DE102015003358A1

DE102015003358A1 - Antenne mit drehfähigem Strahler

Info

Publication number: DE102015003358A1
Application number: DE102015003358.1A
Authority: DE
Inventors: Manuel Mielke; Josef Fahrenschon; Manfred Stolle; Andreas Plötz
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-22
Also published as: EP3070783A1; US20160276746A1; US10116048B2; EP3070783B8; CN105990686A; CN105990686B; EP3070783B1

Abstract

Die Erfindung schlägt eine Antenne mit einem ein Radom (12) enthaltendes Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Strahler (70) vor, wobei der Strahler (70) an einer im elektromagnetischem Sinne leitenden Stützstruktur (30) montiert ist, welche selektiv drehbar/drehfest um eine Achse mit dem Gehäuse in Eingriff steht, indem zumindest ein im elektromagnetischem Sinne nicht leitender Körper (80) derart in einer Richtung parallel zu der Achse beaufschlagbar ist, dass ein Übergang von drehbar nach drehfest durch Reibschlussbildung ermöglicht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell das Gebiet von Antennen, insbesondere betrifft die Erfindung eine Antenne, die sowohl im Innenbereich als auch im Außenbereich zum Einsatz kommen kann.
Gerade in den letzten Jahren finden so genannte Mikrozellenantennen immer häufiger Anwendung und bei den sogenannten Mikrozellenantennen besteht ein erheblicher Bedarf dem baulichen Umfeld Rechnung tragen zu können. Um gezielt dezidierte Bereiche abdecken zu können, wurden verschiedenste Versuche unternommen Antennen oder Antennenarrays bereitzustellen, bei denen man die Antenne insgesamt oder einzelne Strahlerelemente elektronisch steuert oder auch einen motorischen Antrieb ansteuert oder eine mechanische Verstellmöglichkeit gegeben ist. Die bisherigen Lösungen erlauben jedoch meist nur beschränkte Einstellmöglichkeiten und sobald eine deutliche mechanisch veränderbare Ausrichtung gewünscht ist, so besteht ein erhebliches Risiko von sogenannter Intermodulation nachdem regelmäßig nicht definiert Metall-Metall-Kontakte zwischen einzelnen Elementen der Antenne bestehen, die sowohl bei Temperaturänderungen als auch bei Verstellung die Funkeigenschaft beziehungsweise Empfangseigenschaft deutlich stören können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antenne anzugeben, die einen großen Bereich an Einstellmöglichkeiten zur Verfügung stellt und gleichzeitig Intermodulationen zumindest teilweise vermeiden kann.
Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antenne über ein ein sogenanntes Radom enthaltendes Gehäuse verfügt, in dem ein Strahler angeordnet ist, wobei der Strahler an einer elektrisch leitenden, zum Beispiel metallischen Stützstruktur, montiert ist, welche selektiv drehbar/drehfest um eine Achse mit dem Gehäuse in Eingriff steht, in dem zumindest ein elektrisch nicht leitender Körper, zum Beispiel ein Kunststoffkörper derart in eine Richtung parallel zu der Achse beaufschlagbar ist, dass ein Übergang von drehbar nach drehfest durch Reibschlussbildung ermöglicht ist. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung sollen die Begriffe drehbar und drehfest so verstanden werden, dass im drehbaren Zustand ein relativ niedriges Drehmoment erforderlich ist, um eine Drehung der Stützstruktur mit Bezug auf das Gehäuse bewirken zu können, von in etwa 2–3 Nm, wohingegen der Begriff drehfest zu verstehen ist als dass ein deutlich größeres Drehmoment erforderlich ist, um eine Drehung bewirken zu können, beispielsweise in einem Bereich von 7–10 Nm. Nachdem üblicherweise die Stützstruktur auch die Anschlussbuchsen für die Verkabelung der Antenne trägt, sollte das Drehmoment, welches einer drehfesten Konfiguration entspricht, jedenfalls groß genug sein, um ein unbeabsichtigtes Rotieren oder Verdrehen zum Beispiel durch das Eigengewicht bzw. die Verspannung der Kabel, durch das Festschrauben der Kabel an die Anschlussbuchsen oder bei Außenanwendungen durch Winddruck zu vermeiden.
In äußerst überraschender Weise wurde festgestellt, dass das Phänomen von Intermodulation sich praktisch eliminieren lässt, indem man zwei relativ zueinander bewegliche Teile der Antenne vermittels eines elektrisch nichtleitenden Körpers beaufschlagen kann, so dass zumindest bezüglich dieses Körpers und der Stützstruktur für den Strahler, welche üblicherweise metallisch ausgeführt ist, kein Intermodulationsrisiko besteht.
