DE19860121A1 - Dualpolarisierter Dipolstrahler - Google Patents

Abstract

Dualpolarisierter Dipolstrahler, der aus mehreren Einzeldipolen besteht, die vorzugsweise vor einem Reflektor (33) angeordnet sind und in konstruktiver Hinsicht in der Draufsicht ein Dipolquadrat bilden, wobei jeder Dipol (111-114) mittels einer symmetrischen Leitung (115-118) gespeist wird, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: DOLLAR A - der dualpolarisierte Dipolstrahler strahlt in elektrischer Hinsicht in einer Polarisation in einem Winkel von +45 DEG bzw. -45 DEG gegenüber der konstruktiv vorgegebenen Ausrichtung der Dipole (111-114); DOLLAR A - die Verschaltung der Enden der zu den jeweiligen Dipolhälften (111a bis 114b) führenden symmetrischen oder im wesentlichen oder annähernd symmetrischen Leitungen erfolgt derart, daß immer die entsprechenden Leitungshälften (115a bis 118b) der benachbarten, senkrecht aufeinander stehenden Dipolhälften (114b und 111a; 111b und 112a; 112b und 113a; 113b und 114a) elektrisch verbunden sind; und DOLLAR A - die elektrische Einspeisung der jeweils diametral gegenüberliegenden Dipolhälften erfolgt für eine erste Polarisation und eine dazu orthogonale zweite Polarisation entkoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft einen dualpolarisierten Dipol­ strahler nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Mittels dualpolarisierter Antennen können bekanntermaßen zwei orthogonale Polarisationen abgestrahlt oder empfangen werden. Bei entsprechender Verschaltung beider Systeme können diese auch zum Abstrahlen oder Empfangen beliebiger anderer Kombinationen der linearen orthogonalen Polarisa­ tionen, wie bspw. einer zirkulare Polarisation eingesetzt werden.

Dualpolarisierte Antennen besitzen als Primärstrahler üb­ licherweise Dipolstrahler, Patchstrahler oder Schlitz­ strahler. Bei den Dipolstrahlern kommen im wesentlichen als Strukturen das Dipolquadrat, bestehend aus vier Ein­ zeldipolen, sowie eine Kreuzdipolanordnung zur Anwendung. Damit können die genannten Strahler sowohl horizontal als auch vertikal sowie mit einer Polarisationsausrichtung in einem Winkel ±45° betrieben werden. Man spricht in diesem Falle beispielsweise auch von einer X-polarisierten An­ tenne, wie diese grundsätzlich aus der DE 12 96 27 015 be­ kannt ist.

Probleme bestehen bei derartigen dualpolarisierten An­ tennen dann, wenn beispielsweise Halbwertsbreiten von weniger als ca. 75° bei kompakter Antennenbauweise real­ isiert werden sollen. In diesem Falle lassen sich dual­ polarisierte Antennen praktisch nur durch Dipolquadrate und/oder durch Verwendung sehr breiter Reflektoren rea­ lisieren. Damit verbunden ist ein nicht unerheblicher Ver­ schaltungsaufwand. So müssen beispielsweise zur Speisung der Dipole vier Kabel eingesetzt werden. Nachteilig sind aber auch, insbesondere durch die erforderlichen breiten Reflektoren, die großen Antennenmaße.

Ein weiterer Nachteil besteht insbesondere bei ±45°-pola­ risierten Dipolantennen darin, daß eine relativ hohe Ver­ kopplung bei einer aus Dipolquadraten bestehenden Array- Anordnung festzustellen ist. Diese relativ hohe Ver­ kopplung wirkt sich insbesondere bei Antennen mit abstimm­ barer Phasenlage der Dipole störend aus (einstellbarer elektrischer Downtilt).

Eine weitere Ausführungsform von dualpolarisierten Strah­ lern ist beispielsweise aus der EP 0 685 900 A1 bekannt geworden. Hierbei handelt es sich um einen entsprechend anregbaren Schlitzstrahler. Durch die hierbei notwendige einschränkende Dimensionierung der Schlitz-Speisekopplung ist zudem die Verwirklichung kleiner Halbwertsbreiten auch bei diesem bekannten Stand der Technik nur mittels ent­ sprechend großer Reflektoren möglich.

Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen dualpolarisierten Dipolstrahler zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und insbesondere auch im Falle eines Array- Aufbaus unter Verwendung mehrerer dualpolarisierter Strah­ lermodule eine verbesserte Entkopplung aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An­ spruch 1 oder 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäßen dualpolarisierten Dipolstrahler sind gegenüber herkömmlichen Lösungen einfacher aufgebaut, so daß die erfindungsgemäßen Dipolstrahler zum einen kosten­ günstiger herstellbar sind.

