DE102017101676B4

DE102017101676B4 - Breitbandige dualpolarisierte omnidirektionale Antenne

Info

Publication number: DE102017101676B4
Application number: DE102017101676.7A
Authority: DE
Inventors: Tanja Hefele
Original assignee: Kathrein SE
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2037-01-28
Also published as: DE102017101676A1

Abstract

Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) mit folgenden Merkmalen:- mit einem monopolförmigen Strahler (2);- der monopolförmige Strahler (2) ist vertikalpolarisiert und weist einen Strahlermantel (5) auf, der sich von einer Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche weg erstreckt;- der monopolförmige Strahler (2) weist eine Längsachse (4) auf, die sich senkrecht zur Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche erstreckt;- der Strahlermantel (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) umfasst ein erstes Ende (2a) mit einem Fuß- und/oder Einspeisepunkt (6) und ein dem ersten Ende (2a) gegenüberliegendes zweites Ende (2b), wobei das erste Ende (2a) näher an der Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche angeordnet ist als das zweite Ende (2b);- die omnidirektionale Antenne (1) ist als dualpolarisierte Antenne (1) ausgebildet;- die dualpolarisierte Antenne (1) umfasst neben dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler (2) einen horizontal polarisierten Strahler (11);- in dem Strahlermantel (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) sind dazu in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende Schlitze (13) vorgesehen;- im Inneren des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) ist eine Anspeiseeinrichtung (14) vorgesehen, die die versetzt zueinander liegenden Schlitze (13) anregt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:- mit mehreren parasitären Strahlern (15);- die parasitären Strahler (15) sind außerhalb des Strahlermantels (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) und beabstandet zu diesem derart angeordnet, dass sie die jeweiligen Schlitze (13) kreuzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine breitbandige dualpolarisierte omnidirektionale Antenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Omnidirektionale Antennen werden beispielsweise als Indoor-Antennen eingesetzt. Sie sind multibandfähig und strahlen bevorzugt mit einer vertikalen Polarisationsausrichtung. Sie können dazu eine Grund- oder Masseplatte (Reflektor) umfassen, die beispielsweise scheibenförmig gestaltet sein kann, auf der sich quer und insbesondere senkrecht zur Grundplatte ein monopolförmiger Strahler erhebt. Die gesamte Anordnung ist in der Regel mittels eines Schutzgehäuses, d.h. einer Antennenabdeckung (Radom) abgedeckt.
Die hier vorliegende breitbandige dualpolarisierte omnidirektionale Antenne kann dabei nicht nur innerhalb von Gebäuden eingesetzt werden, sondern beispielsweise auch mit Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen oder Booten benutzt werden.
Eine gattungsbildende omnidirektionale Antenne ist beispielsweise aus der DE 10 2010 011 867 A1 bekannt geworden. Der darin bekannte monopolförmige Strahler erhebt sich senkrecht über eine Grundplatte, von der er galvanisch getrennt ist. Die dort bekannte Antenne umfasst neben dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler noch einen horizontal polarisierten Strahler. Der vertikal polarisierte Strahler ist dabei insbesondere in Form eines Hohlzylinders ausgebildet und erstreckt sich von der Grundplatte weg. Der horizontal polarisierte Strahler ist dabei als Schlitz ausgebildet, der sich im Hohlzylinder mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse des Hohlzylinders erstreckt. Er wird über eine Anspeiseeinrichtung gespeist, die sich an dem Ende des vertikal polarisierten Strahlers befindet, das von der Grundplatte am weitesten beabstandet ist. Diese Anspeiseeinrichtung ist dabei innerhalb des vertikal polarisierten Strahlers angeordnet. Sowohl der vertikal polarisierte Strahler als auch die Anspeiseeinrichtung des horizontal polarisierten Strahlers werden über separate Speiseleitungen gespeist.
Nachteilig an der omnidirektionalen Antenne aus der DE 10 2010 011 867 A1 ist, dass die Bauhöhe für manche Einsatzzwecke zu groß ist und dass die Bandbreite der omnidirektionalen Antenne, insbesondere für niedrige Frequenzen, nicht alle Anwendungsbereiche abdeckt. Die Bandbreite der horizontalen Polarisation ist bei vorgegebenem Strahlerdurchmesser des vertikal polarisierten Kegels wegen Platzmangels zu gering. Es wird oft nur eine Bandbreite von 2500 MHz bis 2700 MHz erreicht.
Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung eine breitbandige omnidirektionale Antenne zu schaffen, die möglichst einfach und kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig trotz kompakter Bauform ein sehr breites Frequenzspektrum abdeckt.
Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße breitbandige omnidirektionale Antenne des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind erfindungsgemäße Weiterbildungen der breitbandigen omnidirektionalen Antenne angegeben.
Die erfindungsgemäße breitbandige omnidirektionale Antenne umfasst einen monopolförmigen Strahler, der vertikal polarisiert ist und einen Strahlermantel aufweist. Der Strahlermantel erstreckt sich von einer Grundplatte oder Gegengewichtsfläche weg, an der er vorzugsweise zumindest mittelbar befestigt ist. Der monopolförmige Strahler weist eine Längsachse auf, die sich zumindest näherungsweise senkrecht zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche erstreckt. Der Strahlermantel des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers umfasst ein erstes Ende mit einem Fuß- oder Einspeisepunkt und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende, wobei das erste Ende näher an der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche angeordnet ist als der zweite Ende. Die omnidirektionale Antenne ist dabei als dualpolarisierte Antenne ausgebildet, was bedeutet, dass sie neben dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler noch einen horizontal polarisierten Strahler umfasst. Hierzu sind im Strahlermantel des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende Schlitze vorgesehen, wobei die Längserstreckung der Schlitze parallel oder mit einer Komponente (überwiegend) parallel zur Längsachse des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers verläuft. Im Innen- bzw. Aufnahmeraum des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers, der durch den Strahlermantel begrenzt ist, ist eine Anspeiseeinrichtung vorgesehen, die die versetzt zueinander liegenden Schlitze anregt. Die Schlitze selbst bilden dabei den horizontal polarisierten Strahler. Weiterhin sind mehrere parasitäre Strahler vorgesehen, die außerhalb des Strahlermantels des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers beabstandet zu diesem angeordnet sind und die jeweiligen Schlitze kreuzen. Insbesondere durch den Einsatz der weiteren parasitären Strahler, die beispielsweise aus einem Metallblech oder aus einem Kunststoff bestehen, der mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, kann die Bandbreite der horizontal polarisierten omnidirektionalen Antenne erhöht werden, wobei dennoch der gleiche Strahlerdurchmesser verwendet wird wie bei der omnidirektionalen Antenne aus dem Stand der Technik. Es kann hier eine Bandbreite von 1700 MHz bis 2700 MHz erreicht werden. Auch höhere und niedrigere Frequenzen sind möglich.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen breitbandigen dualpolarisierten omnidirektionalen Antenne sind zumindest drei oder zumindest vier oder zumindest fünf Schlitze ausgebildet, die vorzugsweise in gleichen Abständen in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegend angeordnet sind. Die Schlitze beginnen dabei an dem ersten Ende oder beabstandet von dem ersten Ende des Strahlermantels des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers und verlaufen in Richtung des zweiten Endes des Strahlers. Die Schlitze enden offen am zweiten Ende oder beabstandet zum zweiten Ende des Strahlermantels. Dabei können einer oder alle Schlitze eine konstante Breite aufweisen. Es wäre auch möglich, dass sich die Breite des Schlitzes zum ersten und/oder zum zweiten Ende hin vergrößert bzw. verkleinert.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die parasitären Strahler um mehr als 2mm oder 3mm, 4mm, 5mm, 7mm, 9mm, 12mm, 15mm, 17mm, 20mm, aber um weniger als 22mm oder 19mm, 16mm, 13mm, 10mm, 8mm, 6mm, 4mm oder um weniger als 3mm von dem Strahlermantel beabstandet angeordnet. Die parasitären Strahler weisen dabei eine Länge in Umfangsrichtung des Strahlermantels auf, die vorzugsweise größer ist als 100% oder 120%, 150%, 200%, 250%, 300%, 400%, 500%, 600%, aber die vorzugsweise kleiner ist als 700% oder 550%, 450%, 325%, 275%, 175%, 150%, 125% der Breite des Schlitzes an der Stelle, an welcher der jeweilige parasitäre Strahler diesen kreuzt. Die parasitären Strahler weisen ebenfalls eine Breite entlang der Längsachse des Strahlermantels auf, die größer ist als 5% oder 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, aber die kleiner ist als 80% oder 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10% der Länge des parasitären Strahlers entlang der Umfangsrichtung.
Unter den Wortlaut „kreuzen“ wird verstanden, dass der parasitäre Strahler beabstandet von dem Schlitz vorzugsweise in einem Winkel von 90° gegenüber diesem Schlitz verläuft. Dies gilt dabei vorzugsweise für die Längsachsen des parasitären Strahlers und des Schlitzes. Abweichungen von vorzugsweise weniger als 10°, 7°, 6°, 5°, 4°, 3°, 2° sind ebenfalls denkbar.
In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest einer der parasitären Strahler oder alle parasitären Strahler in Draufsicht die Form eines Rechtecks, Quadrats, Kreises, Oval oder n-Polygons auf oder sind einem solche angenähert.
