DE102013012295A1

DE102013012295A1 - Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb

Info

Publication number: DE102013012295A1
Application number: DE102013012295.3A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Göttl; Franz Rottmoser; Alexander SEEOR
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-01-29
Also published as: WO2015010759A1; CN105379016B; CN105379016A

Abstract

Eine verbesserte Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb zeichnet sich unter anderem durch folgende Merkmale aus:
– der eine Anschluss (7a) des Multiband-Combiners (7) ist über ein Verteilnetzwerk (9a) mit einem Duplex-Combiner (15a) zur Übertragung des ersten Frequenzbandes (A) und der zweite Anschluss (7b) des Multiband-Combiners (7) ist über ein Verteilnetzwerk (9b) mit einem Duplex-Combiner (15b) zur Übertragung des zweiten Frequenzbandes (B) verbunden,
– jeder Duplex-Combiner (15a, 15b) weist eine Dämpfungs-/Durchlassfunktion derart auf, dass die Signale im Sendeband (Tx-A; Tx-B) zum gemeinsamen Anschluss (16a, 16b) des Duplex-Combiners (15a, 15b) und umgekehrt die an dem gemeinsamen Anschluss (16a, 16b) anstehenden Signale im Empfangsband (Rx-A; Tx-B) auf einen separaten Anschluss (15''a, 15''b) durchgelassen werden, und
– der Multiband-Combiner (7) hat eine Sperrdämpfung von mindestens 15 dB.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne für einen Dual- oder Multiband-Betrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bewährte Mobilfunkantennen arbeiten mit Strahlern oder Strahlereinrichtungen, die beispielsweise in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationen senden und/oder empfangen können.
Unabhängig davon können die Mobilfunkantennen häufig in ihrer Hauptstrahlrichtung in einem von einer Horizontalausrichtung abweichenden Abstrahlwinkel eingestellt werden, der vorzugsweise fernsteuerbar veränderbar ist.
In Anbetracht der ständigen Ausweitung des Mobilfunknetzes, auch unter Bereitstellung neuer Mobilfunkanlagen die in anderen Frequenzbereichen senden und/oder empfangen, werden für den Netzausbau bevorzugt bestehende Standorte, insbesondere gleiche Maste herangezogen.
Dies führt zu einer Verdoppelung der Basisstationen, der Antennenanlage und anderer benötigter Infrastrukturkomponenten.
Zusätzlich erhöhen sich die Installationskosten durch die zunehmende Windlast, die entsprechend abgesichert werden muss.
Um eine Funkantenne gleichzeitig für Senden und Empfangen von Funksignalen nutzen zu können ist es ebenfalls bekannt, bei duplexfähigen Mobilfunksystemen, entsprechende Filterzusammenschaltungen (Duplexweichen) einzusetzen um den Sende- und Empfangszweig zusammen zu fassen.
Da am Zusammenschaltpunkt keine Entkopplung zwischen Sende- und Empfangssignalen vorliegt, ist daher ein hoher Filteraufwand notwendig um die Sende- und Empfangssignale voneinander zu trennen und zusätzlich für alle am Standort vorkommenden Sende-Empfangsanlagen einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
Wegen der möglichen Nutzung gleicher Speiseleitungen zur Antenne und der durch den Filteraufwand bedingten Größe wird eine Duplexweiche in der Regel in Mobilfunk-Basisstationen eingebaut.
Um hier zu einer gewissen Vereinfachung zu gelangen ist es bekannt, bei Erweiterung einer Mobilfunkanlage durch Hinzufügen einer zweiten Antennenanlage und einer zweiten Basisstation die Speiseleitungen zwischen der Basisstation und den Antennen so weit als möglich gemeinsam zu nutzen (Feeder-Sharing).
Grundsätzlich ist es z. B. bekannt, zwei Antennensysteme mit geeigneten, getrennten Strahlerelementen in einem gemeinsamen Gehäuse (Radom) zusammengefasst unterzubringen. Der Abstrahlwinkel kann für jedes Antennensystem unabhängig eingestellt werden.
Jeder Antenneneinrichtung ist dabei eine entsprechende Basisstation zugeordnet. Dies führt grundsätzlich zu geringen Installations- und Infrastrukturkosten.
Um hier zu einer weiteren Vereinfachung zu gelangen ist es auch bekannt, breitbandige Strahlerelemente in der Antennenanlage einzusetzen, um zusätzliche Mobilfunksysteme mittels der bereits installierten Antennenanlage abdecken zu können, ohne eine weitere Antennenanlage installieren zu müssen.
