DE102005047975A1 - Food network or antenna with at least one radiator and a feed network - Google Patents
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Abstract
Ein Speisenetzwerk bzw. eine Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk zeichnet sich durch folgende Merkmale aus.: DOLLAR A - Das Speisenetzwerk (13) ist mit einer kapazitiven Koppeleinrichtung (18) versehen, worüber eine kapazitive Verbindung zu einer gekoppelten Leitung (17) besteht, DOLLAR A - der gekoppelte Leitungsabschnitt (17) ist mit dem nachfolgenden Gerät bzw. Strahler (1) fest verbunden bzw. ist Teil des Gerätes oder Strahlers (1), DOLLAR A - im Bereich der kapazitiven Kopplungseinrichtung weist das Speisenetzwerk (13) einen ersten Koppelabschnitt (13b') und die gekoppelte Leitung (17) einen zweiten Koppelabschnitt (17b') auf, DOLLAR A - beide Koppelabschnitte (13b', 17b') sind mittels einer Klammer- und/oder Halteeinrichtung (27) so in Relativlage zueinander fixiert, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Koppelflächen (13b', 17b') parallel zur Koppelfläche (13b, 17b) durchführbar ist.A feed network or an antenna with at least one radiator and a feed network is characterized by the following features: DOLLAR A - The feed network (13) is provided with a capacitive coupling device (18), via which a capacitive connection to a coupled line (17) exists, DOLLAR A - the coupled line section (17) is firmly connected to the following device or radiator (1) or is part of the device or radiator (1), DOLLAR A - in the area of the capacitive coupling device, the feed network (13) a first coupling section (13b ') and the coupled line (17) a second coupling section (17b'), DOLLAR A - both coupling sections (13b ', 17b') are thus in a relative position by means of a clamp and / or holding device (27) fixed to each other that a relative movement between the two coupling surfaces (13b ', 17b') parallel to the coupling surface (13b, 17b) can be carried out.
Description
Die Erfindung betrifft ein Speisenetzwerk bzw. eine Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a feed network or an antenna with at least a radiator and a feed network according to the preamble of the claim 1.
Antennenarrays,
beispielsweise unter Verwendung von Dipolstrahlern, sind beispielsweise
aus der
Die Antennenarrays mit zugehörigem Strahler werden unter Verwendung von einer Vielzahl von Koaxialkabeln gespeist. Diese Koaxialkabel-Technik ist aufgrund der Verbindungsübergänge teuer. Hier muss stets gewährleistet sein, dass die elektrischen Kontaktierungen korrekt hergestellt sind und auch elektromechanischen wie thermischen Spannungen standhalten.The Antenna arrays with associated Spotlights are made using a variety of coaxial cables fed. This coaxial cable technique is expensive because of the connection transitions. Here must always be guaranteed be that the electrical contacts made correctly and also withstand electromechanical and thermal stresses.
Anstelle
eines koaxialen Speisesystems sind aber auch Speisesysteme unter
Verwendung einer Streifenleitungstechnik (Stripline-Technik) bekannt, beispielsweise
aus der
Aber auch diese Konstruktionen führen zu Problemen, denn es werden auch bei größeren Antennenstrukturen vergleichsweise kleine Fertigungstoleranzen gefordert. Durch Schockeinwirkung oder Vibration können Kräfte auf die Verbindung zwischen Speiseleitung und Strahler eingeleitet werden. Eine Durchbiegung der Massefläche (Reflektor) erzeugt bei konstantem Abstand der Streifenleitung ebenfalls Verschiebungen bzw. Zug- oder Druckänderungen in Längsrichtung der Leitung.But also lead these constructions to problems, because it is comparatively even with larger antenna structures Small manufacturing tolerances required. By shock or vibration can personnel introduced to the connection between the feed line and radiator become. A deflection of the ground surface (reflector) generated at constant spacing of the stripline also shifts or tensile or pressure changes longitudinal the line.