Vorteilhafterweise lässt sich dieser Effekt nochmals verstärken, indem man einen elektrisch nicht leitenden Halterungsabschnitt vorsieht, wobei der Halterungsabschnitt beispielsweise eine ringförmige Gestalt hat, um die Stützstruktur darin aufzunehmen, wobei beispielsweise dieser Halterungsring als Kunststoffring ausgeführt zusätzlich mit einem Befestigungsabschnitt versehen sein kann, um die Antenne letztendlich an einem Gebäude, einem Mast oder ähnlichem montieren zu können. Auch wenn es bevorzugt ist, dass der Halterungsabschnitt insgesamt aus Kunststoff ausgeführt wird, sollte der Fachmann erkennen, dass zum Beispiel zur gebäudeseitigen Fixierung metallische Bestandteile oder Abschnitte nach wie vor in Betracht kommen. Für die Erzielung der optimierten Vermeidung von Intermodulation ist es vorteilhaft, dass die elektrisch leitende (üblicherweise metallische) Stützstruktur vorteilhafterweise von dem elektrisch nichtleitenden Körper gegen einen ebenfalls elektrisch nicht leitenden Halterungsabschnitt beaufschlagt werden kann. Somit wird nicht nur eine intermetallische Verbindung zwischen dem beaufschlagenden Körper und der Stützstruktur vermieden, sondern auch mit Bezug auf jegliche andere metallische Interaktion.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützstruktur topfförmig ausgebildet, insbesondere aufweisend eine zylindrische Wandung, die sich in Bezug auf die Achse über eine Länge von wenigstens λ/20 idealerweise λ/10, beispielsweise entspricht dies 15 mm bei 2 GHz der Wellenlänge der Mittenbetriebsfrequenz des Strahlers erstreckt, der in der Antenne angeordnet ist oder werden soll. Eine topfartige Ausgestaltung der elektrisch leitenden Stützstruktur erlaubt es einerseits die zylindrische Wandung in das Gehäuse hinein einzufügen, wobei begleitend die üblicherweise an der Stützstruktur vorgesehene Kabeldurchführungen durch die Struktur geschirmt ausgeführt werden können, sodass durch die topfartige Ausgestaltung die hochfrequenten Ströme insbesondere die hochfrequenten Mantelströme an den Speisekabeln im Inneren des Topfes verbleiben, also in einem definierten Volumen hinweisend zu dem Strahler. Somit lässt sich die Intermodulation noch weiter reduzieren, insbesondere wenn man darauf achtet, dass mit Ausnahme der metallischen Teile des Strahlers selbst jegliches metallische Element wie zum Beispiel eine Schraube zur Befestigung des Strahlers oder auch externe Schrauben der Gehäusestruktur so vorgesehen werden, dass eine diesbezügliche Abschirmung durch die Topfgestalt gewährleistet werden kann.
Vorteilhafterweise verfügt die Stützstruktur über einen ringförmigen vorkragenden Rand, der mit einer Nut im Gehäuse in Eingriff bringbar ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein geführtes Drehlager ausgeführt werden, wobei der vorkragende Rand gerade wenn in Verbindung mit einer zylindrischen Wandung bereitgestellt eine sogenannte Labyrinthdichtung ansatzweise bereitstellen kann, sodass das Eindringen von Schmutz und Wasser vermieden werden kann. Der ringförmig vorkragende Rand, der in Wechselwirkung mit einer entsprechenden Nut im Gehäuse in Eingriff stehen kann, ermöglicht zudem das Bereitstellen eines einfach zu bemessenden Reibschlusses, indem man die korrespondieren Flächen mit der entsprechenden Beaufschlagungskraft einfach multiplizieren kann, sodass die Auslegung der gesamten Antenne besonders einfach dargestellt werden kann, da es für den Fachmann einfach ist die Drehmomentserhöhung zu ermitteln, die durch eine Beaufschlagungseinwirkung resultiert.
Nachdem die erfindungsgemäße Antenne sowohl im Innenbereich als auch im Außenbereich zur Anwendung kommen kann, ist es vorteilhaft, wenn die Stützstruktur über einen O-Ring mit dem Gehäuse in Eingriff steht, wobei der O-Ring insbesondere sowohl eine Dichtfunktion als auch eine geringe Reibhemmung bereitstellt. Beispielhaft wäre es möglich in die zylindrische Wandung eine Nut einzubringen, in welcher dann ein O-Ring aufgenommen werden kann. Dieser O-Ring würde also einerseits den Übergang zwischen der Stützstruktur und dem Gehäuse abdichten und bei fehlender Beaufschlagung in axialer Richtung wäre nach wie vor eine Verdrehung der Stützstruktur mit Bezug auf das Gehäuse möglich, da einer solchen Drehung lediglich die Vorspannung des O-Ringes entgegensteht. Vorteilhaft ist die Drehung jedoch geringfügig gehemmt, sodass sich eine exakte Winkeljustierung besonders einfach darstellen lässt.
Vorteilhafterweise ist zwischen der Stützstruktur und dem Strahler und/oder zwischen dem Strahler und dem Radom zumindest ein elektrisch nichtleitendes Abstandselement vorgesehen. Zur Entkopplung zwischen der Stützstruktur und dem Strahler, um die Strahlungseigenschaften des Strahlers nicht durch die Stützstruktur zu beinträchtigen, ist es vorteilhaft den Strahler in axialer Richtung bei einem gewissen Abstand von der Stützstruktur anzuordnen, wobei zum Beispiel ein Kunststoffteil verwendet werden kann, welches bevorzugt drehfest mit der Stützstruktur in Eingriff steht, beispielsweise mit einer sich in Achsrichtung erstreckenden Schraube, wobei am anderen Ende dieses Kunststoffteiles der Strahler selbst angeordnet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich den Strahler im Gehäuse zentriert zu halten, indem man beispielsweise eine spinnenförmige Anordnung am distalen Ende des Strahlers vorsieht, wiederum vorteilhafterweise ausgeführt als ein Kunststoffteil.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Stützstruktur über eine Drehhilfe (beispielhaft ein angeformter Sechskant) und/oder über eine Winkelanzeige bzw. eine Winkelindexierung. Wie eingangs erwähnt stellt die erfindungsgemäße Lösung großes Einstellpotential bereit, indem der Strahler um die Achse praktisch um 360 Grad gedreht werden kann. Bei einigen Anwendungen kann es jedoch gewünscht sein, dass bei der Einstellung der Antenne der Benutzer eine Winkelgradmarkierung benutzen kann, um eine gewünschte Ausrichtung erhalten und ablesen zu können. Auch eine Indexierung kann von Vorteil sein, wenn zum Beispiel vorbestimmte Winkeleinstellungen gewünscht sind, könnte man beispielsweise vorsehen, dass bei diesen speziellen Winkelanordnungen ein nochmals unterschiedliches Drehmoment erforderlich wäre, um zu dieser Winkelstellung zu gelangen oder aus dieser heraus gelangen zu können. Dies könnte zum Beispiel mittels Einkerbungen oder Vorkragungen an der Fläche der Stützstruktur erhalten werden, welche hin zu dem beaufschlagenden Körper gerichtet ist.