Bei Verwendung breitbandiger Strahlerelemente sind die häufig geforderten, für jedes Mobilfunksystem unabhängig veränderbaren Einstellungen der Abstrahlwinkel, ohne Zuhilfenahme zusätzlicher, bandselektiver Filterungen so nicht möglich.
Um den Vorteil breitbandiger Strahlerelemente nutzen zu können und zugleich eine unabhängige Strahlabsenkung für die angeschlossenen Mobilfunkdienste zu ermöglichen, werden den Strahlerelementen entsprechende Duplexfilter vor- bzw. nachgeschaltet. Dabei sollen und müssen folgende Bedingungen berücksichtigt bzw. erfüllt werden:

– Zusammenschaltung verschiedener Frequenzbänder auf einen gemeinsamen Anschluss.
– Definierte Phasenlagen für jeden Multiband-Combiner.
– Ermöglicht Einsatz von breitbandigen Strahlerelementen mit unabhängig einstellbaren Abstrahlwinkeln für die an einem ersten und an einem zweiten Anschluss anliegenden Mobilfunksignale.
– Zusammenführen von breitbandigen Strahlerelement(en) und Phasenschieber(n) über antennenintegrierte Multiband-Combiner mit passender Phasenlage und phasengenauen Verbindungsleitungen zur unabhängigen Down-Tilt-Einstellung der an einem ersten und an einem zweiten Anschluss anliegenden Mobilfunksignale.

Um zusätzliche Verluste sowohl in Sende- als auch in Empfangsrichtung zu minimieren, kann aber auch vom Radioserver getrennt und von diesem abgesetzt, d. h. in der Regel antennennah an einem Mast ein nachfolgend als Remote-Radio-Head (RRH) bezeichnetes Modul vorgesehen werden.
Dieser übernimmt im Wesentlichen die Sende- und Empfangsverstärkung sowie die Modulation der Träger (Carrier) mit den über die optische Schnittstelle übertragenen I/Q-Signalen. Die Kommunikation zwischen dem Radioserver und dem davon getrennt am Mast antennennah vorgesehenen Remote-Radio-Head RRH erfolgt bevorzugt über eine optische Schnittstelle.
Die Zusammenschaltung/Auftrennung der Sende- und Empfangssignale werden in der Regel im Remote-Radio-Head RRH ebenfalls mit Duplexweichen (Duplexern) realisiert.
Ein weiterer, bekannter Schritt ist das Zusammenführen der Sende-Empfangseinheit (z. B. in Form eines Remote-Radio-Heads, RRH) mit der Antennenanlage in einem gemeinsamen Gehäuse. Hier sind zahlreiche Ausgestaltungen der Integrationsstufen von optischer Integration der Sende-Empfangseinheit bis hin zu aktiven Strahlerelementen denkbar.
Darauf aufbauend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antenne für einen Dual- oder Multi-Band-Betrieb zu schaffen, die beim Betrieb mehrerer Mobilfunksysteme an einem Standort die für jede Sende-Empfangsanlage (Basisstation) geforderte Entkopplung (Isolation) in ausreichendem Maße bereitstellt. Dabei sollte der Aufbau gleichwohl insgesamt so einfach wie möglich gestaltet sein. Die erfindungsgemäßen Vorteile sollen vor allem auch bei sogenannten aktiven Antennen mit integrierten Sende-Empfangseinheiten (beispielsweise integrierten Remote-Radio-Heads in der Antenne, AIR) ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es muss als durchaus überraschend bezeichnet werden, dass im Rahmen der Erfindung an einem Standort problemlos eine Dual- oder Multiband-Antenne realisiert werden kann (die also in mehreren Frequenzbändern betrieben wird), die eine ausreichend hohe Entkopplung (Isolation) zwischen den einzelnen Frequenzbändern aufweist, und dies bei insgesamt gegenüber dem Stand der Technik nicht zu erwartendem vereinfachten Gesamtaufbau.
Dabei ist es im Rahmen der Erfindung sogar möglich, die Sperrdämpfung zu reduzieren.
Möglich wird dies dadurch, dass antennenseitig zur Bandaufteilung jeweils bandselektive Filter (Multiband-Combiner) je Strahler (oder Strahlerpaaren) eingesetzt werden, die aufgrund ihrer Filtercharakteristik in verschiedenen Frequenzbereichen bereits eine (gewisse) Vorselektion (Isolationswirkung) vornehmen.