Außerdem würden bei einer derartigen Speisetechnik thermische Ausdehnungen zu Verschiebungen bzw. mechanische Spannungen führen. Es könnten Verformungen und schließlich auch Brüche auftreten. Auch hierdurch würden die elektrischen Eigenschaften unter Umständen bis zum Totalausfall entsprechend nachteilig beeinflusst werden, so dass sich diese Speisetechnik in der Praxis nicht als reale Alternative zur Koaxial-Leiter-Speisetechnik darstellt.Besides, would be at Such a feeding technique thermal expansions to shifts or mechanical stresses. It could Deformations and finally even fractures occur. Also by this would the electrical properties may be up to total failure accordingly be adversely affected, so that this dining in practice not as a real alternative to coaxial ladder feeding represents.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu überwinden und ein verbessertes Speisesystem, insbesondere eine Antenne mit zumindest einer Strahlereinrichtung und einem zugehörigen Speisenetzwerk hierfür zu schaffen, das kostengünstig aufgebaut ist und die Nachteile nach dem Stand der Technik vermeidet.task Therefore, it is the object of the present invention to overcome the disadvantages to overcome the prior art and an improved feed system, in particular an antenna with at least one radiator device and an associated feed network therefor to create that cost-effectively is constructed and avoids the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The Task is according to the invention accordingly solved the features specified in claim 1. Advantageous embodiments The invention are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Speisesystem vorgeschlagen, das bezüglich mechanischer oder thermischer Beeinflussungen weitgehend unabhängig ist und welches bei insgesamt einfachem Aufbau verbesserte elektrische Kontaktverhältnisse ermöglicht.According to the invention will now proposed a feed system that is mechanical or thermal Influencing largely independent is and which with an overall simple structure improved electrical Contact relations allows.
Erfindungsgemäß wird nämlich eine kapazitive flächige Leitungskopplung unter Verwendung einer Streifenleitungstechnik vorgeschlagen. Das Speisenetzwerk hat dabei eine Koppelfläche, zu welcher in Parallellage verlaufend eine gekoppelte Leitung mit einer zweiten flächigen Koppelfläche positioniert wird. Diese zweite Koppelfläche ist mit einer nachfolgenden Speisung oder Zuführung eines elektrischen Gerätes, insbesondere eines Strahlers einer Antenne oder Mobilfunkantenne, verbunden, und zwar unter Vermeidung von Löt- oder sonstigen Kontaktstellen unter Ausbildung einer durchgängigen gekoppelten Leitung. Die erwähnte Speisung oder Zuführung des nachgeordneten elektrischen Gerätes oder insbesondere des Strahlers oder einer nachgeordneten Strahlereinrichtung ist dabei Teil dieser Strahlereinrichtung. Mit anderen Worten kann insbesondere eine entsprechende Strahlereinrichtung mit dieser erwähnten Koppeleinrichtung unter Vermeidung von Kontakt- oder Lötstellen direkt auf einem Reflektor unter Herstellung der gewünschten kapazitiven Innenleiterkopplung montiert werden. Der Massestrom des Speisenetzwerks erfolgt im Rahmen der Erfindung bevorzugt über den Reflektor, wobei der Massestrom dann über eine Kontaktstelle zur Strahlerstruktur weiterfließen kann.Namely, a capacitive planar Line coupling using a stripline technique proposed. The feed network has a coupling surface, too which in parallel position running a coupled line with a second plane coupling surface is positioned. This second coupling surface is followed by a subsequent Feeding or feeding an electrical device, in particular a radiator of an antenna or mobile radio antenna, connected, while avoiding soldering or other contact points under Training a consistent coupled line. The mentioned Feeding or feeding the downstream electrical device or in particular the radiator or a downstream radiator device is part of this Radiator device. In other words, in particular a corresponding Radiator device with this mentioned coupling device under Avoidance of contact or solder joints directly on a reflector making the desired capacitive internal conductor coupling can be mounted. The mass flow of the Feed network is carried out in the context of the invention preferably on the Reflector, wherein the mass flow then via a contact point for Radiator structure continue to flow can.
