DE1147635B

DE1147635B - Antenna system with a strongly focused main radiation and an auxiliary radiation of the same polarization

Info

Publication number: DE1147635B
Application number: DER26119A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr-Ing Rudolf Greif; Dipl-Ing Franz Reinhold Huber
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1959-08-07
Filing date: 1959-08-07
Publication date: 1963-04-25

Description

Antennensystem mit einer stark gebündelten Hauptstrahlung und einer Hilfsstrahlung gleicher Polarisation Zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter elektromagnetischer Wellen bedient man sich neuerdings vorwiegend solcher Antennensysteme, die eine starke Strahlenbündelung ergeben. Man sieht dementsprechend meist an ein und demselben Mast eine Vielzahl von Antennenelementen vor, die in solchen Abständen voneinander angeordnet werden, daß eine stark bündelnde Interferenz erzielt wird. Es ergibt sich auf diese Weise als Richtcharakteristik eine im Querschnitt lanzettförmige Ringzone um den Mast herum, beziehungsweise ein Abschnitt daraus, an die sich die durch die Nebeninterferenzen zustande kommenden Auffiederungen anschließen. Aus der Fig. 1 der Zeichnung sind diese Strahlungsverhältnisse ersichtlich, und zwar sind sie für ein Antennensystem gezeichnet, dessen Mast 1 mittels der Verspannungen 2 und 3 am Boden 4 befestigt ist. Am Antennenmast 1 sind die Antennenelemente 5 angeordnet, durch deren Zusammenwirken die stark gebündelte Hauptstrahlung 6 entsteht. Zu beiden Seiten dieser Hauptstrahlung ergeben sich die Auffiederungen 7 bis 9 beziehungsweise 7' bis 9'.Antenna system with a strongly bundled main radiation and a Auxiliary radiation of the same polarization For sending and / or receiving high frequencies Electromagnetic waves have recently been used mainly such antenna systems, which result in a strong bundling of rays. Accordingly, you can usually see a and the same mast a plurality of antenna elements, which at such intervals be arranged from each other that a highly collimating interference is achieved. In this way, the directional characteristic is a lanceolate cross-section Ring zone around the mast, or a section of it, to which the due to the side interferences connected to the flattening. the end 1 of the drawing these radiation conditions can be seen, namely they are drawn for an antenna system, the mast 1 by means of the braces 2 and 3 is attached to the floor 4. The antenna elements 5 are on the antenna mast 1 arranged, through the interaction of which the strongly bundled main radiation 6 is created. On both sides of this main radiation there are plumage 7 to 9 respectively 7 'to 9'.