Sie weisen aber auch eine völlig überraschende und von herkömmlichen Lösungen abweichende Struktur auf, die vor allem bei Realisierung eines Antennenarrays verbesserte Werte für die Entkopplung ergeben.

Das Überraschende ist, daß die erfindungsgemäßen dualpola­ risierten Dipolstrahler in elektrischer Hinsicht wie eine Kreuzdipol wirken, in mechanischer konstruktiver Hinsicht demgegenüber aber eher einem Dipolquadrat ähneln.

Überraschend ist dabei ferner, daß das von seiner räumlich konstruktiven Seite her eher einem Dipolquadrat ähnelnde Antennenmodul bei in Horizontal- und Vertikalausrichtung ausgerichteten Dipolkomponenten in elektrischer Hinsicht ein X-polarisiertes Antennenmodul ergibt, mit anderen Wor­ ten in elektrischer Hinsicht eine in +45° strahlende Antenne.

Soll demgegenüber die Antenne in Horizontal- und/oder Ver­ tikalrichtung polarisiert strahlen oder empfangen, also in elektrischer Hinsicht die Ausrichtung des Kreuzdipols mit seinen elektrischen Dipolachsen in Horizontal- und Verti­ kalrichtung liegen, so müßte das in konstruktiver Hinsicht eher einem Dipolquadrat ähnelnde Modul mit den einzelnen Dipolkomponenten in ±45°-Richtung ausgerichtet werden.

Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, daß jeder der vier Dipole durch eine symmetrische Leitung gespeist wird, und durch die spezielle Art der Zusammenschaltung jeweils die orthogonal aufeinander stehenden benachbarten Dipolhälften zweier benachbarter Dipole gleichphasig erregt werden. Diese symmetrischen oder zumindest im wesentlichen oder annhähernd symmetrischen Speiseleitungen bestehen aus zwei Leitungshälften, welche einzeln betrachtet gegenüber einem fiktiven Nullpotential eine unsymmetrische Leitung dar­ stellen. Die Zusammenschaltung der unsymmetrischen Lei­ tungshälften erfolgt erfindungsgemäß in der Art, daß je­ weils die zu zwei benachbarten und orthogonal zueinander ausgerichteten Dipolhälften führenden beiden Leitungshäl­ ften elektrisch miteinander verbunden sind. Die Einspei­ sung des resultierenden Gesamtstrahlers erfolgt dabei über Kreuz. Das heißt, daß die jeweils vorstehend genannten beiden verbundenen Leitungshälften zweier senkrecht auf­ einander stehender Dipolhälften über Kreuz mit den beiden Leitungshälften der diametral gegenüberliegenden benach­ barten und orthogonal zueinanderstehenden Dipolhälften je­ weils miteinander elektrisch verbunden sind, vorzugsweise über Kreuz. Somit wirkt der Gesamtstrahler elektrisch eher wie ein Kreuzdipol, wobei durch die spezielle Ausbildung der von der Mitte herausgehenden Leitungen diese nicht oder nur unwesentlich mitstrahlen. Insofern kann man die jeweils orthogonal aufeinander stehenden benachbarten Dipolhälften, welche ja gleichphasig erregt werden, als Teil eines resultierenden Kreuzdipols auffassen. Aus die­ sem Grunde wird der erfindungsgemäß aufgebaute Strahler auch als resultierender Kreuzdipol bezeichnet. Vollkommen überraschend ist nunmehr, daß eine breitbandige hohe Ent­ kopplung zwischen den Speisepunkten in der ersten Polari­ sation und in der zweiten, dazu orthogonalen Polarisation, erzielt wird.

Die erwähnten mit den jeweiligen Dipolhälften in Verbin­ dung stehenden symmetrischen Speiseleitungen sind bevor­ zugt symmetrisch aufgebaut, wobei, da wie erwähnt die zugehörigen Leitungshälften gegenüber einem Nullpotential für sich genommen unsymmetrisch zueinander angeordnet und gegenphasig eingespeist werden, sich die bevorzugte symme­ trische Leitungsanordnung ergibt. Die erfindungsgemäßen Vorteile werden dabei natürlich immer noch erzielt, wenn die symmetrische Speiseleitung nicht 100%ig symmetrisch ist, sondern davon abweicht, wobei mit zunehmend stärkerer Abweichung vom symmetrischen Aufbau der Speiseleitungen der Grat der Entkopplung abnimmt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die jeweilige zum Dipol führende Leitungshälfte der symmetrischen Speiseleitung als mechanische Halterung der Dipolhälfte ausgebildet und diese liegt oder endet bevorzugt in dem gleichen Abstand über dem Reflektor, in dem der Dipol selbst über dem Reflektor angebracht ist. Somit kann diese Leitung auch als Teil des resultierenden Kreuzdipols aufgefaßt werden, durch die gegenphasigen Ströme auf den Leitungshälften strahlt diese jedoch nicht oder nur geringfügig mit. Es ergibt sich also hier die gewünschte Aufhebung der Strahlungswirkung und somit eine bessere Bündelung der Dipole. Daher ist völlig über­ raschend, daß dann durch die entsprechende Verschaltung über Kreuz im Speisepunkt einerseits eine Abstrahlung der in einer ±45°-Ebene liegenden Polarisation erzielt wird und andererseits eine breitbandige hohe Entkopplung erreicht wird.