Diese Vorselektionen durch die antennenintegrierten Multiband-Combiner können bei den für die gesamte Mobilfunkanlage benötigten Selektionsanforderungen (Isolationsforderungen) mit berücksichtigt werden und tragen somit dazu bei, dass die Filteranforderungen, die normalerweise vollständig von den in der Basisstation (oder in den abgesetzten Remote-Radio-Heads) integrierten Duplexweichen realisiert werden müssen, in bestimmten Teil-Bereichen signifikant (z. B. um bis zu 20–40 dB) verringert werden können.
Grundsätzlich ist zwar aus der WO 02/07254 A1 ebenfalls eine Antenne für einen Dualband-Betrieb als bekannt zu entnehmen. Das Antennenarray umfasst dazu eine Reihe von Einzelstrahlen. Jedem Ausgang der in zwei Frequenzbändern betreibbaren Einzelstahler ist dabei eine Frequenzweiche zugeordnet, wobei das am strahlerseitigen Anschluss anstehende Frequenzband an speisenetzwerkseitigen Anschlüssen in zumindest zwei Teilfrequenzbändern getrennt ansteht. Zur Erzielung einer ausreichenden Sperrdämpfung bezüglich gegenüber einem oder mehreren anderen Frequenzbandbereichen ist eine mehrstufige Filterstruktur vorgesehen. Neben den Frequenzweichen, die eine erste Filterstruktur zur Erzielung der Sperrdämpfung bilden, sind zusätzlich Filter vorgesehen, die am jeweiligen Speisenetzwerkanschluss oder diesem vorgeschaltet oder aber auch in einem dem Speisenetzwerkanschluss nachgeschalteten Speiseleitungsabschnitt angeordnet sind, der zu einer speisenetzwerkseitig betrachteten ersten Frequenzweiche führt.
Mit anderen Worten liegt dieser Vorveröffentlichung lediglich der Gedanke zugrunde, im Falle einer nicht ausreichenden Sperrdämpfung zusätzliche Filter zur Verbesserung der Isolation an beliebiger Stelle zuzuschalten, und zwar entweder vor dem Speisenetzwerkanschluss oder nach dem Speisenetzwerkanschluss an irgendeine geeignete Stelle noch vor der erwähnten Frequenzweiche.
Der vorliegenden Erfindung liegt dazu ein völlig anderer Gedanke zugrunde.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Gedanken einer gesamtkonzeptionellen Lösung unter Berücksichtigung aller Komponenten in einem Dual- oder Mehrband-Antennenarray. Dabei soll eine ausreichende Entkopplung zwischen den zumindest beiden Frequenzbändern oder Frequenzbandbereichen (also eine ausreichende Isolation zwischen diesen Bändern) nur durch die im Rahmen der im Antennenarray benötigten Komponenten für den Aufbau und Betrieb eines derartigen Antennarrays realisierbar sein, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung der Sperrdämpfung (Isolation) notwendig sind. Derartige, unerwünschte zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung der Sperrdämpfung würden sich zudem auf den gesamten Frequenzbandbereich auswirken, mit dem das Antennenarray bezüglich eines Frequenzbandes im Sende- und Empfangbetrieb betrieben wird.
Es hat sich nämlich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass bei Berücksichtigung dieser gesamtkonzeptionellen Betrachtung es möglich ist, die in den einzelnen Bauelementen vorgesehenen Selektionsforderungen niedriger auszulegen, als dies gemeinhin notwendig ist.
Mit anderen Worten ergeben sich die erfindungsgemäßen Vorteile durch die Gesamtberücksichtigung des Aufbaus der Dual- oder Multiband-Antenne. Dabei kann dann im Rahmen der Erfindung durch die Kombination der Selektionswirkung der antennenintegrierten Multiband-Combiner und der Sende-Empfangsfilter (beispielsweise Basisstationsduplexfilter) sichergestellt werden, dass die geforderte Gesamtselektionsanforderung erzielt wird. Dies führt letzlich im Rahmen der Erfindung zu einer deutlichen Reduzierung des Filteraufwandes für die Basissations-Sende-Empfangsfilter (Duplexfilter). Ferner wird dadurch auch eine Reduzierung der Durchgangsdämpfung am Duplexfilter möglich.
