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Diese Erfindung betrifft eine Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei Radiofrequenz-Kommunikationssystemen des Mobiltelephon-Typs verläuft die Weitergabe des Signals, das die Stimme des Benutzers repräsentiert, durch die Antenne des Mobiltelephons zu einer Basisstation. Dieses Signal wird dann z.B. über ein Drahtnetzwerk zu einer weiteren Basisstation geleitet, die das Signal an den angerufenen Anschluss übermittelt. Jede Basisstation, die auch als Relais-Antenne bezeichnet wird, deckt einen territorialen Bereich ab, der als „Zelle“ bezeichnet wird. Somit setzt sich ein Service-Bereich aus einer Anzahl von Zellen zusammen, die ein gitterartiges Basisstationen-Netzwerk bilden.
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Bei diesen Netzwerken kann man versuchen, den Funkbereich einer Antenne zu begrenzen, indem man das maximale Strahlungsmuster der Antenne einer Abwärts-Fehlausrichtung unterzieht, so dass das Strahlungsmuster nicht mit den benachbarten Zellen interferiert. Diese Fehlausrichtung des maximalen Strahlungsmusters wird erzielt, indem die relativen Amplituden und die relativen Phasen der elektrischen Signale zueinander, die jedem Strahlungselement einer mindestens zwei vertikal übereinander angeordnete Strahlungselemente aufweisenden Antenne zugeführt werden, in bekannter Weise eingestellt werden. Die Werte, auf die diese Amplituden und Phasen gebracht werden, ermöglichen vorteilhafterweise, die Richtung des maximalen Strahlungsmusters einzustellen, unerwünschte Sekundär-Strahlungskeulen abzuschwächen und Strahlungslöcher in bestimmten Richtungen aufzufüllen.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung derartiger Antennen mit einstellbarer Strahl-Neigung sind in letzten Jahren zahlreiche Durchbrüche erzielt worden. Das Einstellen der relativen Phasen der elektrischen Signale wird jedoch durch Implementierung großer und kostenaufwendiger mechanischer Elemente erreicht. Zu diesen Elementen zählen z.B. Gleitteile in Form von Kreisbogenteilen, die mit den elektrischen Stromversorgungskabeln verbunden sind, wobei die Drehung eines dieser Teile ein Variieren der Phase des elektrischen Signals ermöglicht. Diese mechanischen Elemente vergrößern das Gewicht der Basisstationen. Zudem wird es aufgrund des Volumens dieser Elemente generell erforderlich, diese auch auf der Fläche der Haltevorrichtung anzuordnen, an der die Strahlungselemente platziert sind, wobei diese Fläche dann nicht vollständig metallisch ausgebildet sein kann, oder es ist erforderlich, die Dicke der Antenne zu vergrößern, um diese Elemente hinter der Fläche anzuordnen, welche die Strahlungselemente aufnimmt.
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Zudem arbeiten die Antennen von Mobilfunk-Basisstationen derzeit sehr häufig mit doppelter Polarisation, generell mit ±45°. In einem derartigen Fall wird entweder der Quellenteil, der die Strahlungselemente aufweist, verdoppelt, wobei mindestens zwei Strahlungselemente für jede Polarisation vorgesehen sind, oder er weist Strahlungselemente auf, die bereits selbst mit doppelter Polarisation arbeiten. In dem ersten Fall ist jedes Strahlungselement mit zwei Zugängen versehen, wobei pro Polarisation ein Zugang vorgesehen ist.
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Bei diesen Doppelpolarisationsantennen ist die Strahlungskeulenerzeugungsschaltung, die derartige radioelektrische Schaltungen zum Verteilen der Energie zwischen dem Zuführpunkt der Antenne und den verschiedenen Strahlungselementen aufweist, dass das gestapelte Array dieser Elemente die erforderliche Strahlungskeule erzeugt, doppelt vorgesehen, um die Isolierung zwischen den Signalen jeder Polarisierung aufrechtzuerhalten.
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Bei den zur variablen elektrischen Fehlausrichtung ausgelegten Versionen dieser Doppelpolarisationsantennen muss notwendigerweise versucht werden, für die den beiden Polarisationen entsprechenden Strahlungskeulen den gleichen Fehlausrichtungs-Wert zu erzielen. Es ist somit ratsam, die Phasenvariationsvorrichtungen für jede der beiden Strahlungskeulenerzeugungsschaltungen gleichzeitig einzustellen.
