embodiment of a mobile radio antenna arrangement according to the invention come as spotlights dual polarized dipole radiator used.
  • these emitters are designed as already described above with respect to FIG FIG. 1 shown embodiment is shown in more detail.
  • the first and the second antennas differ in the embodiment solely by the use of a dielectric body according to the present invention in the first antennas, while the dipole radiators are made identical.
  • the dielectric bodies are preferably designed as described above.
  • FIG. 18 a second embodiment of an antenna arrangement according to the invention is shown.
  • an antenna according to the prior art is shown.
  • This has first antennas 31 and second antennas 32.
  • the first antennas are used for transmitting and / or receiving in a higher frequency band
  • the second antennas 32 for transmitting and / or receiving in a lower frequency band.
  • the first antennas and second antennas are each dipole radiators. Since the dipole radiators of the second antennas are designed for lower frequencies, they have a greater distance from the common reflector 10 than the dipole radiators of the first antennas. Thus, the radiation plane 6 of the first antennas 31 lies below the plane 34 of the dipole segments of the second antennas. This leads to the prior art that the emission power of the first antennas is significantly affected.
  • dielectric bodies 33 are arranged on the first antennas 31 with an otherwise identical structure, which raises the radiation plane of the first antennas 31 from the emission plane 6 of their dipole radiators via the plane 34 of the dipole segments of the second antennas 32.
  • the emission characteristic of the first antennas 31 is no longer negatively influenced by the presence of the second antennas.
  • the displacement V and, equivalently, the height H of the dielectric bodies 33 in this exemplary embodiment is thus greater than the distance K between the emission plane 6 of the dipole radiators of the first antennas 31 and the emission plane 34 of the dipole radiators of the second antennas.
  • the dipole radiators of the first antennas are in turn dual-polarized dipole radiators. In particular, these are designed as already described above with regard to in FIG. 1 shown embodiment has been shown.
  • the dipoles of the second antennas 32 are designed as VH poles, i. spaced-apart dipoles 32 and 32 'are used, each with orthogonal polarizations. These are interconnected via a 180 ° hybrid coupler to form an X-pole.
  • the second antennas can be used, for example, as a low-band antenna for the mobile radio frequency band between 698 and 960 MHz, the first antennas as a high-band antenna for the frequency range between 1710 and 2690 MHz.
  • the first antennas are arranged in four columns of two antennas, wherein the second antennas are arranged between the rows thus formed.
  • the dipoles of the second antennas 32 can also be arranged in a square, wherein in each case a first antenna 31 is located within such a square. Furthermore, further first antennas 31 may be arranged between such squares of second antennas 32. Alternatively or additionally, the second antennas 32 may also be arranged in the form of a cross.
  • FIG. 20 A third embodiment of an antenna arrangement according to the invention is in Figures 20 and 21 shown. Top in FIG. 20 again, an antenna according to the prior art is shown, while below the dielectric body equipped embodiment of the present invention is shown.
  • the antenna arrangement according to the invention has first antennas 41, second antennas 42 and third antennas 43.
  • the first antennas 41 and the third antennas 43 are used for transmission in the same frequency band, while the second antennas 42 are used for transmission in a lower frequency band.
  • the third antennas 43 are arranged in the region of the second antennas 42, and offset in the emission direction relative to the first antennas 41 upwards.
  • the second antennas 42 also have metal elements which extend into a plane above the emission plane 45 of the dipole radiators of the first antennas 41.
  • the second antennas are antennas with sidewalls 47 and 48 running obliquely to the main emission direction, between which slots 49 are formed, which act as slit radiators.
  • the oblique side walls 47 and 48 together form a kind of funnel. Between these funnel-shaped antennas, the dipole radiators of the first antennas 41 are arranged.
  • the second antennas could also consist of dipole radiators, which are arranged in a square.
  • the radiation of the first antennas is considerably impaired by the metallic elements of the second antennas 42 arranged above in the emission direction. Furthermore, the dipole radiators of the first antennas 41 and the dipole radiators of the third antennas 43 have different emission planes 45 and 46.
  • dielectric bodies 44 on the dipole radiators of the first antennas 41.
  • the height H of the dielectric bodies corresponds to the distance between the radiation plane 46 of the dipole radiators of the third antennas and the radiation plane 45 of the dipole radiators of the first antennas.
  • the first and the third antennas having essentially the same level of abstraction. Furthermore, the radiation plane of the first antennas is lifted above the plane of the metallic elements of the second antennas, so that their radiation properties are no longer adversely affected.
  • the dipole radiators of the first and third antennas can be dual-polarized dipole radiators.
  • the dipoles of the two polarizations are arranged crossed to one another.
  • the dipole radiator can be designed as this with respect to the embodiment in FIG. 1 was described in more detail.
  • the dipole radiators of the first and the third antennas may be of identical design and / or have the same resonant frequency ranges. They usually have only slight differences in the base area with regard to their attachment.
  • the first and the third antennas are used for transmitting and / or receiving in the same frequency band.
  • the first and the third antennas can be interconnected to one or more array antennas and in particular via one or more phase shifter with one or more common ports in combination.
  • the second antennas are preferably used for transmitting and / or receiving in a lower frequency band than the first and / or the third antennas.
  • the second antennas are connected together to form one or more array antennas and, in particular, can communicate with one or more ports via one or more phase shifters.
  • the second antennas 42 and the first antennas 41 are arranged on a common reflector 10.
  • the third antennas are arranged within the second antennas, and preferably have their own sub-reflector, which also is disposed within the second antenna 42.
  • the first antennas may further comprise frame-shaped subreflectors 11.
  • antennas used in the mobile radio antenna arrangements according to the invention are preferably first antennas, as described in more detail above with regard to the antennas according to the invention. In particular, this applies to the design and / or the design of the dielectric body.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mobilfunkantenne, insbesondere für eine Mobilfunk-Basisstation, mit mindestens einem Dipol-Strahler und mit einem auf dem Dipol-Strahler angeordneten dielektrischen Körper, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Höhe H des dielektrischen Körpers in Hauptabstrahlrichtung mindestens 30 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers in einem Querschnitt senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung beträgt.The present invention relates to a mobile radio antenna, in particular for a mobile radio base station, with at least one dipole radiator and with a disposed on the dipole radiator dielectric body, which is characterized in that the height H of the dielectric body in the main emission at least 30% of maximum thickness D of the dielectric body in a cross section perpendicular to the main emission direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mobilfunkantenne mit einem Dipol-Strahler und mit einem auf dem Dipolstrahler angeordneten dielektrischen Körper. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Mobilfunkantennenanordnung mit einer Mehrzahl von Antennen, mit einer ersten Untergruppe aus ersten Antennen und einer zweiten Untergruppe aus zweiten Antennen. Bevorzugt handelt es sich dabei jeweils um eine Mobilfunkantenne zur Verwendung an einer Mobilfunkbasisstation.The present invention relates to a mobile radio antenna having a dipole radiator and having a dielectric body disposed on the dipole radiator. Furthermore, the present invention relates to a mobile radio antenna arrangement having a plurality of antennas, with a first subgroup of first antennas and a second subgroup of second antennas. Each of these is preferably a mobile radio antenna for use at a mobile radio base station.

Der Einsatz dielektrischer Stabantennen ist bisher lediglich aus dem Bereich der Radartechnik bekannt.The use of dielectric rod antennas has hitherto been known only from the field of radar technology.

So ist es aus der Veröffentlichung " Compact, dual polarized UWB-antenna, embedded in a dielectric", Grzegorz Adamiuk et al., IEEE transactions on antennas and propagation, Volume 56, No. 2, February 2010 eine UWB-Antenne bekannt, bei welcher ein dual-polarisierter, aus zwei Schlitzstrahlern zusammengesetzter Strahler in einem dielektrischen Körper in Form eines Konus angeordnet ist.So it is from the publication " Grzegorz Adamiuk et al., IEEE transactions on antennas and propagation, Volume 56, No. 2, February 2010 a UWB antenna is known in which a dual-polarized, composed of two slit radiator radiator is disposed in a dielectric body in the form of a cone.

Die Veröffentlichung " An ultra-wideband dielectric rod antenna fed by a planar circular slot", Mario Leib et al., IEEE transactions on microwave theory and techniques, Vol. 59, No. 4, Seiten 1082- 1089, April 2011 zeigt ebenfalls eine UWB-Antenne mit einen dielektrischen Stabstrahler, welcher durch eine Schlitzantenne gespeist wird.The publication " To Mario Leib et al., IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 59, No. 4, pp. 1082-1089, April 2011 also shows a UWB antenna with a rod dielectric radiator powered by a slot antenna.

Die Veröffentlichungen " Wideband Dual-Circularly-Polarized Dielectric Rod Antenna for Applications in V-band Frequencies", M. W. Rousstia et al., Proceedings of ICT.OPEN 2013, 27-28 November 2013, Eindhoven, Technische Universität Eindhoven, 2013 , " High performance 60-GHz dielectric rod antenna with dual circular polarization, M. W. Rousstia et al., Proceedings of the 10th European Radar Conference, (EuRAD), 9 - 11 Oktober 2013, Nürnberg, IEEE, Seiten 359 bis 362 , sowie " NEW METHOD FOR ULTRA WIDE BAND AND HIGH GAIN RECTANGULAR DIELECTRIC ROD ANTENNA DESIGN", Jingping Liu et al., Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 36, p. 131-143, 2013 , zeigen ebenfalls die Verwendung dielektrischer stabförmiger Körper im Bereich der Radartechnik.The publications " Wideband Dual-Circular-Polarized Dielectric Rod Antenna for Applications in V-band Frequencies ", MW Rousstia et al., Proceedings of ICT.OPEN 2013, 27-28 November 2013, Eindhoven, Eindhoven University of Technology, 2013 , " Rousstia et al., Proceedings of the 10th European Radar Conference, (EuRAD), 9-11 October 2013, Nuremberg, IEEE, pages 359-362 , such as " NEW METHOD FOR ULTRA WIDE BAND AND HIGH GAIN RECTANGULAR DIELECTRIC ROD ANTENNA DESIGN ", Jingping Liu et al., Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 36, pp. 131-143, 2013 also show the use of dielectric rod-shaped bodies in the field of radar technology.

Im Mobilfunkbereich ist es bei Gruppenantennen aus einer Mehrzahl von Dipolstrahlern lediglich bekannt, dünne dielektrische Platten mit niedriger relative Permittivität auf den einzelnen Dipolstrahlern anzuordnen.In the mobile sector, it is only known in array antennas from a plurality of dipole radiators to arrange thin dielectric plates with low relative permittivity on the individual dipole radiators.

Weiterhin sind im Mobilfunkbereich dielektrische Resonator-Antennen bekannt, bei welchen der dielektrische Körper selbst als Strahler eingesetzt wird, welcher üblicherweise über einen Schlitz gespeist wird.Furthermore, in the mobile sector dielectric resonator antennas are known in which the dielectric body itself is used as a radiator, which is usually fed via a slot.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Eigenschaften von Mobilfunkantennen und insbesondere deren Einsetzbarkeit in Mobilfunkantennenanordnungen mit hoher Einzelstrahlerdichte zu verbessern.The object of the present invention is to improve the properties of mobile radio antennas and in particular their applicability in mobile radio antenna arrangements with high single radiator density.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Mobilfunkantenne gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Mobilfunkantennenanordnung gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a mobile radio antenna according to claim 1 and by a mobile radio antenna arrangement according to claim 7. Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung zeigt in einem ersten Aspekt eine Mobilfunkantenne, insbesondere eine Mobilfunkantenne für eine Mobilfunk-Basisstation, mit mindestens einem Dipol-Strahler und mit einem auf dem Dipol-Strahler angeordneten dielektrischen Körper. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe H des dielektrischen Körpers in Hauptabstrahlrichtung mindestens 30 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers in einem Querschnitt senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung beträgt.In a first aspect, the present invention shows a mobile radio antenna, in particular a mobile radio base antenna for a mobile radio base station, with at least one dipole radiator and with a dielectric body arranged on the dipole radiator. The present invention is characterized in that the height H of the dielectric body in the main emission direction is at least 30% of the maximum thickness D of the dielectric body in a cross section perpendicular to the main emission direction.

Durch die erfindungsgemäße Dimensionierung wirkt der dielektrische Körper als Wellenleiter für die von dem Dipolstrahler abgestrahlten Mobilfunksignale und verschiebt hierdurch die Abstrahlebene des Dipolstrahlers. Mit der Verschiebung der Abstrahlebene ist insbesondere das Ändern und/oder Verschieben der effektiven Strahlerapertur und/oder das Verschieben des Phasenzentrums der Abstrahlung in Hauptabstrahlrichtung gemeint. Dies ermöglicht eine Vielzahl von neuen Einsatzgebieten der Kombination aus Dipolstrahler und dielektrischem Körper insbesondere im Bereich von Mobilfunkantennenanordnungen mit einer Mehrzahl von Antennen.As a result of the dimensioning according to the invention, the dielectric body acts as a waveguide for the mobile radio signals radiated by the dipole radiator and thereby shifts the radiation plane of the dipole radiator. The displacement of the radiation plane in particular means changing and / or shifting the effective radiation aperture and / or shifting the phase center of the radiation in the main emission direction. This enables a multiplicity of new fields of application of the combination of dipole radiator and dielectric body, in particular in the area of mobile radio antenna arrangements with a plurality of antennas.

Bevorzugt beträgt dabei die Höhe H des dielektrischen Körpers mindestens 50 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers, weiter bevorzugt beträgt dabei die Höhe H des dielektrischen Körpers mindestens 70 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers. Hierdurch ist eine entsprechend größere Verschiebung der Abstrahlebene gegeben.In this case, the height H of the dielectric body is preferably at least 50% of the maximum thickness D of the dielectric body, more preferably the height H of the dielectric body is at least 70% of the maximum thickness D of the dielectric body. This results in a correspondingly larger shift in the abstraction level.

In möglichen Ausführungsformen kann die Höhe H des dielektrischen Körpers mehr als 85 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers betragen, oder sogar mehr als 150 %. Nach oben hin ist die Höhe H des dielektrischen Körpers zumindest nicht prinzipiell begrenzt. Im Hinblick auf die beabsichtigte Anwendung gilt jedoch bevorzugt H < 6 * D, weiter bevorzugt H < 3 * D.In possible embodiments, the height H of the dielectric body may be more than 85% of the maximum thickness D of the dielectric body, or even more than 150%. At the top, the height H of the dielectric body is at least not limited in principle. However, with respect to the intended application, H <6 * D, more preferably H <3 * D, is preferred.

Bevorzugt gilt für Antennen mit einer horizontalen Halbwertsbreite zwischen 55° und 100°, insbesondere für Antennen mit einer horizontalen Halbwertsbreite von 65° +- 10° oder 90° +- 10° dabei H < 3 * D. Alternativ oder zusätzlich gilt für Antennen mit einer horizontalen Halbwertsbreite zwischen 23° und 43° dabei H < 6 * D und/oder H > 2 * D. Hierdurch wird die mit größerer Höhe steigende Bündelungswirkung des dielektrischen Körpers berücksichtigt.Preferably applies to antennas with a horizontal half width between 55 ° and 100 °, in particular for antennas with a horizontal half width of 65 ° + - 10 ° or 90 ° + - 10 ° while H <3 * D. Alternatively or additionally applies to antennas with a horizontal half-width between 23 ° and 43 ° while H <6 * D and / or H> 2 * D. This takes into account the increasing height bundling effect of the dielectric body.

Weiterhin ist es denkbar, bei Beamforming und/oder Beamshaping-Anwendungen, bei welchen mehrere Antennen flexibel zusammenschaltbar und/oder separat betreibbar sind, für die einzelnen Antennen dielektrische Körper mit unterschiedlichen Höhen einzusetzen.Furthermore, it is conceivable for beamforming and / or beamshaping applications in which a plurality of antennas can be flexibly interconnected and / or operated separately, to use dielectric bodies with different heights for the individual antennas.

Erfindungsgemäß wird die Höhe H des dielektrischen Körpers in der Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers gemessen. Die Dicke D wird im Querschnitt des dielektrischen Körpers, d. h. in einer Ebene senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers gemessen. Der dielektrische Körper muss dabei keine symmetrische Ausgestaltung aufweisen. Als Höhe des dielektrischen Körpers wird die längste Erstreckung des dielektrischen Körpers in Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers betrachtet, als Dicke des dielektrischen Körpers in einer Höhenebene die längste Erstreckung im Querschnitt, d. h. in einer Ebene senkrecht zu dieser Hauptabstrahlrichtung. Die maximale Dicke D des dielektrischen Körpers ist damit die über sämtliche Höhenebenen betrachtet größte Dicke in einem Querschnitt des dielektrischen Körpers.According to the invention, the height H of the dielectric body in the main emission direction of the dipole radiator is measured. The thickness D is in the cross section of the dielectric body, d. H. measured in a plane perpendicular to the main emission direction of the dipole radiator. The dielectric body does not have to have a symmetrical design. The height of the dielectric body is considered to be the longest extent of the dielectric body in the main emission direction of the dipole radiator, and the thickness of the dielectric body in a height plane to be the longest extent in the cross section, i. H. in a plane perpendicular to this main emission direction. The maximum thickness D of the dielectric body is thus the greatest thickness in a cross section of the dielectric body considered over all height levels.

Die erfindungsgemäße Mobilfunkantenne ist bevorzugt über Signalleitungen mit einer Mobilfunkbasisstation verbindbar, um Mobilfunksignale zu empfangen und/oder zu senden. Dabei ist die erfindungsgemäße Mobilfunkantenne bevorzugt in einem Frequenzband einsetzbar, welches im Bereich zwischen 100 MHz und 10 GHz, bevorzugt zwischen 500 MHz und 6 GHz liegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Antenne einen Resonanzfrequenzbereich aufweisen, welcher zwischen 100 MHz und 10 GHz, bevorzugt zwischen 500 MHz und 6 GHz liegt. Prinzipiell sind auch höhere Frequenzen denkbar, insbesondere wenn es sich bei dem Dipol-Strahler um einen Leiterplattendipol handelt.The mobile radio antenna according to the invention is preferably connectable via signal lines to a mobile radio base station in order to receive and / or transmit mobile radio signals. In this case, the mobile radio antenna according to the invention is preferably used in a frequency band which is in the range between 100 MHz and 10 GHz, preferably between 500 MHz and 6 GHz. Alternatively or additionally, the antenna may have a resonant frequency range which is between 100 MHz and 10 GHz, preferably between 500 MHz and 6 GHz. In principle, they are Higher frequencies are also conceivable, in particular if the dipole radiator is a printed circuit dipole.

Der erfindungsgemäße dielektrische Körper kann zunächst aus einem beliebigen dielektrischen Material gefertigt sein. Beispielsweise kann der dielektrische Körper dabei aus einem homogenen dielektrischen Material gefertigt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem dielektrischen Körper dabei um einen massiven Kunststoffkörper handeln.The dielectric body according to the invention may initially be made of any dielectric material. For example, the dielectric body may be made of a homogeneous dielectric material. For example, the dielectric body may be a solid plastic body.

Alternativ kann der dielektrische Körper jedoch auch aus einem ersten Material mit einer höheren relative Permittivität und einem zweiten Material mit einer niedrigeren relativen Permittivität bestehen. Beispielsweise kann dabei das erste Material als Granulat in dem zweiten Material eingebettet sein oder umgekehrt. Alternativ kann das zweite Material gasförmig sein und blasenförmig in dem ersten Material eingebettet sein. Insbesondere können dabei Luftblasen in dem ersten Material vorgesehen seien.Alternatively, however, the dielectric body may be made of a first material having a higher relative permittivity and a second material having a lower relative permittivity. For example, the first material may be embedded as granules in the second material or vice versa. Alternatively, the second material may be gaseous and bubble-shaped embedded in the first material. In particular, air bubbles may be provided in the first material.