Schließlich ist im Rahmen der Erfindung ein verbessertes Power-Handling des Duplex-Filters möglich, und zwar mit einer geringeren Anzahl von Resonatoren (Filterkreisen). Dies gilt insbesondere im Fall einer aktiven Antenne, wodurch auch größere Abstände der in der aktiven Antenne vorgesehenen Komponenten realisiert werden können, wodurch auch letztlich die Kühlung verbessert werden kann. Weiterhin verringern sich durch die reduzierte Anzahl der Resonatoren, also der Anzahl der Filterkreise, die thermischen Verluste der Duplexweiche. Zudem steigt die maximal übertragbare Sendeleistung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
1: einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Dualband-Antennenarrays;
2: ein Diagramm zur Darstellung des Durchlassverhaltens bzw. der Isolationswirkung eines Dualband-Combiners (Mehrkanalweiche);
3: ein Diagramm zur Darstellung des Durchlassverhaltens bzw. der Isolationswirkung eines Duplex-Compiners (Sendeweiche);
4: eine Gesamt-Darstellung des Durchlassverhaltens sowie der Isolationswirkung (Sperrdämpfung); und
5: ein Gesamt-Diagramm zur Darstellung des Gesamt-Durchlassverhaltens bzw. der Gesamt-Sperrdämpfung einer Sende- und einer Mehrkanalweiche unter Wiedergabe der dadurch an sich verursachten Überfüllung einer Sperrdämpfung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Verbesserung.
Nachfolgend wird zunächst auf 1 Bezug genommen, in der schematisch ein Antennenarray 1 mit einer Vielzahl von Dipolen 3 wiedergegeben ist, wobei nur der oberste und der unterste Dipol konkret eingezeichnet und die dazwischenliegenden Dipole nur angedeutet sind. Grundsätzlich kann es sich dabei um Dipole handeln, die nur in einer Polarisationsebene strahlen und empfangen oder beispielsweise als dual-polarisierte, zirkular- oder elliptisch-polarisierte Strahler ausgebildet sind. Häufig werden sogenannte X-polarisierte Strahler oder Dipole 3 eingesetzt, die in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen senden und empfangen, wobei diese Ebenen in einem 45° Winkel gegenüber der Vertikalen und/oder Horizontalen ausgerichtet sind.
Die in 1 gezeigten Dipole 3, die nachfolgend teilweise auch allgemein als Strahler bezeichnet werden, werden jeweils über eine Mehrkanalweiche 7 gespeist, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Dualkanal-Weiche ausgebildet ist, da das Antennenarray in zwei Frequenzbändern sendet und empfängt. Insoweit wird im Konkreten auch von einem Dualband-Combiner 7 gesprochen, wobei es sich allgemein um einen Multiband-Combiner 7 handeln kann, wenn das Antennarray in mehr als zwei Frequenzbändern betrieben werden soll.
In 1 soll schematisch angedeutet werden, dass letztlich n-Dipole vorgesehen sein können, wobei n eine natürliche Zahl ist. Entsprechend sind n-Dualband-Combiner 7 vorgesehen sowie n-Leitungen 11a (für die Übertragung des Frequenzbandes A) wie n-Übertragungsleitungen 11b (nämlich für die Übertragung im Frequenzband B), die das betreffende Verteilernetzwerk 9a bzw. 9b mit den jeweiligen Dual-Combinern 7 verbinden.
Gemäß 1 ist der Aufbau derart, dass den Strahlern 3 die Sendefrequenzen Tx in einem ersten Frequenzband, kurz Band A genannt über das auf der linken Seite in 1 befindliche Verteilnetzwerk 9a zugeführt werden, wohingegen die in dem dazu versetzt liegenden zweiten Frequenzband (kurz Band B genannt) gesendeten oder empfangenen Frequenzen über das in 1 rechts liegendende Verteilnetzwerk 9b den Strahlern zugeführt oder von den Strahlern an die Basisstation weitergeleitet werden.
Dazu ist das jeweilige Verteilnetzwerk 9, das heißt im Konkreten das Verteilnetzwerk 9a für das Frequenzband A, mit mehreren Leitungen 11a mit den den einzelnen Strahlern 3 zugeordneten Dualband-Combinern 7 verbunden. Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel können aber auch mehrere Strahler oder Strahlergruppen mit mehreren Strahlern über jeweils eine Mehrkanal-Weiche 7 (Dual- oder Multiband-Combiner 7) gespeist werden.
Wie aus 1 ferner zu ersehen ist, ist das jeweilige Verteilnetzwerk 9, im Konkreten das Verteilnetzwerk 9a über eine Leitung 13a mit einer Sendeweiche 15a verbunden, die auch als Duplex-Combiner 15a für das Band A bezeichnet wird.