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Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine mindestens ein Phasenverschiebungselement aufweisende Antenne für variable elektrische Fehlausrichtung zu schaffen, die einfach in ihrer Ausgestaltung und ihrer Betriebsweise ist, kostengünstig ist und eine „Total-Druckschaltungs“-Realisierung der Antenne ermöglicht, d.h. bei der die Strahlungskeulenerzeugungsschaltung aus Zuführleitungen und Verteilern ausgebildet ist, die auf eine derartige Druckschaltung gepresst sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
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Diese Phasenverschiebungselemente ermöglichen ferner aufgrund einer besonders kompakten Anordnung, die Phasenverschiebungselemente und die Stromversorgungsschaltungen der elementaren Quellen gleichzeitig auf derselben Fläche der gedruckten Schaltung neuzugruppieren, und zwar selbst im Fall einer Doppelpolarisierungsantenne, wodurch es möglich wird, die andere Fläche der gedruckten Schaltung vollständig metallisiert zu belassen. Die günstigste Situation ist diejenige, dass darin der Quellenteil vorgesehen ist, der die Strahlungselemente aufweist. Diese Anordnung der Phasenverschiebungselemente begünstigt die Zuordnung eines Phasenverschiebungselements pro Strahlungselement, was die Steuerung des Strahlungsmusters und seiner wichtigen Parameter erleichtert (Pegel der Sekundär-Strahlungskeulen, Füllen von Löchern im Strahlungsmuster, Ausrichtungs-Präzision des maximalen Strahlungsmusters).
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in dem gleichzeitigen Betätigen sämtlicher Phasenverschiebungselemente mittels einer einzigen Steuervorrichtung, während das Erfordernis einer relativen Phasenvariation zwischen den elementaren Antennen erfüllt bleibt. Diese Einfachsteuerung ermöglicht ferner ein leichtes Einstellen des Strahlkippwinkels. Diese Einstellung kann dann entweder manuell an der Antenne selbst oder motorisiert vorgenommen werden, indem die Antenne mit einem Motor versehen wird und ihr eine Positionsmessvorrichtung zugegeben wird. Im Fall der motorisierten Einstellung könne die Motorisierungssteuersignale entweder von einer Komponente der Apparatur, die an der mit der Antenne bestückten Basisstation installiert ist, oder von einem Fernsteuerungszentrum her kommen, bei der eine der zahlreichen existierenden Telekommunikationseinrichtungen verwendet wird, um die zum Steuern des Motorisierungssystems erforderliche Information zu übertragen.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Antenne mit einem Strahlungsmuster, das mindestens eine Haupt-Strahlungskeulenachse, die relativ zur Erdoberfläche einen Neigungswinkel bildet, und Phasenvariationsvorrichtungen zum Modifizieren des Neigungswinkels aufweist, die mindestens ein Phasenverschiebungselement aufweisen, das eine Eingangsübertragungsleitung und eine Ausgangsübertragungsleitung aufweist, wobei die Übertragungsleitungen gedruckte Leitungen sind, einer mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung für die Eingangsübertragungsleitung und die Ausgangsübertragungsleitung, wobei die Kopplungsvorrichtung einen ersten Arm und einen zweiten Arm aufweist, einem Isolator, der zwischen jeder der Übertragungsleitungen und dem entsprechenden Arm der mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung ein Substrat mit einer Oberfläche aufweist, auf der die ersten und zweiten Arme angeordnet sind, wobei die mit den ersten und zweiten Armen versehene Oberfläche des Substrats gegenüber der Oberfläche der gedruckten Hauptschaltung angeordnet ist, wobei die Eingangsübertragungsleitung und die Ausgangsübertragungsleitung parallel zueinander sind und die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung eine im Wesentlichen U-förmig ausgebildete Kopplungsschaltung aufweist, wobei die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung auf einer Platte eines Phasenverschiebungsschlittens angeordnet ist, wobei die Antenne eine längliche Haltevorrichtung, die eine Hauptlängsachse, eine Vorderfläche und eine Rückfläche hat, mindestens zwei entlang der Vorderfläche der Haltevorrichtung platzierte Strahlungselemente und mindestens eine an der Haltevorrichtung angeordnete Strahlungskeulenerzeugungsschaltung aufweist.