Diese Antennensysteme haben den Nachteil, daß im wesentlichen nur die im Bereich der Hauptstrahlung 6 liegenden Empfänger ausreichend versorgt sind. Solche Empfänger, die sich vom Strahlungsquellpunkt 10 aus in Richtung eines zwischen zwei Auffiederungen liegenden Strahlungsminimums befinden, liegen praktisch im Strahlungsschatten. In Richtung der Linie 11 wird somit keine abgestrahlte Leistung empfangen. In Richtung der Auffiede@ rung 7', also in Richtung der Linie 12, sind die Abstrahlungsverhältnisse wieder günstig, wenn auch nicht eine Abstrahlung mit so starker Intensität vorhanden ist wie in Richtung der Hauptstrahlung B.These antenna systems have the disadvantage that essentially only the receivers located in the area of the main radiation 6 are adequately supplied. Such receivers that extend from the radiation source point 10 in the direction of an between two feathering lying radiation minimum are practically in the radiation shadow. No radiated power is thus received in the direction of line 11. In the direction the fettling 7 ', i.e. in the direction of the line 12, are the radiation conditions again cheap, even if there is no radiation with such strong intensity is like in the direction of the main radiation B.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die unterschiedlichen Empfangsverhältnisse in der Umgebung des Abstützungspunktes 13 des Antennenmastes 1, wie sie sich durch die Auffiederungen 7' bis 9' ergeben, zu vermeiden. So hat man sich auf Kosten der Intensität der Hauptstrahlrichtung (vgl. Fig. 2\) mit einer geringeren relativen Feldstärke in der Keule 14 begnügt und im Basisbereich 15 der Keule 14 eine ausgeglichenere Ausstrahlungszone dadurch herbeigeführt, daß man eine ungleichmäßige Verteilung der Amplituden bzw. Phasen der Antennenelemente 16 am Mast 17 anwandte. Auch hierdurch erzielte man jedoch den gewünschten Erfolg noch nicht, denn einerseits blieben im Basisbereich 15 immer noch erhebliche Auffiederungen übrig, -und andererseits hatte man die Vergleichmäßigung der von hier ausgehenden Strahlung durch die Herabsetzung der Intensität in der Hauptstrahlrichtung in recht unwirtschaftlicher Weise erkauft. Diese Unwirtschaftlichkeit ist dabei auch noch durch eine Verbreiterung der Keule 14 verursacht, die auf die bereits erwähnte Ungleichmäßigkeit der von den Antennenelementen ausgehenden Strahlungsanteile zurückzuführen ist.There has been no lack of attempts to discover the different reception conditions in the vicinity of the support point 13 of the antenna mast 1, as it is through the feathering 7 'to 9' should be avoided. So you've got yourself at the expense of Intensity of the main beam direction (see. Fig. 2 \) with a lower relative Field strength in the lobe 14 is satisfied and in the base region 15 of the lobe 14 a more balanced one Radiation zone brought about by an uneven distribution the amplitudes or phases of the antenna elements 16 on the mast 17 applied. Also because of this However, if the desired success was not achieved, on the one hand the Base area 15 still had considerable feathering left, -and on the other hand the equalization of the radiation emanating from here by the reduction the intensity in the main beam direction bought in a quite uneconomical way. This inefficiency is also due to a widening of the club 14 caused the on the already mentioned irregularity of the antenna elements outgoing radiation components.

Weiterhin hat man auch schon versucht, das Problem der Versorgung der Nahzone durch eine Hilfsstrahlung, deren Polarisation um 90° gegen die Polarisation der Hauptstrahlung verdreht ist, zu lösen. Diese bekannte Anordnung bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß bei den Empfängern in der Umgebung der Sendeantenne jeweils eine der Polarisation Rechnung tragende Orientierung der Empfangsantenne gewählt werden muß. Dies ist insbesondere bei mobilen Teilnehmerstationen nachteilig, bei denen ein häufiger übergang zwischen Nah- und Fernzone vorkommen kann.Furthermore, one has already tried to solve the problem of supply the near zone by auxiliary radiation whose polarization is 90 ° against the polarization the main radiation is twisted to solve. However, this known arrangement brings with the disadvantage that the receivers in the vicinity of the transmitting antenna each an orientation of the receiving antenna that takes into account the polarization is selected must become. This is particularly disadvantageous in the case of mobile subscriber stations where a frequent transition between near and far zone can occur.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung hat man die Ausstrahlung einer Parabolantenne derart modifiziert, daß sich verschiedene sich gegenseitig überlappende Strahlungskeulen gleicher Polarisationsrichtung ergaben. Dieses System brachte aber noch keine einwandfreie Versorgung der Nahzone, da es nicht gelang, eine Interferenz der einzelnen Strahlungskomponenten und damit das Entstehen tiefer Einbrüche im Diagramm auszuschließen.Another known arrangement has the appearance of a Parabolic antenna modified in such a way that different mutually overlapping Radiation lobes of the same polarization direction resulted. But this system brought still no proper coverage of the near zone, because it did not succeed in an interference of the individual radiation components and thus the creation of deep breaks in the Exclude diagram.