Vorteilhafterweise ist der elektrisch nichtleitende Körper ein Klemmkörper, insbesondere beaufschlagbar mittels einer Schraube oder einem Festmacher, wie zum Beispiel einem Schnellspanner, wobei die Schraube oder der Festmacher in den vorteilhaft im elektrisch nichtleitenden Halterungsabschnitt eingreifend vorliegt. Die Schraube oder der Festmacher wird üblicherweise metallisch ausgeführt sein, wirkt bei einer Ausführungsform mit nichtmetallischer Halterung somit jedoch ausschließlich zusammen mit dieser nichtmetallischen Halterung und dem nichtmetallischen Körper, sodass auch hier keine intermetallische Interaktion auftritt. Der somit beaufschlagte Körper selbst, welcher nichtmetallisch oder wie hierin verwendet als elektrisch nichtleitend angeben wird, beaufschlagt dann wiederum die Stützstruktur, welche meist metallisch, in jedem Fall aber elektrisch leitend sein wird wirkt, sodass auch hier kein Eingriff besteht zwischen zwei unterschiedlichen Teilen, die elektrisch leitend wären.
Wie bereits angegeben, ist es vorteilhaft, wenn zum Beispiel bei einer topfartigen Gestalt der Stützstruktur metallische Teile hierdurch abgeschirmt werden. Insofern ist es bevorzugt, dass die Klemmkörperschraube und/oder der Klemmkörperfestmacher und/oder eine am Stützkörper zur Festlegung des Abstandhalters bzw. des Strahlers vorgesehene Schraube oder Festmacher sich in Richtung des Strahlers nicht über die Erstreckung des Stützkörpers hinaus erstreckt. Somit können elektromagnetische Störungen noch weiter vermieden werden, da praktisch im Bereich des Strahlers oder der Speisekabel keinerlei metallische Gegenstände anzutreffen sind. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind letztendlich neben der Stützstruktur und der Strahleranordnung selbst nur noch die Festmacher oder Schrauben metallisch, diese wirken jedoch vorteilhafterweise ausschließlich zwischen wiederum zwei nichtmetallischen Teilen, sodass jeglicher Übergang Metall-Metall effektiv vermieden werden kann, selbstverständlich mit Ausnahme der zur Speisezwecken erforderlichen Verkabelung, insbesondere zwischen den Anschlussbuchsen, die üblicherweise an der Stützstruktur ausgebildet sein werden und dem Strahler selbst.
Vorteilhafterweise und zum Zwecke der Bereitstellung einer gleichmäßigen Kraftverteilung und/oder zur Vermeidung von Verkippproblematiken ist der elektrisch nichtleitende Körper als eine Klaue oder Kralle mit zwei Schenkeln ausgebildet, die eine Beaufschlagung zum Beispiel an diametral gegenüberliegenden Abschnitten ermöglicht. Diese Ausgestaltung erlaubt es eine periphere Zone der Stützstruktur beaufschlagen zu können, wobei zum Beispiel innerhalb dieser peripheren Zone vorliegende Anschlüsse bei einem gewünschten Verdrehen nicht zu einer irgendwie gearteten Wechselwirkung führen, da die Schenkel außerhalb des Bereiches vorliegen können, der von den Anschlüssen eingenommen wird. Die Ausgestaltung als Klaue mit zwei Schenkeln erlaubt zudem eine sehr definierte Beaufschlagung zwischen der Stützstruktur und dem Gehäuse und vermeidet übermäßige Materialbeanspruchungen.
Vorteilhafterweise ist die Klaue an ihrem Ende, also am Ende der Schenkel mit einem Vorspannabschnitt bereitgestellt. Der Vorspannabschnitt kann beispielsweise um etwa 0,6 mm über eine Referenzebene vorkragen, wie definiert benachbart der Schraube oder des Festmachers zur Beaufschlagung des im elektromagnetischen Sinne nichtleitenden Körpers. Eine derartige Vorspanneigenschaft der Klaue erlaubt es zum Beispiel die Beaufschlagung zwischen der Stützstruktur und dem Gehäuse zu lösen, wonach der Reibeingriff zwischen der Klaue und der Stützstruktur nur bei einer sehr geringen Fläche auftritt, sodass das erforderliche Drehmoment hierdurch kaum beeinflusst wird. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit O-Ring kann somit die Rotationshemmung praktisch ausschließlich vermittels des O-Ringes definiert sein.
