DE19961237A1

DE19961237A1 - Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen

Info

Publication number: DE19961237A1
Application number: DE19961237A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Reimann; Michael Kammer
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2001-06-21
Also published as: AU5662700A; BR0005897A; US6384796B1; EP1109245A3; EP1109245A2

Abstract

Es wird eine Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen angegeben, die aus einem parabolischen Reflektor und einem als Subreflektor ausgebildeten Erreger besteht, der im Brennpunkt des Reflektors am Ende eines durch das Zentrum desselben geführten Hohlleiters angebracht ist. Auf der Rückseite des Reflektors ist eine elektrische und elektronische Bauteile enthaltende Radiobox an den Hohlleiter angeschlossen, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist. Zur Erhöhung der Übertragungskapazität ist zwischen der Radiobox und dem Hohlleiter eine Polarisationsweiche (8) zur simultanen Übertragung zweier orthogonal aufeinander stehender, linear polarisierter Wellen angebracht, die einen ersten und einen zweiten Eingang (E1, E2) mit im wesentlichen rechteckigem lichtem Querschnitt sowie einen an den Hohlleiter anschließbaren Ausgang (A) hat. In der Polarisationsweiche (8) sind zwei Hohlleiterstrecken (9, 10) vorhanden, von denen die eine geradlinig zwischen dem ersten Eingang (E1) und dem Ausgang (A) der Polarisationsweiche (8) verläuft, während die andere mit um 90 DEG gebogenem Verlauf am zweiten Eingang (E2) der Polarisationsweiche (8) beginnend im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke (9) in dieselbe mündet. Die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) ist im Eingangsbereich um 90 DEG gedreht, so daß die großen Achsen der beiden in der gleichen Ebene liegenden Eingänge (E1, E2) der Polarisationsweiche (8) rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen, bestehend aus einem parabolischen Reflektor und einem als Subreflektor ausgebildeten Erreger, der im Brennpunkt des Reflektors am Ende eines durch das Zentrum desselben geführten Hohlleiters angebracht ist, bei welcher auf der Rückseite des Reflektors eine elektrische und elektronische Bauteile enthaltende Radiobox an den Hohlleiter angeschlossen ist, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist (DE 197 25 047 A1).

Derartige Antennen werden wegen des Subreflektors auch als "Cassegrain"-Antennen bezeichnet. Sie werden beispielsweise für Mobilfunk eingesetzt. Antennen nach der eingangs erwähnten DE 197 25 047 A1 sind konstruktiv relativ einfach aufgebaut, da der als "Erreger" dienende Strahler mit Subreflektor vom zentral am Reflektor befestigten Hohlleiter getragen wird. Der Hohlleiter ragt durch den Reflektor hindurch. Auf dessen Rückseite ist eine Radiobox angebracht, die an den Hohlleiter angeschlossen ist. Von der Radiobox aus führt ein koaxiales Hochfrequenzkabel zu einer Sende- und Empfangseinrichtung. In der Radiobox sind elektrische und elektronische Bauteile sowie ein Übertragungsweg für die elektromagnetischen Wellen untergebracht. Diese bekannte Antenne ist zur Übertragung einer linear polarisierten Welle einer Frequenz bzw. eines Frequenzbandes ausgelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Antenne so weiterzubilden, daß ihre Übertragungskapazität ohne wesentliche Änderungen ihres Aufbaus vergrößert werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

- daß zwischen der Radiobox und dem Hohlleiter eine Polarisationsweiche zur simultanen Übertragung zweier orthogonal aufeinander stehender, linear polarisierter Wellen angebracht ist, die einen ersten und einen zweiten Eingang mit im wesentlichen rechteckigem lichtem Querschnitt sowie einen an den Hohlleiter anschließbaren Ausgang hat,
- daß in der Polarisationsweiche zwei Hohlleiterstrecken vorhanden sind, von denen die eine geradlinig zwischen dem ersten Eingang und dem Ausgang der Polarisationsweiche verläuft, während die andere mit um 90° gebogenem Verlauf am zweiten Eingang der Polarisationsweiche beginnend im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke in dieselbe einmündet und
- daß die geradlinige Hohlleiterstrecke im Eingangsbereich um 90° gedreht ist, so daß die großen Achsen der beiden in der gleichen Ebene liegenden Eingänge der Polarisationsweiche rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