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Gemäß der Erfindung weisen die Phasenvariationsvorrichtungen Verschiebungsvorrichtungen für jede radioelektrische Kopplungsvorrichtung jedes Phasenverschiebungselements und eine einzige Steuervorrichtung für die Verschiebungsvorrichtungen auf, wobei die Verschiebungsvorrichtungen jeder radioelektrischen Kopplungsvorrichtung jedes Phasenverschiebungselements und die Steuervorrichtung derart angeordnet sind, dass eine Bewegung der Steuervorrichtung entlang der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung mittels der Verschiebungsvorrichtungen eine relativ zur Hauptlängsachse der Haltevorrichtung querverlaufende gleichzeitige Verschiebung jeder der mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtungen erzeugt.
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Gemäß verschiedenen möglichen Ausführungsformen umfasst die vorliegende Erfindung ferner Merkmale, die im Verlauf der folgenden Beschreibung ersichtlich werden und die einzeln oder in sämtlichen technisch möglichen Kombinationen vorgesehen sein können:
- - Die Haltevorrichtung ist eine gedruckte Schaltung, deren Vorderfläche metallisiert ist, wobei die Strahlungskeulenerzeugungsschaltung auf der Rückseite der gedruckten Schaltung platziert ist.
- - Jede Phasenvariationsvorrichtung ist mit einem einzelnen Strahlungselement verbunden.
- - Die Phasenvariationsvorrichtungen weisen jeweils ein erstes Phasenverschiebungselement, ein Eingangs-Gate und ein Ausgangs-Gate auf, wobei das Eingangs-Gate aus der Eingangsübertragungsleitung des ersten Phasenverschiebungselements gebildet ist und das Ausgangs-Gate aus der Ausgangsübertragungsleitung des ersten Phasenverschiebungselements gebildet ist, wobei das Eingangs-Gate mit einer Zuleitung verbunden ist und das Ausgangs-Gate mit dem entsprechenden Strahlungselement verbunden ist.
- - Mindestens eine Phasenvariationsvorrichtung weist ferner ein zweitens Phasenverschiebungselement auf, wobei die ersten und zweiten Phasenverschiebungselemente über die Ausgangsübertragungsleitung des ersten Phasenverschiebungselements und die Eingangsübertragungsleitung des zweiten Phasenverschiebungselements in Reihe geschaltet sind, und das Eingangs-Gate ist aus der Eingangsübertragungsleitung des ersten Phasenverschiebungselements gebildet, und das Ausgangs-Gate ist dann aus der Ausgangsübertragungsleitung des zweiten Phasenverschiebungselements gebildet, wobei das Eingangs-Gate mit einer Zuleitung verbunden ist und das Ausgangs-Gate mit dem entsprechenden Strahlungselement verbunden ist.
- - Die Zuleitung weist Teile unterschiedlicher Breite auf und ist eine gedruckte Leitung.
- - Mindestens zwei Strahlungselemente sind mit der Zuleitung verbunden.
- - Die Steuervorrichtung weist eine feststehende erste Platte, die gegenüber der Rückfläche der Haltevorrichtung und von dieser beabstandet mit der Haltevorrichtung verbunden ist, und eine zweite Platte auf, die entlang der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung gleitbar in der ersten Platte angebracht ist, wobei die zweite Platte mit den Verschiebungsvorrichtungen jeder mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung jedes Phasenverschiebungselements zusammenwirkende Vorrichtungen zum Querverschieben jeder mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung beim Bewegen der zweiten Platte entlang der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung aufweist.
- - Die zweite Platte weist an einem ihrer Enden eine Aktuatorstange auf, die mit einer Aktuatoreinrichtung verbunden sein.
- - Die Aktuatoreinrichtung weist einen Motor und Positioniervorrichtungen zum Bestimmen der Position der Stange auf, wobei die Positioniervorrichtungen Positionssignale übertragen.
- - Die Aktuatoreinrichtung weist ferner eine elektronische Managementeinheit zum Verarbeiten der Positionssignale der Aktuatorstange auf, wobei die elektronische Einheit ein Interface mit oder ohne Anschlussdraht zum Empfangen von Steuerungsanweisungen und/oder Übermitteln der Position der Aktuatorstange aufweist.
- - Jede Verschiebungsvorrichtung weist Führungsvorrichtungen auf, die ein Halten der radioelektrischen Kopplungsvorrichtung an der gedruckten Schaltung ermöglichen.