Die parasitären Strahler können dabei gekrümmt oder gerade sein. Dies bedeutet, dass einer oder alle der parasitären Strahler gegenüber dem Strahlermantel konvex oder konkav verlaufend ausgerichtet oder tangential verlaufend ausgerichtet sind. Alternativ könnten einer oder alle dieser Strahler auch in einer Ebene angeordnet sein (keine Krümmung). Ein Durchmesser von einem oder allen der parasitären Strahlern kann dabei in der Mitte kleiner sein als an den Enden. Er kann in der Mitte auch größer als an den Enden. Zumindest einer oder alle dieser Strahler sind vorzugsweise in etwa parallel zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kreuzen die parasitären Strahler die Schlitze in der oberen Hälfte oder in dem oberen Drittel oder in dem oberen Viertel der Schlitze. Vorzugsweise kreuzen die parasitären Strahler die Schlitze in Höhe der Anspeiseeinrichtung. Unter dem Wortlaut „obere Hälfte“ wird der hälftige Abschnitt der Schlitze verstanden, der näher an dem zweiten Ende angeordnet ist als an dem ersten Ende des Strahlermantels.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anspeiseeinrichtung in Umfangsrichtung mehrere versetzt zueinander angeordnete Schlitzantenneneinrichtungen (TSA; engl. Tapered Slot Antennas). Insbesondere bestehen diese Schlitzantenneneinrichtungen aus Vivaldi- oder Vivaldi-ähnlichen Antenneneinrichtungen. Anstelle eines zylinderförmigen Strahlermantels kann dieser Strahlermantel auch aus m Wandabschnitte mit m ≥ 2 gebildet werden, die der vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler umfasst. Diese m Wandabschnitte sind ersten Ende des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers galvanisch miteinander verbunden oder einteilig miteinander ausgebildet, wobei sich die Wandabschnitte um die Längsachse des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers versetzt zueinander unter Ausbildung der Schlitze von der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche weg erstrecken. In diesen Fall könnte der vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler ausschließlich aus einem Blech hergestellt werden. Die Herstellung kann dabei insbesondere in einem Schneid- und/oder Stanz- und/oder Biegeverfahren erfolgen. Ein Gussverfahren wäre hier nicht notwendig. Die Wandabschnitte können dabei mehrere winklig zueinander ausgerichtete Wandteilflächen umfassen. Jeder m Wandabschnitt bzw. jede Wandteilfläche kann dabei krümmungsfrei ausgebildet und in einer Ebene angeordnet sein.
Um die untere Grenzfrequenz, mit der die omnidirektionale Antenne betrieben werden kann, noch weiter absenken zu können, umfasst die omnidirektionale Antenne in einer weiteren Ausführungsform eine Koppeleinrichtung. Die Koppeleinrichtung selbst umfasst einen oder mehrere Koppelstege, wobei ein erstes Ende des Koppelstegs bzw. der Koppelstege galvanisch mit dem Strahlermantels des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers verbunden ist und sich in Richtung der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche erstreckt. Der Koppelsteg bzw. die Koppelstege sind dabei weiter von der Längsachse beabstandet als der Strahlermantel des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers. An einem zweiten Ende des Koppelstegs bzw. der Koppelstege, welches dem ersten Ende gegenüberliegt und näher an der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche angeordnet ist, ist zumindest eine Koppelfläche ausgebildet oder angeformt, die galvanisch mit dem jeweiligen Koppelstegs verbunden ist. Die zumindest eine Koppelfläche verläuft parallel oder mit einer Komponente überwiegend parallel zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche. Die zumindest eine Koppelfläche ist galvanisch mit der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche verbunden oder im Abstand zu dieser angeordnet, so dass die zumindest eine Koppelfläche kapazitiv mit der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche gekoppelt ist. Der Abstand kann dabei vorzugsweise kleiner als 20 mm oder 15 mm, 12mm, 10mm, 8mm, 6mm, 4mm, 2mm, 1mm gewählt werden.
Es ist auch möglich, dass die mehreren Koppelstege über ihr zweites Ende galvanisch mit einer gemeinsamen Koppelfläche verbunden sind, wobei die Koppelfläche die Form eines gemeinsamen Koppelrahmens aufweist, die einen Aufnahmeraum umgrenzt, in dem ein Teil des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers angeordnet ist. Der gemeinsame Koppelrahmen kann dabei einen Querschnitt umfassen, der die Form eines Rechtecks, Quadrats, Kreises, Ovals oder n-Polygons aufweist oder einem solchen angenähert ist.
Der Koppelsteg bzw. die Koppelstege verlaufen in einem Winkel zur Längsachse des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers. Der Koppelsteg bzw. die Koppelstege sind mit dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler einteilig ausgebildet oder als separate Teile am Strahlermantel des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers befestigt. Gleiches gilt auch für die zumindest eine Koppelfläche. Diese kann mit dem jeweiligen Koppelsteg einteilig ausgebildet oder als separates Bauteil an diesem befestigt sein.
Die Koppelfläche kann parallel zur Grundplatte angeordnet sein. Sie kann auch schräg angeordnet sein bzw. uneben (z.B. wellig) ausgeführt sein.
Zwischen der Koppelfläche und der Grundplatte könnte auch ein zusätzliches Dielektrikum angeordnet sein, auf dem die zumindest eine Koppelfläche aufliegt bzw. sich abstützt. Dadurch kann die Kopplung nochmals genauer eingestellt und die Stabilität der gesamten omnidirektionalen Antenne erhöht werden.
Um die breitbandige omnidirektionale Antenne vor Beschädigungen bzw. Feuchtigkeit und Schmutz zu schützen, umfasst diese in einem weiteren Ausführungsbeispiel genau eine Abdeckhaube. Die Abdeckhaube ist mit der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche form- und/oder kraftschlüssig und zudem feuchtigkeitsdicht verbunden und umgibt den vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler. Die Abdeckhaube ist berührungsfrei zu dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler angeordnet.
Der erfindungsgemäße Aufbau der omnidirektionalen Antenne erlaubt einen Betrieb in einem Frequenzbereich von 600 MHz bis 6 GHz. Vorzugsweise wird sie in einem Frequenzbereich von 650 MHz bzw. 698 MHz bis 6 GHz betrieben. Insbesondere sind bei einem größeren Bauraum bzw. anderen Abstimmungen auch tiefere und höhere Frequenzen möglich.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:

1 und 2: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen omnidirektionalen Antenne;
3: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße omnidirektionale Antenne;
4A bis 4C: Unterschiedliche Darstellungen einer Anspeiseeinrichtung, die zur Speisung eines horizontal polarisierten Strahlers in Form mehrerer Schlitze dient;
4D und 4E: verschiedene räumliche Darstellungen von zwei weiteren Anspeiseeinrichtungen, die zur Speisung des horizontal polarisierten Strahlers in Form mehrerer Schlitze dienen;
5A bis 5F: verschiedene Ausführungsbeispiele eines parasitären Strahlers, der beabstandet zu den jeweiligen Schlitzen angeordnet ist;
6: eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen omnidirektionalen Antenne gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
7A, 7B: eine räumliche Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen omnidirektionalen Antenne und eine vergrößerte Darstellung des Fuß- und/oder Einspeisepunktes der erfindungsgemäßen omnidirektionalen Antenne.

Die 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen breitbandigen dualpolarisierten omnidirektionalen Antenne 1. In 2 wird das erste Ausführungsbeispiel der omnidirektionalen Antenne 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Die omnidirektionale Antenne 1 arbeitet sehr breitbandig, insbesondere in einem Frequenzbereich von 600 MHz bzw. 650 MHz oder 694 MHz bis 3000 MHz, 4000 MHz 5000 MHz oder 6000 MHz. Sie umfasst einen monopolförmigen Strahler 2, der galvanisch von einer Grundplatte 3 bzw. Gegengewichtsfläche getrennt ist und sich von dieser weg erstreckt. Der monopolförmige Strahler 2 ist vertikalpolarisiert und weist eine Längsachse 4 auf, die sich zumindest näherungsweise senkrecht zur Grundplatte 3 erstreckt. Bei der Grundplatte 3 bzw. Gegengewichtsfläche kann auch von einem Reflektor gesprochen werden. Die Grundplatte 3 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Metall. Sie könnte auch aus einem dielektrischen Material bestehen und mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen sein. Die Grundplatte 3 umfasst mehrere Vertiefungen 3a, über die die Grundplatte 3 mit einem darunter liegenden Träger verbunden, insbesondere verschraubt werden kann. Die Grundplatte 3 fungiert auch als Gegengewichtsfläche, um den restlichen Teil der omnidirektionalen Antenne 1 abzustützen.
Der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 umfasst einen Strahlermantel 5, der sich von der Grundplatte 3 oder Gegengewichtsfläche weg erstreckt. Der Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 umfasst ein erstes Ende 2a mit einem Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 und ein dem ersten Ende 2a gegenüberliegendes zweites Ende 2b, wobei das erste Ende 2a näher an der Grundplatte 3 oder Gegengewichtsfläche angeordnet ist als das zweite Ende 2b.
Der Strahlermantel 5 kann die Form eines Hohlzylinders aufweisen. Der Durchmesser dieses Hohlzylinders kann über die gesamte Länge entlang der Längsachse 4 konstant sein. Er kann sich allerdings auch (abschnittsweise) ändern. In der vorliegenden Ausführungsform gemäß 2 verbreitert sich der Durchmesser des Strahlermantels 5 ausgehend vom ersten Ende 2a bis zu einem Punkt, an welchem der Strahlermantel 5 den größten Durchmesser aufweist. Ab diesem Punkt verringert sich der Durchmesser wieder bis hin zum zweiten Ende 2b. Grundsätzlich könnte der Durchmesser des Strahlermantels 5 auch über die gesamte Länge (entlang der Längsachse 4) oder eine Teillänge konstant sein. Es wäre auch möglich, dass sich der Durchmesser lediglich entlang in Richtung des zweiten Endes 2b verjüngt. Grundsätzlich kann der Durchmesser über die Länge auch mehrfach alternieren (sich vergrößern und verkleinern).
Der Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 kann, bezogen auf die Längsachse 4, aus einem Segment bestehen. Es ist allerdings auch möglich, dass der Strahlermantel 5 aus mehreren Segmenten besteht, die galvanisch voneinander getrennt sind. Beispielsweise kann sich ein erstes Segment trichterförmig bzw. konusförmig vom Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 aus bis zu einer ersten Teilhöhe weg erstrecken, wobei sich ein zweites Segment beginnend ab der ersten Teilhöhe bis zum zweiten Ende 2b hin erstreckt. Beide Segmente sind vorzugsweise galvanisch getrennt können aber auch galvanisch verbunden sein. Über eine dielektrische Befestigungseinrichtung, die vorzugsweise über Clipverbindungen verfügt, können beide Segmente zueinander ausgerichtet werden. Der Durchmesser des ersten Segments im Bereich der ersten Teilhöhe ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des zweiten Segments im Bereich der ersten Teilhöhe. In der ersten Teilhöhe würde das erste Segment zum zweiten Segment übergehen.