Dem Duplex-Combiner 15, 15a wird über eine Leitung 17'a und einem nachfolgenden Anschluss 15'a das Sendeband A (Tx-A) zugeführt, wohingegen die von den Strahlern 3 empfangenen Signale des Empfangsbandes A (Rx-A) letztlich über den Duplex-Combiner 15a, das heißt einen Anschluss 15''a und die Leitung 17''a zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.
Entsprechend ist das Antennenarray bezüglich des zweiten Frequenzbandes B ausgebildet.
So kann es sich beispielsweise beim Frequenzband A um das Band GSM 1800 (DCS) handeln, wobei die Sende- und Empfangsfrequenzen in dem Bereich von 1710 MHz bis 1880 MHz liegen. Dabei umfasst das Empfangsband Rx-A den Frequenzbereich von 1710 MHz bis 1785 MHz und das entsprechende Sendeband Tx-A die Frequenzbereiche von 1805 MHz bis 1880 MHz.
Bei dem zweiten Frequenzband B kann es sich beispielsweise um ein UMTS-Band handeln, welches in einen Bereich von beispielsweise 1920 MHz bis 2170 MHz übertragen wird. Der Empfangs-Frequenzbereich Rx-B für das Empfangsband B kann dabei beispielsweise im Bereich von 1920 MHz bis 1980 MHz liegen, wobei das Sendeband Tx-B in einem Bereich von 2110 MHz bis 2170 MHz liegt.
Das erläuterte Ausführungsbeispiel kann aber genausogut für beliebige andere Frequenzbänder oder Frequenzband-Kombinationen umgesetzt und realisiert werden.
Anhand von 2 ist nunmehr die grundsätzliche Wirkungsweise der Mehrkanal-Weiche 7, das heißt des Multiband-Combiners 7 (im Konkreten des Dualband-Combiners 7) wiedergegeben, und zwar bezüglich seines Durchlass- und Sperr-Dämpfungsverhaltens DS bezogen auf die Frequenz f.
Der Combiner 7 ist bezüglich seines Durchlass- und Sperr-Dämpfungsverhaltens so aufgebaut, dass das über das Verteilnetzwerk 9a und die Leitungen 13a und 11a im Sendebetrieb übertragene Teil-Frequenzband (Tx-A) zu den Strahlern 3 sowie das im Empfangsbetrieb von den Strahlern empfangene Teil-Frequenzband (Rx-A) durchgelassen und das gesamte Frequenzband B gesperrt wird, wie dies anhand der durchgezogenen Dämpfungskurve D1 bezüglich des Bandes A in 2 wiedergegeben ist.
Umgekehrt wird das über das Verteilnetzwerk 9b bezüglich des Bandes B zu den Strahlern übertragene Sende-Frequenzband (Tx-B) und das umgekehrt von den Strahlern empfangene Empfangsband (Rx-B) über die Leitungen 11b und 13b sowie das Verteilnetzwerk 9b zwischen einer Basisstation oder einem Remote-Radio-Head und den Strahlern 13 ungedämpft hindurchgelassen, wohingegen das gesamte Frequenzband A gesperrt wird, wie dies durch die strichlierte Linie D2 in 2 zum Ausdruck kommt.
Anhand von 3 ist das Durchlassverhalten sowie die Sperrdämpfung bezüglich der Sendeweiche 15, das heißt bezüglich des Duplex-Combiners 15 für das Band A wiedergegeben. In 3 ist dabei ebenfalls wieder das Durchlass- und Sperr-Dämpfungsverhalten des Duplex-Combiners 15 für das zu übertragende Frequenzband A gegenüber der Frequenz f wiedergegeben.
Das Band A teilt sich wie erläutert in das Sendeband Tx-A und das Empfangsband Rx-A auf, die versetzt zueinander liegen. Entsprechend werden diese beiden Teil-Frequenzbereiche für das Sendeband Tx-A und das Empfangsband Rx-A durch den Duplex-Combiner 15a getrennt, so dass die Anschlüsse 15'a und 15''a gegeneinander gesperrt und isoliert sind. Der Aufbau ist dabei derart, dass das Sendeband Tx-A (also das entsprechende Sende-Teilband bzgl. des Frequenzbandes A) von einem Sender S-Tx-A (beispielsweise von einem Remote-Radio-Head oder einer Basisstation) kommt und über die Leitung 17'a und den Anschluss 15'a über den gemeinsamen Anschluss 16a des Duplex-Combiners 15a in die Leitung 13a eingespeist und über das Verteilnetzwerk 9a und die Mehrkanalweiche 7 letztlich den Dipolen 3 zugeführt wird. Umgekehrt wird das über die Dipole 3 empfangene Empfangsband Rx-A über das Verteilnetzwerk 9a dem gemeinsamen Anschluss 16a des Duplex-Combiners 15a zugeführt und kann durch Sperr-Dämpfungswirkung des Duplex-Combiners 15a dann nur über den Pfad 17''a (über den Ausgang 15''a) dem Empfangszweig, also einem Empfänger E-Rx-A zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Dies ist in 3 durch die Sperr-Dämpfungskurve D11 sowie D12 entsprechend dargestellt, und zwar für das Frequenzband A.