Unabhängig von dem eingesetzten Material weist der dielektrische Körper bevorzugt eine effektive relative Permittivität εr von mehr als 2 auf, weiter bevorzugt von mehr als 2,5. Die effektive relative Permittivität εr kann dabei bspw. zwischen 2 und 4, weiter bevorzugt zwischen 2,5 und 3,5 liegen.Regardless of the material used, the dielectric body preferably has an effective relative permittivity ∈ r of more than 2, more preferably of more than 2.5. The effective relative permittivity ε r may, for example, be between 2 and 4, more preferably between 2.5 and 3.5.

Beispielsweise kann dabei Vollmaterial mit einer relativen Permittivität in diesem Bereich eingesetzt werden, oder Material mit einer höheren relativen Permittivität und eingebetteten Luftlöchern. Weiterhin kann beispielsweise Material mit einer höheren relativen Permittivität als Granulat in einem Material mit einer niedrigeren relativen Permittivität eingebettet sein.For example, it can be used solid material with a relative permittivity in this area, or material with a higher relative permittivity and embedded air holes. Furthermore, for example, material having a higher relative permittivity than granules may be embedded in a material having a lower relative permittivity.

Das Material des dielektrischen Körpers kann dabei eine annähernd konstante Permittivität haben, oder einen Gradienten der Permittivität aufweisen.The material of the dielectric body can have an approximately constant permittivity, or a gradient of permittivity.

Bevorzugt weist der dielektrische Körper eine in Hauptabstrahlrichtung weisende Symmetrieachse auf. Hierdurch ergibt sich ein besonders gleichmäßiges Fernfelddiagramm.The dielectric body preferably has an axis of symmetry pointing in the main emission direction. This results in a particularly uniform far-field diagram.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Symmetrie dabei um eine Axialsymmetrie und / oder eine Rotationssymmetrie. Besonders bevorzugt ist der dielektrische Körper dabei rotationssymmetrisch bezüglich einer in Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers ausgerichteten Symmetrieachse, d. h. er weist einen runden Querschnitt auf. In diesem Fall entspricht die maximale Dicke D dem maximalen Durchmesser eines Querschnitts des dielektrischen Körpers.In this case, the symmetry is particularly preferably an axial symmetry and / or a rotational symmetry. In this case, the dielectric body is particularly preferably rotationally symmetrical with respect to an axis of symmetry aligned in the main emission direction of the dipole radiator, ie. H. it has a round cross-section. In this case, the maximum thickness D corresponds to the maximum diameter of a cross section of the dielectric body.

Alternativ kann der dielektrische Körper axialsymmetrisch bezüglich einer in Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers ausgerichteten Symmetrieachse sein, bspw. mit einer Querschnittsfläche in Form eines bevorzugt regelmäßigen Vielecks, bspw. eines Viereckes oder Quadrates. In diesem Fall entspricht die maximale Dicke D der maximalen Diagonale eines Querschnitts des dielektrischen Körpers. Bevorzugt weist der dielektrische Körper einen Stabbereich auf. Die Dicke des dielektrischen Körper weicht in diesem Stabbereich bevorzugt um maximal 30% und weiter bevorzugt um maximal 15 % von der maximalen Dicke D ab. Als Dicke des dielektrischen Körpers in einer Höhenebene wird dabei dessen größte Erstreckung in dieser Höhenebene verstanden. Alternativ oder zusätzlich weicht die Querschnittsfläche des dielektrischen Körper in dem Stabbereich bevorzugt um maximal 30% und weiter bevorzugt um maximal 15 % von der maximalen Querschnittsfläche des dielektrischen Körpers.Alternatively, the dielectric body can be axially symmetrical with respect to an axis of symmetry aligned in the main emission direction of the dipole radiator, for example with a cross-sectional area in the form of a preferably regular polygon, for example a quadrangle or square. In this case, the maximum thickness D corresponds to the maximum diagonal of a cross section of the dielectric body. The dielectric body preferably has a rod region. The thickness of the dielectric body deviates in this rod region preferably by a maximum of 30% and more preferably by a maximum of 15% from the maximum thickness D. Therein, the thickness of the dielectric body in a height plane is understood to be its greatest extent in this height level. Alternatively or additionally, the cross-sectional area of the dielectric body in the rod region preferably deviates by a maximum of 30% and more preferably by a maximum of 15% from the maximum cross-sectional area of the dielectric body.

Bevorzugt weist der dielektrische Körper zumindest in dem Stabbereich in jeder Höhenebene einen Querschnitt auf, welcher aus einem Kreis oder einem bevorzugt regelmäßigen Vieleck, z.B. einem Viereck, Sechseck, Achteck usw. besteht. Prinzipiell ist aber jede Form mit Wellenleiterfunktion und/oder Aperturverschiebungsfunktion denkbar.The dielectric body preferably has, at least in the rod region in each height plane, a cross section which consists of a circle or a preferably regular polygon, eg a quadrangle, hexagon, octagon, etc. In principle, however, any shape with waveguide function and / or Aperturverschiebungsfunktion is conceivable.

Besonders bevorzugt weist der dielektrische Körper in dem Stabbereich eine in Höhenrichtung gleichbleibende Dicke und/oder einen in Höhenrichtung gleichbleibenden Querschnitt auf. Der Stabbereich weist insbesondere eine Zylinderform, bevorzugt eine Kreiszylinderform oder Quaderform auf.Particularly preferably, the dielectric body in the rod region has a thickness which is constant in the height direction and / or a cross section which remains constant in the height direction. The rod region has in particular a cylindrical shape, preferably a circular cylindrical shape or cuboidal shape.

Bevorzugt beträgt die Höhe des Stabbereiches zwischen 50 und 100%, weiter bevorzugt zwischen 65 und 100% der Höhe H des dielektrischen Körpers.Preferably, the height of the rod region is between 50 and 100%, more preferably between 65 and 100% of the height H of the dielectric body.

Alternativ oder zusätzlich kann der dielektrische Körper einen Linsenbereich aufweisen. Im Linsenbereich weist der dielektrische Körper bevorzugt einen sich in Höhenrichtung ändernden Querschnitt auf. Bevorzugt ändert sich die Querschnittsfläche des dielektrischen Körper in dem Linsenbereich um mindestens 30% und weiter bevorzugt um mindestens 50 % bezüglich der maximalen Querschnittsfläche des dielektrischen Körpers.Alternatively or additionally, the dielectric body may have a lens area. In the lens region, the dielectric body preferably has a cross section which changes in the height direction. Preferably, the cross-sectional area of the dielectric body in the lens region changes by at least 30% and more preferably by at least 50% with respect to the maximum cross-sectional area of the dielectric body.

Besonders bevorzugt weist der Linsenbereich die Form eines abgeschnitten Konus oder eines abgeschnittenen Gegenkonus oder einer abgeschnitten Pyramide oder einer abgeschnitten Gegenpyramide auf. Bevorzugt beträgt der kleinste Durchmesser bzw. die kleinste Diagonale des abgeschnittenen Konus oder Gegenkonus bzw. der abgeschnittenen Pyramide oder Gegenpyramide dabei zwischen 30 und 80% des maximalen Durchmessers bzw. der maximalen Diagonale des abgeschnittenen Konus oder Gegenkonus bzw. der abgeschnittenen Pyramide oder Gegenpyramide, weiterhin bevorzugt zwischen 40 und 70%.More preferably, the lens portion has the shape of a truncated cone or a truncated counter-cone or a truncated pyramid or a truncated counter-pyramid. Preferably, the smallest diameter or the smallest diagonal of the cut-off cone or counter-cone or the cut pyramid or counter-pyramid is between 30 and 80% of the maximum diameter or the maximum diagonal of the cut cone or counter-cone or the truncated pyramid or counter-pyramid preferably between 40 and 70%.

Bevorzugt beträgt die Höhe des Linsenbereiches zwischen 5% und 50%, bevorzugt zwischen 10% und 35% der Höhe H des dielektrischen Körpers.The height of the lens region is preferably between 5% and 50%, preferably between 10% and 35%, of the height H of the dielectric body.

Bevorzugt weist der dielektrische Körper sowohl einen Stabbereich, als auch einen Linsenbereich auf. Bevorzugt ist der Linsenbereich in diesem Fall auf der von dem Dipolstrahler abgewandten Seite des Stabbereiches angeordnet. Alternativ kann der dielektrische Körper nur einen Stabbereich mit einem sich in Höhenrichtung leicht ändernden Querschnitt aufweisen.The dielectric body preferably has both a rod region and a lens region. In this case, the lens region is preferably arranged on the side of the rod region facing away from the dipole radiator. Alternatively, the dielectric body may have only a rod portion having a slightly varying elevation in the height direction.

Unabhängig von der konkreten Form des dielektrischen Körpers ist dieser bevorzugt in Hauptabstrahlrichtung auf dem Dipolstrahler angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist im Bereich des Dipolstrahlers selbst kein dielektrischer Körper vorgesehen, d. h. der Dipolstrahler ist nicht in den dielektrischen Körper eingebettet, sondern in Hauptabstrahlrichtung auf dem dielektrischen Körper angeordnet.Regardless of the specific shape of the dielectric body, it is preferably arranged in the main emission direction on the dipole radiator. Further preferably, no dielectric body is provided in the area of the dipole radiator itself, i. H. the dipole radiator is not embedded in the dielectric body but arranged in the main emission direction on the dielectric body.

Dabei kann erfindungsgemäß der dielektrische Körper unmittelbar auf den Dipolstrahler aufgesetzt sein und insbesondere mit diesem in Kontakt stehen, oder über einen schmalen Spalt von bevorzugt nicht mehr als 2 mm von diesem getrennten angeordnet sein.In this case, according to the invention, the dielectric body can be placed directly on the dipole radiator and in particular can be in contact therewith, or can be arranged over a narrow gap of preferably not more than 2 mm away from it.

Weist der dielektrische Körper eine Symmetrieachse auf, so fällt diese bevorzugt mit der Symmetrieachse des Dipolstrahlers zusammen. Als Symmetrieachse eines Dipolstrahlers wird dabei eine sich in Hauptabstrahlrichtung erstreckende Achse verstanden, gegenüber welcher die den Dipol-Strahler bildenden Dipolsegmente symmetrisch angeordnet sind.If the dielectric body has an axis of symmetry, this preferably coincides with the axis of symmetry of the dipole radiator. The axis of symmetry of a dipole radiator is understood to be an axis extending in the main emission direction, with respect to which the dipole segments forming the dipole radiator are arranged symmetrically.

Bei dem erfindungsgemäßen Dipolstrahler handelt es sich bevorzugt um einen dual-polarisierten Dipol-Strahler. Die Erfinder haben dabei erkannt, dass ein dielektrischer Körper als Wellenleiter für beide Polarisationen eines solchen Strahlers eingesetzt werden kann. Bevorzugt stehen die beiden Polarisationen des Strahlers orthogonal aufeinander und/oder weisen separate Ports zur Versorgung mit Mobilfunksignalen auf.The dipole radiator according to the invention is preferably a dual-polarized dipole radiator. The inventors have recognized that a dielectric body can be used as a waveguide for both polarizations of such a radiator. Preferably, the two polarizations of the radiator are orthogonal to one another and / or have separate ports for the supply of mobile radio signals.

Bevorzugt weisen die beiden Dipole des dual-polarisierten Dipol-Strahlers die gleiche Symmetrieachse auf, wobei die beiden Dipole bevorzugt über Kreuz bezüglich der gemeinsamen Symmetrieachse angeordnet sind. Bspw. kann es sich um ein Dipolquadrat handeln.Preferably, the two dipoles of the dual-polarized dipole radiator have the same axis of symmetry, wherein the two dipoles are preferably arranged crosswise with respect to the common axis of symmetry. For example. it can be a dipole square.

Der Dipolstrahler weist bevorzugt einen Sockelbereich auf, welcher sich in Hauptabstrahlrichtung erstreckt, und auf dem Sockelbereich angeordnete Dipolsegmente, welche sich bevorzugt senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung erstrecken.The dipole radiator preferably has a base region which extends in the main emission direction and dipole segments arranged on the base region, which preferably extend perpendicular to the main emission direction.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Dipol-Strahler kann einen oder mehrere zusätzliche Strahler umfassen, welche ggf. auch auf anderen Abstrahlungsprinzipien beruhen. Insbesondere können ein oder mehrere zusätzliche Strahler in den Dipol-Strahler integriert sein. Bspw. kann der Dipolstrahler einen oder mehrere Schlitze aufweisen, welche als Schlitzstrahler wirken, so dass es sich bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Dipol-Strahler elektrisch gesehen um eine Kombination aus Dipol-Strahler und Schlitzstrahler handelt.The dipole radiator used according to the invention may comprise one or more additional radiators, which may also be based on other radiating principles. In particular, one or more additional radiators can be integrated in the dipole radiator. For example. For example, the dipole radiator can have one or more slots, which act as slot radiators, so that the dipole radiator used according to the invention is electrically a combination of dipole radiator and slot radiator.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht folgende Beziehung zwischen der maximalen Dicke D und der Höhe H des dielektrischen Körpers, der Wellenlänge λ der Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereiches der Antenne sowie der relativen Permittivität εr des dielektrischen Körpers: 0 , 5 * λ π ε r 1 H

Figure imgb0001
und/oder 0 , 5 * λ π ε r 1 D 2 , 5 * λ π ε r 1 .
Figure imgb0002
In a preferred embodiment of the present invention, the following relationship exists between the maximum thickness D and the height H of the dielectric body, the wavelength λ of the center frequency of the lowest resonance frequency range of the antenna and the relative permittivity ε r of the dielectric body: 0 . 5 * λ π ε r - 1 H
Figure imgb0001
and or 0 . 5 * λ π ε r - 1 D 2 . 5 * λ π ε r - 1 ,
Figure imgb0002

Besonders bevorzugt gilt folgende Beziehung: 0 , 75 * λ π ε r 1 H

Figure imgb0003
und/oder 0 , 75 * λ π ε r 1 D 2 , 5 * λ π ε r 1 oder 1 , 25 * λ π ε r 1 .
Figure imgb0004
Particularly preferred is the following relationship: 0 . 75 * λ π ε r - 1 H
Figure imgb0003
and or 0 . 75 * λ π ε r - 1 D 2 . 5 * λ π ε r - 1 or 1 . 25 * λ π ε r - 1 ,
Figure imgb0004

Bevorzugt gilt für Antennen mit einer horizontalen Halbwertsbreite zwischen 55° und 100°, insbesondere für Antennen mit einer horizontalen Halbwertsbreite von 65° +- 10° oder 90° +- 10° dabei D 1 , 5 * λ π ε r 1 ,

Figure imgb0005
bevorzugt D 1 , 25 * λ π ε r 1 .
Figure imgb0006
Preferably applies to antennas with a horizontal half width between 55 ° and 100 °, in particular for antennas with a horizontal half width of 65 ° + - 10 ° or 90 ° + - 10 ° D 1 . 5 * λ π ε r - 1 .
Figure imgb0005
prefers D 1 . 25 * λ π ε r - 1 ,
Figure imgb0006

Alternativ oder zusätzlich gilt für Antennen mit einer horizontalen Halbwertsbreite zwischen 23° und 43° oder für Antennen mit einer relativen Bandbreite von mehr als 40% D 2 , 5 * λ π ε r 1 .

Figure imgb0007
Alternatively or additionally applies to antennas with a horizontal half width between 23 ° and 43 ° or for antennas with a relative bandwidth of more than 40% D 2 . 5 * λ π ε r - 1 ,
Figure imgb0007

Hierdurch wird berücksichtigt, dass für eine sehr hohe Bündelung oder Bandbreite ein größerer Multiplikator für den Durchmesser im Vergleich zur Wellenlänge notwendig sein kann.This takes into account that for a very high concentration or bandwidth, a larger diameter multiplier may be needed compared to the wavelength.

Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem Resonanzfrequenzbereich ein zusammenhängender Frequenzbereich des Strahlers bezeichnet, welcher eine Rückflussdämpfung von besser 6 dB oder besser 10 dB oder besser 15 dB aufweist. Der gewählte Grenzwert der Rückflussdämpfung hängt dabei von der konkreten Anwendung der Antenne ab. Die Mittenfrequenz ist als das arithmetische Mittel der obersten und der untersten Frequenz im Resonanzfrequenzbereich definiert.In the context of the present invention, a resonant frequency range refers to a coherent frequency range of the radiator which has a return loss of better than 6 dB or better 10 dB or better 15 dB. The selected limit value of the return loss depends on the specific application of the antenna. The center frequency is defined as the arithmetic mean of the highest and lowest frequencies in the resonant frequency range.

Der Resonanzfrequenzbereich und damit die Mittenfrequenz werden erfindungsgemäß bevorzugt bezüglich der Impedanzlage im Smith-Chart bestimmt, unter Annahme nachfolgender Elemente zur optimalen Impedanzanpassung und/oder Impedanztransformation.The resonant frequency range and thus the center frequency are determined according to the invention preferably with respect to the impedance position in the Smith chart, assuming subsequent elements for optimal impedance matching and / or impedance transformation.

Im Rahmen der Verwendung der erfindungsgemäßen Antenne wird unter dem untersten Resonanzfrequenzbereich bevorzugt der unterste zum Senden und / oder Empfangen genutzte Resonanzfrequenzbereich der Antenne verstanden.In the context of the use of the antenna according to the invention, the lowest resonant frequency range is preferably understood to be the lowest resonant frequency range of the antenna used for transmitting and / or receiving.

Dabei hat sich herausgestellt, dass durch die oben angegebene Dimensionierung eine besonders effektive Verschiebung der Abstrahlebene erreicht werden kann, da der dielektrische Körper besonders gut als Wellenleiter arbeitet.It has been found that a particularly effective shift of the Abstrahlebene can be achieved by the above dimensions, since the dielectric body works particularly well as a waveguide.

Die Richtwirkung des dielektrischen Körpers kann zum einen durch den Einsatz unterschiedlicher Körperformen und -Größen beeinflusst werden. Weiterhin ist eine Kombination mit einem leitfähigen und / oder metallischen Element denkbar, um die Eigenschaften der Antenne zu beeinflussen.The directivity of the dielectric body can be influenced by the use of different body shapes and sizes. Furthermore, a combination with a conductive and / or metallic element is conceivable in order to influence the properties of the antenna.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß in und / oder an dem dielektrischen Körper ein leitfähiges und / oder metallisches Element angeordnet. Durch solche metallischen Elemente lässt sich insbesondere die Bündelungswirkung beeinflussen.According to the invention, a conductive and / or metallic element is preferably arranged in and / or on the dielectric body. In particular, the bundling effect can be influenced by such metallic elements.

In einer ersten Variante kann es sich bei dem leitfähigen und / oder metallischen Element um eine Beschichtung einer inneren oder äußeren Oberfläche des dielektrischen Körpers handeln. In einer zweiten Variante kann es sich um eine in oder an dem dielektrischen Körper angeordnete leitfähige und / oder metallische Scheibe handeln. Beide Varianten können miteinander kombiniert werden.In a first variant, the conductive and / or metallic element may be a coating of an inner or outer surface of the dielectric body. In a second variant, it may be a conductive and / or metallic disk arranged in or on the dielectric body. Both variants can be combined with each other.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das leitfähige und / oder metallische Element einen Außenumfang des dielektrischen Körpers umgibt. Insbesondere kann es sich dabei um eine Metallisierung des Außenumfangs des dielektrischen Körpers handeln. Alternativ kann sich das leitfähige und / oder metallische Element in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung erstrecken. Besonders bevorzugt wird in diesem Fall eine metallische Scheibe eingesetzt, welche sich in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers erstreckt. Eine solche metallische Scheibe kann dabei beispielsweise zwischen einem Stabteil und einem Linsenteil des dielektrischen Körpers angeordnet sein.Alternatively or additionally, it can be provided that the conductive and / or metallic element surrounds an outer circumference of the dielectric body. In particular, this may be a metallization of the outer circumference of the dielectric body. Alternatively, the conductive and / or metallic element may extend in a plane perpendicular to the main radiation direction. Particularly preferred in this case, a metallic disc is used, which extending in a plane perpendicular to the main radiation direction of the dipole radiator. Such a metallic disc can be arranged, for example, between a rod part and a lens part of the dielectric body.