Vorteilhafterweise ist im Basisbereich der Klaue eine Auskragung vorgesehen um Beispielsweise einen Toleranzausgleich bereitstellen zu können, sollte beispielsweise die Nut in dem Gehäuse geringfügig tiefer ausgebildet sein als die Dicke des vorkragenden Randes. Alternativ oder ergänzend kann auch im Basisbereich ein Vorspannabschnitt vorgesehen sein, so dass die Betätigung der Beaufschlagung zu einer definierten Beaufschlagung zwischen der Stützstruktur und dem Gehäuse führt.
Obwohl die vorliegende Erfindung prinzipiell für jegliche Geometrien von Antennen zum Einsatz kommen kann, hat sich gezeigt, dass die Anordnung besonders vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse insgesamt, jedoch zumindest im Bereich des aufgenommenen Strahlers, also dem Radom zylindrisch ausgeführt ist. Eine zylindrische Gestalt ist sowohl bezüglich des Winddruckes als auch in optischer Hinsicht vorteilhaft, bietet jedoch vor allem eine möglichst raumverlustfreie Anordnungsmöglichkeit für den Strahler, sodass dieser praktisch um 360 Grad gedreht werden. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung handelt es sich zum Beispiel bei dem Radom um eine GFK-Röhre, die dann beispielsweise an einem Ende erfindungsgemäß mit einer Stützstruktur ausgestaltet werden kann, wobei die Stützstruktur das Ende in der Art eines Stopfens abdichtet und den Strahler im Inneren des Radom lagert. Diese Anordnung erlaubt dann ohne Beaufschlagung eine willkürliche Verdrehung des Strahlers, um eine gewünschte Ausrichtung bereitstellen zu können. Sobald die gewünschte Ausrichtung erhalten wurde, genügt es die Beaufschlagung vermittels des elektrisch nicht leitenden Körpers zu bewirken. Im Wesentlichen zylindrisch ist vorliegend selbstverständlich so zu verstehen, dass Anschlussabschnitte, die zur gebäudeseitigen Fixierung dienen der zylindrischen Gestaltung keinen Abbruch leisten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein druckansprechendes Element vorgesehen und/oder eine Verliersicherung und/oder eine Führung in axialer Richtung für den elektrisch nicht leitenden Körper. Ein druckansprechendes Element kann insbesondere in der Form eines Ventiles oder einer Membran an der Stützstruktur ausgebildet sein, um zum Beispiel Temperaturschwankungen Rechnung tragen zu können, sodass auch eine Kondensatbildung hierdurch vermieden werden kann. Das druckansprechende Element kann gegebenenfalls auch zur Überprüfung der Dichtheit der Antenne verwendet werden indem ein Überdruck oder ein Unterdruck angelegt werden kann. Eine Verliersicherung für den zum Beispiel als Klemmkörper ausgeführt elektrisch nichtleitenden Körper gewährleistet, dass eine vereinfachte Montage ermöglicht wird nachdem Antennen häufig in beachtlicher Höhe montiert werden. Eine zusätzliche Führung in axialer Richtung, zum Beispiel vermittels Formenkomplementarität kann zudem weiter dazu beitragen, dass der zum Beispiel klauenförmige Klemmkörper nicht verkippen kann, sodass eine noch homogenere Beaufschlagung gewährleistet werden kann.
Schließlich ist es bevorzugt, dass die Antenne zumindest zwei Strahler an zwei elektrisch leitenden Stützstrukturen montiert aufweist, die an jeweiligen distalen Abschnitten des Radom befindlich sind, und insbesondere als Gleichteile ausgeführt sind. Wie bereits vorangehend angedacht, kann zum Beispiel eine besonders bevorzugte Antenne nach der vorliegenden Erfindung aus einem zylindrischen Radom bestehen mit zwei endseitigen, zum Beispiel metallischen, Stützstrukturen, an denen jeweils Strahler festgelegt sind, die dann im Inneren des Radom angeordnet werden, sodass die jeweiligen Winkelstellungen unabhängig voneinander eingestellt und fixiert werden können. Somit könnte mit einer derartigen Antenne zum Beispiel eine Straßenkreuzung besonders gut versorgt werden, indem jeweils ein Strahler mit einer abzweigenden Straße in Ausrichtung gebracht wird.
Der Fachmann wird erkennen, dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verschiedenste Veränderungen und Modifikationen möglich sind und insbesondere, dass die verschiedenen Merkmale einzelner bevorzugter Ausführungsformen beliebig mit anderen Merkmalen anderer bevorzugter Ausführungsformen kombinierbar sind. Ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird sich dem Fachmann zudem anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ergeben, welche Beschreibung lediglich beispielhaft und nicht einschränkend anzusehen ist. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in welchen gilt:
1 zeigt in perspektivischer Querschnittsansicht eine Anordnung zum Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Antenne, wobei die Anordnung ohne Strahler oder entsprechende Verkabelung dargestellt ist.
2 zeigt in perspektivischer Darstellung ein in der vorliegenden Erfindung verwendbare Stützstruktur mit einem Strahleraufnahmeelement und zwei Abstandshaltern.
3 stellt eine weitere perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Gegenstandes dar.
4 zeigt eine perspektivische Detailansicht von oben eines in der vorliegenden Erfindung verwendbaren im elektromagnetischen Sinne nicht leitenden Körpers.