Bevorzugt sind die symmetrischen Speiseleitungen mit ihren jeweils beiden unsymmetrischen Leitungshälften so ange­ ordnet, daß diese bei Draufsicht auf eine Strahleranord­ nung von einer etwa mittig liegenden Symmetrierung ausge­ hen und zu den jeweils beiden Anschlußstellen zweier in axialer Verlängerung zueinander liegender Dipolhälften führen. Diese Speiseleitungen können aber auch völlig an­ dersverlaufend angeordnet werden. Beispielsweise ist es auch möglich diese Leitungshälften der symmetrischen Spei­ seleitung von der Rückseite eines Reflektorbleches durch dieses hindurch zu führen, wobei die Leitungshälften bei­ spielsweise etwa senkrecht zur Ebene des Reflektorbleches direkt zu den darüber befindlichen Anschlußpunkten der jeweils in axialer Verlängerung liegenden Dipolhälften führen. Ebenso kann die Halteeinrichtung für die Dipol­ hälften von den mit den Dipolhälften in Verbindung stehenden Leitungshälften völlig getrennt ausgebildet sein.

Die jeweils beiden senkrecht zueinander stehenden Halb­ dipol-Komponenten sind üblicherweise so angeordnet, daß sie jeweils mit ihren freien Enden auf einen gemeinsamen Schnittpunkt weisen, der die Eckpunkte eines Quadrates bildet. Die Komponenten der Dipolhälften müssen hier nicht in konstruktiver Verbindung stehen, können dies aber. Dabei können die Komponenten metallisch sein oder durch Verwendung von Isolatoren, die in den Eckpunkten des er­ wähnten Quadrates sitzen, verbunden sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Dipol­ quadrat nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen er­ findungsgemäßen dualpolarisierten Dipol­ strahler mit einer in elektrischer Hinsicht ±45° Polarisation;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines kon­ kreter gezeigten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Dipolstrahlers;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des erfin­ dungsgemäßen dualpolarisierten Dipolstrah­ lers; und

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein Anten­ nenarray mit mehreren dualpolarisierten Dipolstrahlern entsprechend Fig. 1 und 2.

Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Unterschiede zu einem herkömmlichen dualpolarisierten Dipolstrahler wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher ein derar­ tiger dualpolarisierter Dipolstrahler 1 in Form eines Di­ polquadrates gezeigt ist.

Der nach dem Stand der Technik bekannte Dipolstrahler 1 gemäß Fig. 1 ist so aufgebaut, daß dessen Dipole 3 lineare Polarisationen mit einem Winkel von +45° und -45° bezogen auf die Vertikale bzw. Horizontale empfangen oder ausstrahlen können. Derartige Antennen- oder Antennenarray werden auch kurz als X-polarisierte Antennen oder Anten­ nenarrays bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 sind jeweils vom axialen Mittelpunkt 5 der Antennenordnung versetzt liegend erste Dipole 3" in einer -45°-Ausrichtung und zweite Dipole 3' in einer +45°- Ausrichtung vorgesehen. In Fig. 1 ist schematisch an­ gedeutet, daß dabei jeweils die beiden gegenüberliegenden Dipole 3' bzw. 3" zu einem Doppeldipol zusammengefaßt sind. Somit sind insgesamt vier Verbindungsleitungen 7 notwendig, um von dem Mittelpunkt 5 aus, d. h. von den im Bereich des Mittelpunktes 5 liegenden Einspeis- oder Zu­ sammenschaltpunkten 5' bzw. 5", die Speisung der beiden Polarisationen vorzunehmen.

Anhand von Fig. 2 bis 4 ist nunmehr ein erstes er­ findungsgemäßes Ausführungsbeispiel für einen dualpolari­ sierten Dipolstrahler gezeigt.