Das leitfähige und / oder metallische Element kann insbesondere dazu eingesetzt werden, um die Bündelwirkung in Frequenzbereichen, in welchen die Bündelwirkung des dielektrischen Körpers weniger stark ist, zu verbessern.The conductive and / or metallic element can be used in particular to improve the bundling effect in frequency ranges in which the bundling effect of the dielectric body is less strong.

Erfindungsgemäß weist das leitfähige und / oder metallische Element eine Bündelwirkung auf, welche für eine Frequenz fmet maximal ist. Weiterhin weist bevorzugt der dielektrische Körper eine Bündelwirkung auf, welche für eine Frequenz fdiel maximal ist. Erfindungsgemäß unterscheiden sich dabei die Frequenzen fmet und fdiel. Die Bündelwirkung des leitfähigen und / oder metallischen Elementes und die Bündelwirkung des dielektrischen Körpers sind hierdurch für unterschiedliche Frequenzbereiches maximal, sodass die Fernfeldeigenschaften der erfindungsgemäßen Antenne durch die Kombination aus dielektrischem Körper und leitfähigem und / oder metallischem Element über einen größeren Frequenzbereich verbessert werden.According to the invention, the conductive and / or metallic element has a bundling effect, which is maximal for a frequency f met . Furthermore, the dielectric body preferably has a bundling effect, which is maximal for a frequency f diel . According to the invention, the frequencies f met and f diel differ here . The bundling effect of the conductive and / or metallic element and the bundling effect of the dielectric body are thereby maximum for different frequency range, so that the far field characteristics of the antenna according to the invention are improved by the combination of dielectric body and conductive and / or metallic element over a wider frequency range.

Bevorzugt ist dabei die Frequenz fmet kleiner als die Frequenz fdiel. Das leitfähige und / oder metallische Element wird damit für kleinere Frequenzen optimiert, der dielektrische Körper für größere Frequenzen.Preferably, the frequency f met is smaller than the frequency f diel . The conductive and / or metallic element is thus optimized for smaller frequencies, the dielectric body for larger frequencies.

Alternativ oder zusätzlich kann dabei die Frequenz fmet kleiner sein als die Mittenfrequenz fres des untersten Resonanzfrequenzbereiches der Antenne sein, und die Frequenz fdiel größer als diese Mittenfrequenz fres.Alternatively or additionally, the frequency f met may be smaller than the center frequency f res of the lowest resonance frequency range of the antenna, and the frequency f diel greater than this center frequency f res .

Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann bevorzugt ein gewisser Abstand zwischen den beiden Frequenzen fdiel und fmet bestehen. Bevorzugt gilt dabei folgende Beziehung: f diel f met / f diel > 0 , 1 * f diel , weiter bevorzugt f diel f met / f diel > 0 , 2 * f diel .

Figure imgb0008
Furthermore, alternatively or additionally, a certain distance between the two frequencies f diel and f met may preferably exist. The following relationship preferably applies here: f diel - f mead / f diel > 0 . 1 * f diel . more preferred f diel - f mead / f diel > 0 . 2 * f diel ,
Figure imgb0008

Die erfindungsgemäße Antenne weist bevorzugt einen Reflektor auf, auf welchem der Dipolstrahler angeordnet ist. Der Reflektor weist bevorzugt eine leitende Reflektorebene auf, welche senkrecht auf der Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers steht.The antenna according to the invention preferably has a reflector, on which the dipole radiator is arranged. The reflector preferably has a conductive reflector plane which is perpendicular to the main emission direction of the dipole radiator.

In einer möglichen Ausführungsform kann der Reflektor einen Subreflektor aufweisen. Bevorzugt ist dieser Subreflektor als Reflektorrahmen ausgebildet. In einer besonders bevorzugen Ausführungsform ist die Kantenlänge des Reflektorrahmens größer als die maximale Dicke D des dielektrischen Körpers.In one possible embodiment, the reflector may have a subreflector. Preferably, this subreflector is designed as a reflector frame. In a particularly preferred embodiment, the edge length of the reflector frame is greater than the maximum thickness D of the dielectric body.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann der Abstand zwischen dem Dipol-Strahler und dem Reflektor zwischen 0,05 λ und 0,5 λ betragen, bevorzugt zwischen 0,1 λ und 0,4 λ. Bei λ handelt es sich dabei um die Wellenlänge der Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereiches der Antenne.In a further possible embodiment, the distance between the dipole radiator and the reflector can be between 0.05 λ and 0.5 λ, preferably between 0.1 λ and 0.4 λ. Λ is the wavelength of the center frequency of the lowest resonant frequency range of the antenna.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann der Reflektor eine Bündelwirkung aufweisen, welche für eine Frequenz fref maximal ist. Weiterhin weist bevorzugt der dielektrische Körper eine Bündelwirkung auf, welche für eine Frequenz fdiel maximal ist, wobei die beiden Frequenzen fref und fdiel nicht übereinstimmen. Hierdurch wird die Bündelwirkung über einen größeren Frequenzbereich erreicht, da der Reflektor und der dielektrische Körper jeweils für unterschiedliche Frequenzbereiche optimal bündeln.In a further possible embodiment, the reflector may have a bundling effect, which is a maximum for a frequency f ref . Furthermore, the dielectric body preferably has a bundling effect which is maximal for a frequency f diel , wherein the two frequencies f ref and f diel do not coincide. As a result, the bundling effect is achieved over a larger frequency range, since the reflector and the dielectric body optimally bundle for different frequency ranges.

Gemäß einer ersten Untervariante kann die Frequenz fref kleiner sein als die Frequenz fdiel, d. h. der Reflektor ist für niedrigere Frequenzen ausgelegt als der dielektrische Körper.According to a first sub-variant, the frequency f ref may be smaller than the frequency f diel , ie the reflector is designed for lower frequencies than the dielectric body.

In einer zweiten Untervariante kann die Frequenz fref kleiner sein als die Mittenfrequenz fres des untersten Resonanzfrequenzbereiches der Antenne, und die Frequenz fdiel größer sein als die Mittenfrequenz fres.In a second sub-variant, the frequency f ref may be smaller than the center frequency f res of the lowest resonance frequency range of the antenna, and the frequency f diel may be greater than the center frequency f res .

In einer dritten Untervariante kann ein gewisser Abstand zwischen den Frequenzanteilen fdiel und fref bestehen. Insbesondere ist dabei bevorzugt |fdiel - fref| / fdiel > 0,1 * fdiel, weiter bevorzugt |fdiel - fref|/ fdiel > 0,2 * fdiel.In a third sub-variant, there may be a certain distance between the frequency components f diel and f ref . In particular, it is preferred that | f diel -f ref | / f diel > 0.1 * f diel , more preferably | f diel - f ref | / f diel > 0.2 * f diel .

Die oben genannten Ausführungsformen und Varianten im Hinblick auf den Reflektor können jeweils für sich verwirklicht werden. Bevorzugt werden die Varianten jedoch miteinander kombiniert.The above-mentioned embodiments and variants with regard to the reflector can each be realized on their own. Preferably, however, the variants are combined with one another.

Die erfindungsgemäßen Antennen können insbesondere zusammen mit weiteren Antennen als Bestandteil einer Antennenanordnung eingesetzt werden.The antennas according to the invention can be used in particular together with other antennas as part of an antenna arrangement.

Die vorliegende Erfindung umfasst in einem zweiten Aspekt eine Mobilfunkantennenanordnung mit einer Mehrzahl von Antennen, insbesondere für eine Mobilfunk-Basisstation, mit einer ersten Untergruppe aus einer oder mehreren ersten Antennen und einer zweiten Untergruppe aus einer oder mehreren zweiten Antennen. Dabei umfassen die ersten Antennen jeweils einen Dipol-Strahler mit einem auf dem Dipol-Strahler angeordneten ersten dielektrischen Körper, wobei die Höhe H1 des ersten dielektrischen Körpers mindestens 30 % der maximalen Dicke D des ersten dielektrischen Körpers beträgt. Die zweiten Antennen umfassen jeweils einen Strahler ohne ein dielektrisches Element oder mit einem anderen, zweiten dielektrischen Element. Bevorzugt werden dabei insbesondere mehrere erste Antennen eingesetzt.The present invention in a second aspect comprises a mobile radio antenna arrangement having a plurality of antennas, in particular for a mobile radio base station, having a first subgroup of one or more first antennas and a second subgroup of one or more second antennas. The first antennas each comprise a dipole radiator with a first dielectric body arranged on the dipole radiator, the height H 1 of the first dielectric body being at least 30% of the maximum thickness D of the first dielectric body. The second antennas each comprise a radiator without a dielectric element or with another, second dielectric element. In this case, in particular, a plurality of first antennas are preferably used.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben dabei erkannt, dass der Einsatz von dielektrischen Körpern bei Mobilfunkantennenanordnungen mit einer Mehrzahl an Antennen eine Beeinflussung der Fernfeldwerte der Mobilfunkantennenanordnung erlaubt. Insbesondere kann dadurch, dass die dielektrischen Körper nur bei einer ersten Untergruppe von Strahlern eingesetzt werden, oder dass für unterschiedliche Untergruppen von Strahlern unterschiedliche dielektrische Körper eingesetzt werden, die effektive Abstrahlebene der jeweiligen Strahler der Untergruppe verändert werden.The inventors of the present invention have recognized that the use of dielectric bodies in mobile radio antenna arrangements with a plurality of antennas allows the remote field values of the mobile radio antenna arrangement to be influenced. In particular, by using the dielectric bodies only in a first subset of radiators, or by using different dielectric bodies for different subgroups of radiators, the effective radiation level of the respective radiators of the subgroup can be changed.

Bevorzugt sind dabei mehrere erste Antennen vorgesehen, wobei die Dipolstrahler der ersten Antennen identische Resonanzfrequenzbereiche aufweisen. Insbesondere können dabei die ersten Antennen für den Betrieb im gleichen Mobilfunkfrequenzband eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dipolstrahler der ersten Antennen identisch ausgeführt.In this case, a plurality of first antennas are preferably provided, the dipole radiators of the first antennas having identical resonance frequency ranges. In particular, the first antennas can be used for operation in the same mobile radio frequency band. In a preferred embodiment, the dipole radiators of the first antennas are identical.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Dipolstrahler der ersten Antennen die gleiche Abstrahlebene und/oder Höhe HS1 über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen. Dies ermöglicht eine einfache Zusammenschaltung der Dipolstrahler der ersten Antennen und damit der ersten Antennen.Alternatively or additionally, it may be provided that the dipole radiators of the first antennas have the same emission level and / or height H S1 over a common reflector. This allows a simple interconnection of the dipole radiator of the first antennas and thus the first antennas.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mehrere zweite Antennen vorgesehen sind, wobei die Strahler der zweiten Antennen identische Resonanzfrequenzbereiche aufweisen. Hierdurch können die zweiten Antennen für den Betrieb im gleichen Mobilfunkfrequenzband eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Strahler der zweiten Antennen identisch ausgeführt.Furthermore, it can be provided according to the invention that a plurality of second antennas are provided, wherein the radiators of the second antennas have identical resonance frequency ranges. As a result, the second antennas can be used for operation in the same mobile radio frequency band. In a preferred embodiment, the radiators of the second antennas are identical.

Alternativ oder zusätzlich können die Strahler der zweiten Antennen die gleiche Abstrahlebene und/oder Höhe HS2 über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen. Hierdurch ist eine einfache Zusammenschaltung der Strahler der zweiten Antennen und damit der zweiten Antennen möglich.Alternatively or additionally, the emitters of the second antennas may have the same emission level and / or height H S2 over a common reflector. As a result, a simple interconnection of the radiator of the second antennas and thus the second antennas is possible.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die ersten dielektrischen Körper der ersten Antennen jeweils die gleiche Höhe H1 aufweisen. Weiterhin bevorzugt sind die ersten dielektrischen Körper zueinander identisch ausgeführt. Die ersten dielektrischen Körper beeinflussen damit die Strahlungscharakteristik der Strahler der ersten Antennen jeweils in gleicher Weise.Furthermore, it can be provided that the first dielectric bodies of the first antennas each have the same height H 1 . Furthermore preferably, the first dielectric bodies are designed to be identical to one another. The first dielectric bodies thus influence the radiation characteristics of the radiators of the first antennas in the same way.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die zweiten dielektrischen Körper, soweit solche eingesetzt werden, jeweils die gleiche Höhe H2 aufweisen. Weiterhin bevorzugt sind die zweiten dielektrischen Körper zueinander identisch. Auch hierdurch beeinflussen die zweiten dielektrischen Körper die Abstrahlung der Strahler der zweiten Antennen jeweils in gleicher Weise.Furthermore, it can be provided that the second dielectric bodies, insofar as they are used, each have the same height H 2 . Further preferably, the second dielectric bodies are identical to each other. Also by this The second dielectric bodies influence the radiation of the radiators of the second antennas in the same way.

Bevorzugt unterscheiden sich die ersten dielektrischen Körper von den zweiten dielektrischen Körpern, wenn solche eingesetzt werden, insbesondere im Hinblick auf ihre Höhe. Die ersten und die zweiten dielektrischen Körper beeinflussen damit die Abstrahlung der Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen jeweils in unterschiedlicher Weise.Preferably, the first dielectric bodies differ from the second dielectric bodies when used, in particular with regard to their height. The first and second dielectric bodies thus influence the radiation of the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas in different ways.

Besonders bevorzugt ist ein Ausführungsbeispiel, bei welchem lediglich erste dielektrische Körper eingesetzt werden und die Strahler der zweiten Antennen kein dielektrisches Element aufweisen.Particularly preferred is an embodiment in which only first dielectric body are used and the radiators of the second antenna have no dielectric element.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den Dipolstrahlern der ersten Antennen um dualpolarisierte Dipolstrahler. Hierdurch wird der Platz innerhalb der Mobilfunkantennenanordnung optimal genutzt.In a preferred embodiment of the present invention, the dipole radiators of the first antennas are dual-polarized dipole radiators. This optimally utilizes the space within the mobile radio antenna arrangement.

Weiterhin kann es sich bei den Strahlern der zweiten Antennen um dualpolarisierte Strahler handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Strahlern der zweiten Antennen um Dipolstrahler handeln. Insbesondere kann es sich damit bei den Strahlern der zweiten Antennen um dualpolarisierte Dipolstrahler handeln. Die vorliegende Erfindung kommt jedoch ebenfalls mit anderen Strahlern der zweiten Antennen zum Einsatz.Furthermore, the emitters of the second antennas can be dual-polarized emitters. Alternatively or additionally, the emitters of the second antennas may be dipole emitters. In particular, this may be the dual-polarized dipole radiators in the emitters of the second antennas. However, the present invention is also used with other radiators of the second antennas.

Die erste Untergruppe von Antennen der erfindungsgemäßen Antennenanordnung kann separate Ports zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen aufweisen. Insbesondere kann so die erste Untergruppe von Antennen separat von der zweiten Untergruppe von Antennen zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen eingesetzt werden.The first subgroup of antennas of the antenna arrangement according to the invention may have separate ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals. In particular, the first subset of antennas can thus be used separately from the second subset of antennas for transmitting and / or receiving mobile radio signals.

Alternativ können die erste Untergruppe und die zweite Untergruppe von Antennen der erfindungsgemäßen Antennenanordnung jedoch auch gemeinsame Ports zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen aufweisenAlternatively, however, the first subgroup and the second subgroup of antennas of the antenna arrangement according to the invention may also have common ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Antennen der ersten und/oder die Antennen der zweiten Untergruppe jeweils eine oder mehrere Gruppenantennen bilden und gemeinsame Ports zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen aufweisen.According to the invention, it may be provided that the antennas of the first and / or the antennas of the second subgroup each form one or more group antennas and have common ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals.

Insbesondere können dabei die ersten Antennen der ersten Untergruppe zu einer oder mehreren Gruppenantennen zusammengeschaltet sein. Insbesondere können die ersten Antennen der ersten Untergruppe dabei über einen oder mehrere Phasenschieber mit einem oder mehreren gemeinsamen Ports in Verbindung stehen.In particular, the first antennas of the first subgroup can be interconnected to one or more array antennas. In particular, the first antennas of the first subgroup can be connected to one or more common ports via one or more phase shifters.

In gleicher Weise können die zweiten Antennen der zweiten Untergruppe eine oder mehrere Gruppenantennen bilden, und insbesondere über einen oder mehrere Phasenschieber mit einem oder mehreren gemeinsamen Ports in Verbindung stehen.In the same way, the second antennas of the second subgroup can form one or more array antennas, and in particular can communicate with one or more common ports via one or more phase shifters.

In einer alternativen Ausführungsform können die Antennen der ersten Untergruppe jeweils separate Ports zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können auch die Antennen der zweiten Untergruppe jeweils separate Ports zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen aufweisen. Durch die separaten Ports der einzelnen Antennen sind Beamforming- oder Beamshaping-Anwendungen möglich. Insbesondere können die einzelnen Antennen dabei bevorzugt zu unterschiedlichen Gruppenantennen zusammengeschaltet und/oder jeweils einzeln für separate Kanäle betrieben werden.In an alternative embodiment, the antennas of the first subgroup may each have separate ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals. Alternatively or additionally, the antennas of the second subgroup may each have separate ports for transmitting and / or receiving mobile radio signals. Beamforming or beamshaping applications are possible with the separate ports of each antenna. In particular, the individual antennas can preferably be connected together to form different group antennas and / or operated individually for separate channels.

Der erfindungsgemäße Einsatz von dielektrischen Körpern hat bei vielen unterschiedlichen Antennenanordnungen Vorteile. Je nach Ausführung der Antennenanordnung können die dielektrischen Körper dabei dazu eingesetzt werden, um die Abstrahlebenen der jeweiligen Untergruppen von Antennen voneinander weg zu verschieben oder aufeinander zu zubewegen oder die Abstrahlebene niedriger angeordneter Strahler zu erhöhen, um deren Abstrahl-Charakteristik zu verbessern.The use of dielectric bodies according to the invention has advantages in many different antenna arrangements. Depending on the design of the antenna arrangement, the dielectric bodies can be used to move the radiation levels of the respective subgroups of antennas away from one another to move or toward each other or to increase the radiation level of lower arranged radiators in order to improve their emission characteristics.

In einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Mobilfunkantennenanordnung verschieben die dielektrischen Körper die Abstrahlebenen der ersten Antennen und der zweiten Antennen voneinander weg. Insbesondere können dabei die ersten dielektrischen Körper dazu eingesetzt werden, um die Abstrahlebene der ersten Antennen von den Abstrahlebenen der zweiten Antennen wegzubewegen. Hierdurch wird die Verkopplung der ersten Antennen und der zweiten Antennen in der erfindungsgemäßen Mobilfunkantennenanordnung verringert.In a first variant of the mobile radio antenna arrangement according to the invention, the dielectric bodies shift the radiation planes of the first antennas and the second antennas away from one another. In particular, the first dielectric bodies can be used to move the emission plane of the first antennas away from the emission planes of the second antennas. This reduces the coupling of the first antennas and the second antennas in the mobile radio antenna arrangement according to the invention.

Eine solche Verschiebung der Abstrahlebenen kommt dabei insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und/oder die gleiche Höhe HS über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen. In diesem Fall hätten die Strahler der ersten und der zweiten Antennen für sich genommen die gleichen Abstrahlebenen. Durch den Einsatz der dielektrischen Körper wird jedoch erreicht, dass die ersten Antennen eine andere Abstrahlebene aufweisen als die zweiten Antennen. Insbesondere wird dabei die Abstrahlebene der ersten Antennen über die Abstrahlebene der zweiten Antennen angehoben.Such a shift of the radiation levels is used in particular when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas are arranged in a common plane and / or have the same height H S over a common reflector. In this case, the emitters of the first and second antennas would have the same levels of abstraction per se. By using the dielectric bodies, however, it is achieved that the first antennas have a different emission level than the second antennas. In particular, the emission level of the first antennas is raised above the emission level of the second antennas.

