DE102009034429B4 - Flachantenne - Google Patents
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Abstract
Flachantenne in Form eines Antennenarrays mit einer Vielzahl von in Spalten (2) und Reihen (4) angeordneten Einzelstrahlern (1), mit folgenden Merkmalen
– die Einzelstrahler (1) umfassen Rohrstrahler (9) und Hornstrahler (11),
– die Rohrstrahler (9) bestehen aus dielektrischem Material oder umfassen im Wesentlichen dielektrisches Material,
– die Dielektrizitätskonstante der Rohrstrahler (9) ist ≥ 2,
– die Hornstrahler (11) bestehen aus einem Rillenhorn (11') oder umfassen ein Rillenhorn (11'),
– der Außendurchmesser des dielektrischen Rohrstrahlers (9) ist zumindest an der Verbindungsstelle zum Rillenhorn (11') kleiner als eine oder mehrere Rillen (13) und/oder die die Rillen (13) umgebenden Stege (15), und
– der dielektrische Rohrstrahler (9) ist mit seinem Einsteckende innerhalb der zumindest einen Rille (13) oder des zumindest einen Steges (15) an der Öffnungsq- oder Einspeiseseite (11b) des Hornstrahler (11') in diesen anschlagsbegrenzt eingesetzt.Flat antenna in the form of an antenna array with a plurality of in columns (2) and rows (4) arranged individual radiators (1), having the following features
The individual radiators (1) comprise tube radiators (9) and horn radiators (11),
The tube radiators (9) are made of dielectric material or essentially comprise dielectric material,
The dielectric constant of the tube radiators (9) is ≥ 2,
The horn radiators (11) consist of a groove horn (11 ') or comprise a groove horn (11'),
- The outer diameter of the dielectric tube radiator (9) is at least at the junction with the grooved horn (11 ') smaller than one or more grooves (13) and / or the grooves (13) surrounding webs (15), and
- The dielectric tube radiator (9) is inserted with its insertion end within the at least one groove (13) or the at least one web (15) on the Öffnungsq- or feed side (11b) of the horn (11 ') in this limited stop.
Description
Die Erfindung betrifft eine Flachantenne, insbesondere als Satellitenantenne für den Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a flat antenna, in particular as a satellite antenna for the preamble of claim 1.
Parabolantennen zum Empfang von Satellitensignalen sind hinlänglich bekannt. Derartige Parabolantennen können beispielsweise zum Empfang von Satelliten-Signalen im Frequenzbereich von 10,7 bis 12,75 GHz eingesetzt werden. Mit ihnen ist der Empfang von analogen oder digitalen Fernseh- oder Rundfunksendungen möglich, die mit vertikaler oder horizontaler Polarisation beispielsweise in einem sogenannten unteren oder oberen Frequenzband ausgestrahlt werden.Satellite dishes for receiving satellite signals are well known. Such parabolic antennas can be used, for example, to receive satellite signals in the frequency range from 10.7 to 12.75 GHz. With them, the reception of analog or digital television or radio broadcasts is possible, which are broadcast with vertical or horizontal polarization, for example in a so-called lower or upper frequency band.
Es ist von der geostationären Positionierung eines Satelliten und seiner Strahlungsleistung (EIRP) abhängig, welchen Durchmesser eine Parabolantenne aufweisen soll, um ein ausreichend starkes Antennensignal zu empfangen.It depends on the geostationary positioning of a satellite and its radiated power (EIRP) which diameter a parabolic antenna should have in order to receive a sufficiently strong antenna signal.
Daneben sind auch sogenannte Flachantennen bekannt geworden, die ebenfalls für den Empfang von Satellitensignalen im entsprechenden Frequenzbereich dienen. Derartige Flachantennen sind häufig bei Draufsicht quadratisch (also nicht rund) gestaltet und weisen in Seitenansicht einen flachen Aufbau auf.In addition, so-called flat antennas have become known, which also serve for the reception of satellite signals in the corresponding frequency range. Such flat antennas are often square in plan view (not round) designed and have a flat construction in side view.
