DE19509906A1 - Stationäre Funkantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkantenne mit den im Ober­ begriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattungsmerkmalen. Derartige Antennen werden, vor allem wegen der Möglichkeit der Erhöhung der Netzkapazität im Vergleich zu Einzelantennen mit Rundumstrahlung, jeweils als Gruppe um einen Haltemast herum angeordnet, und jede Antenne leuchtet entsprechend der Zahl der Antennen einen bestimmten Sektor des Vollkreises (im horizontalen Strahlungsdiagramm) aus. Das Prinzip wird z. B. bei den modernen Mobilfunknetzen mit Betriebsfrequenzen im GHz-Bereich angewendet.

Als Strahler sind Dipole oder auch Flächensegmente (Patches) in senkrecht/linearar Reihung üblich.

Das Speiseleitungsnetzwerk besteht aus Koaxialkabeln oder aus Streifenleitungselementen bzw. aus einer Kombination beider Prinzipe.

Die Reflexionsfläche wird als Blechteil ausgebildet. Durch seine Gestaltung (Dimensionierung, bestimmte Formgebung) wird die Strahlungscharakteristik der Antenne mit beeinflußt. Außerdem dient es der mechanischen Halterung der Strahler und des Speiseleitungsnetzes.

Strahlungsseitig wird die gesamte Anordnung mit dem Radom abgedeckt, dessen Fläche den Abmessungen des Reflektorblechs entspricht.

Die bekannten Antennen dieses Typs haben eine Gemeinsamkeit:
Die Strahler und das Speiseleitungsnetz sind vor dem tragenden Reflektorblech in einer Ebene nebeneinander, gewissermaßen koplanar, angeordnet.

Dabei muß für jeden neuen Antennentyp, wie er durch Betriebs­ frequenz und horizontales und vertikales Strahlungsdiagramm charakterisiert ist, ein spezielles Reflektorblech und dementsprechend auch ein passendes Radom - einschließlich der zugehörigen Fertigungswerkzeuge - erstellt werden. Bei Antennentypen, die für ein bestimmtes Funknetz nur in einer geringen Stückzahl benötigt werden, ergibt dies ungünstige Kosten/Nutzen-Relationen und einen im Verhältnis zu hohen Anteil an Entwicklungskosten.

Auch beim Aufbau der Speiseleitungsnetze bestehen Probleme. Mit Koaxialkabeln erhält man zwar HF- und wasserdichte Systeme; jedoch ist hier zumindest bei größer dimensionierten Netzen die Qualitätsfähigkeit und -stabilität der Fertigung nicht sehr hoch, und Reparaturen sind aufwendig. Zudem ist der Wellenwiderstand der auf dem Markt erhältlichen Kabeltypen in wenigen, relativ groben Stufungen genormt, die die Freiheit in der Ausführung der einzelnen Netze im Hinblick auf die erforderliche Anpassung an den Schnitt­ stellen einschränken.

Bei Leitungsnetzen, die in Streifenleitertechnik aufgebaut sind, gibt es diese Schwierigkeiten grundsätzlich nicht, aber die frei liegenden, HF-Energie führenden Leiterabschnitte erschweren durch Abstrahlung auf Grund der fehlenden oder schwer zu realisierenden Abschirmung die Dimensionierung der Leiternetze und insgesamt die Entwicklung einer derartigen Antenne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirkungsvolle Abschirmung für ein in Streifenleitertechnik aufgebautes Speiseleitungsnetz für Gruppenantennen der angegebenen Art zu konzipieren und dabei gleichzeitig den Aufwand für Entwicklung und Fertigung derartiger Antennen zu senken und eine hohe Variabilität zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsdetails und -varianten.

Die Erfindung verbindet den wesentlichen Vorteil der Streifenleitertechnik - jegliche Freiheit hinsichtlich der Netzwerkgestaltung - mit dem Vorteil der abgeschirmten Leitung - das Leitungsnetz ist weitgehend ohne Einfluß auf die Strahlungscharakteristik der Antenne.

Dadurch, daß das Leitungsnetz nicht wie bei den Lösungen des Stands der Technik koplanar zu den Strahlern, sondern in zwei, durch die Abschirmung getrennten Ebenen angeordnet ist, kann eine neue, kompakte Baugruppe mit den Elementen Netzwerk, Strahler und Radom geschaffen werden. Sie gestattet eine Vereinheitlichung des der Erfindung zugrunde liegenden Antennentyps zumindest in der Weise, daß diese Baugruppe - zur Differenzierung der Strahlungscharakteristik - mit unterschiedlich gestalteten bzw. bemessenen Reflektorblechen komplettiert werden kann. Bis dato müßte jeweils wenigstens auch ein neues Radom erstellt werden.

Das neue Prinzip gestattet eine kostengünstige Fertigung. Der U-Profil-Streifen aus leitendem Material und das als Radom verwendete Kunststoff-Profil können im Querschnitt so dimensioniert werden, daß sie, in vereinheitlichten Abmessungen, für mehrere Antennentypen geeignet sind, die sich auch in anderen Parametern als nur in bezug auf die Strahlungscharakteristik unterscheiden. Das hat besonders bei Entwurf und Fertigung in kleinen Serien Bedeutung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 Querschnitt durch eine Antenne mit erfindungsgemäßem U-Profil-Streifen und Radom

Fig. 2 Antenne mit Flächensegment-Strahlern

• a) breiter U-Profil-Streifen
• b) U-Profil-Streifen auf der Reflektor-Rückseite.