- - Die Führungsvorrichtungen weisen einen Boden und Seitenwände auf, wobei der Boden eine Ausnehmung, die eine Führungsschiene bildet, und Vorrichtungen zum Befestigen der Führungsvorrichtungen an der gedruckten Schaltung aufweist.
- - Jede Verschiebungsvorrichtung weist einen Führungsbolzen auf, der an einem ersten Ende eine mit der radioelektrischen Kopplungsvorrichtung verbundene Verlängerung und am anderen Ende einen Nippel aufweist, der in einen schrägverlaufenden Schlitz in der zweiten beweglichen Platte der Steuervorrichtungen eingreift.
- - Die Antenne weist zwei Strahlungskeulenerzeugungsvorrichtungen zum Erzeugen eines Strahlungsmusters mit zwei Strahlungskeulen auf, die unterschiedliche Polarisationen haben.
- - Die Strahlungselemente sind Doppelpolarisations-Strahlungselemente.
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Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, in denen folgendes gezeigt ist:
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Phasenverschiebungselements gemäß einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Antenne gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Abdeckung der Antenne teilweise entfernt ist, um die Strahlungselemente zu zeigen, die entlang der Vorderfläche einer länglichen Haltevorrichtung angeordnet sind;
- 3 zeigt eine schematische Darstellung der Rückfläche der in 1 gezeigten Antenne gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Steuervorrichtung der Bewegungsvorrichtung jedes Phasenverschiebungselement sichtbar ist;
- 4 zeigt eine ausschnittsweise und explodierte schematische Darstellung der Strahlungskeulenerzeugungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt ein Phasenverschiebungselement 1 gemäß einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung. Das Funktionsprinzip dieses Phasenverschiebungselements 1 besteht aus einer gedruckten Leitung, deren variable Länge eine Variation des elektrischen Wegs bewirkt, den das elektrische Signal zwischen dem Ausgangssignal der Leitung und demselben Signal am Eingang der Übertragungsleitung durchläuft. Diese Variation in dem elektrischen Weg führt eine variable Verzögerung in die Übertragung des Signals und somit eine variable Phasenverschiebung zwischen dem Ausgangssignal der Leitung und demselben Signal am Eingang der Übertragungsleitung ein.
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Das Phasenverschiebungselement 1 weist eine Eingangsübertragungsleitung 2 und eine Ausgangsübertragungsleitung 3 auf, wobei die Übertragungsleitungen 2,3 gedruckte Leitungen auf der Oberfläche einer gedruckten Hauptschaltung 4 sind. Diese Leitungen sind somit relativ zu der gedruckten Hauptschaltung 4 festgelegt. Die charakteristische Impedanz dieser Übertragungsleitungen 2,3, die generell 50 Ohm betragen kann, wird gemäß dem Fachmann gut bekannten Regeln bestimmt durch die Breite des Bandes, das zur Realisierung der gedruckten Leitung 2,3 auf der gedruckten Hauptschaltung 4 eingraviert ist, relativ zu der Dicke der gedruckten Schaltung 4 und der dielektrischen Konstante ihres Materials, während die der gedruckten Schaltung gegenüberliegende Fläche selbstverständlich metallisiert ist.
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Diese Übertragungsleitungen 2,3 werden ergänzt durch eine mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5 der Eingangsübertragungsleitung 2 und der Ausgangsübertragungsleitung 3, wobei die Kopplungsvorrichtung einen ersten Arm und einen zweiten Arm 6,7 aufweist. Vorteilhafterweise verlaufen die Eingangs- und Ausgangs-Übertragungsleitungen 2,3 parallel, und die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5 weist eine im Wesentlichen U-förmige Kopplungsschaltung auf. Diese Kopplungsschaltung weist vorzugsweise eine gedruckte Leitung auf. Die ersten und zweiten parallelen U-förmigen Seiten bilden dann den ersten Arm 6 bzw. den zweiten Arm 7 der mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5.