Die im vorstehenden aufgezeigten Nachteile von Antennensystemen zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter elektromagnetischer Wellen mit einer stark gebündelten Hauptstrahlung und einer Hilfsstrahlung gleicher Polarisation werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß zur Versorgung der den Antennensystemen benachbarten Teilnehmer die Hilfsstrahlung mit geringer Leistung in rascher Folge mit der Hauptstrahlung abwechselnd ausgesendet wird und/oder eine von der Frequenz der Hauptstrahlung abweichende Frequenz aufweist. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann die Hilfsstrahlung eine urgefiederte Richtcharakteristik besitzen. Einem anderen Merkmal entsprechend kann die Hilfsstrahlung aber auch eine zu der der Hauptstrahlung komplementäre Fiederung aufweisen. In allen derartigen Fällen führt die der Hauptstrahlung überlagerte Hilfsstrahlung eine ausreichende Versorgung der dem Strahlersystem benachbarten Teilnehmer herbei, so daß sich für den gesamten Versorgungsbereich eines Antennensystems nunmehr günstige Empfangsverhältnisse ergeben.The above-mentioned disadvantages of antenna systems for Sending and / or receiving high frequency electromagnetic waves with a strongly bundled main radiation and an auxiliary radiation of the same polarization are solved according to the invention in that to supply the antenna systems neighboring participants the auxiliary radiation with low power in quick succession is emitted alternately with the main radiation and / or one of the frequency the frequency deviates from the main radiation. In a special embodiment of the In accordance with the invention, the auxiliary radiation can have a primed directional characteristic. However, according to another feature, the auxiliary radiation can also be one of the the main radiation show complementary feathering. In all such cases the auxiliary radiation superimposed on the main radiation ensures an adequate supply of the participants adjacent to the radiator system, so that for the entire The coverage area of an antenna system now results in favorable reception conditions.

Eine räumlich besonders gedrängte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die die Hilfsstrahlung erzeugenden Antennenelemente zwischen den die Hauptstrahlung erzeugenden Antennenelementen untergebracht sind.A spatially particularly compact embodiment of the invention results when the antenna elements generating the auxiliary radiation between the Main radiation generating antenna elements are housed.

Unter Verwendung einer Hilfsstrahlung mit von der der Hauptstrahlung abweichender Frequenz lassen sich weiterhin für die Haupt- und die Hilfsstrahlung jeweils wenigstens teilweise gleiche Strahler verwenden.Using an auxiliary radiation with from that of the main radiation different frequencies can still be used for the main and auxiliary radiation use at least some of the same emitters.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Fig.3 und 4 der Zeichnung erläutert, in denen zwei Ausführungsbeispiele wiedergegeben sind. Die Fig. 3 läßt die Überlagerung einer Hauptstrahlung durch eine Hilfsstrahlung mit urgefiederter Richtcharakteristik erkennen. Fig. 4 zeigt eine zur Hauptstrahlung komplementäre Fiederung der Hilfsstrahlung.Further details of the invention are in the description below explained with reference to FIGS. 3 and 4 of the drawing, in which two exemplary embodiments are reproduced. Fig. 3 allows the superposition of a main radiation through recognize an auxiliary radiation with a primed directional characteristic. Fig. 4 shows a feathering of the auxiliary radiation complementary to the main radiation.