5 zeigt den in 4 gezeigten Körper in einer perspektivischen Darstellung von unten gesehen.
6 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Anordnung aus Halterung und Stützstruktur, entsprechend dem oberen Abschnitt der 1 wobei zur deutlicheren Darstellung ein Teil des Gehäuses weggelassen wurde.
7 stellt eine Schnittansicht ähnlich zu 1 einer erfindungsgemäßen Antenne gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dar, jedoch mit montierten Strahlern.
8 zeigt die in 7 dargestellte Antenne in Querschnittsansicht.
9 ist eine Darstellung analog zu 6, jedoch mit montiertem Strahler.
10 ist eine Darstellung analog zur 2, jedoch mit montiertem Strahler.
11 ist eine Darstellung analog zur 3, jedoch mit montiertem Strahler.
In 1 ist eine Anordnung dargestellt, in welcher Strahler montiert werden können, um eine Antenne zu bilden, um eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung breitstellen zu können. Die Anordnung umfasst im Wesentlichen einen zylindrischen Gehäuseabschnitt 12, der üblicherweise auch Radom genannt wird. Dieser Gehäuseabschnitt 12 dient dazu, bei der fertiggestellten Antenne die Strahler der Antenne aufzunehmen und vor Beschädigung, Verunreinigung oder anderen Einwirkungen zu schützen. Dieser hier zylindrische Gehäuseabschnitt 12 kann vorteilhafterweise in der Gestalt eines GFK-Rohrabschnittes bereitgestellt sein, der in der gezeigten Ausführungsform über einen kreisrunden Durchmesser von in etwa 10 Zentimeter verfügt. Im inneren des Gehäuseabschnittes 12 sind Strahleraufnahmeeinrichtungen 64 im oberen und unteren Bereich angeordnet. Die Stahleraufnahmeeinrichtungen 64 werden in dem Gehäuseteil 12 zentriert gelagert vermittels eines Abstandhalters 66, der im späteren Verlauf der hier vorliegenden Beschreibung beschrieben werden wird. Die Stahleraufnahmeeinrichtungen 64 sind an den jeweiligen distalen Enden mit einem weiteren Abstandshalter 62 bereitgestellt, um die Position der Strahler in axialer Richtung wie auch in radialer Richtung zu bestimmen. Vorteilhafterweise sind diese Strahleraufnahmeeinrichtungen 64 aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgeführt und wirken als Reflektor für den darauf zu montierenden Strahler 70.
Am distalen Ende der Abstandsteile oder Abstandhalter 62 befindet sich eine elektrisch leitende Stützstruktur 30, die in der dargestellten Ausführungsform in der Gestalt eines Metalltopfes ausgebildet ist. Die Stützstruktur 30 ist über eine Schraube 43 mit dem Abstandshalter 62 gekoppelt, wobei die Schraube 43 mit der Mittelachse des Gehäuseabschnittess 12 zusammenfällt, bezüglich welcher ein später zu montierendes Strahlerelement 70 gedreht werden kann, indem die Stützstruktur 30 selbst verdreht werden kann. Der Eingriff zwischen dem Abstandshalter 62 und der Stützstruktur 30 selbst ist nicht drehbar mittels geeigneter Vorkehrungen (beispielhaft seien Vorkragungen an der Innenfläche der Stützstruktur genannt).
Die Stützstruktur 30, hier in der Gestalt eines metallisches Topfes, mit vorkragendem Rand 34 ausgebildet, liegt innenseitig in einem Halterungsring 14 des Gehäuses vor und befindet sich in Anlage mit dem Vorkragenden Rand gegen ein im Halterungsring ausgebildeten oberen Nut 14a. Der ringförmige Halterungsring 14 ist in der hier dargestellten Ausführungsform an den zylindrischen Gehäuseabschnitt 12 gekoppelt, könnte jedoch auch diesbezüglich einstückig ausgeführt sein. Innenseitig des Halterungsringes 14, einen Teil des Gehäuseabschnitts 12 ausbildend, verläuft eine zylindrische Wandung 36 der Stützstruktur 30, die mit einem O-Ring 48 bereitgestellt ist.
Der als Halterungsring ausgebildete Gehäuseteil 14 ist auf der linken Seite mit einem Fortsatz 16 bereitgestellt, der zur Kopplung mit einem Gebäudeabschnitt oder einem Trägermast vorgesehen ist. In unmittelbarer Nähe zu dem ringförmigen Halterungsring 14 oder dem Gehäuseabschnitt 12 fixiert eine Schraube 83 einen Körper, der elektrisch nichtleitend ist, vorliegend eine Kunststoffklaue 80, um es zu ermöglichen, dass die Stützstruktur in axialer Richtung mit Bezug auf das Gehäuse, genauer gesagt in Bezug auf den Halterungsring 14, beaufschlagt werden kann. Wie zu erkennen ist, erstreckt sich die Schraube 83 nun nur in der nichtmetallischen Halterung, sodass im hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Kunststoffklaue 80 mittels der metallischen Schraube an der nichtmetallischen Halterung koppelt, um die metallische Stützstruktur 30 einzuklemmen zwischen dem nichtmetallischem Gehäuse und dem nichtmetallischem Klemmelement 80. Wie ersichtlich erstreckt sich auch die metallische Schraube 43, die eine Kopplung bereitstellt zwischen der Stützstruktur und dem Abstandselement 62 nur geringfügig in axialer Richtung, sodass jedenfalls kein metallischer Vorsprung vorliegt, der über die zylindrische Wandung 36 der topfartigen Stützstruktur hinausragen wird.