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Der elektrische Weg zeigt einen Variationsbereich zwischen einer ersten Position, in der der erste Arm 6 und der zweite Arm 7 die Eingangsübertragungsleitung 2 bzw. die Ausgangsübertragungsleitung 3 vollständig bedecken und dadurch einen minimalen elektrischen Weg bilden, und einer zweiten Position, in der der erste Arm 6 und der zweite Arm 7 in der Verlängerung der Eingangsübertragungsleitung 2 bzw. der Ausgangsübertragungsleitung 3 angeordnet sind und einen maximalen elektrischen Weg bilden. Um sämtliche festgelegten Übertragungsleitungen 2,3 aufrechtzuerhalten und um für die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5 eine konstante charakteristische Impedanz aufrechtzuerhalten und dadurch eine Phaseneinstellung zu erreichen, die der Verschiebung proportional ist, ist es ratsam, dass die Kopplung zwischen Eingangsübertragungsleitung 2 und der Ausgangsübertragungsleitung 3 einerseits und den betreffenden Armen 6,7 der radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 andererseits hoch bleibt. Dies definiert den maximalen Abstand, den die Kopplungsvorrichtung 5 relativ zu der Eingangsübertragungsleitung 2 und der Ausgangsübertragungsleitung 3 haben kann, und somit die maximale Phaseneinstellung, die erreicht werden kann.
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Bei der Ausführungsform eines derartigen Phasenverschiebungselements 1 wird die erforderliche Phasenvariationsdynamik erzielt durch Einstellen einerseits der Längen der Eingangsübertragungsleitung 2 und der Ausgangsübertragungsleitung 3 und andererseits der Längen der ersten und zweiten Arme 6,7 der radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5. Falls die erforderliche Dynamik größer ist, als es die räumlichen Bedingungen zulassen, die zum Bewegen der radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 verfügbar sind, können mindestens zwei Phasenelemente 1 gekoppelt werden.
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Der Abstand zwischen der Eingangsübertragungsleitung 2 und der Ausgangsübertragungsleitung 3 ist vorzugsweise minimal gehalten, um die Anordnung kompakt zu halten. Falls jedoch diese Leitungen 2,3 zu nahe zueinander liegen, kann möglicherweise eine Funkkopplung zwischen ihnen entstehen, und sie können nicht an herkömmliche Übertragungsleitungen assimiliert werden. Diese Kopplung hat negative Auswirkungen auf ihre Adaption relativ zu der charakteristischen Impedanz, auf ihren Einführungsverlust und auf die Linearität der Phaseneinstellung, die in Bezug zu der Verschiebung erreicht wird. Diese Übertragungsleitungen 2,3 werden somit derart platziert, dass sie nicht funkelektrisch gekoppelt werden.
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Der Kontakt der ersten und zweiten Arme 6,7 mit der Eingangsübertragungsleitung 2 bzw. der Ausgangsübertragungsleitung 3 bildet die elektrische Kontinuität. Bei den Basisstations-Antennen ist es jedoch vorzuziehen, jeden Kontakt zwischen zwei nicht miteinander verbundenen Metallteilen zu vermeiden, um kein passives Intermodulationsphänomen zu verursachen. Somit ist es ratsam, einen Isolator 8 geringer Dicke zwischen der mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 und den Übertragungsleitungen 2,3 des Phasenverschiebungselements 1 anzuordnen. Die elektrische Kontinuität zwischen der mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 und den Übertragungsleitungen 2,3 wird nicht durch einen Metall-Metall-Kontakt, sondern durch radioelektrische Kopplung (einen kapazitiven Effekt) zwischen den Teilen von Leitungen erzielt, die übereinandergelegt sind. Der Isolator 8 sollte auch deshalb sehr dünn sein, damit die bestmögliche Kopplung erzielt wird. Er kann z.B. aus einem dünnen Blatt aus Isoliermaterial bestehen, das aus Nylon, Teflon oder anderen Materialien ausgebildet ist. Eine weitere Ausbildungsform des Isolators besteht darin, dass eine der gedruckten Schaltungen, vorzugsweise die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5 gemäß den herkömmlichen Lackierungstechniken für gedruckte Schaltungen mit einer Lackschicht bedeckt ist.