Grundsätzlich kann der Strahlermantel 5 auch aus einem Teil bestehen, wobei der Strahlermantel 5 vom Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 ausgehend sich konisch bzw. trichterförmig vergrößert.
Die Steigung des konischen bzw. trichterförmigen Verlaufs muss nicht konstant sein, sondern kann sich auch ändern. Dabei können sich Abschnitte mit einer größeren Steigung an Abschnitte mit einer kleineren Steigung anschließen. Ein solcher Wechsel kann auch mehrfach erfolgen.
Es wäre auch möglich, dass der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 in seinem Querschnitt, also quer zur Längsachse 4, einen Teilumfangsbereich aufweist, welcher teilkreisförmig ist, wobei ein anderer Teilumfangsbereich aus einer Geraden bzw. aus mehreren unter einem Winkel zueinander verlaufenden Geraden besteht.
Im Hinblick auf die 2 ist die Speisung des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 dargestellt. Am Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 ist eine Speiseeinrichtung 7 angeordnet. Die Speiseeinrichtung 7 kann vorzugsweise stiftförmig ausgebildet sein. An einer Unterseite 3d der Grundplatte 3, die der Montageseite 3c mit dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler 2 gegenüberliegt, ist ein Steckerelement 8, insbesondere in Form einer Buchse, angeordnet. An dieses Steckerelement 8 ist ein nicht dargestelltes Speisekabel anschließbar. Die Speiseeinrichtung 7 erstreckt sich in Richtung der Grundplatte 3 und kann diese auch durchsetzen. Dies ist allerdings nicht zwingend notwendig. Vorteilhaft ist vielmehr, dass sich die Speiseeinrichtung 7 zumindest mit ihrem ersten Ende 7a in das Steckerelement 8 hinein erstreckt, wobei das erste Ende 7a der Speiseeinrichtung 7 zumindest mittelbar mit dem Innenleiter des Speisekabels elektrisch kontaktierbar ist. Ein Außenleiter des Speisekabels ist über das Steckerelement 8 elektrisch leitfähig mit der Grundplatte 3 verbindbar.
Damit der Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 am ersten Ende 2a des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 nicht elektrisch leitend mit der Grundplatte 3 verbunden ist, ist zwischen dem Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 und der Grundplatte 3 vorzugsweise noch eine Hülse 9 (siehe 7B) aus einem dielektrischen Material angeordnet. Die Hülse 9 kann dabei (integraler) Bestandteil des Steckerelements 8 sein. Auf dieser Hülse 9 stützt sich der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 mit seinem Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 ab.
Die Speiseeinrichtung 7 ist in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 kapazitiv mit dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler 2 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt am Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2. Die Speiseeinrichtung 7 erstreckt sich zumindest teilweise entlang der Längsachse 4 in Richtung des zweiten Endes 2b des Strahlermantels 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2. Um die kapazitive Kopplung zu erhöhen umfasst der vertikal polarisierte monopolförmigen Strahler 2 an seinem Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 eine hülsenförmige Erstreckung 10, die sich in Richtung des zweiten Endes 2b des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 erstreckt bzw. in diese Richtung verläuft. Die hülsenförmige Erstreckung 10 endet dabei vor dem zweiten Ende 2b des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2. Vorzugsweise wird der Teil des Strahlermantels 5 durch die hülsenförmige Erstreckung 10 durchsetzt, dessen Durchmesser sich in Richtung des zweiten Endes 2b vergrößert. Weiter vorzugsweise wird zumindest ein Viertel oder ein Drittel oder die Hälfte des Strahlermantels 5 durch die hülsenförmige Erstreckung 10 durchsetzt. Die hülsenförmige Erstreckung 10 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material, aus dem auch der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 besteht. Bei diesem Material handelt es sich vorzugsweise um ein Metall, wie beispielsweise Aluminium. Grundsätzlich kann der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 auch aus einem Dielektrikum bestehen, welches mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist. Der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 kann dabei in einem Gussverfahren, insbesondere in einem (Aluminium-)Druckgussverfahren hergestellt werden. Die Speiseeinrichtung 7 und die hülsenförmige Erstreckung 10 sind dabei galvanisch voneinander getrennt. Auf die Speiseeinrichtung 7 kann dabei noch ein Überzug, beispielsweise in Form einer zusätzlichen Hülse, aufgesetzt werden, wodurch die galvanische Trennung sichergestellt ist. Die Speiseeinrichtung 7 kann, zumindest in dem Bereich, in welchem sie in der hülsenförmigen Erstreckung 10 angeordnet ist, auch mit einer dielektrischen Schicht beschichtet sein. Die hülsenförmige Erstreckung 10 und der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 sind vorzugsweise einteilig ausgebildet, sie bestehen also aus einem gemeinsamen Teil. Die hülsenförmige Erstreckung 10 könnte auch über eine Löt- bzw. Schweißverbindung an dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler 2 angeformt sein.
Die breitbandige omnidirektionale Antenne 1 umfasst nicht nur den vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler 2, sondern ist als dualpolarisierte Antenne ausgebildet. Aus diesem Grund umfasst die breitbandige omnidirektionale Antenne 1 noch einen horizontal polarisierten Strahler 11. Der horizontal polarisierte Strahler 11 wird durch Schlitze 13 gebildet, die im Strahlermantel 5 angeordnet sind und durch eine Anspeiseeinrichtung 14 angeregt werden. Diese Schlitze 13 sind dazu in Umfangsrichtung versetzt zueinander im Strahlermantel 5 angeordnet, wobei ihre Längserstreckung parallel oder mit einer Komponente überwiegend parallel zur Längsachse 4 verläuft. Vorzugsweise gibt es zwei, drei, vier oder fünf oder mehr Schlitze 13. Der Abstand zwischen den jeweiligen Schlitzen 13 ist vorzugsweise konstant. Dies bedeutet, dass die Schlitze 13 um einen Winkel α gegeneinander versetzt angeordnet sind, mit α = 360°/n, wobei n die Anzahl der Schlitze 13 ist.
Diese Schlitze 13 und damit der horizontal polarisierte Strahler 11 werden durch die Anspeiseeinrichtung 14 angeregt, die im Inneren (Aufnahmeraum 16) des Strahlermantels 5, also im Inneren des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 angeordnet ist.
Die Schlitze 13 beginnen gemäß 1 beabstandet zu dem ersten Ende 2a des Strahlermantels 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 und verlaufen in Richtung des zweiten Endes 2b des Strahlermantels 5. Die Schlitze 13 enden dabei offen am zweiten Ende 2b des Strahlermantels 5. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass die Schlitze 13 direkt am ersten Ende 2a beginnen und beabstandet zum zweiten Ende 2b des Strahlermantels 5 enden. Die Schlitze 13 können natürlich auch beabstandet zu beiden Enden 2a, 2b enden (siehe 4D).
All diese Schlitze 13 können die gleiche Form bzw. Geometrie aufweisen. Es wäre auch möglich, dass die Form von einem oder von allen Schlitzen 13 unterschiedlich zu der Form der anderen Schlitze 13 gewählt ist. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass zumindest einer oder alle Schlitze 13 eine konstante Breite aufweisen. Alternativ dazu wäre es möglich, dass sich die Breite der Schlitze 13 zum ersten oder zweiten Ende hin vergrößert bzw. dass die Breite der Schlitze 13 in der Mitte der Schlitze 13 größer ist als an ihren Enden.
Die Schlitze 13 weisen eine größere Längserstreckung auf, wobei die Längserstreckung eher parallel oder mit einer Komponente überwiegend parallel zur Längsachse 4 verläuft als quer dazu, die auch als Breite bezeichnet wird.
Die Längserstreckung der Schlitze 13 kann ebenfalls für alle Schlitze 13 gleich sein. Die Längserstreckung kann sich auch für einen oder mehrere Schlitze 13 von den anderen Schlitzen 13 unterscheiden.
Die Schlitze 13 können eine beliebige Form aufweisen. Sie können auch geschwungen sein bzw. aus mehreren winklig zueinander verlaufenden Schlitzsegmenten bestehen. Die Ecken können ebenfalls abgerundet sein.
Um die Bauhöhe der omnidirektionalen Antenne 1, unter Beibehaltung bzw. Erhöhung der Breitbandigkeit, gegenüber derjenigen aus dem Stand der Technik weiter reduzieren zu können, sind mehrere parasitäre Strahler 15 vorgesehen. Diese parasitären Strahler 15 können auch als parasitäre Strahlerelemente bezeichnet werden. Die parasitären Strahler 15 sind außerhalb des Strahlermantels 5 beabstandet zu diesem derart angeordnet, dass sie die jeweiligen Schlitze 13 kreuzen. Die parasitären Strahler 15 sind galvanisch getrennt von dem Strahlermantel 5 beabstandet zu diesem angeordnet. Die parasitären Strahler 15 weisen eine Länge (in Umfangsrichtung des Strahlermantels 5 und damit quer zur Längsachse 4) auf, die vorzugsweise größer ist als die Breite der Schlitze 13 bzw. als die Breite der Schlitze 13 an der Stelle, an welcher die parasitären Strahler 15 die Schlitze 13 kreuzen.
In den 5A bis 5F sind verschiedene, nicht abschließende Aufzählungen dargestellt, wie die parasitären Strahler 15 gestaltet sein können. 5A zeigt die Strahler 15 gemäß den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3. Die Strahler 15 können beispielsweise gebogen sein, wobei der Biegeradius an den Biegeradius des Strahlermantels 5 angepasst ist. In diesem Fall sind die Strahler 15 gegenüber dem Strahlermantel 5 konkav verlaufend ausgerichtet. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass die Strahler 15 konvex oder tangential verlaufend ausgerichtet sind.