Der in Fig. 2 dargestellte Dipolstrahler wirkt - was nachfolgend noch im einzelnen erörtert wird - in elektri­ scher Hinsicht wie ein mit einer Polarisation von ±45° strahlender Dipol, also bspw. wie ein Kreuzdipol. Der in elektrischer Hinsicht als Kreuzdipol 3 wirkende Strahler ist gestrichelt in Fig. 2 eingezeichnet. Dieser in elek­ trischer Hinsicht als Kreuzdipol 3 wirkende Strahler mit einer ±45°-Ausrichtung gegenüber der Horizontale wird durch einen elektrischen Dipol 3' (in +45°-Richtung ge­ neigt) und einen dazu senkrechten Dipol 3" (mit -45° ge­ genüber der Horizontalen geneigt) gebildet. Jeder der beiden in elektrischer Hinsicht gebildeten Dipole 3' und 3" umfaßt jeweils die zugehörigen Dipolhälften 3'a und 3'b für den Dipol 3' sowie die Dipolhälften 3"a sowie 3"b für den Dipol 3". In konstruktiver Hinsicht wird dabei die sich elektrisch ergebende Dipolhälfte 3'a durch zwei senkrecht aufeinander stehende Halbdipol-Komponenten 114b und 111a gebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enden die Halbdipol-Komponenten 114b, 111a mit ihren rechtwink­ lig aufeinderzu laufenden Enden im Abstand voneinander. Sie könnten dort allerdings auch verbunden sein, und zwar sowohl durch eine elektrisch leitende, metallische Verbin­ dung, als auch durch Einfügung eines elektrisch nicht leitenden Elements oder Isolators, um z. B. eine höhere mechanische Stabilität zu gewährleisten. An den Enden der Dipolhälften können diese auch noch mit Abwinkelungen versehen sein.

Entsprechend wird die im Uhrzeigersinn nächste Dipolhälfte 3"b des in elektrischer Hinsicht mit -45°-Ausrichtung vorgesehenen elektrischen Dipols 3" durch die beiden Halbdipol-Komponenten 111b und 112a gebildet. Die in Ver­ längerung zur Dipolhälfte 3'a gebildete zweite Dipolhälfte 3'b wird durch die beiden Halbdipol-Komponenten 112b, 113a und die vierte Dipolhälfte 3"a durch die beiden Halbdipol- Komponenten 113b, 114a in analoger Weise gebildet.

Die als Dipolquadrat angeordneten Halbdipol-Komponenten werden nunmehr durch jeweils eine symmetrische Speiselei­ tung 115; 116, 117 bzw. 118 gespeist. Dabei werden bei­ spielsweise die beiden Halbdipol-Komponenten 114b und 111a, also jeweils die benachbarten orthogonal zueinander ausgerichteten Halbdipol-Komponenten, über eine gemeinsame Einspeisstelle, hier die Einspeisstelle 15' gleichphasig erregt. Die zu diesen Halbdipol-Komponenten 114b, 111a ge­ hörende Anschlußleitungen bestehen aus jeweils zwei Leitungshälften 118b und 115a, welche einzeln betrachtet gegenüber einem fiktiven Nullpotential 20 eine unsymmetri­ sche Leitung darstellen. Entsprechend werden beispiels­ weise die beiden nächsten Halbdipol-Komponenten 111b und 112a über die Leitungshälften 115b bzw. 116a mit ihrem ge­ meinsamen Einspeispunkt 5" elektrisch verbunden, usw. Bei dieser Verschaltung ist die jeweils zugehörige symmetri­ sche Speiseleitung gleichzeitig so gestaltet, daß sie die mechanische Fixierung der Dipole, d. h. der Halbdipol-Kom­ ponenten, übernimmt. Dabei trägt beispielsweise von der symmetrischen Leitung 115 die eine unsymmetrische Lei­ tungshälfte 115a die Dipolhälfte 111a und die von Lei­ tungshälfte 115a elektrisch getrennte bevorzugt parallel verlaufende zweite Leitungshälfte 115b die zweite Dipol­ hälfte 111b. Mit anderen Worten tragen also jeweils die beiden zu einer symmetrischen Leitung 115 bis 118 gehören­ den zugehörigen unsymmetrischen Leitungshälften jeweils die beiden in axialer Verlängerung zueinander angeordneten Dipolhälften eines Dipols 111 bis 114. Dadurch, daß die Leitungshälften, welche zu den jeweils benachbarten ortho­ gonal aufeinander stehenden Dipolhälften führen, an ihrem Einspeispunkt elektrisch leitend verbunden sind, ergeben sich vier Zusammenschaltpunkte 15', 5", 15", 5', welche wiederum symmetrisch über Kreuz angespeist werden, wie sich insbesondere auch aus der Darstellung gemäß Fig. 5 ergibt. Der dadurch entstehende Gesamtstrahler wirkt nun­ mehr durch die gleichphasige Erregung der Halbdipol- Komponenten 114b, 111a bzw. der Halbdipol-Komponenten 111b und 112a bzw. 112b und 113a bzw. 113b und 114a elektrisch wie ein Kreuzdipol. Durch die spezifische Anordnung der Leitungshälften, die jeweils parallel im geringen Abstand zueinander angeordnet sind und gegenphasig der Strom darin fließt, wird sichergestellt, daß die Leitungshälften selbst keinen nennenswerten Strahlungsbeitrag liefern, jede Strahlung also durch Überlappung ausgelöscht wird.