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Unter dem praktischen Aspekt wird die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5 realisiert, indem auf ein Substrat z.B. eine gedruckte Schaltung graviert wird, die eine mechanische Handhabung der ersten und zweiten Arme 6,7 ermöglicht. Diese Oberfläche des Substrats, in welche die mobile radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5 graviert ist, ist gegenüber der Oberfläche der gedruckten Hauptschaltung 4 angeordnet.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Antenne 9, die ein Strahlungsmuster mit mindestens einer Haupt-Strahlungskeule aufweist, die einen Abwärtskippwinkel relativ zur Erdoberfläche bildet. Diese Antenne 9 ist vollständig von einer Abdeckung 10, einem Radom in Form einer Manschette untergebracht, wobei die Abdeckung an ihren Enden durch den oberen Deckel 11 und den unteren Deckel 12 geschlossen ist. Vorteilhafterweise arbeitet die Antenne 9 mit Querdoppelpolarisation und weist somit zwei Zuführpunkte auf, und die beiden entsprechenden Konnektoren 13 und 14 sind an dem unteren Stecker 12 befestigt. Die Antenne 9 weist eine längliche Haltevorrichtung 15 mit einer längsverlaufenden Hauptachse, einer Vorderfläche 16 und einer Rückfläche 17 sowie mindestens zwei Strahlungselemente 18 auf, die entlang der Vorderfläche 16 der Haltevorrichtung platziert sind. Generell verläuft im installierten Zustand der Antenne 9 die längsverlaufenden Hauptachse vertikal. Die Antenne weist ferner mindestens eine Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19 auf, die an der länglichen Haltevorrichtung 15 angeordnet sind.
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Die Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19 weist eine Phaseneinstellvorrichtung 20 auf, um den Abwärtskippwinkel der Strahlungskeulen-Hauptachse, oder anders ausgedrückt das maximale Strahlungsmuster der Antenne 9, zu modifizieren, Diese Phaseneinstellvorrichtung 20 weist mindestens ein Phasenverschiebungselement 1 auf, wie bereits beschrieben.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Antenne gemäß einer speziellen Ausführungsform. Die Abdeckung 10 der Antenne 9 ist teilweise entfernt, um die entlang der Stirnfläche 16 der längsverlaufenden Haltevorrichtung 15 platzierten Strahlungselemente 18 sichtbar zu machen. Die Haltevorrichtung 15 ist eine gedruckte Schaltung, deren Stirnfläche 16 metallisiert ist, wobei die Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19 auf der Rückfläche der gedruckten Schaltung 1 platziert ist. Diese Ausführungsform der in 2 dargestellten Antenne weist zwölf Strahlungselemente 18 auf, das hier beschriebene Prinzip gilt jedoch auch für Antennen 9 mit einer variablen Anzahl von Elementen, wobei für elektrische Fehlausrichtung durch Einwirkung auf die Phase des Signals mindestens zwei Elemente erforderlich sind.
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3 zeigt die gleiche Antenne wie 2, jedoch von der Rückseite gesehen. Eine obere Platte 21 und eine untere Platte 22 dienen bei operativer Verwendung als Befestigungsteile zum Befestigen der Antenne an einer Haltestruktur.
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Die längsverlaufende Haltevorrichtung 15, die über die gesamte Länge der Antenne 9 verläuft, ist eine Hauptschaltung, wobei die Haltevorrichtung als einzelnes Teil oder aus mehreren Teilen gebildet ist.
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4 zeigt eine Teil-Explosionsansicht der Strahlungskeulenerzeugungsschaltungen 19 der gedruckten Schaltung bei einer Doppelpolarisationsantenne. Unter den verschiedenen in die Schaltung eingravierten Leiterbahnen weist eine erste Gruppe 23 die parallelverlaufenden Eingangs- und Ausgangs- 2,3 Übertragungsleitungen eines ersten Phasenverschiebungselements 1 auf. Gegenüber dieser ersten Gruppe 23 liegt auf derselben Ebene wie die gedruckte Schaltung eine zweite Gruppe 24 mit den parallelverlaufenden Übertragungsleitungen 2,3 eines zweiten Phasenverschiebungselements 1, die der für die Erzeugung der Strahlungskeule mit der zweiten Polarisation verwendeten Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19 entspricht.
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Entlang der gedruckten Schaltung entspricht eine längsverlaufende Hälfte, beispielsweise die linke, der Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19 für einen der Polarisationszugänge, und die andere längsverlaufende Hälfte, die zu der ersten symmetrisch ist, entspricht den gleichen Funktionen für die andere Polarisation.