Zumindest einer bzw. vorzugsweise alle der parasitären Strahler 15 sind in etwa parallel zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche 3 angeordnet.
Gemäß den 5A und 5C ist der Durchmesser des parasitären Strahlers 15 in Mitte kleiner als an den Enden. Im Hinblick auf die 5D und 5F ist es genau umgekehrt. Grundsätzlich können die parasitären Strahler 15 in Draufsicht die Form eines Rechtecks, Quadrats, Kreises, Ovals oder ganz allgemein die Form eines n-Polygons aufweisen oder einem solchen angenähert sein. Die Form kann auch bikonisch bzw. elliptisch sein.
Im Hinblick auf 5F ist dargestellt, dass die längeren Seiten des parasitären Strahlers 15 ein wellenartiges Profil aufweisen.
In 5B ist ein parasitärer Strahler 15 dargestellt, der in einer Ebene angeordnet ist, also ungebogen ist.
Die parasitären Strahler 15 bestehen vorzugsweise aus einem Metall bzw. einer Metalllegierung oder umfassen eine solche. Sie werden vorzugsweise in einem Stanz-, Schneide- und/oder Biegeprozess, insbesondere aus einem Blech, hergestellt. Die parasitären Strahler 15 können beispielsweise aus Aluminium bestehen. Sie könnten auch aus Kunststoff bestehen, welcher insbesondere in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird und welcher mit einer elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet wird.
Die parasitären Strahler 15 kreuzen die Schlitze 13 vorzugsweise in der oberen Hälfte oder im oberen Drittel oder im oberen Viertel der Schlitze 13. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schlitze 13 nach oben hin geöffnet sind. Insbesondere werden die Schlitze 13 auf der Höhe durch die parasitären Strahler 15 gekreuzt, in welcher die Anspeiseeinrichtung 14 ausgebildet ist. Sollten die Schlitze 13 nach oben hin geschlossen sein, dann kreuzen die parasitären Strahler 15 vorzugsweise eher mittig bzw. im Bereich von 25% bis 75% der Schlitzlänge.
Wie später noch erläutert wird, umfasst die Anspeiseeinrichtung 14 vorzugsweise für jeden Schlitz 13 eine separate Speiseeinrichtung, worüber die jeweiligen Schlitze 13 separat angeregt werden.
Damit die parasitären Strahler 15 in einem genau definierten Abstand zum Strahlermantel 5 und damit zum jeweiligen Schlitz 13, also zum horizontal polarisierten Strahler 11 angeordnet sind, umfasst die omnidirektionale Antenne 1 noch ein nicht dargestelltes Halte- und/oder Abstandselement. Dieses Halte- und/oder Abstandselement besteht vorzugsweise aus einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Kunststoff. Das Halte- und/oder Abstandselement ist vorzugsweise innerhalb des Strahlermantels 5 angeordnet, wird also in einen Aufnahmeraum 16 eingesetzt, der durch den Strahlermantel 5 begrenzt ist. Das Halte- und/oder Abstandselement ist dabei vorzugsweise drehfest an dem bzw. gegenüber dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 befestigt. Hierzu umfasst das Halte- und/oder Abstandselement vorzugsweise eine Vielzahl von Clip- und/oder Einrastverbindungen, die in eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen innerhalb des Strahlermantels 5 und/oder der Grundplatte 3 bzw. Gegengewichtsfläche eingreifen. Das Halte- und/oder Abstandselement umfasst außerdem eine Vielzahl von Form- und/oder Kraftschlussverbindungen, die in Kontakt zu den parasitären Strahlern 15 bringbar sind. Bei diesen Form- und/oder Kraftschlussverbindungen kann es sich ebenfalls um Clip- und/oder Einrastverbindungen handeln. Die Form- und/oder Kraftschlussverbindungen können auch ein entsprechendes Halteelement umfassen, in das die parasitären Strahler 15 eingeschoben werden. Das Halte- und/oder Abstandselement ist vorzugsweise drehfest mit dem Strahlermantel 5 und/oder mit der Grundplatte 3 bzw. Gegengewichtsfläche verbunden. Das Halte- und/oder Abstandselement kann vorzugsweise nur in einer bestimmten Dreh- bzw. Winkellage an der omnidirektionalen Antenne 1 befestigt bzw. zum Strahlermantel 5 hin ausgerichtet werden, wodurch sichergestellt ist, dass die einzelnen parasitären Strahler 15 die Schlitze 13 an genau der vorherbestimmten Stelle kreuzen. Dadurch wird eine hohe Reproduzierbarkeit der elektrischen Eigenschaften der omnidirektionalen Antenne 1 während der Produktion erreicht. Das Halte- und/oder Abstandselement kann auch mehrere voneinander getrennte Abschnitte umfassen, wobei an jedem Abschnitt ein parasitärer Strahler 15 angeordnet ist.
Das Halte- und/oder Abstandselement ist vorzugsweise einteilig ausgebildet. Im montierten Zustand der omnidirektionalen Antenne 1 befindet sich das Halte- und/oder Abstandselement überwiegend innerhalb des Strahlermantels 5. Das Halte- und/oder Abstandselement ist vorzugsweise ausschließlich am Strahlermantel 5 oder an der Grundplatte 3 bzw. Gegengewichtsfläche befestigt. Es wäre auch möglich, dass das Halte- und/oder Abstandselement (ausschließlich) an der Anspeiseeinrichtung 14 befestigbar ist bzw. einen bügelförmigen Abschnitt aufweist, durch den das Halte- und/oder Abstandselement in den Strahlermantel 5 einhängbar ist. Die parasitären Strahler 15 sind vorzugsweise an Abschnitten des Halte- und/oder Abstandselements befestigt, die sich durch die Schlitze 13, vom Aufnahmeraum 16 ausgehend, hindurch erstrecken. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass das Halte- und/oder Abstandselement vollständig oder überwiegend außerhalb des Strahlermantels 5 angeordnet ist.
Die gesamte omnidirektionale Antenne 1 soll vorzugsweise werkzeugfrei zusammengesetzt werden können.
In den 4A bis 4E werden drei verschiedene Ausführungsformen der Anspeiseeinrichtung 14 gezeigt, mit denen die Schlitze 13, also der horizontal polarisierte Strahler 11 angeregt werden kann.
In diesen Darstellungen ist gezeigt, dass unterhalb des oberen Randes, also unterhalb des zweiten Endes 2b des Strahlermantels 5 ein Substrat oder ein Dielektrikum 23 angeordnet ist, welches als Basisabschnitt mehrerer Vivaldi-Antenneneinrichtungen 25 dient. Diese mehreren Vivaldi-Antenneneinrichtungen 25 bilden eine Speisestruktur zur Anspeisung der Schlitze 13 in dem Strahlermantel 5 des monopolförmigen Strahlers 1.
Bei Vivaldi-Antenneneinrichtungen handelt es sich grundsätzlich um „tapered slot antennas“ (TSAs) - also aufgeweitete Schlitzantennen. Es handelt sich also um Breitbandantennen, die auch als alleinige Strahlungselemente, beispielsweise im Millimeterwellen-Bereich, eingesetzt werden. Häufig werden sie auf einem doppelseitig metallisierten Substrat 23 realisiert. Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um ein PCB (engl. printed circuit board) handeln, welches für Leiterplatinen verwendet wird, wobei die dielektrischen Verluste, insbesondere bei den angestrebten Frequenzen, minimal sein sollen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dielektrikum 23 scheibenförmig gestaltet und weist einen Durchmesser auf, der gleich oder geringfügig kleiner ist als der Innen-Durchmesser des zylinderförmigen elektrisch leitfähigen Strahlermantels 5.
Entsprechend 4B sind auf diesem scheibenförmigen Substrat 23 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen drei Vivaldi-Antennen 25 vorgesehen, die also mit anderen Worten in einem 120°-Abstand in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegend ausgebildet sind. Es könnten auch vier oder fünf oder sechs oder mehr Vivaldi-Antennen 25 sein.
Die Vivaldi- oder Vivaldi-ähnlichen Antenneneinrichtungen 25, also allgemein die „tapered slot“-Antennen 25 bestehen aus einem Trägermaterial oder Substrat 23 (Dielektrikum 23), bei welchem z.B. auf der der Gegengewichtsfläche 3 zugewandt liegenden unteren Seite 23a eine leitfähige Schicht 27 ausgebildet ist, die um 120° in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende radiale schlitz- oder nutförmige Ausnehmungen 29 aufweist (s. 4B). Jede der schlitzförmigen Ausnehmungen 29 beginnt mit einer kreisförmigen Ausnehmung 33, in der Regel benachbart zur Nähe des Zentrums 31 des Substrates 23, wobei von den drei kreisförmigen, ebenfalls in 120° in Umfangsrichtung versetzt liegenden Ausnehmungen 33 jeweils die nach außen sich trichterförmig erweiternde schlitzförmige Struktur 29 ausgeht, in deren Bereich das Substrat 23 von einer leitfähigen Schicht befreit ist. Durch diesen kreisförmigen Freiraum 33 wird die durch die schlitzförmige Ausnehmung 29 gebildete Schlitzleitung breitbandig abgeschlossen, wobei dieser kreisförmige Freiraum 33 bevorzugt λ/4 lang ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die sich nach außen hin trichterförmig erweiternden schlitzförmigen Ausnehmungen 29 in Radialrichtung, d. h. sie sind dabei bevorzugt symmetrisch zu einem durch das Zentrum 31 verlaufenden Radialvektor.
Die die Schlitzleitungen begrenzenden Ränder 29' der schlitzförmigen Ausnehmung 29 können zur Anpassung der Breitbandigkeit der omnidirektionalen Antenne 1 unterschiedlich gestaltet sein. Bevorzugt sind diese Schlitzleitungen nach außen hin trichterförmig sich erweiternd gestaltet, wobei der Kurvenverlauf, der die Schlitzleitungen begrenzenden Ränder 29' einer exponentiellen oder parabelförmigen Funktion folgen kann.
