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Die
Erfindung betrifft eine Zusatzeinrichtung für eine Richtfunkantenne,
die sich hinter einer Antennenverkleidung befindet. Die Zusatzeinrichtung
verringert die Auswirkungen von Reflexionen an der Antennenverkleidung
auf die Richtcharakteristik der verkleideten Antenne, sodass, besonders
im kritischen rückwärtigen Bereich, die Richtcharakteristik
der Antenne durch die Antennenverkleidung praktisch nicht mehr nachteilig
beeinflusst wird. Durch diese Zusatzeinrichtung können
die Forderungen der Bundesnetzagentur (BNetzA) an die Richtcharakteristik
von Richtfunkantennen im Festnetz des Mobilfunks auch beim Einsatz
von Verkleidungen mit geringem Kostenaufwand erfüllt werden.
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Mit
der Entwicklung der Mobilfunktechnik wächst der Bedarf
an Übertragungskapazität, wodurch immer engmaschigere
Netze erforderlich werden. Insbesondere bei Richtfunknetzen wächst
damit die Gefahr, dass sich benachbarte Richtfunkverbindungen stören.
Deshalb müssen beim Aufbau neuer digitaler Richtfunkverbindungen
die Vorschriften der BNetzA, die dazu dienen, Störungen
zwischen geographisch eng benachbarten Richtfunkverbindungen zu
vermeiden, unbedingt beachtet werden. Mit der Frequenzzuteilung
werden die Hüllkurven der horizontalen Richtdiagramme verbindlich
festgelegt, was z. B. bedeutet, dass Richtfunkantennen in Funknetzen
mittlerer Senderdichte und hoher Übertragungskapazität
oder hoher Senderdichte und niedriger Übertragungskapazität
im Winkelbereich von –90° bis +90° eine
Richtdämpfung von mindestens 50 dB haben müssen.
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Um
den Vorschriften gerecht zu werden, werden üblicherweise
Richtfunkantennen mit möglichst geringer Nebenstrahlung,
wie z. B. High Performance (HP)- und Ultra High Performance(UHP)-Richtfunkantennen
eingesetzt.
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Aufgrund
der zunehmenden Dichte der Mobilfunknetze müssen jedoch
auch immer mehr Antennen an Standorten aufgestellt werden, an denen
die Antennen aufgrund von Anforderungen des Denkmalschutzes oder
Forderungen von Bauaufsichtsbehörden oder Eigentümern
nicht sichtbar sein dürfen.
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Werden
jedoch Richtfunkantennen mit Antennenverkleidungen versehen, so
verändern Reflexionen an den Antennenverkleidungen die
Richtcharakteristik der Antennen. Für die Antennenverkleidungen
werden zwar üblicherweise verlustarme Materialien verwendet,
trotzdem beträgt die stark frequenzabhängige Reflexionsdämpfung
selbst bei der günstigsten Frequenz nur ca. 30 dB, im Richtfunkfrequenzband
bei elektrischer Optimierung ca. 20 dB und bei ungünstigsten
Frequenzen sogar nur 6 dB. Beim Einsatz von Richtfunkantennen mit
Antennenverkleidungen sind demnach zusätzliche Maßnahmen
erforderlich, um die Forderungen der BNetzA an das resultierende
horizontale Richtdiagramm zu erfüllen.
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In
DE 24 41 540 A1 wird,
um den störenden Einfluss der reflektierten Wellen zu verringern,
vorgeschlagen, die Antennen in genau vorbestimmten Winkeln relativ
zur Abdeckung zu montieren, sodass die reflektierten Wellen in Richtungen
gelenkt werden, wo entweder keine hohen Anforderungen an die Winkeldämpfung gestellt
werden oder tiefe Minima des Antennendiagramms aufgefüllt
werden können. Auf diese Weise können die Forderungen
der BNetzA an das horizontale Richtdiagramm jedoch höchstens
in sehr günstigen Fällen erreicht werden.
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Um
die Forderung der BNetzA zu erfüllen, werden üblicherweise
in der Nähe von mit Verkleidungen versehenen Richtfunkantennen
Dämpfungswände aufgestellt, die die reflektierten
Strahlenbündel weitgehend absorbieren. Da die Dämpfungswände
jedoch vergleichsweise weit von der Richtfunkantenne entfernt sind, müssen
sie wesentlich größer als die Richtfunkantenne
selbst ausgeführt sein. Außerdem erfordern sie
eine zusätzliche Standfläche und eine zusätzliche
Halterung. Oft ist auch aus Platzgründen eine optimale
Ausrichtung der Dämpfungswände überhaupt
nicht möglich. Der Einsatz von Dämpfungswänden
ist also mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden und führt
auch nicht in jedem Fall zum Erfolg.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zusatzeinrichtung zu
finden, die bei Richtfunkantennen, die hinter Antennenverkleidungen
angeordnet sind, die durch die Antennenverkleidung verursachten
Reflexionen weitgehend absorbiert oder diffus streut. Die Zusatzeinrichtung
soll es bei geringem Kostenaufwand ermöglichen, die Forderungen
der BNetzA bezüglich des resultierenden horizontalen Richtdiagramms
der verkleideten Richtfunkantennen zu erfüllen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen
ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.