Eine auf dem Markt erhältliche, weit verbreitete Flachantenne ist beispielsweise die unter der Bezeichnung ”Kathrein BAS 60” bekannte Flachantenne. Diese Flachantenne ist dabei beispielsweise aus 144 Hornstrahlern aufgebaut, die in einem Array mit 12 Zeilen und 12 Spalten angeordnet sind. Die Einzelstrahler werden mit einem Hohlleiter-Netzwerk zusammengefasst.An available on the market, widespread flat antenna, for example, the known under the name "Kathrein BAS 60" flat antenna. This flat antenna is constructed, for example, from 144 horns, which are arranged in an array with 12 rows and 12 columns. The single radiators are combined with a waveguide network.
Eine derartige Flachantenne weist ohne Konverterschaltung (ohne LNB) beispielsweise eine Abmessung von 50 cm × 50 cm × 6,5 cm auf.Such a flat antenna without converter circuit (without LNB), for example, a dimension of 50 cm × 50 cm × 6.5 cm.
Grundsätzlich sind auch Flachantennen bekannt geworden, die beispielsweise aus einem Array mit geschlitzten Hohlleitern aufgebaut sind. Derartige Flachantennen sind zum Teil aber nur für den Empfang in einer Polarisation geeignet (entsprechend der Schlitzausrichtung bei den geschlitzten Hohlleitern). Von daher müssen derartige Antennen zum Empfang der jeweils dazu senkrecht stehenden weiteren Polarisation um 90° gedreht werden. Für die praktische Anwendung ist dies jedoch umständlich.In principle, flat antennas have become known, which are constructed for example from an array with slotted waveguides. Such flat antennas are partly suitable only for reception in a polarization (corresponding to the slot alignment in the slotted waveguides). Therefore, such antennas must be rotated by 90 ° to receive the respective polarization perpendicular thereto. However, this is cumbersome for practical use.
Daneben sind auch Flachantennen bekannt geworden, die ein Antennenarray aus gedruckten Dipolantennen umfassen. Die gedruckten Dipole können dabei in Streifenleitungstechnik aufgebaut sein. Der Nachteil derartiger Flachantennen ist aber die auftretende höhere Verlustdämpfung im Vergleich zu einem Zusammenführungs-Hohlleiter-Netzwerk. Mit anderen Worten ist der Gesamtwirkungsgrad einer derartigen Antenne schlechter als bei einer Antenne unter Verwendung eines Zusammenführungs-Hohlleiter-Netzwerkes.In addition, flat antennas have become known which comprise an antenna array of printed dipole antennas. The printed dipoles can be constructed in stripline technology. The disadvantage of such planar antennas, however, is the higher loss absorption that occurs compared to a merging waveguide network. In other words, the overall efficiency of such an antenna is worse than with an antenna using a merge waveguide network.
Zudem sind auch Flachantennen bekannt geworden, die nicht ein Strahlerarray verwenden, sondern eine sogenannte Displaced-Axis Dual Reflector Antenne.In addition, flat antennas have become known that do not use a radiator array, but a so-called Displaced-Axis Dual Reflector antenna.
Diese Antennenart umfasst einen speziellen Sub-Reflektor, so dass der Antennenaufbau insgesamt besonders niedrig ist. Durch ein entsprechendes Umgehäuse wirkt diese Antenne optisch wie eine Flachantenne, auch wenn sie mit rund 14 cm (ohne zugehörigen Konvertor ”LNB”) mehr als doppelt so dick ist, wie die eingangs genannte Flachantenne ”Kathrein BAS 60”, die aus 144 Hornstrahlern aufgebaut ist. Der Reflektor dieser Displaced-Axis Dual Reflector Antenne weist in der Regel einen Durchmesser von etwa 60 cm auf, so dass diese Antenne insgesamt auch optisch deutlich größer gebaut ist als die vorstehend genannte Kathrein-Antenne.This type of antenna comprises a special sub-reflector, so that the overall antenna structure is particularly low. By a corresponding surrounding housing this antenna acts optically like a flat antenna, even if it is with approximately 14 cm (without associated converter "LNB") more than twice as thick as the above mentioned flat antenna "Kathrein BAS 60", which built up from 144 horn radiators is. The reflector of this Displaced-Axis Dual Reflector antenna generally has a diameter of about 60 cm, so that this antenna is built in total optically much larger than the aforementioned Kathrein antenna.