Entsprechend sind die Verhältnisse hinsichtlich des zweiten Frequenzbandes B mit einem Sender S-Tx-B und einem Empfänger E-Rx-B, ohne dass dies in einer separaten Figur wiedergegeben ist.
Nachfolgend wird nunmehr auf 4 Bezug genommen, in der eine Gesamtbetrachtungsweise bezüglich des Durchlass- und Sperr-Dämpfungsverhaltens gegenüber der Frequenz f dargestellt ist.
Dabei ist in 4 einmal für das Empfangsband Rx-A des Bandes A die Sperr-Dämpfungskurve D11 (wie bereits in 3 gezeigt) eingezeichnet und daneben die Gesamt-Sperr-Dämpfungskurve D1 bezüglich der in 2 wiedergegebenen Sperr-Dämpfungskurve bezüglich des Gesamtbandes A. Ferner sind in 4 die Frequenzbänder hinsichtlich des gesamten Frequenzbandes A bzw. B eingezeichnet und zwar jeweils hinsichtlich des zugehörigen Empfangsbandes Rx-A und des zum gleichen Band gehörenden Sendebandes Tx-A bzw. Rx-B und Tx-B.
Unter Berücksichtigung der Sperr-Dämpfungscharakteristik der Mehrkanalweiche 7 gemäß 2 und der Sperr-Dämpfungscharakteristik der Sendeweiche 15 gemäß 3 ergibt sich dann die Gesamt-Dämpfungscharakteristik D gemäß 4, wobei die Gesamtdämpfung D mit der punktierten Linie in 4 eingezeichnet ist.
In 5 ist in Ergänzung zu 4 hervorgehoben, dass sich gemäß der Gesamt-Dämpfungsfunktion D eine Überfüllung Y der Sperr-Dämpfungsanforderung ergibt, wenn berücksichtigt wird, dass die Sperr-Dämpfungscharakteristik beispielsweise für das Empfangsband A in der Sendeweiche 15 (Duplex-Combiner 15) nur in dem Bereich X liegen soll und muss, der in 5 schraffiert eingezeichnet ist.
Mit anderen Worten ist es im Rahmen der Erfindung möglich, im Dual- oder Multiband-Combiner 7 und/oder in dem Duplex-Combiner 15 (im Übertragungspfad für das Frequenzband A sowie in dem Übertragungspfad für das Frequenzband B) ein niedrigeres oder schwächeres Sperr-Dämpfungsverhalten (Isolationsverhalten) zu implementieren.

Die erfindungsgemäßen Überlegungen ergeben sich bei Betrachtung der nachfolgenden Tabelle, in der links jeweils für das Sendeband und das Empfangsband Tx-A und Rx-A wie aber auch für das Sende- und das Empfangsband Tx-B und Rx-B das Sperr-Dämpfungs- und Durchlassverhalten bezüglich der Mehrkanalweiche (Multiband-Combiner 7) sowie für die Sendeweiche (Duplex-Combiner 15) unter Berücksichtigung des Frequenzbandes A dargestellt ist.

	Mehrkanalweiche		Sendeweiche Band A
Band	Mehrkanalweiche Band A	Mehrkanalweiche Band B	Band A Sendeband	Band A Empfangsband
Band A Sendeband Tx-A	X	-	X	-
Band A Empfangsband Rx-A	X	-	-	X
Band B Sendeband Tx-B	=	X	=	=
Band B Empfangsband Rx-B	=	X	=	=

Dabei bedeuten:

X:: Durchlassbereich für das Frequenzband A
-:: Sperrbereich für das Frequenzband A
=:: Sperrbereiche in gleichen Frequenzbändern, wodurch sich eine Erhöhung der Gesamtdämpfung ergibt und/oder eine Verringerung der Anforderung beispielsweise an die Sendeweiche möglich wird.