Der Grundaufbau in Draufsicht auf die Strahleranordnung gemäß Fig. 2 zeigt, daß das Strahlermodul eine in Draufsicht vierfache Symmetrie aufweist. Zwei rechtwinklig zueinanderstehende Symmetrieachsen werden durch die symmetrischen Leitungen 115 und 117 bzw. 112 und 118 gebildet, wobei die dritte und vierte Symmetrieachse in Draufsicht auf die Strahleranordnung gemäß Fig. 2 dazu um 45° verdreht liegt und durch die sich in elektrischer Hinsicht ergebenden Dipole 3' und 3" gebildet werden.

In Fig. 3 ist ferner noch an dem Einspeis- und Zusammen­ schaltpunkt 5' der jeweils eine Teil der Symmetrierung 21 und im geringfügigen Abstand gegenüberliegend zum Mittelpunkt 5 der andere Teil der Symmetrierung 21a ge­ zeigt, welche einerseits zur mechanischen Befestigung der Dipolstruktur an dem Reflektorblech dient und andererseits den Übergang auf unsymmetrische Speiseleitungen (bspw. Koaxialleitungen) im Zusammenschaltpunkt ermöglicht.

Entsprechend wird insbesondere in Fig. 3 gezeigt, daß der Zusammenschaltpunkt 15' für die Halbdipol-Komponenten 114b und 111a sowie der gegenüberliegende Zusammenschaltpunkt 15" für die Halbdipol-Komponenten 112b und 113a im Bereich der Symmetrierung 22 und 180° bzw. dazu gegenüberliegend bei der Symmetrierung 22a gebildet ist, welche ebenfalls wieder einerseits der mechanischen Befestigung der Dipolstruktur an einem rückwärtigen Reflektorblech 33 dient und andererseits den Übergang auf die unsymmetrische Speiseleitung (bzw. Koaxialleitung) im Zusammenschaltpunkt ermöglicht. Dabei ist insbesondere in Fig. 3 sehr gut zu sehen, wie über eine Überkreuzschaltung mit einer ersten Schaltungsbrücke 121 und einer dazu um 90° versetzt liegenden zweiten Schaltungsbrücke 122 an den jeweils gegenüberliegenden Symmetrierungen 21 und 21a bzw. 22 und 22a die elektrische Anspeisung erfolgt. Die zuletzt ge­ nannten Schaltungsbrücken 121 und 122 sind im Vertikalab­ stand zueinander angeordnet, elektrisch also nicht mitein­ ander verbunden.

Dabei ist aus Fig. 3 auch zu ersehen, daß beispielsweise die stiftförmige Brücke 122 an der in Fig. 3 rückwärtig liegenden Hälfte der Symmetrierung 22 mechanisch fest angebracht und dort elektrisch mit der Symmetrierung 22 verbunden ist, wohingegen das gegenüberliegende freie Ende dieser stiftförmigen Brücke durch eine entsprechende grö­ ßer bemessene Bohrung durch die vordere Hälfte der Symme­ trierung 22a hinausragt, ohne mit dieser Symmetrierung 22a elektrisch verbunden zu sein. Dies eröffnet die Möglich­ keit, vor der Symmetrierung 22a ein Koaxialkabel zur An­ speisung heraufzuführen, den Außenleiter an geeigneter Stelle an der Symmetrierung elektrisch anzubinden und den Innenleiter an dem freien Ende der Brücke 121 anzuschlie­ ßen und darüber die Anspeisung zu bewerkstelligen. Auch der zweite Teile der Brücke 121 ist entsprechend aufge­ baut, d. h. mit seinem rückwärtigen Ende an der Symmetrie­ rung 21 mechanisch angebracht und elektrisch damit verbun­ den, wohingegen das gegenüberliegende freie Ende durch eine größer bemessene Bohrung ohne elektrische Kontaktie­ rung über die in Fig. 3 rechts vorne liegende Symmetrie­ rung 21a übersteht. Dort kann das zweite Koaxialkabel von unten kommend beispielsweise parallel zur Symmetrierung verlegt werden, der Außenleiter mit der Symmetrierung elektrisch verbunden und der Innenleiter an dem freien Ende der stiftförmigen Brücke 121 angeschlossen werden.