Darüber hinaus ist eine Antenne der Firma Camos bekannt geworden, die intern aus zwei Arrays mit geschlitzten Hohlleitern besteht. Das obere Array dient dem Empfang von vertikaler Polarisation, wohingegen das untere Array zum Empfang von horizontal polarisierten elektromagnetischen Wellen vorgesehen ist. Über einen Schalter wird das jeweils gewünschte Array mit dem eingebauten LNB (Konverter) verbunden. Dadurch soll das unpraktische Drehen der Antenne, d. h. das unerwünschte Ausrichten der Antenne je nach Empfang der gewählten Polarisation entfallen. Dies wird allerdings mit dem Nachteil erkauft, dass sich die Wirkfläche des Arrays – bezogen auf die Gesamtfläche der Antenne – halbiert. Denn es können entweder nur die horizontal verlaufenden geschlitzten Hohlleiter oder die vertikal verlaufenden geschlitzten Hohlleiter zum Empfang der einen oder der anderen Polarisation aktuell genutzt werden, so dass sich der gesamte Bauraum hierdurch verdoppelt. Mit der Halbierung der Wirkfläche des Arrays – bezogen auf die Gesamtfläche – reduziert sich auch entsprechend der Antennengewinn um 3 dB. Mit anderen Worten hat eine solche Antenne bei gegebenem Gesamtflächenbedarf einen um 3 dB geringeren Antennen-Gewinn als beispielsweise die vorstehend genannte Flachantenne ”Kathrein BAS 60”.In addition, an antenna from the company Camos has become known, which consists internally of two arrays with slotted waveguides. The upper array is for receiving vertical polarization, whereas the lower array is for receiving horizontally polarized electromagnetic waves. A switch is used to connect the desired array to the built-in LNB (converter). This is to impractical turning of the antenna, d. H. the unwanted alignment of the antenna depending on the reception of the selected polarization omitted. However, this is done with the disadvantage that the effective area of the array - in relation to the total area of the antenna - is halved. Because it can be used to receive one or the other polarization currently only the horizontally extending slotted waveguide or vertically slotted waveguide, so that doubles the entire space thereby. Halving the effective area of the array - based on the total area - also reduces the antenna gain by 3 dB. In other words, such an antenna with a given total area requirement has a 3 dB lower antenna gain than, for example, the above-mentioned flat antenna "Kathrein BAS 60".
Um bei einem vergleichsweise guten Antennenempfang in optischer Hinsicht die Größe der Antenne zu verringern, wurde auch bereits vorgeschlagen, eine Flachantenne in Array-Technik bei Draufsicht nicht quadratisch, sondern rechteckförmig auszubilden. D. h., dass die vertikale Höhe einer derartigen Flachantenne reduziert wird, während die Breite in Horizontalrichtung so dimensioniert wird, dass die Strahlbündelung groß genug ist, um den Signalempfang von Nachbarsatelliten ausreichend unterdrücken zu können. Dies ist allerdings nur beim Empfang einer Polarisation gegeben, z. B. beim Empfang der horizontal polarisierten Signale, da zum Empfang der kreuzpolarisierten Signale, z. B. beim Empfang vertikal polarisierter Signale eine derartige Antenne hochkant aufgestellt werden muss.In order to reduce the size of the antenna with a comparatively good antenna reception in optical terms, it has also been proposed to form a planar antenna in array technology in plan view not square, but rectangular. That is, the vertical height of a such flat antenna is reduced, while the width in the horizontal direction is dimensioned so that the beam bundling is large enough to sufficiently suppress the signal reception of neighboring satellites can. However, this is only given when receiving a polarization, z. B. upon receipt of the horizontal polarized signals, since to receive the cross-polarized signals, z. B. when receiving vertically polarized signals such an antenna must be placed upright.