Fig. 1 verdeutlicht die Funktionselemente der Antenne in ihrer grundsätzlichen Zuordnung. Auf dem Reflektorblech 1 wird der U-Profil-Streifen 2 - z. B. durch Anschrauben - befestigt. Im Inneren des U-Profils, d. h. in dem Hohlraum zwischen dem Reflektorblech und dem U-Profil, ist das Speiseleitungsnetz 3 angeordnet. Bei Ausführung in Streifenleitertechnik sind die HF-Leiter hier optimal abgeschirmt, und es kommen die technologischen und kostenmäßigen Vorteile des Streifenleiterprinzips voll zur Geltung. Die Strahler 4, 5 werden bei der Anordnung nach Fig. 1 am U-Profil-Streifen befestigt und sind mit der Speiseleitung 3 über den Anschlußleiter 6 und den Durchlaß 7 verbunden.

Das Radom 8 wird z. B. form- oder stoffschlüssig an dem U- Profil gehalten und ist in seinen Umrissen den Abmessungen der Strahler angepaßt.

Mit Fig. 2 wird beispielhaft gezeigt, wie mit dem Erfindungsprinzip Spezifika bestimmter Antennentypen berücksichtigt werden können.

So ist z. B. bei den Flächensegment-Antennen der Abstand zwischen den Strahlern 4, 4.1 und dem normalerweise ebenen Masse- bzw. Reflektorblech 1 wesentlich für die Strahlungs­ charakteristik. Um nun einen eventuellen Einfluß des neu hinzugekommenen U-Profils 2 auf die Feldbildung von vornherein auszuschalten, könnte man ein Profil wählen, das z. B. doppelt so breit wie der Strahler ist (Fig. 2a) oder das U-Profil mit den Speiseleitungen auf die Rückseite des Reflektorblechs verlegen (Fig. 2b).

Als weitere Variante wurde bei der Ausführung in Fig. 2a das Radom 87 den Umrissen der Strahler angepaßt. Bei den erfindungsgemäßen Bauelementen lassen sich Besonderheiten kostengünstig realisieren, weil das metallene U-Profil wie auch das Radom in Strangfertigung oder durch einfaches Abkanten hergestellt werden.

In Fig. 2b wird angedeutet, daß der parasitäre Strahler 4.1, der ja nicht galvanisch mit der Speiseleitung 3 verbunden ist, auch als Metallbeschichtung an der Innenseite des Radoms 8 denkbar ist.

Die beiden Kappen oder Deckelelemente, die den U-Profil- Streifen und das Radom an den beiden Enden schließen, müssen hier nicht näher erläutert werden, ebenso die mechanischen Halterungen der einzelnen Bauteile und der Antenne insgesamt. Für diese Teilaufgaben sind unterschiedlichste Lösungen hinlänglich bekannt bzw. bieten sich dem Fachmann aus der jeweiligen Situation heraus an.

Nur noch ein Wort zur an sich bekannten Positionierung der Streifenleiter des Speiseleitungsnetzes zwischen Kunststoff- Plattenelementen. Eine solche Anordnung und Halterung bietet den Vorteil, daß man auch einfache Metallfolie oder gar eine Metallisierung auf einem der Plattenelemente wählen kann. Die Erfindung bietet für Vereinfachungen dieser Art günstigere Voraussetzungen als die Lösungen des bekannten Stands der Technik.

Claims (4)

1. Stationäre Funkantenne mit Richtcharakteristik, bei der mehrere Strahler als Gruppe vor einer Reflexionsfläche angeordnet sind und über ein Speiseleitungsnetz mit einem gemeinsamen Anschlußpunkt zu einem weiterführenden Antennenkabel verbunden sind, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - Die Strahler (4, 5) und das Speiseleitungsnetz (3) sind auf zwei unterschiedlichen, durch eine Abschirmung - voneinander getrennten Ebenen angeordnet,
• - das Speiseleitungsnetz (3) ist, in Strahlungsrichtung gesehen, hinter den Strahlern innerhalb eines U-Profil- Streifens (2) aus elektrisch leitendem Material angeordnet, der mit dem Reflektorblech (1) einen länglichen Hohlraum bildet, der vorzugsweise schmaler als das Reflektorblech ist,
• - die Abschirmung zwischen den Strahlern (4, 5) und dem Speiseleitungsnetz (3) wird bei Anordnung des U-Profil- Streifens vor dem Reflektorblech vom Steg des U-Profils und bei Anordnung hinter dem Reflektorblech vom Material des Reflektorblechs gebildet,
• - die Strahler (4, 5) sind mit dem Speiseleitungsnetz (3) über Durchlässe (7) und Anschlußleiter (6) verbunden,
• - das Speiseleitungsnetz (3) ist vorzugsweise in Streifen­ leitertechnik ausgebildet.

2. Stationäre Funkantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (4, 5) durch ein Radom (8) abgedeckt sind, dessen Breite vorzugsweise der Breite des U-Profil-Streifens (2) entspricht.

3. Stationäre Funkantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der U-Profil-Streifen (2) und das Radom (8) vorzugsweise als Abschnitte von Endlos­ profilen ausgebildet sind und daß der stirnseitige Verschluß der Hohlräume durch kappenartige Deckelemente erfolgt.

4. Stationäre Funkantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von Flächensegmenten (Patches) als Strahler (4, 4.1) und Anordnung des U- Profil-Streifens (2) vor dem Reflektorblech (1) die Stegbreite des U-Profil-Streifens (2) größer sein kann als bei Anwendung von Dipolen (5).