Bevorzugt weisen dabei die Verschiebung V der Abstrahlebene durch den ersten dielektrischen Körper und die Höhe HS der Dipolstrahler der ersten Antennen über einem gemeinsamen Reflektor folgende Beziehung auf: 0,5 HS > V. Alternativ oder zusätzlich weist die Höhe H1 der ersten dielektrischen Körper und die Höhe HS der Dipolstrahler der ersten Antennen über einem gemeinsamen Reflektor folgende Beziehung auf: 0,5 HS > H1.The displacement V of the radiation plane through the first dielectric body and the height H S of the dipole radiators of the first antennas over a common reflector preferably have the following relation: 0.5 H S > V. Alternatively or additionally, the height H 1 of the first dielectric Body and the height H S of the dipole radiators of the first antennas on a common reflector the following relationship: 0.5 H S > H 1 .

Die erfindungsgemäße Verschiebung der Abstrahlebenen kann dabei insbesondere bei einer Mobilfunkantennenanordnung zum Einsatz kommen, bei welcher die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen die gleichen Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder gleich aufgebaut sind. Je nach spezifischem Einsatzzweck können dabei die ersten und die zweiten Antennen für die gleichen oder unterschiedlichen Mobilfunkbänder eingesetzt werden. Selbst wenn die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen dabei die gleichen Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder gleich aufgebaut sind, können sich die Resonanzfrequenzbereiche der durch die Strahler und die dielektrischen Körper gebildeten Einzelantennen dennoch unterscheiden, da auch der Einsatz der dielektrischen Körper ein Einfluss auf die Resonanzfrequenzbereiche der durch Strahler und dielektrischen Körper gebildeten Antenne hat.In this case, the displacement of the emission planes according to the invention can be used in particular in a mobile radio antenna arrangement in which the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have the same resonant frequency ranges and / or the same structure. Depending on specific purpose, the first and the second antennas for the same or different mobile bands can be used. Even if the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have the same resonant frequency ranges and / or the same structure, the resonant frequency ranges of the individual antennas formed by the radiators and the dielectric bodies can nevertheless differ, since the use of the dielectric bodies also Influence on the resonant frequency ranges of the antenna formed by the radiator and dielectric body.

Eine erfindungsgemäße Verschiebung der Abstrahlebenen kann dabei sowohl dann eingesetzt werden, wenn die Antennen der ersten und der zweiten Untergruppe jeweils eine oder mehrere Gruppenantennen bilden, als auch dann, wenn die Antennen der ersten und der zweiten Untergruppe jeweils separate Ports zum Senden und Empfangen von Mobilfunksignalen aufweisen. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung können die ersten und die zweiten Antennen gemeinsam zu einer oder mehreren Gruppenantennen zusammengeschaltet sein oder werden.An inventive shift of the radiation levels can be used both when the antennas of the first and the second subgroup each form one or more array antennas, as well as when the antennas of the first and the second subgroup each have separate ports for transmitting and receiving mobile radio signals exhibit. In a further possible embodiment, the first and the second antennas can be or are connected together to form one or more array antennas.

In einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung bewegen die dielektrischen Körper die Abstrahlebenen der ersten Antennen und der zweiten Antennen aufeinander zu. Somit können die ersten dielektrischen Körper dazu eingesetzt werden, um die Abstrahlebene der ersten Antennen auf die Abstrahlebene der zweiten Antennen zu zubewegen.In a further embodiment variant of the present invention, the dielectric bodies move the emission planes of the first antennas and the second antennas toward one another. Thus, the first dielectric bodies may be used to move the radiation plane of the first antennas toward the radiation plane of the second antennas.

Eine solche Aufeinanderzubewegung der Abstrahlebenen kommt dabei insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind und/oder unterschiedliche Höhen HS1 und HS2 über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen. Bei einer solchen Anordnung haben die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen im Prinzip unterschiedliche Abstrahlebenen. Dieser Abstand zwischen den Abstrahlebenen der Strahler kann durch den Einsatz der dielektrischen Körper verringert werden.Such a succession movement of the planes of abstraction is used in particular when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas are arranged in different planes and / or have different heights H S1 and H S2 above a common reflector. In such an arrangement, the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have, in principle, different levels of emission. This distance between the radiation levels of the radiators can be reduced by the use of dielectric bodies.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der dennoch verbleibende Abstand A zwischen den Abstrahlebenen folgende Beziehung zu der Höhe HS1 der ersten Dipolstrahler über einem gemeinsamen Reflektor auf: A > 0,5 HS1, bevorzugt A > 0,2 HS1. Dabei kann der Abstand A auch komplett 0 werden, d.h. die Abstrahlebenen werden zueinander egalisiert.In a preferred embodiment, the still remaining distance A between the planes of abstraction has the following relation to the height H S1 of the first dipole radiators over a common reflector: A> 0.5 H S1 , preferably A> 0.2 H S1 . In this case, the distance A can also be completely 0, ie the levels of abstraction are equalized to one another.

Eine solche Aufeinanderzubewegung der Abstrahlebenen wird bevorzugt dann eingesetzt, wenn die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen die gleichen Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder gleich aufgebaut sind. Bevorzugt kommt eine solche Ausgestaltung weiterhin dann zum Einsatz, wenn die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen gemeinsam zu einer oder mehreren Gruppenantennen zusammengeschaltet sind. Insbesondere kann hierdurch die Abstrahlebene der Einzelstrahler einer durch Dipolstrahler der ersten Antennen und Strahler der zweiten Antennen gebildeten Gruppenantenne aneinander angeglichen werden.Such a succession movement of the radiation levels is preferably used when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have the same resonant frequency ranges and / or have the same structure. Preferably, such a configuration is furthermore used when the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas are connected together to form one or more array antennas. In particular, this makes it possible to match the emission level of the individual radiators of a group antenna formed by dipole radiators of the first antennas and radiators of the second antennas.

In einer dritten Variante der vorliegenden Erfindung, welche mit der ersten und/oder der zweiten Variante kombinierbar ist, sind die Dipolstrahler der ersten Antennen in einer ersten Ebene angeordnet und die zweiten Antennen weisen Metallstrukturen auf, welche in einer zweiten Ebene oberhalb der ersten Ebene angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass die ersten dielektrischen Körper mindestens bis zur zweiten Ebene der Metallstrukturen der zweiten Antennen reichen und/oder die Abstrahlebene der Dipolstrahler der ersten Antennen mindestens auf die zweite Ebene anheben. Durch den Einsatz der dielektrischen Körper wird damit verhindert, dass die Metallstrukturen der zweiten Antennen die Abstrahlcharakteristik der Dipolstrahler der ersten Antennen in einer Weise beeinträchtigen, wie dies im Stand der Technik häufig anzutreffen war.In a third variant of the present invention, which can be combined with the first and / or the second variant, the dipole radiators of the first antennas are arranged in a first plane and the second antennas have metal structures which are arranged in a second plane above the first plane are. In this case, it is provided that the first dielectric bodies extend at least to the second level of the metal structures of the second antennas and / or raise the radiation plane of the dipole radiators of the first antennas at least to the second level. The use of the dielectric bodies thus prevents the metal structures of the second antennas from impairing the emission characteristic of the dipole radiators of the first antennas in a manner which was frequently encountered in the prior art.

Eine solche Ausgestaltung kommt dabei insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Höhe HS1 der Dipolstrahler der ersten Antennen über einem gemeinsamen Reflektor kleiner ist als die Höhe HS2 der Strahler der zweiten Antennen über dem gemeinsamen Reflektor.Such a configuration is used in particular when the height H S1 of the dipole radiators of the first antennas above a common reflector is smaller than the height H S2 of the radiators of the second antennas above the common reflector.

Weiterhin kann eine solche Ausgestaltung insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn die Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereichs der Dipolstrahler der ersten Antennen höher ist als die Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereichs der Strahler der zweiten Antennen, bzw. wenn die ersten Antennen zum Abstrahlen in einem höheren Frequenzband eingesetzt werden, als die zweiten Antennen. In diesem Fall sind die Strahler der zweiten Antennen üblicherweise größer als die Dipolstrahler der ersten Antennen, und ragen daher über die Dipolstrahler der ersten Antennen. Durch die erfindungsgemäße Verschiebung der Abstrahlebene der Dipolstrahler der ersten Antennen durch den Einsatz der ersten dielektrischen Körper kann deren Abstrahlleistung erheblich verbessert werden, da sie weniger stark von den Strahlern der zweitem Antennen beeinflusst werden.Furthermore, such a configuration can be used, in particular, when the center frequency of the lowest resonant frequency range of the dipole radiators of the first antennas is higher than the center frequency of the lowest resonant frequency range of the radiators of the second antennas or if the first antennas are used for radiating in a higher frequency band than the second antennas. In this case, the radiators of the second antennas are usually larger than the dipole radiators of the first antennas, and therefore protrude beyond the dipole radiators of the first antennas. Due to the inventive displacement of the radiation plane of the dipole radiator of the first antennas by the use of the first dielectric body whose radiation power can be significantly improved because they are less affected by the emitters of the second antenna.

In einer möglichen Ausgestaltung können die Strahler der zweiten Antennen als Dipolstrahler ausgestaltet sein und in einer Ebene oberhalb der Ebene der Dipolstrahler der ersten Antennen angeordnet sein. Insbesondere können die Strahler der zweiten Antennen dabei Sockel aufweisen, welche höher sind als die Sockel der Dipolstrahler der ersten Antennen, sodass die auf den Sockeln angeordneten Dipolsegmente der Strahler der zweiten Antennen oberhalb der Dipolsegmente der Strahler der ersten Antennen angeordnet sind. In diesem Fall sind die ersten dielektrischen Körper so ausgeführt, dass sie mindestens bis zu den Dipolsegmenten der Dipolstrahler der zweiten Antennen und bevorzugt über diese hinaus ragen. Bevorzugt werden in diesem Fall die ersten und die zweiten Antennen für unterschiedliche Frequenzbänder eingesetzt und/oder weisen unterschiedliche Resonanzfrequenzbereiche auf.In one possible embodiment, the radiators of the second antennas may be designed as dipole radiators and arranged in a plane above the plane of the dipole radiators of the first antennas. In particular, the radiators of the second antennas may have bases which are higher than the bases of the dipole radiators of the first antennas, so that the dipole segments of the radiators of the second antennas arranged on the pedestals are arranged above the dipole segments of the radiators of the first antennas. In this case, the first dielectric bodies are designed such that they protrude at least as far as the dipole segments of the dipole radiators of the second antennas and preferably beyond them. In this case, the first and the second antennas are preferably used for different frequency bands and / or have different resonance frequency ranges.

Die zweiten Antennen können dabei aus mehreren Dipolen bestehen, welche in Form eines Quadrates und/oder Kreuzes und/oder eines T angeordnet sind.The second antennas may consist of a plurality of dipoles, which are arranged in the form of a square and / or cross and / or a T.

In einer weiteren Ausführungsform, welche mit der oben beschriebenen Ausführungsform kombinierbar ist, können im Bereich der Strahler der zweiten Antennen dritte Strahler angeordnet sein. Bevorzugt weisen diese dritten Strahler den gleichen Resonanzfrequenzbereich auf und/oder werden für das gleiche Frequenzband eingesetzt wie die Dipolstrahler der ersten Antennen. Alternativ oder zusätzlich können die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen unterschiedliche Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder für unterschiedliche Frequenzbänder eingesetzt werden.In a further embodiment which can be combined with the embodiment described above, in the region of the radiators of the second antennas be arranged third radiator. These third radiators preferably have the same resonance frequency range and / or are used for the same frequency band as the dipole radiators of the first antennas. Alternatively or additionally, the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas may have different resonance frequency ranges and / or be used for different frequency bands.

Durch die Anordnung der dritten Strahler im Bereich der Strahler der zweiten Antennen können diese Strahler üblicherweise nicht die gleich Ebene aufweisen wie die Dipolstrahler der ersten Antennen. Insbesondere können die dritten Strahler dabei auf Strahlern der zweiten Antennen angeordnet sein, und damit auf einer anderen Ebene angeordnet sein als die Dipolstrahler der ersten Antennen. Weiterhin alternativ oder zusätzlich sind die Dipolstrahler der ersten Antennen zwischen den Strahlern der zweiten Antennenangeordnet.Due to the arrangement of the third emitters in the area of the emitters of the second antennas, these emitters usually can not have the same plane as the dipole emitters of the first antennas. In particular, the third radiators can be arranged on radiators of the second antennas, and thus arranged on a different plane than the dipole radiators of the first antennas. Still alternatively or additionally, the dipole radiators of the first antennas are disposed between the radiators of the second antennas.

In einer solchen Ausgestaltung weisen die ersten dielektrischen Körper eine Doppelfunktion auf. Zum einen verbessern sie die Abstrahlmöglichkeiten der ersten Antennen, da die Strahler der zweiten Antennen durch die Verschiebung der Abstrahlebene der Dipolstrahler der ersten Antennen deren Abstrahlung weniger behindern. Weiterhin wird durch die ersten dielektrischen Körper die Abstrahlebene der Dipolstrahler der ersten Antennen an die Abstrahlebene der dritten Strahler angenähert.In such an embodiment, the first dielectric bodies have a dual function. On the one hand, they improve the emission possibilities of the first antennas, since the emitters of the second antennas less hinder their emission due to the shift in the emission plane of the dipole radiators of the first antennas. Furthermore, the first dielectric bodies approximate the radiation plane of the dipole radiators of the first antennas to the radiation level of the third radiators.

In einer möglichen Ausführungsform können die Strahler der zweiten Antennen Strahlerelemente aufweisen, welche sich parallel und/oder senkrecht und/oder schräg zur Abstrahlrichtung erstrecken. Dabei können die dritten Strahler innerhalb der sich parallel und/oder senkrecht und/oder schräg zur Abstrahlrichtung erstreckenden Strahlerelemente angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den dritten Strahlern um dualpolarisierte Strahler handeln.In one possible embodiment, the radiators of the second antennas can have radiator elements which extend parallel and / or perpendicularly and / or obliquely to the emission direction. In this case, the third radiator can be arranged within the radiator elements extending parallel and / or perpendicular and / or obliquely to the emission direction. Alternatively or additionally, the third emitters may be dual polarized emitters.

Die Dipolstrahler der ersten Antennen und die dritten Strahler können gleich aufgebaut sein.The dipole radiators of the first antennas and the third radiators can be of the same design.

Die zuletzt beschriebene Ausführungsform einer Mobilfunkantennenanordnung kann insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn die Dipolstrahler der ersten Antennen und die dritten Strahler zu einer Gruppenantenne zusammengeschaltet sind und/oder zusammenschaltbar sind. Insbesondere können die Dipolstrahler der ersten Antennen und die dritten Strahler dabei über ein oder mehrere Phasenschieber zu einer oder mehreren Gruppenantennen zusammengefasst sein.The last-described embodiment of a mobile radio antenna arrangement can be used in particular when the dipole radiators of the first antennas and the third radiators are connected together to form a group antenna and / or can be interconnected. In particular, the dipole radiators of the first antennas and the third radiators can be combined via one or more phase shifters to form one or more array antennas.

Die erfindungsgemäße Mobilfunkantennenanordnung umfasst bevorzugt mindestens eine Spalte oder Reihe von Antennen, wobei die ersten und zweiten Antennen in der Spalte oder Reihe abwechselnd angeordnet sind und/oder wobei die zweiten Antennen zwischen zwei Spalten oder Reihen aus ersten Antennen angeordnet sind. Insbesondere kann die Gruppenantenne dabei mehrere Spalten und Reihen aufweisen, wobei die ersten und die zweiten Antennen in den mehreren Spalten und Reihen jeweils abwechselnd angeordnet sind und/oder wobei die zweiten Antennen zwischen mehreren Spalten und Reihen aus ersten Antennen angeordnet sind.The mobile radio antenna arrangement according to the invention preferably comprises at least one column or row of antennas, wherein the first and second antennas are arranged alternately in the column or row and / or wherein the second antennas are arranged between two columns or rows of first antennas. In particular, the array antenna can have a plurality of columns and rows, wherein the first and the second antennas are alternately arranged in the plurality of columns and rows and / or wherein the second antennas are arranged between a plurality of columns and rows of first antennas.

Die Mobilfunkantennenanordnung kann weiterhin ein Gehäuse aufweisen, innerhalb dessen die ersten und die zweiten Antennen angeordnet sind. Weiterhin weist die Mobilfunkantennenanordnung bevorzugt Ports auf, über welche die Mobilfunkantennenanordnung mit einer Mobilfunkbasisstation verbindbar ist. In dem Gehäuse können weiterhin Phasenschieber vorgesehen sein, über welche Antennen der Mobilfunkantennenanordnung zu Gruppenantennen zusammengeschaltet sind.The mobile radio antenna arrangement may further comprise a housing, within which the first and the second antennas are arranged. Furthermore, the mobile radio antenna arrangement preferably has ports via which the mobile radio antenna arrangement can be connected to a mobile radio base station. Furthermore, phase shifters can be provided in the housing, via which antennas of the mobile radio antenna arrangement are interconnected to form group antennas.

Bei einer Mobilfunkantennenanordnung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kommen als erste Antennen bevorzugt Mobilfunkantennen zum Einsatz, wie sie gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung näher beschrieben wurden.In a mobile radio antenna arrangement according to the second aspect of the present invention, the first antennas used are preferably mobile radio antennas, as described in more detail in accordance with the first aspect of the present invention.

Dies bezieht sich insbesondere auf die Ausgestaltung und/oder Dimensionierung der ersten dielektrischen Körper der ersten Antennen, welche bevorzugt wie oben im Hinblick auf den ersten Aspekt dargestellt vorgenommen wird.This relates in particular to the design and / or dimensioning of the first dielectric bodies of the first antennas, which is preferably carried out as described above with regard to the first aspect.