Vor diesem Hintergrund kann festgehalten werden, dass die unterschiedlichsten Flachantennen, so wie sie auch auf dem Markt erhältlich sind, entweder größer sind als die o. g. Kathrein-Antenne ”BAS 60” oder in der Regel einen geringeren Antennengewinn aufweisen, da der Flächenwirkungsgrad der o. g. Kathrein-Antenne nicht übertroffen wird. Durch die große Systemreserve beim Empfang von DVB-S-Signalen kann dies bei günstigen Empfangssituationen hingenommen werden, da ein störungsfreier Empfang bereits ab einem Träger-Rauschabstand von ca. 7 dB möglich ist. Allerdings zeigen sich die Grenzen der Konkurrenzprodukte bei höheren Schlechtwetter-Dämpfungen oder in den Randbereichen der Ausleuchtzonen der Satelliten. Auch beim Empfang von nach dem DVB-S2-Standard übertragenen Signalen (z. B. den HDTV-Signalen) können Empfangsprobleme auftreten, da hier ein minimaler Träger-Rauschabstand von bis zu 11 dB – abhängig von der Coderate und der Modulationsart des Signals – nötig ist.Against this background, it can be stated that the most varied flat antennas, as they are also available on the market, are either larger than the above mentioned. Kathrein antenna "BAS 60" or usually have a lower antenna gain, since the surface efficiency of o. G. Kathrein antenna is not exceeded. Due to the large system reserve when receiving DVB-S signals, this can be tolerated in favorable reception situations, since a trouble-free reception is possible already at a carrier-to-noise ratio of about 7 dB. However, the limits of the competing products show up at higher bad weather attenuation or in the peripheral areas of the footprints of the satellites. Even when receiving signals transmitted to the DVB-S2 standard (eg the HDTV signals), reception problems can occur, since here a minimum carrier signal to noise ratio of up to 11 dB - depending on the code rate and the modulation type of the signal - is necessary.
Einzelmerkmale der vorliegenden Erfindung sind zudem aus folgendem Stand der Technik bekannt:
Ein Antennensystem mit einem Einzelstrahler ist aus der
An antenna system with a single radiator is out of the
Unterstützend zu einer derartigen Dielektrizitätskonstante um Ziffer 1 kann die Wandstärke des erwähnten Zylinders auch möglichst dünn bezogen auf die abgestrahlte Wellenlänge gemacht werden.Supporting to such a dielectric constant by number 1, the wall thickness of the mentioned cylinder can also be made as thin as possible relative to the radiated wavelength.
Ein Antennenarray ist zudem auch aus der
Zudem ist aus den Vorveröffentlichungen MUELLER, G. E. und TYRRELL, W. A.: ”Polyrod Antennas”, Bell Syst. Tech. J., 26, 1947, pp. 837–851, der
In der Vorveröffentlichung DOMBEK, Karl-Peter: ”Dielektrische Antennen geringer Querabmessungen als Erreger für Spiegelantennen” sind dielektrische Antennen mit geringen Querabmessungen als Erreger für Spiegelantennen gezeigt und beschrieben. Beschrieben werden dielektrische Strahler in Zylinderform. Dieser zylinderförmige Rohrstrahler durchsetzt einen rohrförmigen Hohlleiter, in welchen ein Ringspalt zur Anpassung der dielektrischen Strahler eingearbeitet ist. Die dielektrischen Rohrstrahler überragen dabei in Axialrichtung den Hohlleiter sowohl in Sende- wie in Empfangsrichtung.In the pre-publication DOMBEK, Karl-Peter: "Dielectric antennas of small transverse dimensions as exciters for mirror antennas" dielectric antennas are shown with small transverse dimensions as exciters for mirror antennas and described. Dielectric radiators in cylindrical form are described. This cylindrical tube radiator passes through a tubular waveguide, in which an annular gap for the adaptation of the dielectric radiator is incorporated. The dielectric tube radiators protrude in the axial direction of the waveguide both in the transmitting and in the receiving direction.