Die Speisung jeder Schlitzleitung erfolgt über jeweils eine Schlitz-Speiseleitung 35, die von einem Verzweigungs- oder Kreuzungspunkt 37 (Sternverzweigung 37) im Zentrum 31 des Substrats 23 sitzend ausgeht, der von der Zentral- und Symmetrieachse bzw. Längsachse 4 durchsetzt wird. Wie in 4A dargestellt, verläuft jede der Schlitz-Speiseleitungen 35, ausgehend von dem Verzweigungs- oder Kreuzungspunkt 37, zunächst mit einem (zumindest teilweise radialen) Leitungsabschnitt 35a in Richtung des Randes des Substrats 23. An diesen Leitungsabschnitt 35a schließt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel ein dazu in etwa rechtwinklig verlaufender zweiter Leitungsabschnitt 35b an, der die jeweilige Schlitzleitung, also die schlitzförmige Ausnehmung 29 quer und bevorzugt senkrecht kreuzt bzw. schneidet (und zwar auf der anderen Seite des Substrats 23 und/oder vorzugsweise in unmittelbarer Nähe (weniger als 2 cm, 1 cm, 0,5 cm, 0,3 cm) zu dem Schlitz) . Andere, beispielsweise bogenförmige Verläufe der Speiseleitungen 35 sind ebenfalls möglich. Entscheidend ist, dass sie von einem Sternpunkt ausgehen und die Schlitzleitung, also die schlitzförmige Ausnehmung 29 queren.
Um die Breitbandigkeit dieser Vivaldi-Antennen 25 zu verbessern ist vorgesehen, dass die auf dem Substrat 23 streifenleitungsförmigen Schlitzleitungen 35 mit einem entsprechenden Flächenelement 35c abgeschlossen sind, welches dreieck- und/oder kreissektorförmig und/oder konisch oder ähnlich ausgebildet sein kann.
Die jeweiligen mehrfachen Abwinklungen der Speiseschlitzleitungen 35 erfolgt, vorzugsweise in Umfangsrichtung, jeweils im gleichen Sinne verlaufend, so dass sich an jeden radialen Leitungsabschnitt 35a in Umfangsrichtung fortlaufend in gleicher Richtung ein nächster Schlitzleitungsabschnitt 35b usw. anschließt.
Die erwähnten Schlitzspeiseleitungen 35 sind dabei auf der oberen Seite 23b des Substrats 23, also gegenüberliegend zu den Schlitzleitungen, also den schlitzförmigen Ausnehmungen 29 der Vivaldi-Antennen 25 ausgebildet (s. 4C, wobei die auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats 23 ausgebildeten Schlitzleitungen strichliert eingezeichnet sind).
Eine zu dem Verzweigungspunkt 37 führende koaxiale Speiseleitung für diese horizontale Antennenanordnung ist so angeschlossen, dass der Außenleiter eines gestrichelt angedeuteten Koaxialkabels 41 (siehe 2) mit der leitfähigen Schicht 27 auf der unteren Seite 23a des Substrates 23 galvanisch angeschlossen ist, wohingegen der Innenleiter einer derartigen koaxialen Kabelverbindung durch eine Öffnung im Substrat 23 nach oben hindurchgeführt und mit dem zentralen Sternverzweigungspunkt 37 galvanisch verbunden ist.
Wie aus den Zeichnungen ferner zu ersehen ist, sind die einzelnen sich nach außen hin trichterförmig erweiterten Schlitzleitungen so angeordnet, dass deren nach außen weisende Öffnungsbereiche 29a jeweils benachbart zu den in dem Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 verlaufenden Schlitzen 13 enden, so dass über die jeweilige Vivaldi-Antenne 25 oder allgemein die „tapered slot“-Antenne 25 der entsprechende Vertikal-Schlitz 13 und damit der horizontal polarisierte Strahler 11 angeregt wird.
Die Anspeiseeinrichtung 14 zeichnet sich also auch dadurch aus, dass auf der Platine oder dem Substrat 23, die die Schlitzleitungen ergebenden, von den Freiräumen 33 ausgehenden Schlitzleitungen für alle Schlitz- oder Vivaldi-Antennen 25 eine gemeinsame zusammenhängende metallisierte Fläche 27 existiert, auch wenn die metallisierten Flächen für die einzelnen Vivaldi-Antennen getrennt sein könnten, was allerdings nicht so vorteilhaft ist.
Die Rundstrahlcharakteristik kann weiter verbessert werden, wenn die Anzahl der entsprechenden Vivaldi-Antennen 25 erhöht wird, die in Umlaufrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. In diesem Fall müssten auf der gegenüberliegenden Seite (obere Seite 25b) eine entsprechend größere Anzahl von Speiseleitungen 35 vorgesehen sein, deren einzelne Speiseleitungs-Abschnitte 35a und 35b winkelmäßig so angepasst werden müssten, dass der letzte, die eigentliche Anspeisung bewirkende Speiseleitungs-Abschnitt 35b jeweils die zugehörige schlitzförmige Ausnehmung 29 schneidet, nämlich vorzugsweise rechtwinklig zu deren radialer Erstreckung.
Zusammenfassend kann also erwähnt werden, dass die Anspeiseeinrichtung 14 mit einem auf der Oberseite 23b der Platine 23 vorgesehenen Speisenetzwerk in der Mitte durch ein Koaxialkabel 41 von unten gespeist wird (über einen Innenleiter des Koaxialkabels), wobei über die leerlaufenden Microstrip-Leitungen mit breitbandigen Stubs als Abschluss jeweils eine Vivaldi-Antenne 25 (als Spezialfall einer TSA) gespeist wird, die sich auf der Unterseite der Platine 23 befinden. Das elektrische Feld breitet sich in jeder einzelnen Vivaldi-Antenne 25 von der Mitte zum Rand der Platine 23 hin aus, wobei der elektrische Feldvektor im Schlitz 13 dabei parallel zur Oberfläche der Platine 23 steht. Mit anderen Worten ist der elektrische Feldvektor also bezogen auf die Gesamtantenne bereits horizontal polarisiert. Durch dieses elektrische Feld wiederum werden die einzelnen Schlitze 13 zum Strahlen angeregt.
Üblicherweise wird die omnidirektionale Antenne 1 so aufgebaut, dass der monopolförmige Strahler 2 in Vertikalrichtung weist, also die Gegengewichtsfläche 3 horizontal ausgerichtet ist. Entsprechend ist auch die Anspeiseeinrichtung 14 mit der Platine oder dem Substrat 23 horizontal (nämlich parallel zur Gegengewichtsfläche 3 und damit senkrecht zum monopolförmigen Strahler 2) ausgerichtet, so dass die sich von innen nach außen hin vorzugsweise trichterförmig erweiternden Schlitzstrahler (Vivaldi-Strahler) in der zur Gegengewichtsfläche 3 parallelen Horizontalebene ausgerichtet sind und dadurch dieser Strahler als Horizontalstrahler wirken. Bei einer entsprechend anderen Ausrichtung der omnidirektionalen Antenne 1 würden die entsprechenden Vertikal- und Horizontalrichtungen je nach Antennenausrichtung in andere Richtungen weisen.
Mit anderen Worten wird also für die in Rede stehenden Schlitz- und/oder Wanderwellenantennen eine Anspeiseeinrichtung 14 bevorzugt auf einer Platine 23 vorgeschlagen, worüber eine Ankopplung an die Schlitze 13 von einer zentralen Stelle 31 aus erfolgen kann, insbesondere kapazitiv. Durch die Verwendung der Vivaldi-Antennen 25 erfolgt eine doppelte strahlungsgekoppelte Anspeisung an den Schlitzen 13, nämlich über die Speiseschlitzleitung 35 bezüglich der Schlitzleitung auf der unteren Seite 23a der Platine und hierüber dann bezüglich der Anspeisung in den Schlitzen 13, die in dem Strahlermantel 5 vorgesehenen sind und von der Gegengewichtsfläche 3 weg verlaufen.
Wie bereits erwähnt kann die Speiseleitung 41 zur Speisung der Vivaldi-Antennenelemente 25 im Aufnahmeraum 16 des vorzugsweise rotationssymmetrischen und innen hohlen Strahlermantels 5 verlaufen, wobei beispielsweise das erwähnte koaxiale Speisekabel 41 im Aufnahmeraum 16 über eine Bohrung in dem Strahlermantel 5 nach außerhalb des Strahlermantels 5 geführt wird. Weiterhin gibt es in der Gegengewichtsfläche 3 eine weitere Bohrung, über die das Koaxialkabel 41 auf die Unterseite 3d der Gegengewichtsfläche 3 hindurchgeführt wird. An der Unterseite der Gegengewichtsfläche 3 kann das Koaxialkabel 41 an einen weiteren, nicht dargestellten koaxialen Steckverbinder angeschlossen sein. Der Abschnitt des Speisekabels 41 außerhalb des Strahlermantels 5 und oberhalb der Gegengewichtsfläche 3 soll dabei von einem ganzzahligen Vielfachen der Hälfte einer von der omnidirektionalen Antenne 1 genutzten Betriebswellenlänge abweichen.
Anhand von 4D ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Anspeiseeinrichtung 14 in dem Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 1 keine „tapered slot“-Antenneneinrichtungen (TSA) umfasst, sondern beispielsweise eine microstrip-Strahlungskopplung aufweist.
Bei dieser Ausführungsform ist im Inneren des Strahlermantels 5 ebenfalls ein Substrat oder ein Dielektrikum 23 vorgesehen, welches von einem Zentralpunkt 37 ausgehend eine Schlitz-Speiseleitung 35 umfasst, die ebenfalls wieder einen ersten radialen Leitungsabschnitt 35a umfasst (der von dem erwähnten Sternpunkt 37 ausgeht), und der dann unmittelbar benachbart zu dem hohlkörperähnlichen zylinderförmigen oder kegelstumpfförmigen Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 in einen teilkreisförmigen Schlitzleitungsabschnitt 35b übergeht, der unmittelbar benachbart zur Innenwandung 5a des Strahlermantels 5 verläuft und die dort eingebrachten vertikal verlaufenden Schlitze 13 kreuzt (bevorzugt parallel zur Gegengewichtsfläche 3). Dadurch können die Schlitze 13, wie bei Schlitzantennen grundsätzlich üblich, entsprechend angeregt werden.