Die zweiten Antennen können dabei zwar prinzipiell ebenfalls gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung aufgebaut sein. Bevorzugt weisen die zweiten Antennen jedoch keine dielektrischen Körper auf und sind demgemäß nicht gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgestaltet.Although the second antennas may in principle also be constructed in accordance with the first aspect of the present invention. Preferably, however, the second antennas do not have dielectric bodies and accordingly are not configured according to the first aspect of the present invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen sowie Zeichnungen näher dargestellt. Dabei zeigen:

Figur 1:
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mobilfunkantenne,
Figur 2:
eine vergleichende Darstellung zwischen einer Mobilfunkantenne gemäß dem Stand der Technik und dem ersten Ausführungsbeispiel in Figur 1,
Figur 3:
die E-Feld-Verteilung bei einer Sendefrequenz von 2,6 GHz bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,
Figur 4:
das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die maximale Dicke D und die Höhe H des dielektrischen Körpers eingezeichnet sind,
Figur 5:
vier Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Mobilfunkantennen mit dielektrischen Körpern unterschiedlicher Höhe,
Figur 6:
zwei Diagramme, welche den S-Parameter in Abhängigkeit von der Frequenz und den Antennengewinn in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel für die in Figur 5 gezeigten vier Ausführungsbeispiele zeigen,
Figur 7:
vier Diagramme, welche die E-Feld-Verteilung für das letzte der in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiele mit einer Höhe H des dielektrischen Körpers von 200mm zeigen, und zwar getrennt für den ersten und den zweiten Port bei einer Sendefrequenz von 2,6 GHz,
Figur 8:
das erste und das letzte Ausführungsbeispiel aus den in Figur 5 gezeigten vier Ausführungsbeispielen mit zwei Darstellungen des Antennengewinns bei einer Sendefrequenz von 2,6GHz,
Figur 9:
eine Formel und ein Diagramm, welche die Abhängigkeit der maximalen Dicke eines Stabbereiches und eines Linsenbereiches von der Wellenlänge der Mittenfrequenz und der relativen Permittivität zeigen,
Figur 10:
eine Mobilfunkantenne gemäß dem Stand der Technik und zwei Ausführungsbeispiele von Mobilfunkantennen gemäß der vorliegenden Erfindung, sowie ein Diagramm, welches die Direktivität und den Gain für die einzelnen Ports zeigt,
Figur 11:
ein Diagramm, welches die Breite des Antennendiagramms für die in Figur 10 gezeigten Mobilfunkantennen wiedergibt,
Figur 12:
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mobilfunkantenne mit einem metallischen Element und/oder einer metallischen Beschichtung,
Figur 13:
eine Mobilfunkantenne gemäß dem Stand der Technik und drei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Mobilfunkantennen, deren dielektrische Körper sich im Hinblick auf die Ausgestaltung des Linsenbereichs unterscheiden,
Figur 14a:
ein Diagramm, welches die Fernfeld-Nutzpolarisation bei einer Frequenz von 2,6 GHz für die in Figur 13 gezeigten Mobilfunkantennen wiedergibt,
Figur 14b:
ein Diagramm, welches die Fernfeld-Kreuzpolarisation bei einer Frequenz von 2,6 GHz für die in Figur 13 gezeigten Mobilfunkantennen wiedergibt,
Figur 15:
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung,
Figur 16:
das in Figur 15 gezeigte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenordnung mit zwei Vergleichs-Antennenanordnungen und einem Diagramm, welches den Gewinn für die Antennenanordnungen in Abhängigkeit von der Frequenz wiedergibt,
Figur 17:
zwei Diagramme, welche die Direktivität der in Figur 16 gezeigten Antennenanordnungen wiedergeben, wobei die Breite bei 3dB und 10dB in Abhängigkeit von der Frequenz wiedergegeben ist,
Figur 18:
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung,
Figur 19:
eine perspektivische Darstellung des in Figur 18 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels,
Figur 20:
ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung und
Figur 21:
eine perspektivische Darstellung des in Figur 20 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels einer Antennenanordnung.
The present invention will now be described in more detail with reference to embodiments and drawings. Showing:
FIG. 1:
A first embodiment of a mobile radio antenna according to the invention,
FIG. 2:
a comparative representation between a mobile radio antenna according to the prior art and the first embodiment in FIG. 1 .
FIG. 3:
the E-field distribution at a transmission frequency of 2.6 GHz at the in FIG. 1 illustrated embodiment,
FIG. 4:
this in FIG. 1 illustrated embodiment of the present invention, wherein the maximum thickness D and the height H of the dielectric body are located,
FIG. 5:
Four embodiments of mobile radio antennas according to the invention with dielectric bodies of different heights,
FIG. 6:
two diagrams showing the S-parameter as a function of the frequency and the antenna gain as a function of the radiation angle for the in FIG. 5 show four embodiments shown
FIG. 7:
Four diagrams showing the E-field distribution for the last one in FIG. 5 shown embodiments with a height H of the dielectric body of 200mm, separated for the first and the second port at a transmission frequency of 2.6 GHz,
FIG. 8:
the first and the last embodiment of the in FIG. 5 4 embodiments shown with two representations of the antenna gain at a transmission frequency of 2.6 GHz,
FIG. 9:
a formula and a graph showing the dependence of the maximum thickness of a rod region and a lens region on the wavelength of the center frequency and the relative permittivity,
FIG. 10:
a mobile radio antenna according to the prior art and two embodiments of mobile radio antennas according to the present invention, as well as a diagram showing the directivity and the gain for each port,
FIG. 11:
a diagram showing the width of the antenna diagram for the in FIG. 10 reproduces the mobile radio antennas shown,
FIG. 12:
a further embodiment of a mobile radio antenna according to the invention with a metallic element and / or a metallic coating,
FIG. 13:
a mobile radio antenna according to the prior art and three embodiments of mobile radio antennas according to the invention, whose dielectric bodies differ with regard to the design of the lens area,
FIG. 14a:
a diagram showing the far-field payload polarization at a frequency of 2.6 GHz for the in FIG. 13 reproduces the mobile radio antennas shown,
FIG. 14b:
a diagram showing the far-field cross-polarization at a frequency of 2.6 GHz for the in FIG. 13 reproduces the mobile radio antennas shown,
FIG. 15:
A first embodiment of an antenna arrangement according to the invention,
FIG. 16:
this in FIG. 15 1 shows a first embodiment of an inventive antenna arrangement with two comparison antenna arrangements and a diagram which shows the gain for the antenna arrangements as a function of the frequency,
FIG. 17:
two diagrams showing the directivity of in FIG. 16 reproduced antenna arrangements, wherein the width at 3dB and 10dB is reproduced in dependence on the frequency,
FIG. 18:
A second embodiment of an antenna arrangement according to the invention,
FIG. 19:
a perspective view of the in FIG. 18 illustrated second embodiment,
FIG. 20:
A third embodiment of an antenna arrangement according to the invention and
FIG. 21:
a perspective view of the in FIG. 20 illustrated third embodiment of an antenna arrangement.

Figuren 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mobilfunkantenne. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Mobilfunkantenne, welche über Signalleitungen mit einer Mobilfunkbasisstation verbindbar ist, um Mobilfunksignale zu empfangen und/oder zu senden. FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of a mobile radio antenna according to the invention. This is preferably a mobile radio antenna which can be connected via signal lines to a mobile radio base station in order to receive and / or transmit mobile radio signals.

Das Ausführungsbeispiel der Mobilfunkantenne besteht aus einem Dipolstrahler 1, auf welchem ein dielektrischer Körper 2 angeordnet ist. Der Dipolstrahler 1 weist einen Sockel 3 auf, welcher Dipolsegmente 4 trägt. Die Dipolsegmente 4 erstrecken sich in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung der Mobilfunkantenne. Der Sockel 3 erstreckt sich dagegen in Hauptabstrahlrichtung.The exemplary embodiment of the mobile radio antenna consists of a dipole radiator 1, on which a dielectric body 2 is arranged. The dipole radiator 1 has a base 3 which carries dipole segments 4. The dipole segments 4 extend in a plane perpendicular to the main emission direction of the mobile radio antenna. The base 3, however, extends in the main emission direction.

Der Dipolstrahler 1 ist auf einem Reflektor 10 angeordnet, welcher plattenförmig ausgeführt ist und sich in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung und damit parallel zur Ebene der Dipolsegmente 4 erstreckt. Durch den Sockel 3 werden die Dipolsegmente 4 in einer Höhe HS über dem Reflektor 10 gehalten.The dipole radiator 1 is arranged on a reflector 10 which is plate-shaped and extends in a plane perpendicular to the main emission direction and thus parallel to the plane of the dipole segments 4. Through the base 3, the dipole segments 4 are held at a height H S above the reflector 10.

Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Dipolstrahler 1 um einen dualpolarisierten Dipolstrahler. Die erste Polarisation wird durch einen ersten, durch zwei gegenüberliegende Dipolsegmente 4 gebildeten Dipol gebildet, die zweite Polarisation durch zwei weitere, sich ebenfalls gegenüberliegende Dipolsegmente 4. Die beiden Polarisationen stehen orthogonal und über Kreuz aufeinander. Im Ausführungsbeispiel ist der Dipolstrahler als Dipolquadrat ausgeführt, bei welchem die vier Dipolsegmente um eine gemeinsame Achse angeordnet sind und vier Sektoren eines Quadrates einnehmen.In the exemplary embodiment, the dipole radiator 1 is a dual-polarized dipole radiator. The first polarization is formed by a first dipole formed by two opposite dipole segments 4, the second polarization by two further, also opposite dipole segments 4. The two polarizations are orthogonal and crosswise to each other. In the exemplary embodiment, the dipole radiator is designed as a dipole square, in which the four dipole segments are arranged around a common axis and occupy four sectors of a square.

Die beiden Polarisationen des Dipolstrahlers werden im Ausführungsbeispiel separat zueinander zum Senden und/oder Empfangen von Mobilfunksignalen eingesetzt, und weisen hierfür separate Ports 12 und 13 auf.In the exemplary embodiment, the two polarizations of the dipole radiator are used separately for transmitting and / or receiving mobile radio signals, and have separate ports 12 and 13 for this purpose.

Auf dem Dipolstrahler 1 ist erfindungsgemäß ein dielektrischer Körper 2 angeordnet. Der dielektrische Körper 2 weist eine Unterseite auf, mit welcher er auf der durch die Dipolsegmente 4 des Dipolstrahlers 1 gebildeten Ebene angeordnet ist.On the dipole radiator 1, a dielectric body 2 is arranged according to the invention. The dielectric body 2 has an underside with which it is arranged on the plane formed by the dipole segments 4 of the dipole radiator 1.

Die Unterseite des dielektrischen Körpers kann mechanische Befestigungsbereiche zur Befestigung mit dem Dipol umfassen. Diese können z.B. als Nasen und/oder Nuten in den Bereich des Dipols hineinragen. Die Unterseite des dielektrischen Körpers ist bevorzugt zumindest bis auf die mechanischen Befestigungsbereiche eben, und/oder erstreckt sich parallel zur Ebene der Dipolsegmente 4 bzw. einer Ebene, welche senkrecht auf der Hauptabstrahlrichtung der Antenne steht.The underside of the dielectric body may include mechanical attachment areas for attachment to the dipole. These may e.g. as noses and / or grooves protrude into the area of the dipole. The underside of the dielectric body is preferably planar at least except for the mechanical fastening regions, and / or extends parallel to the plane of the dipole segments 4 or a plane which is perpendicular to the main emission direction of the antenna.

Bevorzugt ist die Unterseite des dielektrischen Körpers unmittelbar auf die Dipolsegmente 4 aufgesetzt, oder nur durch einen schmalen Luftspalt von bevorzugt maximal 2 und beide bevorzugt maximal 1 mm von diesem getrennt.Preferably, the underside of the dielectric body is placed directly on the dipole segments 4, or only separated by a narrow air gap of preferably not more than 2 and both preferably at most 1 mm.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der dielektrischer Körper aus einem Stabbereich 8 und einem Linsenbereich 9. Im Stabbereich 8 beweist der dielektrischer Körper einen in Hauptabstrahlrichtung gleichbleibenden Querschnitt auf, wobei es sich um den Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung handelt. Im Linsenbereich 9, welche in Abstrahlrichtung auf der vom Dipolstrahler abgewandten Seite des Stabbereiches 8 angeordnet ist, weist der dielektrischer Körper dagegen einen sich in Hauptabstrahlrichtung verändernden Querschnitt.At the in FIG. 1 In the exemplary embodiment shown, the dielectric body comprises a rod region 8 and a lens region 9. In the rod region 8, the dielectric body exhibits a cross section which is constant in the main emission direction, which is the cross section in a plane perpendicular to the main emission direction. In the lens region 9, which is arranged in the emission direction on the side facing away from the dipole radiator side of the rod portion 8, the dielectric body, however, has a changing in the main emission direction cross-section.

Im Ausführungsbeispiel weist der dielektrische Körper eine Rotationssymmetrie auf. Die Symmetrieachse des dielektrischen Körpers verläuft parallel zur Hauptabstrahlrichtung des Dipolstrahlers 1 und stimmt mit der Symmetrieachse des Dipolstrahlers 1 überein.In the exemplary embodiment, the dielectric body has a rotational symmetry. The symmetry axis of the dielectric body runs parallel to the main emission direction of the dipole radiator 1 and coincides with the symmetry axis of the dipole radiator 1.

Im Stabbereich 8 ist der dielektrische Körper als ein massiver Kreiszylinder ausgeführt. Der Linsenbereich 9 ist im Ausführungsbeispiel als Gegenkonus ausgeführt. Für den Linsenbereich sind, wie im Folgenden noch näher dargestellt wird, jedoch auch andere Formen denkbar. Weiterhin kann auf den Linsenbereich 9 auch komplett verzichtet werden, sodass der gesamte dielektrische Körper als ein dielektrischer Stab ausgebildet ist.In the rod region 8, the dielectric body is designed as a solid circular cylinder. The lens region 9 is designed in the embodiment as a counter-cone. As will be shown in more detail below, however, other shapes are also conceivable for the lens region. Furthermore, the lens area 9 can also be dispensed with completely, so that the entire dielectric body is designed as a dielectric rod.

Der dielektrische Körper gemäß der vorliegenden Erfindung wird dazu eingesetzt, um die Abstrahlebene 6 des Dipolstrahlers in Hauptabstrahlrichtung zu verschieben, sodass die Abstrahlebene 7 der aus Dipolstrahler 1 und dielektrischem Körper 2 gebildeten Antenne oberhalb der Abstrahlebene 6 des Dipolstrahlers 1 selbst angeordnet ist. Diese Verschiebung der Abstrahlebene ermöglicht, wie im Folgenden noch näher dargestellt wird, eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Mobilfunkantenne in einer Antennenanordnung mit weiteren Antennen kombiniert wird.The dielectric body according to the present invention is used to displace the emission plane 6 of the dipole radiator in the main emission direction, so that the emission plane 7 of the antenna formed from dipole radiator 1 and dielectric body 2 is arranged above the emission plane 6 of the dipole radiator 1 itself. As will be described in more detail below, this shift in the emission level enables a multitude of applications, in particular if the mobile radio antenna according to the invention is combined with other antennas in an antenna arrangement.

Im Ausführungsbeispiel weist die Antenne weiterhin einen Subreflektorrahmen 11 auf, welcher auf den plattenförmigen Hauptreflektor 10 angeordnet ist und die Antenne umgibt. Der Subreflektorrahmen bewirkt eine Verbesserung der Richtwirkung.In the exemplary embodiment, the antenna further has a sub-reflector frame 11, which is arranged on the plate-shaped main reflector 10 and surrounds the antenna. The subreflector frame improves the directivity.

Die erfindungsgemäße Verschiebung der Abstrahlebene wird durch die in Figur 3 gezeigten E-Feld-Diagramme belegt. Wie aus diesen Diagrammen erkennbar, wird durch den auf die Antenne aufgesetzten dielektrischen Körper der Bereich der stärksten E-Feld-Verteilung und damit in die Abstrahlebene von der Ebene der Dipolsegmente des Dipolstrahlers 1 in Abstrahlrichtung verschoben, und zwar mindestens um die Höhe des Stabbereiches 8 des dielektrischen Körpers 2.The inventive shift of the Abstrahlebene is characterized by the in FIG. 3 occupied E-field diagrams occupied. As can be seen from these diagrams, the region of the strongest E-field distribution and thus in the plane of emission of the dipole segments of the dipole radiator 1 is displaced in the emission direction by the dielectric body placed on the antenna, at least by the height of the rod region 8 of the dielectric body 2.

In Figur 4 sind noch einmal die Abmessungen des dielektrischen Körpers schematisch eingezeichnet. Insbesondere ist dabei die maximale Dicke D des dielektrischen Körpers 2, d.h. seine maximale Erstreckung in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung, sowie die Höhe H des dielektrischen Körpers, d.h. eine maximale Erstreckung in Abstrahlrichtung, eingezeichnet.In FIG. 4 Once again, the dimensions of the dielectric body are shown schematically. In particular, the maximum thickness D of the dielectric body 2, ie its maximum extent in a plane perpendicular to the main emission direction, and the height H of the dielectric body, ie a maximum extent in the emission direction, are shown.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden dielektrische Körper eingesetzt, bei welchen die Höhe H mindestens 30% der maximalen Dicke D beträgt. Bevorzugt beträgt die Höhe H mindestens 50% der maximalen Dicke D, weiterhin bevorzugt mindestens 70% der maximalen Dicke D. Hierdurch wird erfindungsgemäß eine entsprechende Verschiebung der Abstrahlebene erreicht.According to the present invention, dielectric bodies are used in which the height H is at least 30% of the maximum thickness D. Preferably, the height H is at least 50% of the maximum thickness D, further preferably at least 70% of the maximum thickness D. In this way, according to the invention, a corresponding displacement of the radiation level is achieved.

Alternativ oder zusätzlich beträgt die Höhe des Stabbereiches 8, d.h. die maximale Erstreckung des Stabbereiches in Hauptabstrahlrichtung, mindestens 20% der maximalen Dicke D, bevorzugt mindestens 30% der maximalen Dicke D, weiterhin bevorzugt mindestens 40% der maximalen Dicke D.Alternatively or additionally, the height of the bar area 8, i. the maximum extension of the rod region in the main emission direction, at least 20% of the maximum thickness D, preferably at least 30% of the maximum thickness D, furthermore preferably at least 40% of the maximum thickness D.

Die Höhe H des dielektrischen Körpers bzw. des Stabbereiches des dielektrischen Körpers ist zumindest prinzipiell nicht begrenzt. Figur 5 zeigt dabei vier unterschiedliche Ausführungsbeispiele, welche sich im Hinblick auf die Höhe H des dielektrischen Körpers unterscheiden. Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen weist der dielektrische Körper einen Durchmesser D von 50 mm auf. Die Höhe H beträgt bei den vier Ausführungsbeispielen 50 mm, 75 mm, 100 mm bzw. 200 mm. In den vier Ausführungsbeispielen wurde ein dielektrischer Körper eingesetzt, welcher ausschließlich aus einem Stabbereich besteht und keinen Linsenbereich aufweist.The height H of the dielectric body or of the rod region of the dielectric body is at least in principle not limited. FIG. 5 shows four different embodiments, which differ with respect to the height H of the dielectric body. In all embodiments, the dielectric body has a diameter D of 50 mm. The height H is 50 mm, 75 mm, 100 mm or 200 mm in the four embodiments. In the four embodiments, a dielectric body was used which consists exclusively of a rod region and has no lens region.

Figur 6 zeigt in dem oberen Diagramm den S-Parameter in Copolarisation in Abhängigkeit von der Frequenz in einem Frequenzbereich zwischen 1,7 GHz und 2,7 GHz. Dabei wird deutlich, dass der Verlauf des S-Parameters von der Höhe H abhängt. Weiterhin hat die Höhe H auch einen Einfluss auf die Lage des Resonanzfrequenzbereiches, wobei größere Höhen tendenziell den Resonanzfrequenzbereich verbreitern. FIG. 6 shows in the upper diagram the S parameter in copolarization as a function of the frequency in a frequency range between 1.7 GHz and 2.7 GHz. It becomes clear that the course of the S-parameter depends on the height H. Furthermore, the height H also has an influence on the position of the resonant frequency range, with larger heights tending to broaden the resonant frequency range.

Das Diagramm in Figur 6 unten zeigt das Fernfelddiagramm für die unterschiedlichen Höhen des dielektrischen Körpers. Je länger der dielektrischer Körper wird, desto höher wird die Richtwirkung in Hauptstrahlrichtung, d.h. bei phi=0 Grad, und desto mehr lokale Minima und Maxima entstehen im Fernfelddiagramm.The diagram in FIG. 6 Below shows the far-field diagram for the different heights of the dielectric body. The longer the dielectric body becomes, the higher the directivity in the main beam direction becomes, that is, at phi = 0 degrees, and the more local minima and maxima are formed in the far field diagram.

Die steigende Anzahl an lokalen Minima/Maxima ist auf konstruktive und/oder destruktive Überlagerung von elektromagnetischen Feldern zurückzuführen. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass die lokalen Minima und Maxima durch verschiedene Abstrahlpunkte entlang der Achse des dielektrischen Körpers zu Stande kommen, d.h. ein Teil der Energie wird entlang des Körpers abgestrahlt (strahlende Moden) und ein Teil der Energie weiter geleitet (gebundene Moden).The increasing number of local minima / maxima is due to constructive and / or destructive superposition of electromagnetic fields. It can be assumed that the local minima and maxima by different emission points along the axis of the dielectric body to conditions come, ie a part of the energy is radiated along the body (radiating modes) and a part of the energy passed on (bound modes).