Eine insoweit identische Ausbildung beschreibt auch die
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine flachbauende (also keine Parabolantenne) Antenne zu schaffen, mit der ein möglichst hoher Antennengewinn erzielbar ist und dies insgesamt bei möglichst nicht größerer oder bevorzugt sogar kleinerer Flächengröße der Antenne.In contrast, it is an object of the present invention to provide a flat-building (ie no parabolic antenna) antenna, with the highest possible antenna gain is achievable and this total at not larger or preferably even smaller area size of the antenna.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved according to the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Es muss als überaus überraschend bezeichnet werden, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Flachantenne entwickelt werden konnte, die in Draufsicht deutlich kleiner baut als herkömmliche, vergleichbare Antennen und dabei sogar ein um circa 3dB–4dB höherer Antennengewinn gegenüber der eingangs genannten – bereits bisher ein Optimum darstellenden – Kathrein-Antenne ”BAS 60” erreichbar ist.It must be described as extremely surprising that in the context of the present invention, a flat antenna could be developed that builds much smaller in plan view than conventional, comparable antennas and thereby even about a 3dB-4dB higher antenna gain over the initially mentioned - already so far Optimum performing - Kathrein antenna "BAS 60" is achievable.
Dabei ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Antennengewinn dadurch noch weiter zu steigern, indem die Längs- und Quererstreckung der Antenne noch etwas vergrößert wird.It is possible within the scope of the invention to increase the antenna gain even further by the longitudinal and transverse extension of the antenna is still slightly increased.
Die erfindungsgemäßen Vorteile werden durch Verwendung eines Antennenarrays mit einer Vielzahl von Einzelstrahlern ermöglicht, die jeweils mit einem sogenannten Rillenhorn ausgestattet sind. Rillenhörner als solche sind zwar bekannt, werden aber in der Regel nur für Einzelantennen und nicht für Hohlleiterantennen mit einer Vielzahl von Hohlleitern verwendet.The advantages of the invention are made possible by using an antenna array with a plurality of individual radiators, which are each equipped with a so-called grooved horn. Grooved horns as such are known, but are generally used only for individual antennas and not for waveguide antennas with a variety of waveguides.
Darüber hinaus wird eine erfindungsgemäße Verbesserung dadurch erzielt, dass für die Einzelstrahler ferner Hohlstrahler oder Rohrstrahler verwendet werden, und zwar in Form von dielektrischen Hohlstrahlern.In addition, an improvement according to the invention is achieved in that hollow radiators or tube radiators are also used for the individual radiators, in the form of dielectric hollow radiators.
Es ist zwar bisher auch schon bekannt gewesen, einen Einzelstrahler in Form eines Hohlstrahlers oder eines dielektrischen Stielstrahlers zu verwenden. Bei einem elektrischen Stielstrahler handelt es sich um ein Speisesystem unter Verwendung eines dielektrisch getaperten Stabes, welcher beispielsweise für das Ka-Band im Zentrum eines Rillenhornes eingesetzt wird, also in einem Frequenzband von ca. 27 GHz bis 40 GHz.Although it has hitherto been known to use a single radiator in the form of a hollow radiator or a dielectric Stielstrahlers. An electric stalk radiator is a feed system using a dielectric taped rod, which is used, for example, for the Ka band in the center of a groove horn, ie in a frequency band of about 27 GHz to 40 GHz.