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Jede Phasenvariationsvorrichtung 20 ist vorzugsweise mit einem einzelnen Strahlungselement 18 verbunden. Zur Erreichung einer erhöhten Dynamik der Phasenverschiebungselemente 1 bei gleichzeitiger Beibehaltung einer kompakten Anordnung der Phasenverschiebungselemente 1 können bestimmte Phasenvariationsvorrichtungen 20 jeweils zwei Phasenverschiebungselemente 1 aufweisen, nämlich ein Eingangs-Gate 25 und ein Ausgangs-Gate 26. Die Phasenverschiebungselemente 1 sind durch die Ausgangsübertragungsleitung 3 des ersten Phasenverschiebungselements 1 und die Eingangsübertragungsleitung 2 des zweiten Phasenverschiebungselements 1 in Reihe geschaltet. Das Eingangs-Gate 25 ist dann aus der Eingangsübertragungsleitung des ersten Phasenverschiebungselements 1 gebildet, und das Ausgangs-Gate 26 ist aus der Ausgangsübertragungsleitung des zweiten Phasenverschiebungselements 1 gebildet, wobei das Eingangs-Gate 25 mit einer Zuleitung 27 verbunden ist und das Ausgangs-Gate 26 mit dem entsprechenden Strahlungselement 18 verbunden ist.
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Die Zuleitung 27 bildet einen Teil der Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19. Diese Leitung 27 weist Teile einer Leitung mit unterschiedlichem Leitungswiderstand und einer T-Verzweigung auf, um beispielsweise vier aufeinanderfolgenden Strahlungselementen die erforderlichen relativen Amplituden zuzuführen.
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Diese Leitung 27 ist, korrekt ausgedrückt, über ein Koaxialkabel mit der restlichen Strahlungskeulenerzeugungsschaltung verbunden, genau wie die anderen Gruppen aus vier Strahlungselementen der gedruckten Schaltung. Die Zuleitung 27 kann ferner eine Gruppe aus sechs und mehr Strahlungselementen versorgen.
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Diese Ausführungsform der Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19 als Mischform, bei der, wie oben beschrieben, Koaxialkabel und Zuleitungen 27 verwendet werden, ermöglicht es, die Gesamtverluste der Strahlungskeulenerzeugungsschaltung 19 zu begrenzen, da bei einem Koaxialkabel weniger Verluste pro Meter auftreten als bei einem gedruckten Leiter, selbst wenn bei der gedruckten Schaltung ein qualitativ sehr hochwertiges Dielektrikum verwendet wird.
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Erfindungsgemäß weist die Phasenvariationsvorrichtung 20 eine Verschiebungsvorrichtung 28 jeder mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 jedes Phasenverschiebungselements 1 und eine Steuervorrichtung 29 der Verschiebungsvorrichtung 28 auf. Die Verschiebungsvorrichtung 28 jeder radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 und die Steuervorrichtung 29 sind derart angeordnet, dass ein Verschieben der Steuervorrichtung 29 entlang der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung 15 ein Verschieben jeder mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 mittels der Verschiebungsvorrichtung 28 in Querrichtung relativ zu der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung 15 bewirkt.
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Jede Verschiebungsvorrichtung 28 weist Führungsvorrichtungen 30 auf, die es ermöglichen, die radioelektrische Kopplungsvorrichtung 5 an der gedruckten Schaltung zu halten, welche die Haltevorrichtung 15 bildet. Diese Führungsvorrichtungen 30 weisen einen Boden 31 und Seitenwände 32 auf, wobei der Boden 31 eine Ausnehmung 33 aufweist, die eine Führungsschiene und eine Vorrichtung zum Fixieren der Führungsvorrichtungen 30 auf der gedruckten Schaltung bildet. Die letzteren Elemente weisen Spikes 34 auf, die ein Einschnappen der Führungsvorrichtungen 30 in zu diesem Zweck in der gedruckten Schaltung ausgebildeten Löchern ermöglichen, wodurch eine einfache und effiziente Montagevorrichtung gebildet ist. Jede Führungsvorrichtung 30 ist beispielsweise aus Spritzkunststoffmaterial gefertigt.
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Bei der dargestellten Ausführungsförm sind die mobilen radioelektrischen Kopplungsvorrichtungen 5 aus mobilen Phasenverschiebungsschlitten 35 gebildet, die nach Befestigen der Führungsvorrichtungen 30 zwischen dem Boden 31 der Führungseinrichtungen 30 und der gedruckten Schaltung festgehalten sind. Jeder Phasenverschiebungsschlitten 35 weist beispielsweise eine Platte auf, an der eine radioelektrische Kopplungsschaltung angebracht ist, die vorzugsweise auf einer gedruckten Schaltung ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann die gedruckte Schaltung mittels eines doppelseitigen Klebebands an der Platte angeklebt oder mit dieser verbondet sein. Das Verschieben jedes Phasenverschiebungsschlittens 35 erfolgt durch die Führungsvorrichtungen 30, die nur eine Verschiebung der Phasenverschiebungsschlitten 35 in Querrichtung relativ zu der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung 15 ermöglichen. Die Platten der Phasenverschiebungsschlitten 35 weisen eine Öffnung 36 auf, durch die Führungsbolzen 37 diese verschieben. Diese Führungsbolzen 37 weisen an einem Ende eine an der Öffnung 36 angreifende Verlängerung und am anderen Ende einen Nippel 38 auf.