Berücksichtigt man das Durchlass- und Sperr-Dämpfungsverhalten für das in 1 rechtsliegende Verteilnetzwerk 9b zum Betrieb der Strahler im Frequenzband B, so ergeben sich die entsprechenden Verhältnisse.
Aus der vorstehend genannten Tabelle ist für das Frequenzband A zu ersehen, dass die Mehrkanalweiche 7 und das Verteilnetzwerk 9a für das Band A sowohl das Sende- wie das Empfangsband Tx-A und Rx-A ungedämpft durchlässt und jeweils das gesamte Frequenzband B auf Seiten des Verteilnetzwerkes 9a völlig sperrt.
In Spalte 2 der vorstehend genannten Tabelle sind die Verhältnisse für das in 1 rechtsliegend eingezeichnete Verteilnetzwerk 9b bezüglich des zweiten Frequenzbandes B festgehalten. Daraus ergibt sich, dass über den Dualband-Combiner 7 das gesamte Frequenzband B über den Anschluss 7b des Dualband-Combiners 7 und das Verteilnetzwerk 9b im Sende- wie aber auch im Empfangsbetrieb durchgelassen und das gesamte Frequenzband A auf diesen Übertragungsweg völlig gesperrt wird.
Unter Berücksichtigung der Sendeweiche 15a im Band A ist dann in Spalte 3 zu entnehmen, dass am Eingang 15'a der Sendeweiche 15a im Band A das Sendeband Tx-A durchgelassen und das Empfangsband Rx-A gesperrt wird, wohingegen umgekehrt am zweiten Anschluss 15''a das von den Strahlern empfangene Empfangsband Rx-A ansteht, wohingegen das Sendeband Tx-B gesperrt ist.
Der Duplex-Combiner, das heißt die Sendeweiche 15 ist aber aufgrund dieses Durchlass- und Sperr-Dämpfungsverhaltens so aufgebaut, dass die Sperr-Dämpfungsfunktion auch bezüglich des gesamten Frequenzbandes B wirksam ist, so dass es hier zu einer Summenwirkung der Sperr-Dämpfungsfunktionen kommt, da letztlich das Frequenzband B durch die Sperr-Dämpfungsfunktion der Mehrkanalweiche 7 und die Sperr-Dämpfungsfunktion der Sendeweiche 15 zur gewünschten Sperr-Dämpfunktion des Frequenzbandes B im Verteilnetzwerk für das Frequenzband A führt und dazu beiträgt.
Entsprechend sind die Verhältnisse bei umgekehrter Berücksichtigung der Durchlass- und Dämpfungswirkung im Verteilnetzwerk des Frequenzbandes B.
Bezüglich der Sperrdämpfungen, wie sie in der Mehrkanalweiche 7 (Dualband-Combiner) und der Sendeweiche 15 (Duplex-Combiner) realisiert sind, wird angemerkt, dass in einer bevorzugten Ausführungsform die Sperrdämpfung des Duplex-Combiners 15, 15a, 15b größer ist als die Sperrdämpfung des Multi- oder Dualband-Combiners 7. Dabei sollte die Sperrdämpfung des Duplex-Combiners bevorzugt um zumindest 5 dB, insbesondere um zumindest 10 dB, 15 dB, 20 dB, 30 dB, 40 dB, 50 dB und um zumindest 60 dB größer sein als die Sperrdämpfung des Multiband-Combiners 7.
Eine entsprechende Sende- und Empfangseinrichtung wie erläutert kann unter Berücksichtigung der nachfolgenden Aspekte und Merkmale umgesetzt werden, die zumindest weitere, partielle Vorteile bieten.
So ist es günstig, den Multiband-Combiner 7 und/oder die Duplex-Combiner 15, 15a, 15b bevorzugt in Form von Bandpässen aufzubauen.
Dabei können beispielsweise die Mehrkanalweichen, also die Duplex-Combiner 15, 15a, 15b in Streifenleitungstechnik unter Verwendung von drei Leitern in geschirmter Bauweise oder in Mikrostreifentechnik unter Verwendung von zwei Leitern in offener Bauweise umgesetzt sein. Die Mehrkanalweichen, also die Duplex-Combiner 15 können dabei ferner ein Substrat umfassen.
Als günstig erweist sich ebenfalls, wenn die Mehrkanalweichen, also die Duplex-Combiner 15, im erläuterten Ausführungsbeispiel 15a, 15b sich in unmittelbarer Nähe zu den Strahlern 3 befinden.