Durch den Einbau der Polarisationsweiche kann die Antenne ohne grundsätzliche Änderung ihres Aufbaus zur Übertragung von zwei getrennten elektromagnetischen Wellen eingesetzt werden. Die Übertragungskapazität der Antenne ist dadurch auf einfache Weise verdoppelt. Dabei kann die in ihren Abmessungen selbst kleine Polarisationsweiche anstelle einer üblichen einfachen Hohlleiterstrecke angeordnet werden, so daß die Radiobox bis auf ein angepaßtes "Innenleben" unverändert bleiben kann. Für ihre Montage am Reflektor der Antenne muß daher nichts geändert werden. Die Polarisationsweiche ersetzt also einen bisher verwendeten Hohlleiterabschnitt zum Anschluß an den Hohlleiter der Antenne. Der Anschluß der Radiobox an die Polarisationsweiche ist ebenfalls sehr einfach, da die beiden Eingänge derselben in einer Ebene liegen. Die Entkopplung der beiden linear polarisierten Wellen ist auf einfache Weise dadurch sichergestellt, daß die großen Achsen der beiden Eingänge der Polarisationsweiche rechtwinklig zueinander verlaufen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung mit einer Antenne nach der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zur Antenne gehörenden Polarisationsweiche in weiter vergrößerter Darstellung.

Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 längs der Linie IV-IV.

Fig. 5 eine Seitenansicht der Polarisationsweiche nach Fig. 3.

Auf einem nur ausschnittsweise angedeuteten Mast 1 ist ein parabolischer Reflektor 2 einer Antenne zur Übertragung elektromagnetischer Wellen montiert. Zentral im Reflektor 2 ist ein elektromagnetischer Hohlleiter 3 befestigt, an dessen Ende im Brennpunkt der Antenne ein als Subreflektor ausgebildeter Erreger 4 angebracht ist. An der Rückseite des Reflektors 1 befindet sich ein Befestigungselement 5, über welches derselbe am Most 1 befestigt werden kann. Am Befestigungselement 5 ist auf dessen anderer Seite eine Radiobox 6 angeordnet, die einerseits mit dem Hohlleiter 3 und andererseits mit einem Koaxialkabel 7 verbunden ist, das zu einer nicht mit dargestellten Sende- und Empfangseinrichtung für hochfrequente Signale führt. Statt des Koaxialkabels 7 könnte auch ein Hohlleiter verwendet werden.

In der Radiobox 6 sind elektrische und elektronische Bauteile enthalten, wie beispielsweise Konverter und andere Anpassungselemente. Zwischen der Radiobox 6 und dem Hohlleiter 3 ist eine innerhalb des Befestigungselements 5 liegende Polarisationsweiche 8 angebracht, deren genauerer Aufbau aus den Fig. 3 bis 5 hervorgeht.

Die Polarisationsweiche 8 hat zwei Hohlleiterstrecken 9 und 10, von denen die Hohlleiterstrecke 9 geradlinig ausgebildet ist. Sie verläuft zwischen einem ersten Eingang E1 der Polarisationsweiche 8 und einem Ausgang A derselben. Die andere Hohlleiterstrecke 10 hat einen um 90° gebogenen Verlauf. Sie beginnt an einem zweiten Eingang E2 der Polarisationsweiche 8 und mündet mit einer Blende B im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke 9 in dieselbe. Zwischen der Blende B und dem ersten Eingang E1 der Polarisationsweiche 8 ist ein Kurzschlußelement 11 in der geradlinigen Hohlleiterstrecke 9 angebracht, das im dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei Stiften besteht. Es soll verhindern, das die über die Hohlleiterstrecke 10 zugeführte bzw. in dieselbe einzuspeisende Welle sich in der falschen Richtung ausbreitet. Die Polarisationsweiche 8 ist mit ihrem Ausgang A an den Hohlleiter 3 angeschlossen.