In diesem Falle kann die im Aufnahmeraum 16 des Strahlermantels 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 vorgesehene Anspeiseeinrichtung 14 für den horizontal polarisierten Strahler 11 unterhalb des oberen umlaufenden Randes, also unterhalb des zweiten Endes 2b, angeordnet werden, insbesondere auch deshalb, da bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4D gezeigt ist, dass hier die Gesamthöhe H des Strahlermantels 5 höher als bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 sein kann und von daher auch vertikal verlaufende Schlitze 13 verwendbar sind, die nicht einseitig nach oben hin offen, sondern in beiden Richtungen geschlossen sind, also durch einen entsprechenden Mantelabschnitt des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 begrenzt sind. Von daher sollte die Schlitzlänge der Schlitze 13 in Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3, wo diese vorzugsweise λ/4 lang waren, X/2 betragen. A ist dabei die Wellenlänge, die vorzugsweise auf die Mittenfrequenz bezogen ist.
Abweichend zu 4D ist in einer vergrößerten Detaildarstellung gemäß 4E gezeigt, dass eine Speisung der vertikal verlaufenden Schlitze 13 (unabhängig davon ob sie geschlossen oder wie den Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 3 nach oben hin geöffnet sind) nicht nur über Microstrip-Leitungen, sondern auch über Koaxialkabel 49 oder beliebige andere Leitungen, die aus mindestens zwei Leitern bestehen (Zweidrahtleitung, Microstrip, Slotline usw.), erfolgen kann, wobei der Außenleiter 49a der Koaxialkabel 49 bevorzugt vor den jeweiligen vertikal verlaufenden Schlitz 13 endet und an der Innenwandung 5a des Strahlermantels 5 galvanisch angeschlossen ist, wohingegen der Innenleiter 49b den Schlitz 13 kreuzt und in Querrichtung überragt. Der Innenleiter 49b ist dann vorzugsweise ebenfalls galvanisch mit der Innenwandung 5a des Strahlermantels 5 verbunden, allerdings auf der anderen Seite des jeweiligen Schlitzes 13. Eine Speisung der vertikal verlaufenden Schlitze 13 könnte auch über LogPer-Antennen bzw. LogPer-Elemente oder beliebige Endfire-Antennen erfolgen. Diese Antennen bilden dann die Anspeiseeinrichtung 14.
Anhand der bisherigen Ausführungsbeispiele sind streifenförmige, d. h. insbesondere rechteckförmige Schlitze 13 gezeigt gewesen. Die Schlitze 13 können aber auch eine davon abweichende Form aufweisen. Möglich ist beispielsweise, dass die Schlitze 13 trapezförmig gestaltet sind oder von einem mittleren Abschnitt nach oben und nach unten trapezförmig auseinander- oder zusammenlaufen etc.. Diverse Abwandlungen sind hier realisierbar. In der Regel wird jedoch die Mittellängslinie der Schlitze 13 im Strahlermantel 5 so eingebracht sein, dass diese mittlere Längslinie in den Schlitzen 13 in einer vertikalen, zur Gegengewichtsfläche 3 senkrecht oder mit einer Komponente überwiegend senkrecht stehenden Ebene liegen, in der auch die Zentral- oder Symmetrieachse bzw. Längsachse 4 der gesamten omnidirektionalen Antenne 1 liegt.
Vorzugsweise umfasst die omnidirektionalen Antenne 1 noch eine Abdeckhaube. Diese Abdeckhaube ist in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt. Sie ist vorzugsweise mit der Grundplatte 3 form- und/oder kraftschlüssig und weiterhin vorzugsweise feuchtigkeitsdicht verbunden und umgibt dabei den Strahlermantel 5. Die Abdeckhaube ist weiterhin vorzugsweise berührungsfrei zu dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler 2 und zu dem horizontal polarisierten Strahler 11 angeordnet. Mittels zusätzlicher Clipverbindungen, die an der Unterseite (die der Grundplatte 3 zugewandt ist) der Abdeckhaube ausgebildet sind, erfolgt eine sichere Verbindung der Abdeckhaube mit der Grundplatte 3. Die Grundplatte 3 verfügt hierzu über entsprechende Befestigungsöffnungen. In diese greifen die zusätzlichen Clipverbindungen ein. Die Abdeckhaube ist bezüglich ihrer Form an die Form des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 und des horizontal polarisierten Strahlers 11 angepasst. Die Abdeckhaube besteht aus einem dielektrischen Material.
Anstelle von Clipverbindungen können grundsätzlich auch andere Verbindungen verwendet werden, die eine werkzeugfreie Montage ermöglichen (z.B. Bajonettverschluss).
Die Grundplatte 3 umfasst bevorzugt einen größeren Durchmesser als die Abdeckhaube an ihrem unteren, der Grundplatte 3 zugewandten Ende.
Um das Abstrahlverhalten insbesondere bei niedrigen Frequenzen zu verbessern, umfasst die omnidirektionale Antenne 1 noch eine Koppeleinrichtung 50. Die Koppeleinrichtung umfasst einen oder mehrere Koppelstege 51. Zumindest ein erstes Ende 51a der Koppelstege 51 ist galvanisch mit Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 verbunden und erstreckt sich in Richtung der Grundplatte 3.
Die Koppelstege 51 können aus einem gegenüber der Längsachse 4 geneigten Segment bestehen. Sie sind vorzugweise abzweigungsfrei. Der Koppelsteg 51 bzw. die Koppelstege 51 können auch aus mehreren Teilsegmenten bestehen, die unter einem Winkel miteinander verbunden sind. Der Koppelsteg 51 bzw. die Koppelstege 51 sind vorzugsweise einteilig hergestellt. Sie bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material bzw. sind mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen. Es kann einen Koppelsteg 51 oder zwei oder drei oder vier oder mehr als vier Koppelstege 51 geben. Diese können symmetrisch an dem Strahlermantel 5 befestigt sein oder unsymmetrisch. In einer unsymmetrischen Befestigung kann der Abstand zwischen jeweils benachbarten Koppelstegen 51 unterschiedlich sein.
Ein zweites Ende 51b der Koppelstege 51 liegt dem ersten Ende 51a gegenüber. Das zweite Ende 51b der Koppelstege 51 ist näher an der Grundplatte 3 angeordnet als das erste Ende 51a. Das zweite Ende 51b weist Koppelflächen 52 auf, die parallel oder mit einer Komponente überwiegend parallel zur Grundplatte 3 verlaufen. In 1 sind alle Koppelflächen 52 der Koppelstege 51 miteinander verbunden und bilden so einen gemeinsamen Koppelrahmen 52. Dieser umgrenzt einen Aufnahmeraum 53, in dem ein Teil des Strahlermantels 5 angeordnet ist. Der gemeinsame Koppelrahmen 52 umfasst einen Querschnitt, der die Form eines (hohl-)Kreises aufweist. Andere Querschnittsformen sind ebenfalls denkbar. Zwischen der zumindest einen Koppelfläche 52 (z.B. Koppelrahmen) und der Grundplatte 3 kann ein Dielektrikum angeordnet sein, auf dem die zumindest eine Koppelfläche 52 aufliegt bzw. sich abstützt. Es ist auch möglich, dass zwischen der zumindest einen Koppelfläche 52 und der Grundplatte 3 lediglich Luft ist.
In diesen Fällen ist die zumindest eine Koppelfläche 52 in einem Abstand zur Grundplatte 3 angeordnet. Zwischen der Koppelfläche 52 und der Grundplatte 3 besteht eine kapazitive Kopplung.
Es wäre auch möglich, dass die zumindest eine Koppelfläche 52 galvanisch mit der Grundplatte 3 verbunden ist. Um eine solche Verbindung zu erleichtern wäre es optional möglich, dass in der Grundplatte 3 eine Nut eingebracht ist, die bezüglich ihrer Form zu der Form der zumindest einen Koppelfläche 52 korrespondiert. In dieser Nut wäre der Koppelrahmen 52 zumindest teilweise angeordnet.
Die Abmessungen und der Abstand der Koppelflächen 52 zur Grundplatte 3 können beliebig gewählt werden. Je mehr Koppelstege 51 verwendet werden, desto schlechter strahlt die omnidirektionale Antenne 1 im hohen Frequenzbereich ab. Die obere Grenzfrequenz sinkt dabei nach unten ab. Der Koppelsteg 51 ist vorzugsweise dicker als die Koppelfläche 52.
Der Koppelsteg 51 bzw. die Koppelstege 51 sind weiter von der Längsachse 4 beabstandet als der Strahlermantel 5. Der Koppelsteg 51 bzw. die Koppelstege 51 verlaufen (ausschließlich) außerhalb des Aufnahmeraums 16 des Strahlermantels 5.
2 zeigt einen Längsschnitt durch die omnidirektionale Antenne 1. Dieser Längsschnitt erläutert, dass die Koppelflächen 52 in einem Abstand vor der Grundplatte 3 enden. Dieser Abstand kann je nach gewünschter Kopplung und Größe der Koppelflächen 52 beliebig gewählt werden. Der Abstand kann beispielsweise kleiner als 20 mm, 15 mm, 10 mm oder kleiner als 5 mm sein oder größer als 3 mm, 7 mm, 9 mm, 13 mm oder 17 mm gewählt werden.