Vermittels der Schraube 83 ist es somit möglich eine definierte Vorspannung an der Stützstruktur 30 über die klauenartigen Klemmkörper 80 zu bewirken. Wenn die Schraube 83 also in einem gelösten Zustand vorliegt, so lässt sich die Stützstruktur 30 relativ leicht in dem zylindrischen Gehäuse drehen, wobei lediglich die durch den O-Ring gebildeten Vorspannung und vernachlässigbare Reibungskräfte sich einer Verdrehung entgegenstellen. Es ist jedoch anzumerken, dass die O-Ring Vorspannung eine gewisse Drehhemmung bereitstellt, was eine winkelmäßige Justage erleichtern wird, wie später noch im Detail beschrieben. Sobald die gewünschte Ausrichtung erzielt wurde und natürlich mit vorangehender Montage eines entsprechenden Strahlers kann die Schraube 83 beaufschlagt oder angezogen werden, um eine Beaufschlagung in axialer Richtung von der Stützstruktur zu bewirken, sodass der vorkragende Rand 34 der Stützstruktur 30 mit der Nut 14a des Halterungsringes 14 in Reibschluss gelangen kann.
In den 2 und 3 ist die Stützstruktur 30 mit zwei Abstandshaltern und der Strahleraufnahmeeinrichtung 64 im größeren Detail dargestellt in jeweils zwei unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen. Deutlich zu erkennen ist in 2 die topfförmige Ausgestaltung der Stützstruktur 30, die ein Innenvolumen 38 definiert, in dem eine zylindrische Wandung 36 in axialer Richtung von dem scheibenförmigen Grundkörper 32 der Stützstruktur 30 vorkragt. Die zylindrische Wandung 36 verfügt in der dargestellten Ausführungsform über eine axiale Erstreckung von Lamda/10, dieser Wert hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da damit die Oberflächenströme im Inneren des Topfes verbleiben und nicht an die Außenseite der Stützstruktur dringen. Dieses nach außen Dringen hätte erhebliche Nachteile bezüglich der Inter-modulationssicherheit der gesamten Antennenstruktur. Peripher ist zudem der vorgenannte vorkragende Rand 34 bereitgestellt, der über die zylindrische Wandung 36 radial vorkragt und insbesondere derart vorkragend ist, dass eine Gegenlageranordnung mit dem in 1 dargestellten Halterungsring 14, insbesondere der darin ausgebildeten Nut 14a ermöglicht ist. In der zylindrischen Wand ist zudem in einer entsprechenden Nut ein O-Ring 48 vorgesehen, sodass die Stützstruktur 30 in der Art eines Stopfens in eine zylindrische Öffnung eingeführt werden kann. Der O-Ring kann vorteilhaft mit einer PTFE-Beschichtung versehen sein, um ein Gleiten bei Rotation zu vereinfachen. An der Innenseite des Stützstrukturelementes ist ein Abstandshalter 62 vorgesehen, an dessen distalen Ende wiederum die Strahleraufnahmeeinrichtung 64 befindlich ist. Am oberen Ende der Darstellung von 2 ist ein weiterer Abstandshalter 66 vorgesehen, der mit Abstützlaschen 68 bereitgestellt ist, um eine spinnenartige Konfiguration bereitzustellen, die es ermöglich auch das distale Ende der Strahlerhaltereinrichtung 64 in dem zylindrischen Gehäuse zentriert zu halten.
In 3 ist deutlich zu erkennen, dass zwei Aufnahmeöffnungen 44 in der Stützstruktur vorgesehen sind, um entsprechende bereits zuvor erwähnte Anschlüsse aufzunehmen, die dann mit dem zu montierenden Strahlerelement gekoppelt werden können und zum externen Anschließen der Antenne dienen. Weiterhin ist dargestellt, dass die Schraube 43 in einer Sechskantausgestaltung 42 bereitgestellt ist, die im Wesentlichen mittig ausgebildet als Drehhilfe vorgesehen ist. Anhand der Sechskantausgestaltung kann vermittels eines Schraubenschlüssels die Winkelposition der Stützstruktur besonders bequem und einfach eingestellt werden. Schließlich ist noch ein druckansprechendes Element 46 dargestellt, welches bei fertig montierter Antenne dazu dienen kann, einen Druckausgleich in der ansonsten dichten Antenne bereitzustellen, wobei das druckansprechende Element 46 auch dazu verwendet werden kann, die Dichtheit der Antenne zu überprüfen, indem zum Beispiel ein Überdruck oder ein Vakuum angelegt wird.