Nur der Vollständigkeit halber wird erwähnt, daß auch an­ dere Anschlußmöglichkeiten ebenso möglich sind, beispiels­ weise dergestalt, daß ein Innenleiter zwischen den jewei­ ligen Symmetrierungen von unten nach oben geführt und dann an geeigneter Stelle am oberen Ende einer zugeordneten Symmetrierung elektrisch angeschlossen wird, um darüber die symmetrische Anspeisung zu ermöglichen. Der Außenlei­ ter kann über einen Teil dieser Strecke mitgeführt oder bereits tieferliegend mit der jeweils gegenüberliegenden Hälfte der Symmetrierung elektrisch verbunden sein. Die möglichen Umsetzungen der Anspeisung sind insoweit nur beispielhaft erläutert.

Mit anderen Worten erfolgt die Speisung also über Kreuz zwischen den Einspeispunkten 5', 5" bzw. 15', 15". Die erwähnten elektrischen Leitungshälften 115a bis 118b sind dabei jeweils paarweise symmetrisch zueinander angeordnet, d. h. die benachbarten elektrischen Leitungshälften jeweils zweier benachbart liegender Halbdipol-Komponenten verlau­ fen in vergleichsweise geringem Abstand zueinander paral­ lel, wobei dieser Abstand bevorzugt dem Abstand 55 zwi­ schen den jeweils aufeinanderzuweisenden Enden der zu­ gehörigen Dipolhäften entspricht, also beispielsweise dem Abstand zwischen den aufeinanderzuweisenden Enden der Di­ polhälften 111a, 111b usw. Grundsätzlich können dabei die Leitungshälften parallel zu einem rückwärtigen Reflektor­ blech in der Ebene der Halbdipol-Komponenten verlaufen. In Abweichung dazu ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 eine Ausführung gezeigt, bei welcher die auch die Haltereinrichtung für die Halbdipol-Komponenten dar­ stellenden Leitungshälften von ihrer zugeordneten Symme­ trierung ausgehend leicht abfallend montiert sind und in Höhe der Halbdipol-Komponenten enden, die parallel zu einem rückwärtigen Reflektorblech 33 angeordnet sein können. Dies hängt mit dem Wellenbereich der zu sendenden oder empfangenden elektromagnetischen Wellen zusammen, da die Höhe der Symmetrierung über dem Reflektorblech 33 etwa λ/4 entsprechen soll und bezüglich der Strahlungscharakte­ ristik es ggf. wünschenswert sein kann, daß die Dipole und Dipolhälften näher gegenüber dem Reflektorblech 33 an­ geordnet sein sollen.

Aufgrund dieser Anordnung wirkt demzufolge dabei ein Dipol immer gleichzeitig für die +45° und die -45°-Polarisation, wobei allerdings in Abweichung von der räumlich geome­ trischen Ausrichtung der einzelnen Halbdipolkomponenten in Horizontal- und Vertikalrichtung erst durch die Kombina­ tion der Strahleranteile sich die resultierende +45°-Pola­ risation bzw. -45°-Polarisation, mit anderen Worten also der in elektrischer Hinsicht in Fig. 2 eingezeichnete X-polarisierte Kreuzdipolstrahler 3 ergibt. Grundlage für die Wirkungsweise ist, daß sich die Ströme auf den jeweils benachbart und parallel zueinander liegenden Zu- oder Verbindungsleitungen, d. h. z. B. auf den elektrischen Lei­ tungen 115a mit dem Strom auf der elektrischen Leitung 115b sowie der Strom auf der Leitung 116a mit jenem auf der elektrischen Leitung 116b usw. phasenmäßig so überla­ gern, daß diese nicht oder nur geringfügig mitstrahlen, gleichzeitig ergibt sich bei der Superposition der Ströme in den Speisepunkten eine Entkopplung der Speisepunkte (5', 5") von den Speisepunkten (15', 15").

Anhand von Fig. 5 ist dargestellt, daß unter Verwendung eines anhand von Fig. 2 bis 4 erläuterten dualpolari­ sierten Dipolstrahlers 1 auch ein entsprechendes Antennen­ array mit mehreren bspw. in vertikaler Anbaurichtung über­ einander angeordneten Dipolstrahlern 1 aufgebaut sein kann, die allesamt trotz der horizontal und vertikal aus­ gerichteten Halbdipol-Komponenten in elektrischer Hinsicht eine in +45° bzw. -45° polarisierte Antenne beschreiben.