6 zeigt, dass jeder Koppelsteg 51 eine eigene Koppelfläche 52 aufweist, wobei die Koppelflächen 52 jedes Koppelstegs 51 getrennt und beabstandet voneinander angeordnet sind. In 6 gibt es drei Koppelstege 51 mit je einer Koppelfläche 52. Die Koppelfläche 52 kann dabei, wie bereits bezüglich des Koppelrahmens erläutert, einen beliebigen Querschnitt aufweisen. In 6 weisen die Koppelflächen 52 eine Querschnittsform auf, die teilkreisförmige Segmente umfasst. Die Koppelflächen 52 können dabei parallel zur Grundplatte 3 oder auch schräg zur Grundplatte 3 angeordnet sein. Die Koppelstege 51 sind mit ihrem zweiten Ende 51b vorzugsweise in der Mitte der Koppelflächen 52 mit diesen verbunden. Vorzugsweise umfassen alle Koppelflächen 52 die gleiche Form und/oder Größe. Es ist auch möglich, dass zumindest eine oder alle Koppelflächen 52 unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen. Die einzelnen Koppelflächen 52 müssen nicht symmetrisch um den ersten Strahler 2 herum angeordnet sein. Dies bedeutet, dass ein Abstand zwischen den einzelnen Koppelflächen 52 unterschiedlich sein kann. Die Koppelflächen 52 und die Koppelstege 51 können einteilig hergestellt sein. Sie können auch über eine Löt- bzw. Schweißverbindung miteinander verbunden sein. Gleiches gilt auch für die Koppelstege 51 im Hinblick auf den Strahlermantel 5. Ein Abstand der Koppelflächen 52 zu dem Strahlermantel 5 entspricht beispielsweise der Breite der Koppelflächen 52 in radialer Richtung ausgehend von der Längsachse 4. Der Abstand kann allerdings auch größer oder kleiner sein als die Breite der entsprechenden Koppelfläche 52.
Manche Koppelflächen 52 können auch miteinander verbunden sein, wohingegen andere Koppelflächen 52 einzeln angeordnet sind.
Die Koppelflächen 52 können ebenfalls in einem Schneide- und/oder Stanz-Prozess hergestellt werden.
In den 7A und 7B wird ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der omnidirektionalen Antenne 1 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 aus einem (oder mehreren) Blech(en) hergestellt. Alle diese Elemente werden dabei vorzugsweise durch einen Schneide- bzw. Stanz- und/oder Biege-Prozess hergestellt.
Der Strahlermantel 5 umfasst vorzugsweise m Wandabschnitte 55a, 55b mit m ≥ 2. Die m Wandabschnitte 55a, 55b sind dabei am ersten Ende 2a des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 galvanisch miteinander verbunden oder einteilig miteinander bzw. aneinander ausgebildet. Die Wandabschnitte 55a, 55b sind um die Längsachse 4 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 versetzt zueinander unter Ausbildung der Schlitze 13 angeordnet. Die Schlitze 13 beginnen am ersten Ende 2a des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 und verlaufen bis zum zweiten Ende 2b des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2. Die Schlitze 13 bzw. jeder Schlitz 13 bzw. ein Schlitz 13 weisen vorzugsweise einen größeren Flächeninhalt auf als eine der m Wandabschnitte 55a, 55b des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2. Dies kann aber auch umgekehrt sein. Vorzugsweise gibt es mehr als zwei Wandabschnitte 55a, 55b, wodurch die Schlitze 13 eine kleinere Breite aufweisen als in 7A dargestellt.
In 7A umfassen die Wandabschnitte 55a, 55b des Strahlermantels 5 mehrere winklig zueinander ausgerichtete bzw. angeordnete Wandteilflächen. Die Wandteilflächen erstrecken sich dabei nicht nur von der Grundplatte 3 entlang der Längsachse 4 bzw. winklig zur Längsachse 4 von der Grundplatte 3 weg, sondern sie verbreitern sich vorzugsweise noch abschnittsweise vom ersten Ende 2a hin zum zweiten Ende 2b. Diese Verbreiterung muss nicht über die gesamte Länge der jeweiligen Wandabschnitte 55a, 55b erfolgen. Die Verbreiterung kann auch nur über eine Teillänge erfolgen. Manche Wandteilflächen verlaufen unter einem Winkel zur Längsachse 4, wohingegen andere Wandteilflächen parallel oder mit einer Komponente überwiegend parallel zur Längsachse 4 verlaufen. Insbesondere verlaufen diejenigen Wandteilflächen unter einem Winkel zur Längsachse 4, die näher an dem Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 angeordnet sind.
Die einzelnen Wandabschnitte 55a, 55b des Strahlermantels 5 sind vorzugsweise sich gegenüberliegend angeordnet. Dies bedeutet, dass sich vorzugsweise jeweils zwei Wandabschnitte 55a, 55b gegenüberstehen. Vorzugsweise wird eine gerade Anzahl von Wandabschnitte 55a, 55b eingesetzt. In diesem Fall würde der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 2 mindestens 2 ·m Wandabschnitte 55a, 55b mit m ≥ 1 umfassen. Die m Wandabschnitte sind um einen Winkel gegeneinander verdreht, der α = 360°/m ist mit m ≥ 2.
Vorzugsweise sind alle Wandabschnitte 55a, 55b des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 krümmungsfrei ausgebildet und in einer eigenen Ebene angeordnet. Die Wandabschnitte 55a, 55b sind vorzugsweise in einem Schneid-, Stanz- und/oder Biege-Prozess aus einem Blech herstellbar.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel der omnidirektionalen Antenne 1 kann diese eine Koppeleinrichtung 50 umfassen, die mit den Wandabschnitten 55a, 55b galvanisch verbunden ist. Auch wenn dieser Sachverhalt nicht dargestellt ist, würde die Koppeleinrichtung 50 ebenfalls einen oder mehrere Koppelstege 51 aufweisen, wobei ein erstes Ende 51a eines bzw. der Koppelstege 51 galvanisch mit dem Strahlermantel 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 verbunden ist und sich in Richtung der Grundplatte 3 erstreckt. Vorzugsweise ist das erste Ende 51a des Koppelstegs 51 bzw. der Koppelstege 51 mit derjenigen Wandteilfläche der Wandabschnitte 55a, 55b galvanisch verbunden, die gegenüber der Längsachse 4 geneigt (0° < β < 90°) ist. An einem zweiten Ende 51b der Koppelstege 51 sind wieder Koppelflächen 52 angeordnet. Auch hier könnte wieder ein gemeinsamer Koppelrahmen 52 verwendet werden, der mit allen zweiten Enden 51b der Koppelstege 51 galvanisch verbunden ist.
Nicht dargestellt ist außerdem, dass auch dieses Ausführungsbeispiel der omnidirektionale Antenne 1 über zumindest ein dielektrisches Halte- und/oder Abstandselement verfügt. Dieses ist vorzugsweise innerhalb des Strahlermantels 5 drehfest an diesem befestigt bzw. drehfest gegenüber diesem angeordnet. Entsprechende parasitäre Strahler 15 würden auch hier wieder die Schlitze 13 kreuzen. Diese sind jedoch aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Diese parasitären Strahler können wiederum durch das nicht dargestellte Halte- und/oder Abstandselement in Position gehalten werden.
In 7B ist gezeigt, dass der Strahlermantel 5 am Fuß- und/oder Einspeisepunkt 6 galvanisch mit der Speiseeinrichtung 7 verbunden ist. In diesem Fall umfasst die Speiseeinrichtung 7 vorzugsweise ein Außengewinde, welches in ein Innengewinde des Strahlermantels 5 des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 2 eingedreht ist. Mittels einer Mutter 56 kann der erste Strahler 2 fest auf der Hülse 9 montiert werden. Der erste Strahler 2 lässt sich daher nicht mehr abziehen. Zusätzlich oder alternativ dazu könnten noch Löt- bzw. Schweißverbindungen verwendet werden.
Die Höhe der omnidirektionale Antenne 1 entlang der Längsachse 4 entspricht 0,18A, wobei A hier die Wellenlänge der unteren Grenzfrequenz (z.B. 694 MHz) darstellt. Sollten Abstriche in der oberen Grenzfrequenz in Kauf genommen werden, dann kann die Bauhöhe weiter reduziert werden.
Der Strahlermantel 5, die parasitären Strahler 15 und/oder die Grundplatte 3 können aus einem Kunststoff bestehen, der mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist.
Jeder Schlitz 13 ist bevorzugt so ausgerichtet, dass er in einer jeweiligen bzw. eigenen Ebene verläuft, in der auch die Längsachse 4 liegt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.

Claims

Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) mit folgenden Merkmalen: - mit einem monopolförmigen Strahler (2); - der monopolförmige Strahler (2) ist vertikalpolarisiert und weist einen Strahlermantel (5) auf, der sich von einer Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche weg erstreckt; - der monopolförmige Strahler (2) weist eine Längsachse (4) auf, die sich senkrecht zur Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche erstreckt; - der Strahlermantel (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) umfasst ein erstes Ende (2a) mit einem Fuß- und/oder Einspeisepunkt (6) und ein dem ersten Ende (2a) gegenüberliegendes zweites Ende (2b), wobei das erste Ende (2a) näher an der Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche angeordnet ist als das zweite Ende (2b); - die omnidirektionale Antenne (1) ist als dualpolarisierte Antenne (1) ausgebildet; - die dualpolarisierte Antenne (1) umfasst neben dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler (2) einen horizontal polarisierten Strahler (11); - in dem Strahlermantel (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) sind dazu in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende Schlitze (13) vorgesehen; - im Inneren des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) ist eine Anspeiseeinrichtung (14) vorgesehen, die die versetzt zueinander liegenden Schlitze (13) anregt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - mit mehreren parasitären Strahlern (15); - die parasitären Strahler (15) sind außerhalb des Strahlermantels (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) und beabstandet zu diesem derart angeordnet, dass sie die jeweiligen Schlitze (13) kreuzen.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - es sind zumindest drei oder zumindest vier oder zumindest fünf Schlitze (13) ausgebildet, die vorzugsweise in gleichen Abständen in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegend angeordnet sind.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Schlitze (13) beginnen an dem ersten Ende (2a) oder beabstandet zu dem ersten Ende (2a) des Strahlermantels (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) und verlaufen in Richtung des zweiten Endes (2b) des Strahlermantels (5); - die Schlitze (13) enden offen am zweiten Ende (2b) oder beabstandet zum zweiten Ende (2b) des Strahlermantels (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2).