Figur 7 zeigt das elektrische Feld in V/m für die Frequenz 2,6 GHz und für einen dielektrischen Körper mit der Höhe H von 50 mm und 200 mm. Bei beiden Körperhöhen durchdringt das elektrische Feld die dielektrischen Körper komplett. Des Weiteren wiederholt sich das elektrische Feld bei dem Körper mit einer Höhe H von 200 mm periodisch entlang der Z-Achse, d.h. in Hauptabstrahlrichtung. Dies veranschaulicht die Wellenleiterfunktion und die Verschiebung des Phasenzentrums der Abstrahlung entlang der z-Achse und damit in Hauptabstrahlrichtung. FIG. 7 shows the electric field in V / m for the frequency 2.6 GHz and for a dielectric body with the height H of 50 mm and 200 mm. At both body levels, the electric field completely penetrates the dielectric bodies. Further, the electric field in the body having a height H of 200 mm repeats periodically along the Z-axis, that is, in the main radiation direction. This illustrates the waveguide function and the displacement of the phase center of the radiation along the z-axis and thus in the main emission direction.

Fig. 7 zeigt das elektrische Feld für den Antennenport 1 und damit die Polarisation 1, sowie für den Antennenport 2 und damit in die Polarisation 2. Beide Felder sind orthogonal zueinander, wodurch eine hohe Isolation bzw. Entkopplung zwischen den beiden Antennenports erreicht wird. Fig. 7 shows the electric field for the antenna port 1 and thus the polarization 1, and for the antenna port 2 and thus in the polarization 2. Both fields are orthogonal to each other, whereby a high isolation or decoupling between the two antenna ports is achieved.

Figur 7 zeigt zum einen, dass die Höhe H des dielektrischen Körpers eine gewisse Mindesthöhe nicht unterschreiten darf, wenn der dielektrische Körper als Wellenleiter arbeiten soll. FIG. 7 shows, on the one hand, that the height H of the dielectric body must not fall below a certain minimum height if the dielectric body is to function as a waveguide.

Gleichzeitig erklären sich auch die mit zunehmender Länge hinzukommenden Nebenkeulen. Diese werden durch die nicht vollständige Leitung des Feldes durch den dielektrischen Körper und die teilweise Abstrahlung bei den jeweiligen Feld-Maxima erklärbar.At the same time, the side lobes, which increase with increasing length, are also explained. These can be explained by the imperfect conduction of the field through the dielectric body and the partial emission at the respective field maxima.

In Figur 8 ist noch einmal der Antennengewinn in Copolarisation bei 2,6 GHz für eine Höhe von 50 mm und einer Höhe von 200 mm des dielektrischen Körpers dreidimensional dargestellt. Wie deutlich erkennbar, wird die Direktivität der Hauptkeule durch die Verlängerung des dielektrischen Körpers deutlich vergrößert, es kommen jedoch Nebenkeulen hinzu.In FIG. 8 Again, the antenna gain in copolarization at 2.6 GHz for a height of 50 mm and a height of 200 mm of the dielectric body is shown in three dimensions. As can be clearly seen, the directivity of the main lobe is significantly increased by the extension of the dielectric body, but side lobes are added.

Der erfindungsgemäße beanspruchte Zusammenhang zwischen der Höhe H des dielektrischen Körpers und der Dicke D des dielektrischen Körpers ergibt sich, wenn man den dielektrischen Körper als einen Stabstrahler betrachtet. Figur 9 zeigt dabei die Abhängigkeit der Dicke eines solchen Stabstrahlers von der Wellenlänge der Mittenfrequenz des Resonanzfrequenzbereiches und der effektiven relativen Permittivität εr bei einem Stabstrahler.The claimed relationship between the height H of the dielectric body and the thickness D of the dielectric body according to the invention is obtained by considering the dielectric body as a rod radiator. FIG. 9 shows the dependence of the thickness of such a rod radiator on the wavelength of the center frequency of the resonant frequency range and the effective relative permittivity ε r in a rod radiator.

Links sind die Formeln für den Durchmesser dmax,Leiter des Stabbereiches und damit die maximale Dicke des dielektrischen Körpers sowie den Durchmesser dmin,Spitze an der dünnsten Stelle des Linsenbereichs wiedergegeben. Rechts ist diese Abhängigkeit noch einmal graphisch in einem Diagramm dargestellt. Die maximale Dicke des dielektrischen Körpers kann daher nicht beliebig gewählt werden, sondern muss in Abhängigkeit von der Wellenlänge und der relativen Permittivität gewählt werden.On the left are the formulas for the diameter d max, conductor of the rod area and thus the maximum thickness of the dielectric body and the diameter d min, peak reproduced at the thinnest point of the lens area. On the right, this dependency is shown graphically in a diagram. The maximum thickness of the dielectric body can therefore not be chosen arbitrarily, but must be chosen depending on the wavelength and the relative permittivity.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird dabei die maximale Dicke D des dielektrischen Körpers, insbesondere die maximale Dicke des Stabbereiches, im folgenden Bereich gewählt: 0 , 5 * λ π ε r 1 D 1 , 5 * λ π ε r 1 ,

Figure imgb0009
bevorzugt 0 , 75 * λ π ε r 1 D 1 , 25 * λ π ε r 1 .
Figure imgb0010
For the purposes of the present invention, the maximum thickness D of the dielectric body, in particular the maximum thickness of the rod area, is selected in the following range: 0 . 5 * λ π ε r - 1 D 1 . 5 * λ π ε r - 1 .
Figure imgb0009
prefers 0 . 75 * λ π ε r - 1 D 1 . 25 * λ π ε r - 1 ,
Figure imgb0010

Für die Höhe H gilt zumindest als Untergrenze eine vergleichbare Abhängigkeit von der Wellenlänge und der relativen Permittivität: 0 , 5 * λ π ε r 1 H

Figure imgb0011
bevorzugt 0 , 75 * λ π ε r 1 H
Figure imgb0012
For the height H, at least as a lower limit, a comparable dependence on the wavelength and the relative permittivity applies: 0 . 5 * λ π ε r - 1 H
Figure imgb0011
prefers 0 . 75 * λ π ε r - 1 H
Figure imgb0012

Hierdurch ergibt sich auch die beanspruchte Beziehung zwischen der Höhe H des dielektrischen Körpers und der maximalen Dicke D.This also results in the claimed relationship between the height H of the dielectric body and the maximum thickness D.

Der Einfluss der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers auf die Wellenleitungseigenschaften und damit die Abstrahlcharakteristik der sich aus Dipol und dielektrischem Körper ergebenden Antenne wird nun noch einmal anhand von Figuren 10 und 11 näher dargestellt. Oben in Figur 10 sind dabei zum einen ein Vergleichsbeispiel ohne dielektrischen Körper (000) sowie zwei Beispiele 001 und 002 mit jeweils unterschiedlich großen dielektrischen Körpern gezeigt.The influence of the maximum thickness D of the dielectric body on the waveguiding properties and thus the radiation characteristic of the antenna resulting from the dipole and the dielectric body will now be described again with reference to FIG Figures 10 and 11 shown in more detail. Top in FIG. 10 Here, on the one hand, a comparative example without dielectric body (000) and two examples 001 and 002, each with dielectric bodies of different sizes, are shown.

Im Ausführungsbeispiel weist der Reflektor jeweils eine Länge und eine Breite von 144 mm auf, der Subreflektor eine Länge und Breite von 97 mm und eine Höhe von 21 mm auf. Bei dem eingesetzten Dipolstrahler handelt es sich in allen Ausführungen um den identischen Strahler, mit einem Resonanzfrequenzbereich zwischen 1,7 und 2,7 GHz.In the exemplary embodiment, the reflector has a length and a width of 144 mm, the sub-reflector a length and width of 97 mm and a height of 21 mm. The used dipole radiator in all versions is the identical radiator, with a resonant frequency range between 1.7 and 2.7 GHz.

Im Beispiel 001 weist der dielektrischer Körper einen Durchmesser und damit eine maximale Dicke D im Sinne der vorliegenden Erfindung von 90 mm und eine Höhe H von 80 mm auf, im Beispiel 002 einen Durchmesser und damit eine maximale Dicke D im Sinne der vorliegenden Erfindung von 50 mm und eine Höhe H von 50 mm. Die relative Permittivität des eingesetzten Materials beträgt jeweils 2,8.In Example 001, the dielectric body has a diameter and thus a maximum thickness D in the sense of the present invention of 90 mm and a height H of 80 mm, in Example 002 a diameter and thus a maximum thickness D in the sense of the present invention of 50 mm and a height H of 50 mm. The relative permittivity of the material used is 2.8 each.

In dem Diagramm in Figur 10 unten ist der Gewinn und die Direktivität für die drei Antennen in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt. Das Diagramm zeigt eine Verbesserung der Richtwirkung und des Gewinns beim Einsatz eines dielektrischen Körpers. Der Effekt ist für das Beispiel 002, d.h. den dielektrischen Körper mit dem kleineren Durchmesser D, für höhere Frequenzen erheblich stärker ausgeprägt als für niedrigere Frequenzen.In the diagram in FIG. 10 Below is the gain and directivity for the three antennas versus frequency. The diagram shows an improvement in directivity and gain when using a dielectric body. The effect is for Example 002, ie the dielectric body with the smaller diameter D, for higher frequencies significantly more pronounced than for lower frequencies.

Weiterhin führt der Einsatz des dielektrischen Körpers mit dem kleineren Durchmesser D auch dazu, dass der Resonanzfrequenzbereich verändert wird. Während für den größeren dielektrischen Körper der gesamte Frequenzbereich zwischen 1,8 und 2,7 nutzbar ist, schränkt der kleinere dielektrische Körper in Beispiel 002 den nutzbaren Bereich auf Frequenzen zwischen 2,1 und 2,7 ein. Für niedrigere Frequenzen arbeitet der kleinere dielektrische Körper aufgrund seines kleinen Durchmessers daher offenbar nicht mehr als Wellenleiter. Hierzu ist jedoch kein Diagramm enthalten.Furthermore, the use of the dielectric body having the smaller diameter D also causes the resonance frequency range to be changed. While the entire frequency range between 1.8 and 2.7 is usable for the larger dielectric body, the smaller dielectric body in Example 002 restricts the usable range to frequencies between 2.1 and 2.7. Therefore, for lower frequencies, the smaller dielectric body no longer works as a waveguide due to its small diameter. However, no diagram is included for this.

Das Diagramm in Figur 11 zeigt nun den Öffnungswinkel bei 10 dB bzw. 3 dB für die drei Beispiele. Auch hier zeigt sich wiederum der geringere Öffnungswinkel beim Einsatz der erfindungsgemäßen dielektrischen Körper.The diagram in FIG. 11 now shows the opening angle at 10 dB or 3 dB for the three examples. Again, the lower opening angle when using the dielectric body according to the invention again shows.

Der dielektrischer Körper weist bevorzugt eine effektive relative Permittivität vom mehr als 2 auf, weiterhin bevorzugt von mehr als 2,5.The dielectric body preferably has an effective relative permittivity of greater than 2, more preferably greater than 2.5.

Dies kann beispielsweise durch die Fertigung des dielektrischen Körpers aus einem Vollmaterial mit einer entsprechenden relativen Permittivität erreicht werden. Stattdessen könnte der Körper auch aus einem Material mit einer höheren relativen Permittivität von z.B. 6 gefertigt werden, und Luftlöcher aufweisen, welche die effektive relative Permittivität des dielektrischen Körpers wieder verringern. Stattdessen könnte auch ein Material mit einer niedrigen relativen Permittivität eingesetzt werden, in welches ein Granulat mit einer hohen relativen Permittivität eingespritzt ist. Beispielsweise könnte dabei in ein Matrixmaterial mit einer relativen Permittivität von 1 und ein Granulat mit einer relativen Permittivität von 30 einbracht werden.This can be achieved, for example, by fabricating the dielectric body from a solid material having a corresponding relative permittivity. Instead, the body could also be made of a material having a higher relative permittivity of e.g. 6, and have air holes which again reduce the effective relative permittivity of the dielectric body. Instead, a material with a low relative permittivity could be used, in which a granulate with a high relative permittivity is injected. For example, it could be incorporated into a matrix material having a relative permittivity of 1 and a granulate having a relative permittivity of 30.

Die effektive relative Permittivität ist dabei in einer bevorzugten Ausführungsform über die Erstreckung des dielektrischen Körpers konstant.The effective relative permittivity is constant in a preferred embodiment over the extent of the dielectric body.

Zur Beeinflussung der Abstrahleigenschaften könnte jedoch auch ein Material mit einem Gradienten der relativen Permittivität eingesetzt werden.However, a material with a gradient of relative permittivity could be used to influence the emission properties.

Zur Beeinflussung der Abstrahleigenschaften sind zudem folgende Anpassungen denkbar:To influence the radiation properties, the following adjustments are also conceivable:

In Figur 12 ist die Höhe HS des Dipols bzw. der Dipolsegmente 4 über dem Reflektor 10 eingezeichnet. Bekanntlich weist der Reflektor dabei die höchste Bündelwirkung für Frequenzen auf, für deren Wellenlänge λ die Beziehung HS = λ/4 gilt.In FIG. 12 the height H S of the dipole or the dipole segments 4 is shown above the reflector 10. As is known, the reflector has the highest bundling effect for frequencies for whose wavelength λ the relationship H S = λ / 4 holds.

Weiterhin hängt die Bündelwirkung des dielektrischen Körpers wie oben dargestellt von der maximalen Dicke D bzw. dem Durchmesser des dielektrischen Körpers ab. Erfindungsgemäß kann nun der Abstand HS zwischen dem Dipol und dem Reflektor optimal für tiefe Frequenzen ausgelegt werden, während die maximale Dicke D bzw. der Durchmesser des dielektrischen Konus optimal für hohe Frequenzen ausgelegt wird.Further, as shown above, the bundling effect of the dielectric body depends on the maximum thickness D and the diameter of the dielectric body, respectively. According to the invention, the distance H S between the dipole and the reflector can now be optimally designed for low frequencies, while the maximum thickness D or the diameter of the dielectric cone is optimally designed for high frequencies.

Die Abstrahleigenschaften der Antenne können weiterhin durch den Einsatz von metallischen und/oder leitfähigen Objekten im Bereich des dielektrischen Körpers beeinflusst werden. So können beispielsweise ein oder mehrere Metallscheiben oder Platten 14 in den dielektrischen Körper oder am dielektrischen Körper angebracht werden. Insbesondere kann dabei eine Metallscheibe, welche senkrecht auf der Hauptabstrahlrichtung steht, in den dielektrischen Körper integriert oder an dessen Unterseite angebracht werden. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, die Oberfläche des dielektrischen Körpers mit einer Oberflächenmetallisierung 15 auszustatten. Bevorzugt ist die Oberflächenmetallisierung 15 dabei ausschließlich am Außenumfang des dielektrischen Körpers angeordnet. Auch durch solche metallischen und/oder leitfähigen Elemente kann die Richtwirkung der Antenne beeinflusst werden. Bevorzugt sind die elektrischen und leitfähigen Elemente dabei so ausgelegt, dass deren Bündelwirkung für einen anderen Frequenzbereich optimal ist als die Bündelwirkung des Abstandes HS zwischen Dipol und Reflektor, und/oder die Bündelwirkung des dielektrischen Körpers.The radiation properties of the antenna can furthermore be influenced by the use of metallic and / or conductive objects in the region of the dielectric body. For example, one or more metal discs or plates 14 may be mounted in the dielectric body or on the dielectric body. In particular, a metal disk, which is perpendicular to the main emission direction, can be integrated into the dielectric body or attached to its underside. Alternatively or additionally, it is conceivable to provide the surface of the dielectric body with a surface metallization 15. In this case, the surface metallization 15 is preferably arranged exclusively on the outer circumference of the dielectric body. Also by such metallic and / or conductive elements, the directivity of the antenna can be influenced. Preferably, the electrical and conductive elements are designed so that their bundling effect is optimal for a different frequency range than the bundling effect of the distance H S between the dipole and the reflector, and / or the bundling effect of the dielectric body.

Der Einfluss des Linsenbereichs wird anhand der Figuren 13 und 14 noch einmal näher untersucht. In Figur 13 sind vier Ausführungsbeispiele 000 bis 003 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel 000 handelt es sich dabei um ein Vergleichsbeispiel ohne dielektrischen Körper. Das Ausführungsbeispiel 001 weist einen als Gegenkonus ausgeführten Linsenbereich auf, dass Ausführungsbeispiel 002 einen als Konus ausgeführten Linsenbereich und das Ausführungsbeispiel 003 ist ohne Linsenbereich ausgeführt.The influence of the lens area is determined by the Figures 13 and 14 again examined closer. In FIG. 13 four embodiments 000 to 003 are shown. Embodiment 000 is a comparative example without a dielectric body. The exemplary embodiment 001 has a lens area configured as a countercone, that embodiment 002 has a lens area embodied as a cone, and that the embodiment 003 is designed without a lens area.

Figur 14a zeigt das Fernfelddiagramm der Antenne für die Nutzpolarisation, Figur 14b für die Kreuzpolarisation. Dabei ist ersichtlich, dass wie bereits oben gezeigt durch den Einsatz des dielektrischen Körpers die Direktivität und der Gewinn in Abstrahlrichtung erhöht werden können. Die unterschiedlichen Linsenformen für die Beispiele 001 und 002 haben jedoch so gut wie gar keinen Einfluss auf die Diagramme. Die geringfügig andere Ausgestaltung des Diagramms für das Beispiel 003 ist wohl eher durch die größere effektive Höhe H des dielektrischen Körpers und die bereits oben diskutierte Verstärkung der Nebenmaxima bei größeren Höhen erklärbar. Figure 14a shows the far-field diagram of the antenna for the Nutzpolarisation, FIG. 14b for the cross polarization. It can be seen that, as already shown above, the directivity and the gain in the emission direction can be increased by the use of the dielectric body. However, the different lens shapes for examples 001 and 002 have virtually no influence on the diagrams. The slightly different embodiment of the diagram for example 003 is more likely to be explained by the greater effective height H of the dielectric body and the amplification of the secondary maxima already discussed above at higher altitudes.

Die erfindungsgemäße Änderung der Abstrahlebene kann insbesondere bei Gruppenantennenanordnungen mit einer hohen Einzelstrahlerdichte zur Änderung der Fernfeldcharakteristik genutzt werden. Insbesondere werden die erfindungsgemäßen dielektrischen Körper dabei nur bei einem Teil der Antennen eingesetzt, sodass deren Abstrahlebene auf eine Höhe verschoben wird, welche in einer bevorzugten Relation zu der Abstrahlebene der übrigen Strahler steht.The change in the emission plane according to the invention can be used, in particular in group antenna arrangements with a high single radiator density, to change the far-field characteristic. In particular, the dielectric bodies according to the invention are thereby used only in a part of the antennas, so that their emission level is shifted to a height which is in a preferred relation to the emission level of the remaining emitters.

Figur 15 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mobilfunkantennenanordnung mit einer ersten Gruppe von ersten Antennen 21, welche als erfindungsgemäße Antennen ausgestaltet sind und aus einem Dipolstrahler mit einem dielektrischen Körper 23 bestehen und einer zweiten Untergruppe von zweiten Antennen 22, welche keine dielektrischen Körper aufweisen. Im Ausführungsbeispiel sind die Dipolstrahler der ersten Antennen 21 und der zweiten Antennen 22 identisch ausgeführt. Durch den Einsatz der dielektrischen Körper 23 bei den ersten Antennen 21 wird die Abstrahlebene dieser Antennen gegenüber den zweiten Antennen verschoben. FIG. 15 shows a first embodiment of a mobile radio antenna arrangement according to the invention with a first group of first antennas 21, which are designed as antennas according to the invention and consist of a dipole radiator with a dielectric body 23 and a second subset of second antennas 22, which have no dielectric body. In the exemplary embodiment, the dipole radiators of the first antennas 21 and the second antennas 22 identical. By using the dielectric bodies 23 in the first antennas 21, the emission plane of these antennas is shifted with respect to the second antennas.