In den 4 und 5 ist das in 1 angedeutet klauenartige Klemmelement aus Kunststoff mit dem Bezugszeichen 80 in zwei unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen wiedergeben. Deutlich zu erkennen ist eine mit einem Senkabsatz versehene Durchgangsbohrung 82, durch welche die Schraube 83 in die Gehäusehalterung geschraubt werden kann. Es sei hier angemerkt, dass auch andere Festmacher, wie z. B. ein Schnellspanner zum Einsatz kommen können. Ferner ist deutlich zu erkennen, dass das Klemmelement bzw. der Klemmkörper aus Kunststoff im Wesentlichen klauenartig ausgebildet ist mit zwei Schenkeln 84 und 86, die sich im Wesentlichen entsprechend einem Halbkreis erstrecken und an ihren Enden bereitgestellt sind mit Vorspannvorkragungen 88a und 88b (beispielhaft um 0,6 mm vorkragend mit Bezug auf die Anlagefläche benachbart der Durchtrittsbohrung). Weiterhin ist ersichtlich, dass an der Unterseite des Klemmkörpers im Bereich der Basis, von der sich die Schenkel erstrecken zusätzlich ein weiterer Vorspannhöcker 89 vorgesehen ist (beispielhaft um 0,2 mm vorkragend mit Bezug auf die Anlagefläche benachbart der Durchtrittsbohrung), so dass bei der hier dargestellten Ausführungsform eine Beaufschlagung der Stützstruktur an drei Punkten bei jeweils 0 Grad und +/–90 Grad ermöglicht ist. Weiterhin ist in 5 zu erkennen, dass der Basisabschnitt der klauenartigen Gestalt über eine Konfiguration beim Bezugszeichen 85 verfügt, die eine Führung in axialer Richtung ermöglicht.
In 6 ist die Halterung im Detail dargestellt mit einer im Halterungsring 14 angeordneten topfartigen Stützstruktur 30, die durch die vorangehend beschriebene klauenartige Klemmhalterung (Klemmkörper/-element) beaufschlagt werden kann. In der in 6 dargestellten Ausführungsform ist beim Bezugszeichen 81 zudem eine Verliersicherung angedeutet, die zum Beispiel vermittels eines Drahtes oder einer Schnur bereitgestellt sein kann, einerseits verbunden mit dem Klemmkörper 80 und der Halterung 16 andererseits.
In den 7 bis 11 ist nun eine fertig montierte Antenne als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei viele Elemente wie sie in den 1 bis 6 dargestellt sind, wiederzufinden sind, ohne hierin im Detail erneut beschrieben zu sein. Zusätzlich sind nunmehr noch dargestellt jeweils ein Strahler, angedeutet beim Bezugszeichen 70 sowie zwei Endkappen (an jeweiligen distalen Enden vorgesehen) 18, die vermittels entsprechender Schrauben 19 fixiert werden können.
Wie sich anhand der Darstellungen ergibt können bei der hier dargestellten Ausführungsform mit zwei Strahlern 70, die beiden Strahler unabhängig voneinander bezüglich der Mittelachse des zylindrischen Körpers verdreht werden indem die Stützstruktur 30 mit Bezug auf den Halterungsring 14 rotiert werden kann. Bei einer entsprechenden vertikalen Anordnung der Antenne können somit unterschiedliche Winkelbereiche abgedeckt werden, so dass zum Beispiel eine Mikrozellenstruktur einfach bewältigt werden kann, indem die Antenne zum Beispiel im Kreuzungsbereich zweier Straßen angeordnet jeweils ausgerichtet werden kann, um jeweils einen Straßenabschnitt mit Mobilfunksignalen versorgen zu können. Bei einer horizontalen Montage einer entsprechenden Antenne könnte zum Beispiel ein Strahler schräg nach unten gerichtet werden, um zum Beispiel die unteren Stockwerke eines gegenüberliegenden Gebäudes zu versorgen, während der andere Strahler schräg nach oben gerichtet beispielsweise die oberen Stockwerke versorgen könnte. Es ist ersichtlich, dass die Einstellmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Antenne sehr hoch sind, wobei die Adaptierung einfach erfolgen kann, indem die Stützstruktur 30 mit Bezug auf das Gehäuse, insbesondere bezüglich einer Fläche der Nut 14a des Halteringes 14 außer Reibschluss gebracht wird, um eine Verstellung zu ermöglichen, wonach ein erneutes Festziehen der entsprechenden Festmacher oder Schrauben ein Reibschluss erneut hergestellt wird, um so eine Dreharretierung bereitstellen zu können.
Hierbei kann vorteilhafterweise eine Indexierung oder ein Winkelmarkiersystem hilfreich sein um, z. B. vorbestimmte Winkel besonders einfach einstellen zu können, die z. B.: der Netzplaner vorgibt. So dass die Antenne am Installationsort auf einer definierten Höhe und an einer bestimmten Hauswand des Hauses mit dem vorgegebenen Winkel von dem jeweiligen Installateur installiert wird. Die Grundrisse der Häuser haben feste Koordinaten, anhand dessen der Netzplaner, die Antenne optimal ausrichten (planen) und dem Installateur die Information zur Verfügung stellen kann (z. B. Strahler 1 –45° und Strahler 2 +45°).
Obwohl die vorliegende Erfindung vorangehend vollständig unter Bezugnahme auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte der Fachmann erkennen, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen im Rahmen der Ansprüche möglich sind, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Obwohl vorangehend eine Antenne beschrieben wurde mit zwei unabhängig drehbaren Stützstrukturen und zugeordneten Strahlern, ist es ersichtlich, dass es ebenso möglich ist, die Antenne mit insgesamt nur einem Strahler bereitzustellen, der dann wahlweise mit einer oberen Stützstruktur, einer unteren Stützstruktur oder gegebenenfalls auch mit beiden Stützstrukturen verbunden sein könnte. Für den Fall, dass lediglich ein Strahler vorgesehen ist, der mit beiden Stützstrukturen verbunden wäre, so wäre zu gewährleisten, dass an beiden distalen Enden kein Reibschluss besteht, um eine entsprechende Verstellung bereitzustellen. Es ist auch zu erwähnen, dass in der Ausgestaltung mit zwei unabhängigen Strahlern jeweils auch eine Vielzahl von Strahlern jeweils bereitgestellt sein kann an der jeweiligen oberen bzw. unteren Stützstruktur, um zum Beispiel unterschiedliche Frequenzbereiche bei entsprechender geometrischer Ausrichtung bereitstellen zu können.