Die Streifenleitung kann dabei unsymmetrisch ausgebildet sein, d.h. unter Verwendung einer Massefläche und eines Leiters. Die Streifenleitung kann aber auch genauso symmetrisch ausgebildet sein, nämlich unter Verwendung eines Leiters, der zwischen zwei Masseflächen angeordnet ist. The stripline may be formed asymmetrically, ie using a Ground plane and a conductor. However, the stripline can also be formed as symmetrical, namely using a conductor which is arranged between two ground planes.
Bevorzugt wird die Koppelfläche des Speisenetzwerkes unter Vermeidung eines festen Dielektrikums positioniert, mit anderen Worten Luft als Dielektrikum verwendet. Lediglich über eine dielektrische Halte- oder Klammereinrichtung kann die lagerichtige Positionierung beider Koppelflächen in gewünschter Relativlage zueinander bewirkt werden.Prefers becomes the coupling surface of the feed network while avoiding a solid dielectric positioned, in other words, air used as a dielectric. Only about a dielectric holding or clamping device can be the correct position positioning both coupling surfaces in the desired relative position be effected to each other.
Abweichend zur der vorstehend erläuterten Umsetzung kann das Speisenetzwerk aber auch auf einer Seite in Form eines Substrates, beispielsweise eines durchgehenden Substrates, ausgebildet sein, wobei das Substrat als gedruckte Schaltung ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten kann eine einen Reflektor bildende Massefläche auf der gegenüberlie genden Seite des Substrates oder der gedruckten Schaltung vorgesehen sein. Weitere Abwandlungen sind möglich.deviant for the implementation described above can the food network but also on one side in the form of a Substrate, for example, a continuous substrate is formed be, wherein the substrate be formed as a printed circuit can. In other words, a ground plane forming a reflector can the opposite Side of the substrate or the printed circuit may be provided. Further modifications are possible.
Demgegenüber mussten bei bisherigen koaxialen Speisenetzwerken üblicherweise die verwendeten Koaxialleitungen oder die Speiseleitungen in Stripline-Technik in Schlaufen verlegt werden, damit sie Bewegungen aufnehmen können, damit keine mechanische Spannungen auf die Verbindungs- oder Lötpunkte eingeleitet werden. Aber auch eine Streifenleitung gemäß dem Stand der Technik hat bisher keine Verformung in Richtung ihrer Ebene zugelassen.In contrast, had in previous coaxial feed networks usually used Coaxial cables or the feed lines in stripline technology in Loops are laid so that they can absorb movements, so no mechanical stresses are applied to the connection or soldering points. But also has a stripline according to the prior art so far no deformation allowed in the direction of their plane.
Erfindungsgemäß ist nunmehr das elektrische Gerät vorzugsweise in Form eines Strahlers oder in Form einer Strahlereinrichtung einer Antenne am Speisenetzwerk so gekoppelt, dass an der Speiseleitung beispielsweise des dipolförmigen Strahlers, keine Bewegung und auch keine mechanischen Kräfte in Richtung parallel zur Massefläche auftreten können. Bei der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung kann die mit dem Speisenetzwerk gekoppelte Leitung relativ zum Speisenetzwerk verschoben werden. Beispielsweise ergibt eine Verschiebung von 1 mm bei einer Frequenz von 960 MHz lediglich eine Phasenverschiebung von etwa 1,2°. Ein derartiger Phasenfehler eines Strahlers hat lediglich vernachlässigbare Auswirkungen auf das Strahlungsdiagramm. Auch der Effekt, dass bei Zusammenschaltung der Dipol-Impedanz an das Speisenetzwerk eine Phasenverschiebung der Impedanz von 2,4° auftritt, liegt im üblichen Bereich der Toleranzen und ist vernachlässigbar.According to the invention is now the electrical device preferably in the form of a radiator or in the form of a radiator device an antenna on the feed network coupled so that at the feed line for example, the dipole-shaped Spotlight, no movement and no mechanical forces in the direction parallel to the ground plane may occur. In the coupling device according to the invention can the line coupled to the feed network relative to the feed network be moved. For example, gives a shift of 1 mm at a frequency of 960 MHz only one phase shift of about 1.2 °. Such a phase error of a radiator has only negligible Effects on the radiation pattern. Also the effect that at Interconnection of the dipole impedance to the feed network a phase shift of the impedance of 2.4 ° occurs, is in the usual Range of tolerances and is negligible.
