DE10116964A1

DE10116964A1 - Antennenanordnung für Polarisations-Diversity Empfang

Info

Publication number: DE10116964A1
Application number: DE2001116964
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stoermer
Original assignee: T Mobile Deutschland GmbH
Current assignee: Telekom Deutschland GmbH
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für Polarisations-Diversity Empfang, bei der vier Antennen mit unterschiedlicher Orientierung (Polarisation) räumlich beieinander angeordnet sind. Durch die Erfindung können vier Antennen mit unterschiedlichen Polarisationen (vertikal, horizontal, +45 DEG , -45 DEG ) in einer Antennenanordnung, d. h. in einem Antennengehäuse, untergebracht werden, was einer enormen Platzeinsparung entspricht. Zugleich wird auch die Menge der sichtbaren Antennen im Vergleich zum heutigen Stand der Technik gleichgehalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für Polarisations-Diversity Empfang nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Funkkommunikation, insbesondere auch im Mobilfunk, werden gerne Diversity-Verfahren eingesetzt, um die Einflüsse von Fading auf die Signalübertragung zu verringern. Der Grundgedanke hierbei ist, die Sendeinformation aus unterschiedlichen, statistisch möglichst unabhängigen Ausbreitungspfaden zu gewinnen. Dadurch kann die Empfangsqualität verbessert werden, da durch Fading verursachte Signaleinbrüche selten gleichzeitig auf zwei unkorrelierten Ausbreitungspfaden erfolgen.

Gerade im Mobilfunk werden zukünftig UMTS-Techniken zur Verfügung stehen, die höhere Datenraten und größere Kapazitäten ermöglichen. Voraussetzung hierbei ist allerdings der verstärkte Einsatz von Diversity-Verfahren sowohl im Uplink als auch Downlink.

Heutiger Stand der Technik ist der Einsatz von Zweifach-Diversity, d. h. die Verwendung von zwei räumlich getrennt aufgebauten Antennen (Raum- Diversity) oder zwei Antennen, die sich in einem Antennengehäuse in ihrer Polarisation unterscheiden (Polarisations-Diversity). Die zuletzt genannte Variante ist aufgrund des geringen Platzbedarfes des überwiegend eingesetzte Verfahren im Mobilfunk. Hierzu werden sogenannte X-polarisierte Antennen verwendet, z. B. zwei in X-Form angeordnete Dipole, die beide in einem Gehäuse untergebracht sind und deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander stehen.

Wollte man Vierfach-Diversity mit diesen Antennen realisieren, müsste man zwei X-Pol-Antennen räumlich trennen, wobei ein Abstand von mindestens 10 Wellenlängen (10 Lambda) notwendig wäre, um eine genügend hohe Dekorrelation der Signale zu erreichen, die für den Diversity-Gewinn notwendig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenanordnung für verbesserten Polarisations-Diversity Empfang vorzuschlagen, die sich durch einen geringen Platzbedarf auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß umfasst die Antennenanordnung vier Antennen, die mit unterschiedlicher Orientierung (Polarisation) räumlich beieinander angeordnet sind.

Vorteilhaft können nun vier Antennen mit unterschiedlichen Polarisationen (vertikal, horizontal, +45°, -45°) in einer Antennenanordnung, d. h. in einem Antennengehäuse untergebracht werden, was einer enormen Platzeinsparung entspricht. Zugleich wird auch die Menge der sichtbaren Antennen im Vergleich zum heutigen Stand der Technik gleich gehalten.

Aufgrund der unterschiedlichen Polarisation der einzelnen Antennen, ist eine Dekorrelation der Signale gegeben, obwohl sich diese an einem Ort befinden. Die Dekorrelation der einzelnen Empfangssignale ist wichtig, um einen genügend großen Diversity-Gewinn zu erhalten.

Vorzugsweise sind die Antennen als Dipole mit jeweils zwei Antennenelementen ausgebildet. Die Antennen können aber auch in Mikro- Strip Technik oder anderen bekannten Techniken realisiert sein.

Jede der Antennen wird in einer anderen Polarisationsrichtung ausgerichtet, wobei eine Antenne vertikal, eine horizontal und jeweils eine in einem Winkel von -45° und +45° angeordnet ist.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung sind die Antennen sternförmig in einer Ebene oder übereinander angeordnet. Diese Anordnung ist sehr platzsparend, wobei die Antennenanordnung nicht größer baut als vergleichsweise eine X-polarisierte Antenne für Zweifach-Diversity.