So sind beispielsweise aus ”Prof. Dipl.-Ing. Erich Pehl: Mikrowellentechnik Band 2: Antennen und aktive Bauteile, 2., überarbeitete und erweiterte Auflage, Dr. Alfred Hüthig Verlag Heidelberg, 1989, Seiten 71 bis 74”, die elektrischen Stab- und Rohrstrahler als bekannt zu entnehmen. Diese Einzelstrahler werden als Oberflächenwellenantennen beschrieben. Es wird angegeben, dass sich als dielektrisches Material beispielsweise Trolitul mit einem Epsilonwert von 2,5 eignet. Die Stäbe oder Rohre können mit rundem oder rechteckigem Querschnitt ausgestattet sein. Die Anregung der Antenne kann dabei mit einem Stift oder Dipol senkrecht zur Stabachse mit Koaxialer- oder Hohlleiterspeisung am Stabende erfolgen. Dort soll auch eine metallische Reflektorplatte zur Unterdrückung der rückwärtigen Strahlung angebracht sein.For example, from "Prof. Dipl.-Ing. Erich Pehl: Microwave Technology Volume 2: Antennas and Active Components, 2nd, revised and expanded edition, Dr. Ing. Alfred Hüthig Verlag Heidelberg, 1989, pages 71 to 74 ", the electric rod and tube emitters as known to remove. These single radiators are described as surface acoustic wave antennas. It is stated that, for example, trolitul having an epsilon value of 2.5 is suitable as the dielectric material. The rods or tubes may be provided with a round or rectangular cross-section. The excitation of the antenna can be done with a pin or dipole perpendicular to the rod axis with coaxial or waveguide power at the end of the rod. There should also be mounted a metallic reflector plate for suppressing the back radiation.
Eine insoweit vergleichbare Antenne ist beispielsweise auch aus der
Schließlich wird auch noch auf die Vorveröffentlichung ”FTZ, Fernmeldetechnische Zeitschrift, Jahrgang 2, Heft 2, Februar 1949, Seite 33–40” verwiesen, aus der eine Untersuchung bezüglich eines einzelnen Hohlleiters mit Metallmantel, eines dielektrischen Rohrstrahlers (= Mantelleiter) sowie eines dielektrischen Stiel- oder Stabstrahlers hervorgeht. Dabei ist ausgeführt, dass bei einem Hohlleiter ein Strahlungsdiagramm mit einer Halbwertsbreite von 80° erzielbar ist, wohingegen bei einem dielektrischen Stielstrahler eine Halbwärtsbreite von 38° und unter Verwendung eines dielektrischen Rohrstrahlers eine Halbwärtsbreite von 28° erzielbar ist.Finally, reference is also made to the prior publication "FTZ, Telecommunications Technical Magazine,
Am Ende dieser Veröffentlichung ist ferner angemerkt, dass beispielsweise mehrere konische Stiele zu Gruppen vereinigt werden können, um eine möglichst scharfe Bündelung zu erzielen. So wird ausgeführt, dass beispielsweise zwei Stiele in einem Abstand von 1,5 λ angeordnet werden können, um beispielsweise dadurch eine Bündelung in Hauptstrahlrichtung von 24° zu erzielen.At the end of this publication, it is further noted that, for example, a plurality of conical stems can be combined into groups in order to achieve the sharpest possible bundling. Thus, it is stated that, for example, two stems can be arranged at a distance of 1.5 λ in order to achieve bundling in the main beam direction of 24 °, for example.
Daneben ist auch eine Gruppe aus vier Stielen sowie maximal aus 64 Stielen untersucht worden. Im zuletzt genannten Fall betrug die Halbwärtsbreite weniger als 0,5°.In addition, a group of four stems and a maximum of 64 stems has been examined. In the latter case, the half width was less than 0.5 °.