Demgegenüber würde ein Wegziehen einer Speiseleitung am Dipol vom Dipolfuß (Massefläche) beim Stand der Technik eine starke Änderung des Wellenwiderstandes und damit eine andere Transformation bedeuten. Schließlich würde hierdurch die Anpassung der gesamten Antenne beeinflusst werden.In contrast, a would Pulling a feed line at the dipole from the Dipolfuß (ground surface) at The prior art has undergone a major change the characteristic impedance and thus a different transformation mean. After all would this the adjustment of the entire antenna can be influenced.
Berücksichtigt man, dass die größten thermischen Ausdehnungen stets in Richtung der größten Ausdehnung einer Struktur auftreten, heißt dies im Anwendungsfall, dass beispielsweise im Falle einer thermischen Veränderung eine spürbare Längenausdehnung des in der Regel längs verlegten Streifenleiters des Speisenetzwerkes festzustellen ist. Würde nunmehr eine entsprechende Koppelstelle eines Strahlers hier fest angebunden sein, würde dies zu einer beachtlichen thermischen Beanspruchung am Verbindungs- oder Lötpunkt führen. Demgegenüber ist erfindungsgemäß eine ganz spezifische kapazitive Kopplung in spezifischer Ausgestaltung und Anordnung vorgesehen, um eine durch Vibration oder Schock oder durch thermische Beanspruchung verursachte Lage- und/oder Längenänderung des streifenleitungsförmigen Speisenetzwerkes nicht zu unterbinden, zu unterdrücken, sondern zuzulassen, und zwar im Sinne einer Relativbewegung zu einem nicht mit verschiebbaren Koppelabschnitt der gekoppelten Leitung, die beispielsweise einstückig oder galvanisch mit dem nachgeordneten elektrischen Gerät, insbesondere dem Strahler oder Strahlereinrichtung einer Antenne einer Mobilfunkbasisstation verbunden ist. Somit kann die im Stand der Technik festgestellte nachteilige Lage- oder Längenänderung erfindungsgemäß keinen relevanten Einfluss mehr ausüben.Considered one, that the biggest thermal Extensions always in the direction of the largest extent of a structure occur, means this in the case of application that, for example, in the case of a thermal change a noticeable Linear expansion of the usually longitudinal laid strip conductor of the food network is to be determined. Would now a corresponding coupling point of a spotlight firmly connected here would be this leads to considerable thermal stress on the connection or solder point to lead. In contrast, is According to the invention a whole specific capacitive coupling in specific embodiment and Arrangement provided to a by vibration or shock or by thermal stress caused position and / or length change of the stripline-shaped Food network not to suppress, to suppress, but to admit, in the sense of a relative movement to a not with slidable coupling portion of the coupled line, for example one piece or galvanically with the downstream electrical device, in particular the radiator or radiator device of an antenna of a mobile radio base station connected is. Thus, the noted in the prior art adverse position or length change according to the invention no exercise relevant influence more.
Die erfindungsgemäße Lösung weist zusammengefasst folgende Vorteile auf:
- – Thermische Ausdehnung sowie Einflüsse wie Schock und/oder Vibrationen erzeugen keinen mechanischen Stress auf die Bauteile. Dies führt zu einer höheren Zuverlässigkeit.