Die in Fig. 5 gezeigten Strahleranordnungen sind mit ihrer zugehörigen Symmetrierung jeweils auf einem Reflek­ torblech 33 angeordnet, welches in Anbaurichtung der ein­ zelnen Strahlermodule an den gegenüberliegenden Seiten mit senkrecht zur Reflektorebene verlaufenden elektrisch lei­ tenden Rändern 35 versehen sind.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 5 ist es aber genauso möglich, die elektrische Ein­ speisung an den Dipolhälften nicht im Bereich der Symme­ trierung und den an der Symmetrierung 21, 21a bzw. 22, 22a elektrisch befestigten und gleich die Haltefunktion wahr­ nehmenden Leitungshälften vorzunehmen. Abweichend dazu ist es möglich, daß die in den Fig. 2 bis 5 bezeichneten Elemente 115a bis 118b nur als nicht leitende Tragelemente für die Dipolhälften ausgebildet sind und die symmetri­ schen Leitungen 115 bis 118 direkt von unten her durch das Reflektorblech 33 hindurch zu den Anschlußenden 215a, 215b, 216a, 216b, 217a, 217b bzw. 218a, 218b erfolgt. Schließlich ist es ebenso denkbar, daß in einem derartigen Fall die Tragelemente 115a bis 118b für die Dipolhälften in konstruktiver Hinsicht völlig anders ausgestaltet und anders verlaufend angeordnet sind, beispielsweise von den Anschlußstellen 215a bis 218b, von der Mitte der Dipol­ hälften ausgehend oder vom Eckbereich der jeweils senk­ recht aufeinander stehenden Dipolhälften senkrecht oder schräg nach unten auf den Reflektor 33 zu verlaufen und dort mechanisch verankert sind.

Abweichend dazu ist ferner auch denkbar, daß der Reflektor selbst als Leiterplatine ausgebildet ist, d. h. beispiels­ weise als Oberseite einer Leiterplatine, auf welcher die gesamte Antennenanordnung aufgebaut ist. Die entsprechende Einspeisung kann auf der Rückseite der Leiterplatine vor­ genommen werden, wobei von dort ausgehend die elektrischen Leitungshälften auf einem geeigneten Weg zu den erwähnten Anschlußstellen 215a bis 218b verlaufen. Zur Erzielung einer möglichst guten Strahlungscharakteristik ist le­ diglich darauf zu achten, daß diese Leitungshälften, un­ abhängig wie sie zu den Anschlußstellen an den Dipolhälf­ ten geführt sind, möglichst, d. h. im wesentlichen oder zumindest annähernd parallel zueinander ausgerichtet sind, mit anderen Worten zumindest im wesentlichen oder annä­ hernd eine symmetrische Leitung ergeben.

Claims (21)

1. Dualpolarisierter Dipolstrahler, der aus mehreren Ein­ zeldipolen besteht, die vorzugsweise vor einem Reflektor (33) angeordnet sind und in konstruktiver Hinsicht in der Draufsicht ein Dipolquadrat bilden, wobei jeder Dipol (111-114) mittels einer symmetrischen Leitung (115-118) gespeist wird, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

• - der dual polarisierte Dipolstrahler strahlt in elek­ trischer Hinsicht in einer Polarisation in einem Win­ kel von +45° bzw. -45° gegenüber der konstruktiv vor­ gegebenen Ausrichtung der Dipole (111-114);
• - die Verschaltung der Enden der zu den jeweiligen Di­ polhälften (111a bis 114b) führenden symmetrischen oder im wesentlichen oder annähernd symmetrischen Leitungen erfolgt derart, daß immer die entsprechenden Leitungs­ hälften (115a bis 118b) der benachbarten, senkrecht aufeinander stehenden Dipolhälften (114b und 111a; 111b und 112a; 112b und 113a; 113b und 114a) elektrisch verbunden sind; und
• - die elektrische Einspeisung der jeweils diametral ge­ genüberliegenden Dipolhälften (114b, 111a und 112b, 113a; 111b, 112a und 113b und 114a) erfolgt für eine erste Polarisation und eine dazu orthogonale zweite Polarisation entkoppelt.

2. Dualpolarisierter Dipolstrahler, der aus mehreren Ein­ zeldipolen besteht, die vorzugsweise vor einem Reflektor (33) angeordnet sind und in konstruktiver Hinsicht in der Draufsicht ein Dipolquadrat bilden, wobei jeder Dipol mittels einer symmetrischen Leitung gespeist wird, ins­ besondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die fol­ genden weiteren Merkmale:

• - der Dipolstrahler (3', 3") besteht in elektrischer Hinsicht aus einem Kreuzdipol (3) und ist in konstruk­ tiver Hinsicht einem Dipolquadrat nachgebildet,
• - die in elektrischer Hinsicht jeweils eine Dipolhälfte (3'a, 3'b; 3"a, 3"b) ist in konstruktiver Hinsicht aus jeweils zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Halbdipol-Komponenten (114b, 111a; 111b, 112a; 112b, 113a; 113b, 114a) gebildet, die jeweils über eine elek­ trische Leitungshälfte (118b, 115a; 115b, 116a; 116b, 117a; 117b, 118a) elektrisch gespeist werden; und
• - jeweils zwei benachbarte Leitungshälften (115a, 115b; 116a, 116b; 117a; 117b; 118a, 118b), die zur Speisung zweier benachbarter in axialer Verlängerung zueinander ausgerichteten Halbdipol-Komponenten (111a, 111b; 112a, 112b; 113a, 113b; 114a, 114b) dienen, sind jeweils mit Seitenversatz parallel oder im wesentlichen oder annä­ hernd parallel zueinander verlaufend angeordnet.

3. Dipolstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrischen Speiseleitungen (115, 116, 117, 118) aus je zwei gleichen unsymmetrischen Leitungshälften (115a, 115b; 116a, 116b; 117a, 117b; 118a, 118b) gebildet werden.

4. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die symmetrischen Speiseleitun­ gen (115, 116, 117, 118) gleichzeitig die mechanische Halterung der Dipole (111-114) bilden.

5. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand der symme­ trische Speiseleitungen (115, 116, 117, 118) zur Speisung der Dipole (111-114) längs der Leitung nicht konstant ist.

6. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die symmetrischen Speiseleitun­ gen (115, 116, 117, 118) zur Speisung der Dipole (111-114) aus mehreren Abschnitten mit unterschiedlichen Wellen­ widerständen bestehen.

7. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrischen Speiseleitungen (115, 116, 117, 118) in der gleichen Ebene oder einer Parallel­ ebene zu den wie die Dipole (111-114) liegen, welche sich vor dem Reflektor befindet.

8. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrischen Speiseleitungen (115, 116, 117, 118) gegenüber dem Reflektorblech (33) geneigt verlaufend angeordnet sind, vorzugsweise in Rich­ tung der zu speisenden Dipole (111-114) zumindest leicht fallend ausgerichtet sind.

9. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Dipole (111-114) ge­ genüber einem Reflektor (33) kleiner ist als λ/4.

10. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusammenschaltung der symme­ trischen Speiseleitungen (115, 116, 117, 118) auf der den Dipolen (111-114) abgewandten Seite des Reflektors (33) erfolgt.

11. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenschaltpunkt (15', 15"; 5', 5") der symmetrischen Speiseleitungen (115, 116, 117, 118) durch eine Symmetrierung (21, 21a; 22, 22a) auf ein unsymmetrisches Speisekabel transformiert wird.

12. Dipolstrahler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrierung (21, 21a, 22, 22a) gleichzeitig als mechanische Halterung der symmetrischen Speiseleitungen (115, 116, 117, 118) und/oder der Dipole (111-114) dient.

13. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Halbdipol-Kompo­ nenten, die orthogonal aufeinanderstehen, mechanisch ver­ bunden sind.

14. Dipolstrahler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die mechanische Verbindung der Dipolenden elek­ trisch leitend ist.

15. Dipolstrahler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die mechanische Verbindung der Dipolenden elek­ trisch nicht leitend ist.

16. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusammenschaltung der Dipole (111-114) durch eine gedruckte Schaltung erfolgt.

17. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolstrahler zu einem Array angeordnet sind.

18. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die jeweils zusammengeschalteten Halbdipol-Komponenten gleichzeitig in beiden orthogonalen Polarisationen betrieben werden.

19. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einspeisung bezüglich der jeweils elektrisch miteinander verbundenen Leitungshälften (115a, 115b; 116a, 116b; 117a, 117b; 118a, 118b) bezüglich der zugehörigen orthogonal zueinanderstehenden Dipolhälf­ ten (114b, 111a; 111b, 112a; 112b, 113a; 113b, 114a) je­ weils zwischen den entsprechenden Zusammenschaltpunkten (15', 15"; 5', 5") der jeweils diametral gegenüberliegen­ den Leitungshälften über Kreuz erfolgt.

20. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einspeisung bezüglich der jeweils gegenüberliegenden Hälften der Symmetrierung (21, 21a; 22, 22a) mittels einer elektrisch leitenden und mit­ einander nicht im elektrischen Kontakt stehenden Brücke (121, 122) erfolgt, die jeweils mit ihrem einen Ende an der zugehörigen Hälfte der Symmetrierung (21 bzw. 22) mechanisch gehalten und elektrisch mit dieser verbunden ist und mit ihrem jeweils gegenüberliegenden freien Ende durch eine Bohrung in der zugehörigen gegenüberliegenden Hälfte der Symmetrierung (21a bzw. 22a) zur Durchführung einer elektrischen Anspeisung hinausragt.

21. Dipolstrahler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß an dem jeweils freien Ende der Brücke (121, 122) die elektrische Anspeisung durch die elektrische Kontak­ tierung mit einem elektrischen Leiter, insbesondere Innen­ leiter eines Koaxialkabels, erfolgt, wobei vorzugsweise der Außenleiter des Koaxialkabels an der mit der zugehöri­ gen Brücke (121, 122) elektrisch nicht kontaktierten Hälf­ te der Symmetrierung (21a, 22a) elektrisch kontaktiert ist.