Die geradlinige Hohlleiterstrecke 9 hat in bevorzugter Ausführungsform einen kreisrunden lichten Querschnitt. Sie könnte aber auch quadratisch sein oder einen anderen geeigneten lichten Querschnitt haben. Für die Hohlleiterstrecke 10 ist in bevorzugter Ausführungsform ein rechteckiger lichter Querschnitt vorgesehen. Sie könnte aber auch elliptisch sein oder einen anderen geeigneten lichten Querschnitt haben. Die lichten Querschnitte der beiden Eingänge E1 und E2 sind im wesentlichen rechteckig. Ihre Ecken können abgerundet sein. Das Kurzschlußelement 11 kann auch aus einem Blechstreifen bestehen.

Damit die beiden linear polarisierten Wellen ohne Zusatzelemente entkoppelt sind, ist die geradlinige Hohlleiterstrecke 9 im Bereich ihres Eingangs E1 um 90° gedreht. Das kann durch einen in der Hohlleitertechnik üblichen Übergang in kontinuierlicher oder gestufter Ausführung realisiert werden. Die großen Achsen der beiden in einer gemeinsamen bzw. der gleichen Ebene liegenden Eingänge E1 und E2 der Polarisationsweiche 8 stehen dadurch gemäß Fig. 5 senkrecht aufeinander. Die Radiobox 6 mit ihren weiterführenden Übertragungswegen kann dadurch direkt an die Polarisationsweiche 8 angeschlossen werden.

Die Polarisationsweiche 8 wird zweckmäßig aus zwei miteinander zu verbindenden Teilen hergestellt, in denen jeweils ein Teil der Hohlleiterstrecken 9 und 10 eingearbeitet ist, beispielsweise durch Fräsen.

Claims

1. Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen, bestehend aus einem parabolischen Reflektor und einem als Subreflektor ausgebildeten Erreger, der im Brennpunkt des Reflektors am Ende eines durch das Zentrum desselben geführten Hohlleiters angebracht ist, bei welcher auf der Rückseite des Reflektors eine elektrische und elektronische Bauteile enthaltende Radiobox an den Hohlleiter angeschlossen ist, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß zwischen der Radiobox (6) und dem Hohlleiter (3) eine Polarisationsweiche (8) zur simultanen Übertragung zweier orthogonal aufeinander stehender, linear polarisierter Wellen angebracht ist, die einen ersten und einen zweiten Eingang (E1, E2) mit im wesentlichen rechteckigem lichtem Querschnitt sowie einen an den Hohlleiter (3) anschließbaren Ausgang (A) hat,
- daß in der Polarisationsweiche (8) zwei Hohlleiterstrecken (9, 10) vorhanden sind, von denen die eine geradlinig zwischen dem ersten Eingang (E1) und dem Ausgang (A) der Polarisationsweiche (8) verläuft, während die andere mit um 90° gebogenem Verlauf am zweiten Eingang (E2) der Polarisationsweiche (8) beginnend im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke (9) in dieselbe mündet und
- daß die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) im Eingangsbereich um 90° gedreht ist, so daß die großen Achsen der beiden in der gleichen Ebene liegenden Eingänge (E1, E2) der Polarisationsweiche (8) rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Hohlleiterstrecke (10) über eine Blende (B) an die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) angeschlossen ist.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Blende (B) und dem Eingang (E1) der geradlinigen Hohlleiterstrecke (9) mindestens ein Kurzschlußelement (11) angebracht ist.

4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Hohlleiterstrecke (10) einen rechteckigen lichten Querschnitt hat.

5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) einen kreisrunden lichten Querschnitt hat.