Im Rahmen der Erfindung hat sich allerdings gezeigt, dass bei dielektrischen Stabstrahlern, beispielsweise aus Polyethylen mit und ohne Taperung, die gefundenen Dimensionierungen solcher Strahler sehr dünn (beispielswiese 14 mm) und verhältnismäßig lang (z. B. 173 mm) waren und sich in Verbindungen mit für das ku-Band dimensionierten Hohlleitern ein schlechtes Vor-Rück-Verhältnis sowie eine mangelnde Rückflussdämpfung ergab, weshalb sich derartige Antennenarrays als nicht geeignet herausstellten.In the context of the invention, however, it has been shown that in the case of dielectric rod radiators, for example of polyethylene with and without tapering, the found dimensions of such radiators were very thin (for example 14 mm) and relatively long (for example 173 mm) and in connections with waveguides dimensioned for the ku band, a poor forward-to-back ratio as well as a lack of return loss resulted, why such antenna arrays proved to be unsuitable.
Demgegenüber überraschend ist, dass die erfindungsgemäß geschilderten Vorteile sich vor allem nur dann erzielen lassen, wenn ein Antennenarray mit einer Vielzahl von Einzelstrahlern verwendet wird, wobei die Einzelstrahler jeweils aus einer Kombination aus einem dielektrischen Rohrstrahler und einem Hornstrahler bestehen, insbesondere einem Rillenhorn mit zumindest einer oder mehrerer in der Regel zentrisch zum Rohrstrahler angeordneten Rillen. Mit andern Worten reicht also die Verwendung von Mantelstrahlern allgemein nicht aus, um den ausreichenden Antennengewinn zu erzielen. Verwendet werden von daher im Rahmen der Erfindung dielektrische Rohrstrahler.In contrast, it is surprising that the advantages described according to the invention can be achieved, above all, only if an antenna array with a plurality of individual radiators is used, the individual radiators each consisting of a combination of a dielectric tube radiator and a horn radiator, in particular a groove horn having at least one or more usually arranged centrally to the tube radiator Grooves. In other words, the use of mantle radiators is generally not sufficient to achieve the sufficient antenna gain. Therefore, within the scope of the invention, dielectric tube radiators are used.
Die Längen der Rohrstrahler können durchaus unterschiedlich gewählt werden. Längen zwischen 20 mm bis 400 mm sind grundsätzlich möglich. Längen zwischen 100 mm bis 200 mm, insbesondere zwischen 100 mm bis 180 mm erscheinen günstig. Insbesondere hat sich gezeigt, dass eine Länge beispielsweise zwischen 120 mm bis 160 mm, insbesondere zwischen 130 mm und 140 mm besonders günstig ist.The lengths of the tube radiators can be chosen quite differently. Lengths between 20 mm to 400 mm are possible. Lengths between 100 mm to 200 mm, in particular between 100 mm to 180 mm appear favorable. In particular, it has been shown that a length, for example, between 120 mm to 160 mm, in particular between 130 mm and 140 mm is particularly favorable.
Schließlich erweist sich im Rahmen der Erfindung auch als Vorteil (beispielsweise gegenüber den geschilderten Stabstrahlern), dass sich bei einem Antennenarray, welches aus Rohrstrahlern aufgebaut ist, auch eine Material- und dadurch vor allem eine Gewichtseinsparung erzielen lässt. Dies ist ein Vorteil, der vor allem bei vielen Einzelstrahlern, zum Beispiel beim Antennenarray mit 64 Einzelstrahlern deutlich wird.Finally, in the context of the invention also proves to be an advantage (for example, compared to the described rod emitters) that can be achieved in an antenna array, which is constructed of tube radiators, a material and thus especially a weight saving. This is an advantage which is particularly evident in many individual emitters, for example in the antenna array with 64 individual emitters.