Nach Fig. 3 findet die Hauptstrahlung 18 von der Antenne 19 aus stark gebündelt in einer zur Antenne 19 im wesentlichen orthogonalen Richtung statt. Im Basisbereich der Strahlung 18 treten dabei die Ruffiederungen 20 bis 22 bzw. 20' bis 22' auf. Letztere würden eine unzulängliche Versorgung der den Strahlersystemen benachbarten Teilnehmer verursachen. Im Basisbereich wird deshalb der Hauptstrahlung eine Hilfsstrahlung mit urgefiederter, nach Belieben zu wählender Strahlungscharakteristik 23 vorgesehen. Diese Hilfsstrahlung kann mit der Hauptstrahlung abwechselnd in rascher Folge gesendet werden und/oder eine von der Frequenz der Hauptstrahlung abweichende Frequenz aufweisen.According to FIG. 3, the main radiation 18 is strong from the antenna 19 bundled in a direction that is essentially orthogonal to the antenna 19. in the In the base area of the radiation 18, the call lowers 20 to 22 or 20 'occur to 22 'on. The latter would result in an inadequate supply of the heater systems cause neighboring participants. The main radiation is therefore in the base area an auxiliary radiation with primed, freely selectable radiation characteristics 23 provided. This auxiliary radiation can alternate with the main radiation at a faster rate Sequence are sent and / or one that deviates from the frequency of the main radiation Have frequency.

Nach Fig. 4 breitet sich die Hauptstrahlung 24 in starker Bündelung von der Antenne 25 her aus und weist in ihrem Basisbereich die Fiederungen 26 bis 28 bzw. 26' bis 28' auf. Die Hilfsstrahlung wird nun entweder durch gesondert am Antennenmast vorgesehene Antennenelemente oder auch durch solche, die zwischen den Antennenelementen für die Hauptstrahlung untergebracht sind, in der Weise orientiert, daß sich eine zur Fiederung im Basisbereich der Hauptstrahlung komplementäre Fiederung 29 bis 32 bzw. 29' bis 32' ergibt. Kommt bei dieser Ausführungsweise eine Hilfsstrah-Jung zur Anwendung, die eine von der Frequenz der Hauptstrahlung abweichende Frequenz besitzt, so lassen sich für die Haupt- und die Hilfsstrahlung jeweils sogar gleiche Antennenelemente heranziehen.According to FIG. 4, the main radiation 24 propagates in a strongly bundled manner from the antenna 25 and in its base region has the flaps 26 to 28 or 26 'to 28'. The auxiliary radiation is now oriented either by separately provided antenna elements on the antenna mast or by those which are accommodated between the antenna elements for the main radiation in such a way that a feathering 29 to 32 or 29 'to complementary to the feathering in the base area of the main radiation is located 32 'results. If an auxiliary beam Jung is used in this embodiment, which has a frequency deviating from the frequency of the main radiation, then the same antenna elements can even be used for the main and the auxiliary radiation.

Die Versorgung der dem Antennensystem benachbarten Teilnehmer erfolgt bei der in Fig.4 dargestellten komplementären Fiederung in der Weise, daß die Teilnehmer je nach ihrer Lage entweder von den Fiederungen der Hauptstrahlung oder den dazu komplementären der Hilfsstrahlung mit ausreichender Empfangsleistung versorgt werden.The subscribers neighboring the antenna system are supplied in the complementary feathering shown in Figure 4 in such a way that the participants depending on their position, either from the plumage of the main radiation or from that of it complementary to the auxiliary radiation are supplied with sufficient reception power.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Antenna system for transmitting and / or receiving high frequency electromagnetic waves with a strongly bundled main radiation and a Auxiliary radiation of the same polarization, characterized in that for supply of the participants neighboring the antenna system the auxiliary radiation with low power is emitted alternately with the main radiation in rapid succession and / or a has a frequency deviating from the frequency of the main radiation.

2. Antenna system according to claim 1, characterized in that the auxiliary radiation is primed Has directional characteristic.

3. Antenna system according to claim 1, characterized in that that the auxiliary radiation has a directional characteristic which is complementary to that of the main radiation owns.

4. Antenna system according to one of claims 1 to 3, characterized in that da.ß the antenna elements generating the auxiliary radiation between the main radiation generating antenna elements are housed.

5. Antenna system according to one of claims 1 to 3 using an auxiliary radiation of a different frequency, characterized in that at least partially the same antenna elements are used for the main and auxiliary radiation. Documents considered: German Patent No. 939755; German interpretative document No. 1036336.