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - zumindest einer oder alle der Schlitze (13) weisen eine konstante Breite auf; oder - die Breite der Schlitze (13) vergrößert sich zum ersten und/oder zweiten Ende (2a, 2b) hin.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die parasitären Strahler (15) sind um mehr als 2mm oder 3mm, 4mm, 5mm, 7mm, 9mm, 12mm, 15mm, 17mm, 20 mm aber weniger als 22mm oder 19mm, 16mm, 13mm, 10mm, 8mm, 6mm, 4mm oder um mehr als 3mm von dem Strahlermantel (5) beabstandet angeordnet; und/oder - die parasitären Strahler (15) weisen eine Länge in Umfangsrichtung des Strahlermantels (5) auf, die größer ist als 100% oder 150%, 200%, 250%, 300%, 400%, 500%, 600% aber die kleiner ist als 700% oder 550%, 450%, 325%, 275%, 175%, 125% der Breite des Schlitzes (13) an der Stelle, an welcher der jeweilige parasitäre Strahler (15) diesen kreuzt; und/oder - die parasitären Strahler (15) weisen eine Breite entlang der Längsachse des Strahlermantels (5) auf, die größer ist als 5% oder 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% aber kleiner ist als 80% oder 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10% der Länge des parasitären Strahlers (15) entlang der Umfangsrichtung.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - zumindest einer der parasitären Strahler (15) oder alle parasitären Strahler (15) weisen in Draufsicht die Form eines a) Rechtecks; oder b) Quadrats; oder c) Kreises; oder d) Ovals; oder e) n-polygons auf oder sind einer solchen angenähert.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - zumindest einer der parasitären Strahler (15) oder alle parasitären Strahler (15) sind parallel zur Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche angeordnet; und/oder - zumindest einer oder alle der parasitären Strahler (15) sind gegenüber dem Strahlermantel (5) konvex oder konkav verlaufend ausgerichtet oder tangential verlaufend ausgerichtet - zumindest einer oder alle der parasitären Strahler (15) sind in jeweils einer Ebene angeordnet; und/oder - ein Durchmesser eines oder aller parasitären Strahler (15) ist in der Mitte kleiner als an den Enden.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die parasitären Strahler (15) kreuzen die Schlitze (13) in der oberen Hälfte oder in dem oberen Drittel oder in dem oberen Viertel der Schlitze (13) und/oder - die parasitären Strahler (15) kreuzen die Schlitze (13) in Höhe der Anspeiseeinrichtung (14).
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Anspeiseeinrichtung (14) umfasst für mehrere Schlitze (13) separate Speiseeinrichtungen, worüber die jeweils zugeordneten Schlitze (13) separat angeregt werden.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Anspeiseeinrichtung (14) umfasst mehrere in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete SchlitzAntenneneinrichtungen (TSA).
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Anspeiseeinrichtung (14) besteht aus oder umfasst mehrere zu der Längsachse der Antenne (1) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Vivaldi- oder Vivaldi-ähnlichen Antenneneinrichtungen (25).
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Anspeiseeinrichtung (14) umfasst Koaxialkabel (49), die vorzugsweise von einem Zentrum von einem dort ausgebildeten Verzweigungs- oder Sternpunkt ausgehend verlaufen und angeschlossen sind; - der Außenleiter (49a) eines jeden Koaxialkabels (49) ist auf der einen Seite eines Schlitzes (13) galvanisch an dem Strahlermantel (5) angeschlossen; - ein Innenleiter (49b) des Koaxialkabels (49) steht über den Außenleiter (49a) hervor; - der Innenleiter (49b) überbrückt, also kreuzt den Schlitz (13) und ist auf der gegenüberliegenden anderen Seite des Schlitzes (13) an dem Strahlermantel (5) galvanisch angeschlossen.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Anspeiseeinrichtung (14) besteht aus einer Strahlungskopplungs-Anordnung, insbesondere in Form einer Microstrip-Speisestruktur, bei welcher entsprechende Speiseleitungen (35, 35a, 35b) vorzugsweise von einem Kreuz- oder Verzweigungspunkt (37) ausgehend so angeordnet sind, dass sie in unmittelbarer Nähe eines zugehörigen Schlitzes (13) im Strahlermantel (5) des monopolförmigen Strahlers (2) den Schlitz (13) kreuzen und an diesem vorbei laufen.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - mit zumindest einem dielektrischen Halte- und/oder Abstandselement; - das Halte- und/oder Abstandselement ist zumindest teilweise innerhalb des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) angeordnet und drehfest an diesem befestigt; - zumindest einer oder alle parasitären Strahler (15) sind an dem zumindest einen Halte- und/oder Abstandselement befestigt; und/oder die Anspeiseeinrichtung (14) ist an dem zumindest einen Halte- und/oder Abstandselement befestigt.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - am Fuß- und/oder Einspeisepunkt (6) ist eine Speiseeinrichtung (7) angeordnet; - die Speiseeinrichtung (7) ist senkrecht zur Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche aufgerichtet und/oder durchsetzt diese; - an einer Unterseite (3d) der Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche, die der Montageseite (3c) mit dem aufgenommenen vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler (2) gegenüberliegt, ist ein Steckerelement (8), insbesondere in Form einer Buchse, angeordnet, wobei ein Speisekabel an das Steckerelement (8) anschließbar oder angeschlossen ist; - die Speiseeinrichtung (7) erstreckt sich zumindest mit ihrem ersten Ende (7a) in das Steckerelement (8) hinein, wobei das erste Ende (7a) der Speiseeinrichtung (7) zumindest mittelbar mit einem Innenleiter des Speisekabels elektrisch kontaktierbar ist.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Speiseeinrichtung (7) ist galvanisch von der Grundplatte (3) oder der Gegengewichtsfläche getrennt; - die Speiseeinrichtung (7) ist: a) galvanisch und vorzugsweise lötfrei mit dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler (2) am Fuß- und/oder Einspeisepunkt (6) verbunden; oder b) kapazitiv mit dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler (2) am Fuß- und/oder Einspeisepunkt (6) gekoppelt, wobei sich die Speiseeinrichtung (7) zumindest teilweise entlang der Längsachse (4) in Richtung des zweiten Endes (2b) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) erstreckt.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler (2) weist zumindest entlang einer Teillänge entlang seiner Längsachse (4) einen konischen und/oder trichterförmigen und/oder zylinderförmigen Verlauf auf.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler (2) umfasst m Wandabschnitte (55a, 55b) mit m ≥ 2, die den Strahlermantel (5) bilden; - die m Wandabschnitte (55a, 55b) sind am ersten Ende (2a) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) galvanisch miteinander verbunden oder einteilig miteinander ausgebildet, wobei die Wandabschnitte (55a, 55b) um die Längsachse (4) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) versetzt zueinander unter Ausbildung der Schlitze (13) angeordnet sind und die Schlitze (13) vom ersten Ende (2a) bis zum zweiten Ende (2b) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) verlaufen.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Wandabschnitte (55a, 55b) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) umfassen mehrere winklig zueinander ausgerichtete Wandteilflächen.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - jeder Wandabschnitt (55a, 55b) oder jede Wandteilfläche des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) ist krümmungsfrei ausgebildet und in einer Ebene angeordnet; und/oder - der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler (2) ist in einem Schneid-, Stanz- und/oder Biegeprozess aus einem Blech herstellbar oder hergestellt.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - mit einer Koppeleinrichtung (50); - die Koppeleinrichtung (50) umfasst einen oder mehrere Koppelstege (51), wobei ein erstes Ende (51a) des Koppelstegs (51) bzw. der Koppelstege (51) galvanisch mit dem Strahlermantel (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) verbunden ist und sich in Richtung der Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche erstreckt; - der Koppelsteg (51) bzw. die Koppelstege (51) sind weiter von der Längsachse (4) beabstandet als der Strahlermantel (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2); - an einem zweiten Ende (51b) des Koppelstegs (51) bzw. der Koppelstege (51), das dem ersten Ende (51a) gegenüberliegt und näher an der Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche angeordnet ist als das erste Ende (51a), ist zumindest eine Koppelfläche (52) ausgebildet oder angeformt, die galvanisch mit dem jeweiligen Koppelsteg (51) verbunden ist; - die zumindest eine Koppelfläche (52) verläuft parallel zur Grundplatte (3); - die zumindest eine Koppelfläche (52) ist galvanisch mit der Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche verbunden oder in einem Abstand zu dieser angeordnet, sodass die zumindest eine Koppelfläche (52) kapazitiv mit der Grundplatte (3) oder der Gegengewichtsfläche gekoppelt ist.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die mehreren Koppelstege (51) sind über ihr zweites Ende (51b) galvanisch mit einer gemeinsamen Koppelfläche (52) verbunden, wobei die Koppelfläche (52) die Form eines gemeinsamen Koppelrahmens (52) aufweist, der einen Aufnahmeraum (53) umgrenzt, in dem ein Teil des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) angeordnet ist; - der gemeinsame Koppelrahmen (52) umfasst einen Querschnitt, der die Form eines: a) Rechtecks; oder b) Quadrats; oder c) Kreises; oder d) Ovals; oder e) n-polygons aufweist oder einem solchen angenähert ist.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der Koppelsteg (51) bzw. die Koppelstege (51) verlaufen in einem Winkel zur Längsachse (4) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2); und/oder - der Koppelsteg (51) bzw. die Koppelstege (51) sind mit dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler einteilig (2) ausgebildet oder als separate Teile am Strahlermantel (5) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (2) befestigt; und/oder - die zumindest eine Koppelfläche (52) ist mit dem jeweiligen Koppelsteg (51) einteilig ausgebildet oder als separates Bauteil an diesem befestigt.
Breitbandige omnidirektionale Antenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - mit lediglich einer Abdeckhaube; - die Abdeckhaube ist mit der Grundplatte (3) oder Gegengewichtsfläche form- und/oder kraftschlüssig und zudem feuchtigkeitsdicht verbunden und umgibt den vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler (2); - die Abdeckhaube ist berührungsfrei zu dem vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler (2) angeordnet.