Die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Rohrstrahler kann in unterschiedlichen Bereichen liegen. Im Rahmen der Erfindung soll der Wert für die Dielektrizitätskonstante ≥ 2 gewählt werden. Dieser Wert kann insbesondere aber auch oberhalb von 2,5 oder um 3 oder höher liegen. So können beispielsweise Rohrstrahler aus preiswertem PVC mit einer entsprechenden Dielektrizitätskonstante bestehen.The dielectric constant of the dielectric tube radiators can be in different ranges. In the context of the invention, the value for the dielectric constant ≥ 2 should be selected. In particular, however, this value can also be above 2.5 or around 3 or higher. For example, tubular radiators made of inexpensive PVC with a corresponding dielectric constant can exist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:The invention will be explained in more detail with reference to drawings for an embodiment. In detail:
In
Die Einzelstrahler
In
Mit anderen Worten ist also der Rohrstrahler
Die Einstecktiefe des Strahlerendes
Die Länge der zylinderförmigen Rohrstrahler
Der radiale Abstand zwischen den Einzelstrahlern
Als dielektrisches Material für die Rohrstrahler
Eine derartig aufgebaute Flachantenne ergibt beispielsweise eine Größe in Längs- und Breitenrichtung (also eine Größe über alle Spalten und Reihen des Array hinweg) von 50 cm × 50 cm. Die Höhe kann dabei lediglich 20 cm betragen. Diese Höhe hängt also von der axialen Länge der Rohrstrahler
Mit einem 64 Einzelstrahler umfassenden Antennenarray lässt sich beispielsweise ein um 3 dB bis 4 dB höherer Antennengewinn gegenüber der eingangs genannten, bereits ein Optimum darstellenden Kathrein-Antenne ”BAS 60” erzielen.With an antenna array comprising 64 individual radiators, it is possible, for example, to achieve a 3 dB to 4 dB higher antenna gain compared to the Kathrein antenna "BAS 60" which has already been shown to be at an optimum.
Im Rahmen der Erfindung wären aber auch andere Array-Formen mit mehr oder weniger Einzelstrahlern möglich.Within the scope of the invention, however, other array forms with more or fewer individual emitters would also be possible.
Denkbar wäre beispielsweise auch ein Antennenarray unter Verwendung von 49 Einzelstrahlern, die in 7 Reihen und 7 Spalten nebeneinandersitzend angeordnet sind. Dadurch ergäbe sich beispielsweise eine Reduzierung der Kantenlänge von 32 cm auf 28 cm, wobei sich hier ein Antennengewinn von etwa 34 dB bis 35 dBi ergeben sollte. Würde ein entsprechendes Antennenarray beispielsweise aus 36 erfindungsgemäß aufgebauten Einzelstrahlern
Abschließend werden noch ergänzende Informationen zur Umsetzung der Erfindung gegeben.Finally, additional information for implementing the invention will be given.
Das beschriebene Rillenhorn
Das beschriebene dielektrische Rohr des Rohrstrahlers
Das verwendete Rillenhorn
Ein günstiger Außendurchmesser für das Rillenhorn kann beispielsweise zwischen 35 mm bis 45 mm liegen, insbesondere zwischen 37 mm und 43 mm, vor allem zwischen 39 mm und 41 mm. Der Innendurchmesser kann demgegenüber beispielsweise um einen Wert von 0,5 mm bis 1,2 mm, also insbesondere um 0,6 mm bis 1,1 mm oder insbesondere um 0,7 mm bis 1,0 mm kleiner sein, vor allem um 0,8 mm bis 0,9 mm geringer sein.A favorable outer diameter for the grooved horn may for example be between 35 mm to 45 mm, in particular between 37 mm and 43 mm, especially between 39 mm and 41 mm. By contrast, the inner diameter can be smaller, for example, by a value of 0.5 mm to 1.2 mm, that is to say in particular by 0.6 mm to 1.1 mm or in particular by 0.7 mm to 1.0 mm, in particular by 0 , 8 mm to 0.9 mm lower.
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