Die Dipolstrahler der ersten Antennen und der zweiten Antennen sind auf einem gemeinsamen Reflektor 10 angeordnet und würden daher ohne die dielektrischen Körper 23 die gleiche Abstrahlebene aufweisen. Die Verschiebung der Apertur bzw. Abstrahlebene der einzelnen Strahler verringert daher die gegenseitige Kopplung der einzelnen Antennen. Hierdurch können die Nahfeldverkopplung und daraus folgend die Fernfeldwerte wie der Öffnungswinkel und die Richtwirkung der Antenne verbessert werden.The dipole radiators of the first antennas and the second antennas are arranged on a common reflector 10 and would therefore have the same radiation plane without the dielectric bodies 23. The displacement of the aperture or the radiation level of the individual radiators therefore reduces the mutual coupling of the individual antennas. As a result, the near-field coupling and consequently the far-field values such as the aperture angle and the directivity of the antenna can be improved.

Im Ausführungsbeispiel weist die Antennenanordnung mehrere Reihen 24, 24', 24" und mehrere Spalten 25, 25', 25" auf. Die ersten Antennen 21 mit einem dielektrischen Körpern 23 und die zweiten Antennen 22 ohne einen solchen dielektrischen Körper wechseln sich dabei sowohl in den Reihen als auch in den Spalten jeweils ab.In the exemplary embodiment, the antenna arrangement has a plurality of rows 24, 24 ', 24 "and a plurality of columns 25, 25', 25". The first antennas 21 with a dielectric body 23 and the second antennas 22 without such a dielectric body alternate in both the rows and in the columns.

Figur 16 zeigt als Vergleichsbeispiel V000 eine Antennenanordnung, bei welcher sämtliche Antennen ohne dielektrische Körper ausgeführt sind und als Vergleichsbeispiel V001 eine Ausgestaltung, bei welcher sämtliche Antennen einen dielektrischen Körper aufweisen. Das in Figur 15 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist als Beispiel V002 gezeigt. FIG. 16 shows as Comparative Example V000 an antenna arrangement in which all antennas without dielectric body are executed and as Comparative Example V001 an embodiment in which all the antennas have a dielectric body. This in FIG. 15 illustrated embodiment of the antenna arrangement according to the invention is shown as example V002.

Unten in Figur 16 ist die Dielektivität und der Gewinn der einzelnen Beispiele in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt. In Figur 17 ist die Breite des Fernfelddiagramms bei 10dB und 3dB dargestellt. Wie aus beiden Diagrammen deutlich zu erkennen, weist das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel sowohl die beste Direktivität zumindest im Bereich der Hauptkeule, als auch den besten Gain im Bereich der Hauptkeule auf.Down in FIG. 16 is the Dielektivität and the profit of the individual examples as a function of the frequency shown. In FIG. 17 the width of the far field diagram is shown at 10dB and 3dB. As can be seen clearly from both diagrams, the exemplary embodiment according to the invention has both the best directivity at least in the area of the main lobe and the best gain in the area of the main lobe.

Bei dem in Figur 15 gezeigten Ausführungsbeispiel können die ersten und die zweiten Antennen gemeinsam als Gruppenantenne ausgestaltet sein. Insbesondere kann dabei eine Reihe oder eine Spalte von Antennen über einen Phasenschieber mit einem gemeinsamen Port bzw., da es sich um dualpolarisierte Antennen handelt, mit zwei gemeinsamen Ports in Verbindung stehen. In diesem Fall erfolgt bevorzugt ein Phasenausgleich zwischen den ersten und zweiten Antennen einer solchen Gruppenantenne, um die Auswirkungen des dielektrischen Körpers auf die Phasenlage innerhalb der Gruppenantenne auszugleichen.At the in FIG. 15 In the exemplary embodiment shown, the first and the second antennas can be configured jointly as a group antenna. In particular, a row or a column of antennas can be connected via a phase shifter to a common port or, since these are dual-polarized antennas, to two common ports. In this case, a phase compensation is preferably carried out between the first and second antennas of such a group antenna in order to compensate for the effects of the dielectric body on the phase position within the array antenna.

Alternativ können jedoch auch die ersten Antennen unter sich eine oder mehrere Gruppenantennen bilden, während die zweiten Antennen jeweils unter sich eine oder mehrere separate Gruppenantennen bilden. In diesem Fall sind bevorzugt die ersten Antennen innerhalb einer Spalte oder Reihe über einen Phasenschieber mit einem oder mehreren gemeinsamen Ports verbunden, und die zweiten Antennen innerhalb einer Spalte oder Reihe über einen oder mehrere Phasenschieber mit einem oder mehreren Ports.Alternatively, however, the first antennas may also form one or more array antennas below, while the second antennas each form one or more separate array antennas below. In this case, preferably the first antennas within a column or row are connected via a phase shifter to one or more common ports, and the second antennas within a column or row are connected via one or more phase shifters with one or more ports.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die einzelnen Antennen auch jeweils separate Ports aufweisen, um beispielsweise für Beamforming- oder Beamshaping- Anwendungen flexibel zusammengeschaltet werden zu können oder separat betreibbar zu sein. Bevorzugt handelt es sich in diesem Fall bei der Antennenanordnung um eine aktive Antennenanordnung, bei welcher jeder der Einzelantennen ein separater Verstärker zugeordnet ist.In a further embodiment, the individual antennas may also each have separate ports in order to be flexibly interconnected, for example, for beamforming or beamshaping applications, or to be able to be operated separately. In this case, the antenna arrangement is preferably an active antenna arrangement, in which each of the individual antennas is assigned a separate amplifier.

Bei der erfindungsgemäßen Antennenanordnung kann es sich jedoch auch um eine passive Antenne ohne Verstärker handeln.However, the antenna arrangement according to the invention may also be a passive antenna without an amplifier.

Bei dem in Figur 15 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mobilfunkantennenanordnung kommen als Strahler dualpolarisierte Dipolstrahler zum Einsatz. Insbesondere sind diese Strahler dabei so ausgeführt, wie dies bereits oben im Hinblick auf das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel näher dargestellt ist. Die ersten und die zweiten Antennen unterscheiden sich im Ausführungsbeispiel einzig durch den Einsatz eines dielektrischen Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung bei den ersten Antennen, während die Dipolstrahler identisch ausgeführt sind. Bevorzugt sind die dielektrischen Körper dabei so ausgeführt, wie dies oben schon beschrieben wurde.At the in FIG. 15 illustrated embodiment of a mobile radio antenna arrangement according to the invention come as spotlights dual polarized dipole radiator used. In particular, these emitters are designed as already described above with respect to FIG FIG. 1 shown embodiment is shown in more detail. The first and the second antennas differ in the embodiment solely by the use of a dielectric body according to the present invention in the first antennas, while the dipole radiators are made identical. The dielectric bodies are preferably designed as described above.

In Figur 18 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung gezeigt.In FIG. 18 a second embodiment of an antenna arrangement according to the invention is shown.

Oben in Figur 18 ist zunächst eine Antenne gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Diese weist erste Antennen 31 und zweite Antennen 32 auf. Die ersten Antennen werden für das Senden und/oder Empfangen in einem höheren Frequenzband eingesetzt, die zweiten Antennen 32 für das Senden und/oder Empfangen in einem niedrigeren Frequenzband. Bei den ersten Antennen und zweiten Antennen handelt es sich dabei jeweils um Dipolstrahler. Da die Dipolstrahler der zweiten Antennen für niedrigere Frequenzen ausgelegt sind, weisen diese einen größeren Abstand von dem gemeinsamen Reflektor 10 auf, als die Dipolstrahler der ersten Antennen. Damit liegt die Abstrahlebene 6 der ersten Antennen 31 unterhalb der Ebene 34 der Dipolsegmente der zweiten Antennen. Dies führt dem Stand der Technik dazu, dass die Abstrahlleistung der ersten Antennen erheblich beeinträchtigt wird.Top in FIG. 18 First, an antenna according to the prior art is shown. This has first antennas 31 and second antennas 32. The first antennas are used for transmitting and / or receiving in a higher frequency band, the second antennas 32 for transmitting and / or receiving in a lower frequency band. The first antennas and second antennas are each dipole radiators. Since the dipole radiators of the second antennas are designed for lower frequencies, they have a greater distance from the common reflector 10 than the dipole radiators of the first antennas. Thus, the radiation plane 6 of the first antennas 31 lies below the plane 34 of the dipole segments of the second antennas. This leads to the prior art that the emission power of the first antennas is significantly affected.

Dieser Effekt wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, dass bei ansonsten identischem Aufbau auf den ersten Antennen 31 dielektrische Körper 33 angeordnet sind, welche die Abstrahlebene der ersten Antennen 31 von der Abstrahlebene 6 ihrer Dipolstrahler über die Ebene 34 der Dipolsegmente der zweiten Antennen 32 anhebt. Hierdurch wird die Abstrahlcharakteristik der ersten Antennen 31 nicht mehr negativ von dem Vorhandensein der zweiten Antennen beeinflusst. Die Verschiebung V und gleichbedeutend die Höhe H der dielektrischen Körper 33 ist in diesem Ausführungsbeispiel damit größer als der Abstand K zwischen der Abstrahlebene 6 der Dipolstrahler der ersten Antennen 31 und der Abstrahlebene 34 der Dipolstrahler der zweiten Antennen.This effect is prevented according to the invention in that dielectric bodies 33 are arranged on the first antennas 31 with an otherwise identical structure, which raises the radiation plane of the first antennas 31 from the emission plane 6 of their dipole radiators via the plane 34 of the dipole segments of the second antennas 32. As a result, the emission characteristic of the first antennas 31 is no longer negatively influenced by the presence of the second antennas. The displacement V and, equivalently, the height H of the dielectric bodies 33 in this exemplary embodiment is thus greater than the distance K between the emission plane 6 of the dipole radiators of the first antennas 31 and the emission plane 34 of the dipole radiators of the second antennas.

Bei dem in Figur 18 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Dipolstrahlern der ersten Antennen wiederum um dualpolarisierte Dipolstrahler. Insbesondere sind diese so ausgestaltet, wie dies bereits oben im Hinblick auf das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel dargestellt wurde.At the in FIG. 18 In the exemplary embodiment shown, the dipole radiators of the first antennas are in turn dual-polarized dipole radiators. In particular, these are designed as already described above with regard to in FIG. 1 shown embodiment has been shown.

Die Dipole der zweiten Antennen 32 sind dagegen als VH-Pol ausgestaltet, d.h. es kommen voneinander beabstandete Dipole 32 und 32' mit jeweils orthogonal aufeinander stehenden Polarisationen zum Einsatz. Diese werden über einen 180° Hybridkoppler zu einem X-Pol zusammengeschaltet.The dipoles of the second antennas 32, on the other hand, are designed as VH poles, i. spaced-apart dipoles 32 and 32 'are used, each with orthogonal polarizations. These are interconnected via a 180 ° hybrid coupler to form an X-pole.

Die zweiten Antennen können dabei beispielsweise als low-band-Antenne für das Mobilfunkfrequenzband zwischen 698 und 960 MHz eingesetzt werden, die ersten Antennen als high-band-Antenne für den Frequenzbereich zwischen 1710 und 2690 MHz.The second antennas can be used, for example, as a low-band antenna for the mobile radio frequency band between 698 and 960 MHz, the first antennas as a high-band antenna for the frequency range between 1710 and 2690 MHz.

Wie in Figur 19, welche das in Figur 18 dargestellte Ausführungsbeispiel noch einmal in einer perspektivischen Ansicht wiedergibt, gezeigt, sind die ersten Antennen dabei in vier Spalten zu je zwei Antennen angeordnet, wobei die zweiten Antennen zwischen den so gebildeten Reihen angeordnet sind.As in FIG. 19 which the in FIG. 18 shown embodiment shown again in a perspective view, the first antennas are arranged in four columns of two antennas, wherein the second antennas are arranged between the rows thus formed.

Die Dipole der zweiten Antennen 32 können auch in einem Quadrat angeordnet sein, wobei sich jeweils eine erste Antenne 31 innerhalb eines solchen Quadrates befindet. Weiterhin können zwischen solchen Quadraten aus zweiten Antennen 32 weitere erste Antennen 31 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die zweiten Antennen 32 auch in Form eines Kreuzes angeordnet sein.The dipoles of the second antennas 32 can also be arranged in a square, wherein in each case a first antenna 31 is located within such a square. Furthermore, further first antennas 31 may be arranged between such squares of second antennas 32. Alternatively or additionally, the second antennas 32 may also be arranged in the form of a cross.

Ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist in Figuren 20 und 21 dargestellt. Oben in Figur 20 ist wiederum eine Antenne gemäß dem Stand der Technik gezeigt, während unten das mit dielektrischen Körpern ausgestattete Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.A third embodiment of an antenna arrangement according to the invention is in Figures 20 and 21 shown. Top in FIG. 20 again, an antenna according to the prior art is shown, while below the dielectric body equipped embodiment of the present invention is shown.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung weist erste Antennen 41, zweite Antennen 42 und dritte Antennen 43 auf. Die ersten Antennen 41 und die dritten Antennen 43 werden zum Senden im gleichen Frequenzband eingesetzt, die zweiten Antennen 42 dagegen zum Senden in einem niedrigeren Frequenzband.The antenna arrangement according to the invention has first antennas 41, second antennas 42 and third antennas 43. The first antennas 41 and the third antennas 43 are used for transmission in the same frequency band, while the second antennas 42 are used for transmission in a lower frequency band.

Dabei sind die dritten Antennen 43 im Bereich der zweiten Antennen 42 angeordnet, und in Abstrahlrichtung gegenüber den ersten Antennen 41 nach oben versetzt. Die zweiten Antennen 42 weisen zudem Metallelemente auf, welche bis in eine Ebene oberhalb der Abstrahlebene 45 der Dipolstrahler der ersten Antennen 41 reichen.In this case, the third antennas 43 are arranged in the region of the second antennas 42, and offset in the emission direction relative to the first antennas 41 upwards. The second antennas 42 also have metal elements which extend into a plane above the emission plane 45 of the dipole radiators of the first antennas 41.

Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den zweiten Antennen dabei um Antennen mit schräg zur Hauptabstrahlrichtung verlaufenden Seitenwänden 47 und 48, zwischen welchen Schlitze 49 gebildet sind, die als Schlitzstrahler wirken. Die schräg verlaufenden Seitenwände 47 und 48 bilden dabei gemeinsam eine Art Trichter. Zwischen diesen trichterförmigen Antennen sind die Dipolstrahler der ersten Antennen 41 angeordnet. Alternativ könnten die zweiten Antennen auch aus Dipolstrahlern bestehen, welche in einem Quadrat angeordnet sind.In the exemplary embodiment, the second antennas are antennas with sidewalls 47 and 48 running obliquely to the main emission direction, between which slots 49 are formed, which act as slit radiators. The oblique side walls 47 and 48 together form a kind of funnel. Between these funnel-shaped antennas, the dipole radiators of the first antennas 41 are arranged. Alternatively, the second antennas could also consist of dipole radiators, which are arranged in a square.

Bei einer Antenne gemäß dem Stand der Technik wird daher die Abstrahlung der ersten Antennen durch die in Abstrahlrichtung oberhalb angeordneten metallischen Elemente der zweiten Antennen 42 erheblich beeinträchtigt. Weiterhin weisen die Dipolstrahler der ersten Antennen 41 und die Dipolstrahler der dritten Antennen 43 unterschiedliche Abstrahlebenen 45 und 46 auf.In the case of an antenna according to the prior art, therefore, the radiation of the first antennas is considerably impaired by the metallic elements of the second antennas 42 arranged above in the emission direction. Furthermore, the dipole radiators of the first antennas 41 and the dipole radiators of the third antennas 43 have different emission planes 45 and 46.

Beide Probleme werden erfindungsgemäß durch den Einsatz von dielektrischen Körpern 44 auf den Dipolstrahlern der ersten Antennen 41 behoben. Die Höhe H der dielektrischen Körper entspricht dabei dem Abstand zwischen der Abstrahlebene 46 der Dipolstrahler der dritten Antennen und der Abstrahlebene 45 der Dipolstrahler der ersten Antennen.Both problems are solved according to the invention by the use of dielectric bodies 44 on the dipole radiators of the first antennas 41. The height H of the dielectric bodies corresponds to the distance between the radiation plane 46 of the dipole radiators of the third antennas and the radiation plane 45 of the dipole radiators of the first antennas.

Dies führt zum einen dazu, dass die ersten und die dritten Antennen im Wesentlichen die gleiche Abstrahlebene aufweisen. Weiterhin wird die Abstrahlebene der ersten Antennen über die Ebene der metallischen Elemente der zweiten Antennen gehoben, sodass deren Abstrahleigenschaften nicht mehr negativ beeinflusst werden.On the one hand, this results in the first and the third antennas having essentially the same level of abstraction. Furthermore, the radiation plane of the first antennas is lifted above the plane of the metallic elements of the second antennas, so that their radiation properties are no longer adversely affected.

Bei den Dipolstrahlern der ersten und dritten Antennen kann es sich um dualpolarisierte Dipolstrahler handeln. Insbesondere sind die Dipole der beiden Polarisationen dabei gekreuzt zueinander angeordnet. Die Dipolstrahler können dabei so ausgeführt sein, wie dies im Hinblick auf das Ausführungsbeispiel in Figur 1 näher beschrieben wurde.The dipole radiators of the first and third antennas can be dual-polarized dipole radiators. In particular, the dipoles of the two polarizations are arranged crossed to one another. The dipole radiator can be designed as this with respect to the embodiment in FIG. 1 was described in more detail.

Die Dipolstrahler der ersten und der dritten Antennen können konstruktiv gleich ausgeführt sein und/oder die gleichen Resonanzfrequenzbereiche aufweisen. Sie weisen üblicherweise lediglich im Hinblick auf ihre Befestigung geringfügige Unterschiede im Sockelbereich auf.The dipole radiators of the first and the third antennas may be of identical design and / or have the same resonant frequency ranges. They usually have only slight differences in the base area with regard to their attachment.

Bevorzugt werden die ersten und die dritten Antennen zum Senden und/oder Empfangen im gleichen Frequenzband eingesetzt. Die ersten und die dritten Antennen können dabei zu einer oder mehreren Gruppenantennen zusammengeschaltet sein und insbesondere über einen oder mehrere Phasenschieber mit einem oder mehreren gemeinsamen Ports in Verbindung stehen.Preferably, the first and the third antennas are used for transmitting and / or receiving in the same frequency band. The first and the third antennas can be interconnected to one or more array antennas and in particular via one or more phase shifter with one or more common ports in combination.

Die zweiten Antennen werden bevorzugt zum Senden und/oder Empfangen in einem niedrigeren Frequenzband eingesetzt als die ersten und/oder die dritten Antennen. Bevorzugt sind die zweiten Antennen zu einer oder mehreren Gruppenantennen zusammengeschaltet und können insbesondere über einen oder mehrere Phasenschieber mit einem oder mehreren Ports in Verbindung stehen.The second antennas are preferably used for transmitting and / or receiving in a lower frequency band than the first and / or the third antennas. Preferably, the second antennas are connected together to form one or more array antennas and, in particular, can communicate with one or more ports via one or more phase shifters.

Die zweiten Antennen 42 und die ersten Antennen 41 sind auf einem gemeinsamen Reflektor 10 angeordnet. Die dritten Antennen sind innerhalb der zweiten Antennen angeordnet, und weisen bevorzugt einen eigenen Subreflektor auf, welcher ebenfalls innerhalb der zweiten Antennen 42 angeordnet ist. Die ersten Antennen können weiterhin rahmenförmige Subreflektoren11 aufweisen.The second antennas 42 and the first antennas 41 are arranged on a common reflector 10. The third antennas are arranged within the second antennas, and preferably have their own sub-reflector, which also is disposed within the second antenna 42. The first antennas may further comprise frame-shaped subreflectors 11.

Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung kommen bei den erfindungsgemäßen Mobilfunkantennenanordnungen bevorzugt als erste Antennen solche Antennen zum Einsatz, wie sie oben bereits im Hinblick auf die erfindungsgemäßen Antennen näher beschrieben wurden. Insbesondere gilt dies für die Bemessung und/oder die Ausgestaltung der dielektrischen Körper.Regardless of the specific embodiment, antennas used in the mobile radio antenna arrangements according to the invention are preferably first antennas, as described in more detail above with regard to the antennas according to the invention. In particular, this applies to the design and / or the design of the dielectric body.

Claims (15)

Mobilfunkantenne, insbesondere für eine Mobilfunk-Basisstation, mit mindestens einem Dipol-Strahler und mit einem auf dem Dipol-Strahler angeordneten dielektrischen Körper,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe H des dielektrischen Körpers in Hauptabstrahlrichtung mindestens 30 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers in einem Querschnitt senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung beträgt.
Mobile radio antenna, in particular for a mobile radio base station, with at least one dipole radiator and with a dielectric body arranged on the dipole radiator,
characterized,
that the height H is in a cross section of the dielectric body in the main direction at least 30% of the maximum thickness D of the dielectric body perpendicularly to the main emission direction.
Mobilfunkantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Höhe H des dielektrischen Körpers mindestens 50 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers beträgt, bevorzugt mindestens 70 % der maximalen Dicke D des dielektrischen Körpers, und/oder wobei der dielektrische Körper eine effektive relative Permittivität εr > 2 und bevorzugt eine effektive relative Permittivität εr > 2,5 aufweist.Mobile radio antenna according to one of the preceding claims, wherein the height H of the dielectric body is at least 50% of the maximum thickness D of the dielectric body, preferably at least 70% of the maximum thickness D of the dielectric body, and / or wherein the dielectric body has an effective relative permittivity ε r > 2 and preferably has an effective relative permittivity ε r > 2.5. Mobilfunkantenne nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Dipol-Strahler um einen dual-polarisierten Dipol-Strahler handelt und/oder wobei der dielektrische Körper eine in Hauptabstrahlrichtung weisende Symmetrieachse aufweist, wobei es sich bevorzugt um eine Axialsymmetrie und/oder eine Rotationssymmetrie handelt, und/oder wobei der dielektrische Körper einen Stabbereich und/oder einen Linsenbereich aufweist, wobei die Höhe des Stabbereiches bevorzugt zwischen 50% und 100%, weiter bevorzugt zischen 65% und 100% der Höhe H des dielektrischen Körpers beträgt, und/oder wobei der Linsenbereich bevorzugt auf der von dem Dipol-Strahler abgewandten Seite des Stabbereiches angeordnet ist und/oder wobei bevorzugt die Höhe des Linsenbereiches zwischen 5% und 50%, bevorzugt zischen 10% und 35% der Höhe H des dielektrischen Körpers beträgt.A mobile radio antenna according to claim 1, wherein the dipole radiator is a dual-polarized dipole radiator and / or wherein the dielectric body has an axis of symmetry pointing in the main radiating direction, which is preferably an axial symmetry and / or rotational symmetry, and / or wherein the dielectric body has a rod region and / or a lens region, wherein the height of the rod region is preferably between 50% and 100%, more preferably between 65% and 100% of the height H of the dielectric body, and / or wherein Lens region is preferably arranged on the side facing away from the dipole radiator side of the rod region and / or wherein preferably the height of the lens region between 5% and 50%, preferably between 10% and 35% of the height H of the dielectric body. Mobilfunkantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei für die maximale Dicke D und die Höhe H des dielektrischen Körpers folgende Beziehung zu der Wellenlänge λ der Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereiches der Antenne und der effektiven relative Permittivität εr des dielektrischen Körpers besteht: 0 , 5 * λ π ε r 1 H
Figure imgb0013
und/oder 0 , 5 * λ π ε r 1 D 25 * λ π ε r 1
Figure imgb0014
bevorzugt 0 , 75 * λ π ε r 1 H
Figure imgb0015
und/oder 0 , 75 * λ π ε r 1 D 2 , 5 * λ π ε r 1 oder 1 , 25 * λ π ε r 1
Figure imgb0016
A mobile radio antenna according to any one of the preceding claims, wherein for the maximum thickness D and the height H of the dielectric body the following relationship exists with the wavelength λ of the center frequency of the lowest resonant frequency range of the antenna and the effective relative permittivity ε r of the dielectric body: 0 . 5 * λ π ε r - 1 H
Figure imgb0013
and or 0 . 5 * λ π ε r - 1 D 25 * λ π ε r - 1
Figure imgb0014
prefers 0 . 75 * λ π ε r - 1 H
Figure imgb0015
and or 0 . 75 * λ π ε r - 1 D 2 . 5 * λ π ε r - 1 or 1 . 25 * λ π ε r - 1
Figure imgb0016
Mobilfunkantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in/und oder an dem dielektrischen Körper ein leitfähiges und/oder metallisches Element angeordnet ist, wobei des sich bei dem leitfähigen und/oder metallischen Element bevorzugt um eine Beschichtung einer inneren oder äußeren Oberfläche des dielektrischen Körpers handelt, und/oder um eine in oder an dem dielektrischen Körper angeordnete leitfähige und/oder metallische Scheibe,
und/oder wobei das leitfähige und/oder metallische Element einen Außenumfang des dielektrischen Körpers umgibt oder sich in einer Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung erstreckt,
wobei bevorzugt das leitfähige und/oder metallische Element eine Bündelwirkung aufweist, welche für eine Frequenz fmet maximal ist und wobei der dielektrische Körper eine Bündelwirkung aufweist, welche für eine Frequenz fdiel maximal ist, wobei fmet ≠ fdiel,
wobei weiter bevorzugt fmet < fdiel,
und/oder wobei bevorzugt folgende Beziehung zur Mittenfrequenz fres des untersten Resonanzfrequenzbereiches der Antenne besteht: fmet < fres < fdiel,
und/oder wobei weiter bevorzugt: | fdiel - fmet | / fdiel > 0,1 * fdiel, bevorzugt | fdiel - fmet | / fdiel > 0,2 * fdiel.
Mobile radio antenna according to one of the preceding claims, wherein in / and or on the dielectric body, a conductive and / or metallic element is arranged, wherein the conductive and / or metallic element is preferably a coating of an inner or outer surface of the dielectric body , and / or around a conductive and / or metallic disc arranged in or on the dielectric body,
and / or wherein the conductive and / or metallic element surrounds an outer circumference of the dielectric body or extends in a plane perpendicular to the main emission direction,
wherein preferably the conductive and / or metallic element has a bundling effect which is maximal for a frequency f met and wherein the dielectric body has a bundling effect which is maximal for a frequency f diel , where f met ≠ f diel ,
more preferably f met <f diel ,
and / or wherein preferably the following relationship exists with the center frequency f res of the lowest resonant frequency range of the antenna: f met <f res <f diel ,
and / or wherein further preferred: | f dl - f met | / f diel > 0.1 * f diel , preferably | f dl - f met | / f diel > 0.2 * f diel .
Mobilfunkantenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Reflektor, auf welchem der Dipol-Strahler angeordnet ist,
wobei die Antenne einen Subreflektor aufweist, welcher bevorzugt als Reflektorrahmen ausgebildet ist, wobei die Kantenlänge des Reflektorrahmens bevorzugt gleich oder größer ist als die maximale Dicke D des dielektrischen Körpers,
und/oder wobei der Abstand zwischen dem Reflektor und dem Dipolstrahler zwischen 0,05 λ und 0,5 λ beträgt, bevorzugt zwischen 0,1 λ und 0,4 λ, wobei es sich bei λ um die Wellenlänge der Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereiches der Antenne handelt,
und/oder wobei der Reflektor eine Bündelwirkung aufweist, welche für eine Frequenz fref maximal ist und wobei der dielektrische Körper eine Bündelwirkung aufweist, welche für eine Frequenz fdiel maximal ist, wobei fref ≠ fdiel,
wobei bevorzugt fref < fdiel,
und/oder wobei bevorzugt folgende Beziehung zur Mittenfrequenz fres des untersten Resonanzfrequenzbandes der Antenne besteht: fref < fres < fdiel,
und/oder wobei bevorzugt | fdiel - fref | / fdiel > 0,1 * fdiel, bevorzugt | fdiel - fref | / fdiel > 0,2 * fdiel.
Mobile radio antenna according to one of the preceding claims, with a reflector on which the dipole radiator is arranged,
wherein the antenna has a subreflector, which is preferably designed as a reflector frame, wherein the edge length of the reflector frame is preferably equal to or greater than the maximum thickness D of the dielectric body,
and / or wherein the distance between the reflector and the dipole radiator is between 0.05 λ and 0.5 λ, preferably between 0.1 λ and 0.4 λ, wherein it is λ is the wavelength of the center frequency of the lowest resonant frequency range of the antenna,
and / or wherein the reflector has a bundling effect which is at a maximum for a frequency f ref and wherein the dielectric body has a bundling effect which is maximal for a frequency f diel , where f ref ≠ f diel ,
preferably f ref <f diel ,
and / or wherein preferably the following relationship to the center frequency f res of the lowest resonance frequency band of the antenna is: f ref <f res <f diel ,
and / or where preferred | f diel - f ref | / f diel > 0.1 * f diel , preferably | f diel - f ref | / f diel > 0.2 * f diel .
Mobilfunkantennenanordnung mit einer Mehrzahl von Antennen, insbesondere für eine Mobilfunk-Basisstation, mit einer ersten Untergruppe aus einer oder mehreren ersten Antennen und einer zweiten Untergruppe aus einer oder mehreren zweiten Antennen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ersten Antennen jeweils einen Dipol-Strahler mit einem auf dem Dipol-Strahler angeordneten ersten dielektrischen Körper umfassen, wobei die Höhe H1 des ersten dielektrischen Körpers mindestens 30 % der maximalen Dicke D des ersten dielektrischen Körpers beträgt, und dass die zweiten Antennen jeweils einen Strahler ohne ein dielektrisches Element oder mit einem anderen, zweiten dielektrischen Element umfassen.
Mobile radio antenna arrangement having a plurality of antennas, in particular for a mobile radio base station, having a first subgroup of one or more first antennas and a second subgroup of one or more second antennas,
characterized,
that the first antenna each comprise a dipole radiator having a disposed on the dipole radiators first dielectric body, wherein the height H 1 of the first dielectric body is at least 30% of the maximum thickness D of the first dielectric body, and that the second antennas, respectively a radiator without a dielectric element or with another, second dielectric element.
Mobilfunkantennenanordnung nach Anspruch 7, wobei es sich bei den DipolStrahlern der ersten Antennen um dual-polarisierte Dipol-Strahler handelt und/oder wobei es sich bei den Strahlern der zweiten Antennen um dual-polarisierte Strahler und/oder Dipolstrahler handelt.Mobile radio antenna arrangement according to claim 7, wherein the dipole radiators of the first antennas are dual-polarized dipole radiators and / or wherein the radiators of the second antennas are dual-polarized radiators and / or dipole radiators. Mobilfunkantennenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Dipol-Strahler der ersten Antennen identische Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und bevorzugt identisch sind, und/oder die gleiche Abstrahlebene und/oder Höhe HS1 über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen, und/oder wobei die Strahler der zweiten Antennen identische Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und bevorzugt identisch sind und/oder die gleiche Abstrahlebene und/oder Höhe HS2 über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen, und/oder wobei die ersten dielektrischen Körper die gleiche Höhe H1 aufweisen und bevorzugt identisch sind und/oder wobei die zweiten dielektrischen Körper die gleiche Höhe H2 aufweisen und bevorzugt identisch sind.A mobile radio antenna arrangement according to claim 7 or 8, wherein the dipole radiators of the first antennas have identical resonance frequency ranges and are preferably identical, and / or have the same radiating plane and / or height H S1 over a common reflector, and / or wherein the radiators of the second Antennas have identical resonance frequency ranges and are preferably identical and / or have the same level of abstraction and / or height H S2 over a common reflector, and / or wherein the first dielectric body have the same height H 1 and are preferably identical and / or wherein the second dielectric body have the same height H 2 and are preferably identical. Mobilfunkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die dielektrischen Körper die Abstrahlebenen der ersten Antennen und der zweiten Antennen voneinander weg verschieben, wobei bevorzugt die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und/oder die gleiche Höhe HS über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen, wobei bevorzugt die Verschiebung V der Abstrahlebenen und die Höhe HS der Dipol-Strahler der ersten Antennen über einem gemeinsamen Reflektor folgende Beziehung aufweisen: 0,5 HS < V, und/oder wobei bevorzugt die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen die gleichen Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder gleich aufgebaut sind.A mobile radio antenna arrangement according to any one of claims 7 to 9, wherein the dielectric bodies shift the radiation planes of the first antennas and the second antennas away from each other, preferably the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas are arranged in a common plane and / or the same Have height H S over a common reflector, wherein preferably the displacement V of the radiation levels and the height H S of the dipole radiator of the first antenna above a common reflector have the following relationship: 0.5 H S <V, and / or preferably Dipole radiator of the first antennas and the radiators of the second antennas have the same resonant frequency ranges and / or the same structure. Mobilfunkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die dielektrischen Körper die Abstrahlebenen der ersten Antennen und der zweiten Antennen aufeinander zu bewegen, wobei bevorzugt die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind und/oder unterschiedliche Höhen HS1 und HS2 über einem gemeinsamen Reflektor aufweisen, wobei bevorzugt der verbleibende Abstand A zwischen den Abstrahlebenen folgende Beziehung zu der Höhe HS1 der Dipol-Strahler der ersten Antennen über einem gemeinsamen Reflektor aufweist: A < 0,5 HS1, bevorzugt A < 0,2 HS1, und/oder wobei bevorzugt die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen die gleichen Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder gleich aufgebaut sind.Mobile radio antenna arrangement according to one of claims 7 to 9, wherein the dielectric bodies to move the radiation levels of the first antennas and the second antennas to each other, preferably the dipole radiator of the first antennas and the radiators of the second antennas are arranged in different planes and / or different heights H S1 and H S2 have over a common reflector, wherein preferably the remaining distance A between the planes of abstraction has the following relation to the height H S1 of the dipole radiators of the first antennas over a common reflector: A <0.5 H S1 , preferably A < 0.2 H S1 , and / or wherein preferably the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas have the same resonant frequency ranges and / or the same structure. Mobilfunkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Dipolstrahler der ersten Antennen in einer ersten Ebene angeordnet sind und die zweiten Antennen Metallstrukturen aufweisen, welche in einer zweiten Ebene oberhalb der ersten Ebene angeordnet sind, wobei die ersten dielektrischen Körper mindestens bis zur zweiten Ebene der Metallstrukturen der zweiten Antennen reichen und/oder die Abstrahlebene der Dipolstrahler der ersten Antennen mindestens auf die zweite Ebene anheben, und/oder wobei die Höhe HS1 der Dipolstrahler der ersten Antennen über einem gemeinsamen Reflektor kleiner ist als die Höhe HS2 der Strahler der zweiten Antennen über einem gemeinsamen Reflektor, und/oder wobei die Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereichs der Dipolstrahler der ersten Antennen höher ist als die Mittenfrequenz des untersten Resonanzfrequenzbereichs der Strahler der zweiten Antennen.Mobile radio antenna arrangement according to one of claims 7 to 11, wherein the dipole radiators of the first antennas are arranged in a first plane and the second antennas have metal structures arranged in a second plane above the first plane, wherein the first dielectric bodies extend at least to the second level of the metal structures of the second antennas and / or raise the radiation plane of the dipole radiators of the first antennas at least to the second plane, and / or wherein the height H S1 of the dipole radiators of the first antennas above a common reflector is smaller than the height H S2 of the radiators of the second antennas above a common reflector, and / or wherein the center frequency of the lowest resonance frequency range of the dipole radiators of the first antennas is higher as the center frequency of the lowest resonance frequency range of the radiators of the second antennas. Mobilfunkantennenanordnung nach Anspruch 12, wobei die Strahler der zweiten Antennen Dipol-Strahler sind und in einer Ebene oberhalb der Ebene der Dipolstrahler der ersten Antennen angeordnet sind, wobei die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen bevorzugt unterschiedliche Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder für unterschiedliche Frequenzbänder eingesetzt werden, und/oder wobei die zweiten Antennen bevorzugt mehrere Dipole aufweist, welche in einem Quadrat und/oder Kreuz und/oder T angeordnet sind,
oder
wobei im Bereich der Strahler der zweiten Antennen dritte Strahler angeordnet sind, welche bevorzugt den gleichen Resonanzfrequenzbereich aufweisen und/oder für das gleiche Frequenzband eingesetzt werden wie die Dipolstrahler der ersten Antennen, und/oder wobei die Dipolstrahler der ersten Antennen und die Strahler der zweiten Antennen bevorzugt unterschiedliche Resonanzfrequenzbereiche aufweisen und/oder für unterschiedliche Frequenzbänder eingesetzt werden, wobei die Strahler der zweiten Antennen bevorzugt Strahlerelemente aufweisen, welche sich parallel und/oder senkrecht und/oder schräg zur Abstrahlrichtung erstrecken, wobei die dritten Strahler bevorzugt innerhalb der sich parallel und/oder senkrecht und/oder schräg zur Abstrahlrichtung erstreckenden Strahlerelemente angeordnet sind, wobei es sich bei den dritten Strahlern bevorzugt um dual-polarisierte Dipol-Strahler handelt.
The mobile radio antenna arrangement according to claim 12, wherein the radiators of the second antennas are dipole radiators and arranged in a plane above the plane of the dipole radiators of the first antennas, the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas preferably having and / or for different resonant frequency ranges different frequency bands are used, and / or wherein the second antenna preferably has a plurality of dipoles, which are arranged in a square and / or cross and / or T,
or
wherein third radiators are arranged in the area of the radiators of the second antennas, which preferably have the same resonant frequency range and / or are used for the same frequency band as the dipole radiators of the first antennas, and / or where the dipole radiators of the first antennas and the radiators of the second antennas preferably have different resonant frequency ranges and / or are used for different frequency bands, the emitters of the second antennas preferably have radiator elements which extend parallel and / or perpendicular and / or oblique to the emission direction, the third emitters preferably within the parallel and / or arranged perpendicular and / or obliquely to the emission direction radiating elements are arranged, wherein it is preferably in the third emitters to dual-polarized dipole radiator.
Mobilfunkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, mindestens einer Spalte oder Reihe von Antennen, wobei die ersten und zweiten Antennen in der Spalte oder Reihe abwechselnd angeordnet sind, und/oder wobei die zweiten Antennen zwischen zwei Spalten oder Reihen aus ersten Antennen angeordnet sind, wobei die Gruppenantenne bevorzugt mehrere Spalten und Reihen aufweist, wobei die ersten und die zweiten Antennen in den mehreren Spalten und Reihen jeweils abwechselnd angeordnet sind und/oder wobei die zweiten Antennen zwischen mehreren Spalten und Reihen aus ersten Antennen angeordnet sind.A mobile radio antenna arrangement according to any one of claims 7 to 13, at least one column or row of antennas, the first and second antennas being arranged alternately in the column or row, and / or the second antennas being arranged between two columns or rows of first antennas, wherein the array antenna preferably has a plurality of columns and rows, wherein the first and the second antennas are arranged alternately in the plurality of columns and rows and / or wherein the second antennas are arranged between a plurality of columns and rows of first antennas. Mobilfunkantennenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die ersten Antennen der Mobilfunkgruppenantenne durch Mobilfunkantennen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 gebildet werden.Mobile radio antenna arrangement according to one of claims 7 to 13, wherein the first antennas of the mobile radio antenna are formed by mobile radio antennas according to one of claims 1 to 8.
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