In einer anderen Ausgestaltung sind die vertikal und horizontal polarisierten Antennen und die -45° und +45° polarisierten Antennen jeweils zu einer Gruppe zusammengefasst, wobei die beiden Gruppen vertikal übereinander angeordnet sind. Bei dieser Antennenanordnung wird die Antenne geringfügig länger als eine vergleichbare X-polarisierte Antenne.

In einer dritten Ausgestaltung sind die beiden Gruppen horizontal nebeneinander angeordnet. Dadurch ergibt sich etwa die doppelte Breite der Antenne im Vergleich zu einer X-polarisierten Antenne.

Um den Diversity-Effekt voll ausschöpfen zu können ist für jede Antenne ein eigenes Verteilnetzwerk, ein eigener Antennenanschluss und eine Empfangsvorrichtung vorgesehen.

Die erfindungsgemäßen Antentennenanordnungen können mehrfach vorhanden und in einem Antennengehäuse untergebracht sein, um ein gewünschtes Abstrahlverhalten zu erreichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren näher beschrieben. Aus den Zeichnungen und deren Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung. Es zeigt:
Fig. 1 Die Antennenanordnung in einer ersten Ausgestaltung;
Fig. 2 Die Antennenanordnung in einer zweiten Ausgestaltung;
Fig. 3 Die Antennenanordnung in einer dritten Ausgestaltung;
Fig. 4 eine X-polarisierte Antennenanordnung nach dem Stand der Technik.
In Fig. 4 ist eine X-polarisierte Antenne dargestellt wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Antenne umfasst vier in X-Form angeordnete Dipolpaare 1a und 1b bzw. 2a und 2b usw., deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander stehen. Die vier Dipolpaare sind in einem gemeinsamen Antennengehäuse 13 untergebracht.
Die Anordnung der Antennenelemente gemäß der Erfindung kann auf drei verschiedene Arten erfolgen, die in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind.
Die Variante gemäß Fig. 1 verspricht die größte Platzeinsparung. Die vier als Dipole ausgebildeten Antennen 1a-1d werden quasi als Stern angeordnet. In bekannter Weise können mehrere, im gezeigten Beispiel vier, der sternförmigen Antennen 1a-1d, 2a-2d, usw. übereinander in einem Antennengehäuse 10 untergebracht werden. Die resultierende Größe der Gesamtanordnung entspricht der Größe einer vergleichbaren heutigen Antenne.
In einer zweiten Variante gemäß Fig. 2 werden jeweils zwei Gruppen von Antennen mit verschiedenen Polarisationen verschachtelt übereinander angeordnet. Die Anordnung der Antennenelemente erfolgt so, daß immer die horizontale und vertikal Polarisation (Antennen 1a und 1c) und die +45°- und 45°-Polarisation (Antennen 1b und 1d) zu einer Gruppe zusammengefasst werden. Auch hier können zwecks besserem Abstrahlverhalten vier dieser Anordnungen 1a-1d, 2a-2d, usw. in einem gemeinsamen Gehäuse 11 untergebracht sein. Die resultierende Antenne 11 baut etwas länger als eine vergleichbare heutige Antenne.
Die dritte Variante gemäß Fig. 3 entspricht prinzipiell der zweiten Variante. Der Unterschied besteht darin, daß die Polarisationsgruppen horizontal/vertikal (Antennen 1a und 1c) und +45°/-45° (Antennen 1b und 1d) nicht übereinander verschachtelt, sondern nebeneinander angeordnet werden.
Die resultierende Breite der Antenne 12 entspricht etwa der doppelten Breite einer vergleichbaren heutigen Antenne.

Claims

1. Antennenanordnung für Polarisations-Diversity Empfang, gekennzeichnet durch vier Antennen (1a-1d), die mit unterschiedlicher Orientierung (Polarisation) räumlich beieinander angeordnet sind.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (1a-1d) als Dipole ausgebildet sind.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Antenne vertikal (1a), horizontal (1c) und in einem Winkel von -45° (1d) und +45° (1b) angeordnet ist.

4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (1a-1d) sternförmig in einer Ebene oder übereinander angeordnet sind.

5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal und horizontal polarisierten Antennen (1a, 1c) und die -45° und +45° polarisierten Antennen (1b, 1d) jeweils zu einer Gruppe zusammengefasst werden.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen vertikal übereinander angeordnet sind.

7. Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen horizontal nebeneinander angeordnet sind.

8. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Antenne (1a-1d) ein eigenes Verteilnetzwerk, ein eigener Antennenanschluss und eine Empfangsvorrichtung vorgesehen ist.

9. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrfach vorhanden und in einem Antennengehäuse (10-12) untergebracht ist.