In den erläuterten Ausführungsbeispielen können die erwähnten Verteilnetzwerke 9a, 9b ebenfalls noch variable Phasenschieber umfassen, um, wie an sich bekannt ist, einen unterschiedlichen Down-Tilt-Winkel (Absenkwinkel) einzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 02/07254 A1 [0026]

Claims

Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb, mit folgenden Merkmalen: – das Antennenarray umfasst mehrere Strahler (3), – den Strahlern (3) oder Gruppen von mehreren Strahlern (3) ist ein Multiband-Combiner (7) vorgeschaltet mit einem ersten Anschluss (7a) zur Übertragung von Sende- und Empfangssignalen in einem ersten Frequenzband (A) und mit einem zweiten Anschluss (7b) zur Übertragung von Sende- und Empfangssignalen in einem zweiten Frequenzband (B), welches zu dem ersten Frequenzband (A) versetzt liegt, – der eine Anschluss (7a) des Multiband-Combiners (7) ist über ein Verteilnetzwerk (9a) mit einem Duplex-Combiner (15a) zur Übertragung des ersten Frequenzbandes (A) und der zweite Anschluss (7b) des Multiband-Combiners (7) ist über ein Verteilnetzwerk (9b) mit einem Duplex-Combiner (15b) zur Übertragung des zweiten Frequenzbandes (B) verbunden, – jeder Duplex-Combiner (15a, 15b) weist eine Dämpfungs-/Durchlassfunktion derart auf, dass die Signale im Sendeband (Tx-A; Tx-B) zum gemeinsamen Anschluss (16a, 16b) des Duplex-Combiners (15a, 15b) und umgekehrt die an dem gemeinsamen Anschluss (16a, 16b) anstehenden Signale im Empfangsband (Rx-A; Tx-B) auf einen separaten Anschluss (15''a, 15''b) durchgelassen werden, und – der Multiband-Combiner (7) hat eine Sperrdämpfung von mindestens 15 dB.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiband-Combiner (7) eine Sperrdämpfung von mindestens 25 dB, insbesondere von mindestens 35 dB oder von mindestens 45 dB hat.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrdämpfung des Duplex-Combiners (15; 15a, 15b) größer ist als die Sperrdämpfung des Multiband-Combiners (7).
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrdämpfung des Duplex-Combiners (15; 15a, 15b) zumindest um 5 dB, 10 dB, 15 dB, 20 dB, 30 dB, 40 dB, 50 dB und insbesondere um zumindest 60 dB größer ist als die Sperrdämpfung des Multiband-Combiners (7).
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiband-Combiner (7) und/oder die Duplex-Combiner (15; 15a, 15b) aus Bandpässen gebildet sind.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiband-Combiner (7) in Streifenleitungstechnik unter Verwendung von drei Leitern in geschirmter Bauweise oder in Mikrostreifenleitungstechnik unter Verwendung von zwei Leitungen in offener Bauweise aufgebaut ist.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dualband-Combiner (7) ein Substrat umfasst.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilnetzwerke (9a, 9b) variable Phasenschieber umfassen.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Frequenzband-abhängige Gesamt-Sperrdämpfung auf dem Übertragungsweg über das Verteilnetzwerk (9a, 9b) bezüglich des ersten und zweiten Frequenzbandes (A, B) im Multiband-Combiner (7) und in dem Duplex-Combiner (15; 15a, 15b) zusammen weniger als 150%, insbesondere weniger als 140%, 130%, 120% oder 110% der benötigten Gesamt-Sperr-Dämpfungswirkung beträgt.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Duplex-Combiner (15; 15a, 15b) in unmittelbarer Nähe zu den Strahlern (3) befinden und vorzugsweise in einem gemeinsamen Antennengehäuse (Radom) mit den Strahlern (3) untergebracht sind.
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Übertragung der Sendesignale (Rx-A; Rx-B) ein Sender (S-Tx-A; S-Tx-B) und für den Empfang der Signale im Empfangsband (Rx-A; Tx-B) ein Empfänger (E-Rx-A; E-Rx-B) vorgesehen ist, und zwar bevorzugt in der Nähe der Antenne und/oder der Strahler (3).
Antenne für Dual- oder Multiband-Betrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Antennenarray (1) mit aktiven Strahlern (3), insbesondere mit integrierten Sende-Empfangseinheiten, vorzugsweise in Form eines Remote-Radio-Heads (RRH).