- – Mechanische Verschiebungen werden an definierten Stellen ausgeglichen, ohne dass dies einen Einfluss bzw. eine nachteilige Veränderung auf die elektrischen Eigenschaften des nachgeordneten Gerätes, insbesondere der nachgeordneten Antenne hat.
- – Das Speisenetzwerk selbst benötigt keine abgebogenen Abschnitte, um hierüber eine Längenausdehnung auszugleichen.
- – Vielmehr kann das Speisenetzwerk im Rahmen der Erfindung planar ausgestaltet sein. Somit ist auch die Herstellung des Speisenetzwerkes kostengünstiger, wobei auch die weitere Handhabung deutlich vereinfacht wird.
- – Da die Speisestruktur des nachgeordneten Gerätes oder insbesondere des Strahlers nicht einstückig und/oder fest mit dem Strahler verbunden ist, ergibt sich somit eine leichtere Austauschbarkeit der betreffenden Teile. Dies erhöht die Flexibilität auf verschiedenen Einsatzbedingungen des zugeschalteten Gerätes oder Strahlers.
- – Im Rahmen der Erfindung lässt sich die Fertigung vereinfachen. Es sind keine speziellen Verbindungstechniken wie Löten, Schrauben, Pressen etc. notwendig. Weiterhin werden keine speziellen Anforderungen an die Oberfläche gestellt.
- - Thermal expansion and influences such as shock and / or vibration do not create any mechanical stress on the components. This leads to a higher reliability.
- - Mechanical shifts are compensated at defined locations, without this having an influence or an adverse change on the electrical properties of the downstream device, in particular the downstream antenna.
- - The feed network itself does not require bent sections to compensate for this a length extension.
- Rather, the feed network can be made planar in the context of the invention. Thus, the production of the food network is cheaper, with further handling is significantly simplified.
- - Since the feed structure of the downstream device or in particular the radiator is not integral and / or fixed to the radiator, thus resulting in an easier interchangeability of the relevant parts. This increases the flexibility on different operating conditions of the connected device or spotlight.
- - Within the scope of the invention, the production can be simplified. There are no special joining techniques such as soldering, screws, presses, etc. necessary. Furthermore, no special requirements are placed on the surface.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:The The invention will be explained in more detail with reference to drawings. there show in detail:
In
In
dem schematischen Ausführungsbeispiel gemäß
Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
wird eine dualpolarisierte Strahlereinrichtung
Die
Strahlereinrichtung sitzt vor einem Reflektor
Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
wird für jede
Polarisation ein Speisenetzwerk
Diese
Streifenleitung
Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
verlaufen die beiden Streifenleitungen
Anhand
der
Aus
An
zumindest einer Längsseite
ist der zugehörige
Seitensteg
Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
werden noch zwei Klammer- oder
Halteeinrichtungen
Damit
die Schenkel vollflächig
anliegen können,
weisen die erwähnten
Seitenstege
Anhand
der Detail-Schnittdarstellung gemäß
Gegenüberliegend
zum freien Ende der gekoppelten Streifenleitung
Aus
dem geschilderten Aufbau ergibt sich, dass die gesamte gekoppelte
Streifenleitung
Anhand
von
In
Nur
der Vollständigkeit
halber wird noch erwähnt,
dass am Übergang
von dem Anschlussabschnitt
Sollten
durch Erschütterungen,
durch mechanische oder sonstige Verformungen oder Beeinflussungen
oder auch durch thermische Beeinflussungen es zu einer Lage- oder
Längenveränderung der
Speise-Streifenleitung
Vor
allem kann die Montage ohne Lötung
erfolgen, indem lediglich auf dem Steifenleitungsnetzwerk an den
betreffenden Stellen die isolierende Aufnahme oder Halterung
Die
Schnittdarstellung gemäß
Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß
Hierüber wird
eine kapazitive Kopplung
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