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Die Steuervorrichtung 29 weist eine erste feststehende Platte 39, die gegenüber der Rückfläche 17 der Haltevorrichtung und von dieser beabstandet mit der Haltevorrichtung 15 verbunden ist, und eine zweite Platte 40 auf, die entlang der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung 15 gleitbar in der ersten Platte 39 angebracht ist. Die zweite Platte 40 weist eine mit der Verschiebungsvorrichtung 28 jedes Phasenverschiebungselements 1 zusammenwirkende Vorrichtung zum Verschieben jedes Phasenverschiebungsschlittens 35 und somit jeder radioelektrischen Kopplungsvorrichtung 5 beim Bewegen der zweiten Platte 40 entlang der Hauptlängsachse der Haltevorrichtung 15 auf. Für ein einfacheres Verschieben der zweiten Platte 40 sind Scheiben 41 auf bestimmten Nippeln 38 platziert. Die zweite Platte 40 wird dann auf diese Scheiben 41 gesetzt.
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Jeder Nippel 38 greift in einen schrägverlaufenden Schlitz 42 in der zweiten beweglichen Platte 40 der Steuervorrichtung 29 ein. Der Schrägverlauf jedes schrägverlaufenden Schlitzes 42 ist derart ausgebildet, dass die Relativbewegungen zwischen den Führungsbolzen 37 den relativen Variationen der Phasenverschiebung der unterschiedlichen Strahlungselemente 18 entsprechen, die für eine Fehlausrichtung der Strahlungskeule der Antenne 9 erforderlich sind. Die unterschiedlichen Schrägverläufe der schrägverlaufenden Schlitze 42 in der zweiten beweglichen Platte 40 ermöglichen in vorteilhafter Weise einen großen Spielraum bei der Steuerung der Relativbewegungen der Phasenverschiebungselemente.
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Die ersten und zweiten Platten sind beispielweise Metallbleche, die jeweils als einzelne Teile ausgebildet sind. Es ist offensichtlich, dass diese Platten auch aus mehreren, beispielsweise über Stangen miteinander verbundenen Elementen gebildet sein können.
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Diese Führungsbolzen 37 sind selbst in einem Schlitz 43 in der ersten Platte 39 geführt, welche mit der gedruckten Schaltung verbunden ist. Dieser Schlitz 43 weist eine zylindrische Ausnehmung 44 auf, die ein Eingreifen in die in dem Schlitz 44 befindlichen Führungsbolzen 37 an einer in diesen Bolzen ausgebildeten Nut ermöglicht. Jeder Führungsbolzen 37 wird von dem entsprechenden schrägverlaufenden Schlitz 42 in der zweiten beweglichen Platte 40 geführt, in den der Nippel 38 des Führungsbolzens 37 eingreift.
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Die zweite Platte 40 weist ferner an einem ihrer Enden eine Aktuatorstange 45 auf, die mit einer Aktuatoreinrichtung verbunden sein kann. Diese Aktuatorstange 45 ist beispielsweise eine Gewindestange. Die Aktuatoreinrichtung arbeitet entweder manuell durch Einwirkung auf die Aktuatorstange 45, die von außerhalb der Antenne zugänglich ist, oder weist in vorteilhafter Weise einen Motor und eine Positioniervorrichtung zum Bestimmen der Position der Stange, beispielsweise einen Positionssensor, auf, wobei die Positioniervorrichtung Positionssignale der Aktuatorstange aussendet. Vorteilhafterweise weist diese Aktuatoreinrichtung 45 ferner eine elektronische Managementeinheit zum Verarbeiten der von der Positioniervorrichtung übertragenen Positionssignale der Aktuatorstange 45 auf. Wenn diese elektronische Einheit in der für variable Fehlausrichtung ausgelegten Antenne platziert ist, weist sie ein Interface mit oder ohne Anschlussdraht zum Empfangen der Steuerungsanweisungen und/oder Übermitteln der Position der Stange oder des Betriebszustands und von Alarmsignalen auf.