Bezugszeichenliste

12: Radom
14: Halterungsring
14a: Nut des Halterungsringes
16: Wandhalterungsabschnitt
18: Endkappe
19: Endkappenschraube
30: Stützstruktur
32: Scheiben- oder Plattenförmiger Stützstrukturabschnitt
34: Vorkragender Rand der Stützstruktur
36: Zylindrische Wandung der Stützstruktur
38: Inneres Volumen der Stützstruktur
42: Drehhilfe
43: Abstandshalterfixierschraube
44: Anschlussöffnungen
46: Druckansprechendes Element
48: O-Ring
62: Abstandshalter
64: Strahleraufnahmeeinrichtung
66: Radialer Abstandshalter
68: Abstützelement des Abstandshalters
70: Strahlerelement
72: Anschlussbuchsen
80: Elektromagnetisch nichtleitender Körper (Klemmkörper)
82: Bohrung
84: Erster Schenkel
85: Axialführung
86: Zweiter Schenkel
88a, 88b: Vorspannvorkragungen
89: Mittige Vorspannvorkragungen

Claims

Antenne mit einem ein Radom (12) enthaltendes Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Strahler (70), wobei der Strahler (70) an elektrisch leitenden Stützstruktur (30) montiert ist, welche selektiv drehbar/drehfest um eine Achse mit dem Gehäuse in Eingriff steht, indem zumindest ein elektrisch nicht leitender Körper (80) derart in einer Richtung parallel zu der Achse beaufschlagbar ist, dass ein Übergang von drehbar nach drehfest durch Reibschlussbildung ermöglicht ist.
Antenne nach Anspruch 1, bei welcher das Gehäuse neben dem Radom einen elektrisch nicht leitenden Halterungsabschnitt (14, 16) enthält.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Stützstruktur (30) topfförmig ausgebildet ist, insbesondere aufweisend eine zylindrische Wandung (36), die sich in Bezug auf die Achse über eine Länge von wenigstens Lamda/20, idealerweise wenigstens Lambda/10, bezogen auf die Wellenlänge der mittleren Betriebsfrequenz der Antenne erstreckt.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Stützstruktur (30) über einen ringförmigen vorkragenden Rand (34) verfügt, der mit einer Nut (14a) im Gehäuse in Eingriff bringbar ist.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Stützstruktur über einen O-Ring (48) mit dem Gehäuse in Eingriff steht, insbesondere stellt der O-Ring sowohl eine Dichtfunktion als auch eine geringe Reibhemmung bereit.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher zwischen Stützstruktur (30) und Strahler (70) und oder zwischen Strahler (30) und dem Radom zumindest ein elektrisch nicht leitendes Abstandselement (62; 66) vorgesehen ist.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Stützstruktur (30) mit einer Drehhilfe (42) und/oder einer Winkelanzeige beziehungsweise -indexierung versehen ist.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der elektrisch nicht leitende Körper (80) ein Klemmkörper ist, insbesondere beaufschlagbar mittels einer Schraube (83) oder einem Festmacher, in den elektrisch nicht leitenden Halterungsabschnitt eingreifend.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher die Klemmkörperschraube oder -festmacher und/oder eine am Stützkörper zur Festlegung des Abstandshalters bzw. des Strahlers vorgesehene Schraube oder Festmacher sich in Richtung des Strahlers nicht über die Erstreckung des Stützkörpers hinaus erstreckt.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher der elektrisch nicht leitende Körper (80) eine Klaue mit zwei Schenkeln (84, 86) ausbildet.
Antenne nach dem vorangegangenen Anspruch, bei welcher die Klaue an ihren Enden mit Vorspannabschnitten (88a, 88b) bereitgestellt ist, insbesondere um etwa 0,6 mm über eine Referenzebene vorkragend, definiert benachbart der Schraube oder des Festmachers zur Beaufschlagung des elektrisch nicht leitenden Körpers.
Antenne nach einem der Ansprüche 10 und 11, bei welcher die Klaue im Basisbereich der Schenkel über eine Auskragung und/oder über einen Vorspannabschnitt (89) verfügt, insbesondere um etwa 0,2 mm über eine Referenzebene vorkragend, definiert benachbart der Schraube oder des Festmachers zur Beaufschlagung des elektrisch nicht leitenden Körpers.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher das Gehäuse zumindest im Bereich des aufgenommenen Strahlers zylindrisch ausgeführt ist.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher ein Druckansprechendes Element vorgesehen und/oder eine Verliersicherung und/oder eine Führung in axialer Richtung für den elektrisch nicht leitenden Körper vorgesehen ist.
Antenne nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welcher zwei Strahler (70) an zwei elektrisch leitenden Stützstrukturen montiert sind, die an jeweiligen distalen Abschnitten des Radom befindlich sind, und insbesondere als Gleichteile ausgeführt sind.