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Nach
Maßgabe der Erfindung besteht die Zusatzeinrichtung für
eine an einem Antennenträger montierte Richtfunkantenne,
die sich hinter einer Antennenverkleidung befindet, aus einem Schirm
und einer Schirmhalterung, mit der der Schirm an dem Antennenträger
der Richtfunkantenne befestigt ist. Der Schirm, bestehend aus einer
Trägerplatte aus Metall oder Kunststoff, die einseitig
beschichtet ist, ist so angeordnet, dass das bei sendender Richtfunkantenne
von der Antennenverkleidung reflektierte Strahlenbündel
nahezu senkrecht auf die Schirmebene trifft. Dabei ist die Fläche
des Schirms so groß gewählt, dass sie das reflektierte Strahlenbündel
nahezu vollständig auffängt.
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Die
Beschichtung der Trägerplatte kann mit einem absorbierenden
oder einem diffus streuenden Material erfolgen. Die Beschichtung
weist in Richtung der Antennenverkleidung.
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Erfindungsgemäß befindet
sich der Schirm in der Nähe der Antenne. Folglich ist es,
um das reflektierte Strahlenbündel nahezu vollständig
aufzufangen, ausreichend, wenn die Schirmfläche etwa gleichgroß wie
die Öffnungsfläche der Richtfunkantenne ist.
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Folglich
kann bei einer Richtfunkantenne mit kreisförmiger Öffnungsfläche,
wie sie üblicherweise im Mobilfunkbereich eingesetzt wird,
der Schirm quadratisch ausgeführt sein, wobei die Kantenlänge
des Schirms etwa gleich groß ist wie der Durchmesser der
Richtfunkantenne und die Flächendiagonale vorzugsweise
in der horizontalen Ebene liegt.
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Der
Schirm wird an dem Antennenträger der Richtfunkantenne
befestigt. Der hierfür verwendete horizontale Halterungsarm
wird mittels einer Schelle am Träger justiert. Der Arm
trägt eine verschiebbare Kreuzkupplung, in der sich ein
vertikaler Halterungsarm befindet, mit dem der Schirm dreh- und
verschiebbar verbunden ist. Diese Ausführung der Schirmhalterung
ermöglicht es, die Lage des Schirms an die standortspezifischen
Gegebenheiten optimal anzupassen.
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Diese
nachrüstbare antennennahe Zusatzeinrichtung, bestehend
aus einem Schirm und entsprechender Halterung, stellt eine kostengünstige
Alternative zum Stand der Technik dar.
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Um
die Ausrichtung bei der Installation des antennennahen Schirms zu
vereinfachen, kann mit dem Schirm eine Halterung verbunden sein,
in die während der Installation ein Laserpointer eingesetzt
wird.
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Im
Vergleich zu antennenfernen Dämpfungswänden kann
mit der wesentlich kleineren erfindungsgemäßen
Zusatzeinrichtung durch den antennennahen Schirm eine mindestens
gleichwertige Dämpfung erreicht werden, und zwar mit dem
Vorteil, dass weder ein zusätzlicher Standplatz noch eine
aufwendige Trägerkonstruktion erforderlich sind. Die Forderungen
der BNetzA können also auch beim Einsatz von Antennenverkleidungen
vergleichsweise kostengünstig erfüllt werden.
Des Weiteren ermöglicht der Schirm die Entkopplung benachbarter
Richtfunkantennen an einem Standort (Richtfunksammler).
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert; hierzu zeigen:
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1:
eine Richtfunkantenne, die hinter einer Antennenverkleidung angeordnet
ist, mit einer Zusatzeinrichtung, bestehend aus einem Schirm und
einer Halterung, mit der der Schirm am Antennenträger der Richtfunkantenne
befestigt ist, in Draufsicht;
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2:
die Darstellung der Reflexionen an einer ebenen, senkrechten Antennenverkleidung.
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Wie
aus 1 ersichtlich, ist der Schirm (4) mittels
einer Halterung (5), bestehend aus der Schelle (6), dem
horizontalen Halterungsarm (7) und der Kreuzkupplung (8)
und dem vertikalen Halterungsarm (9) gemeinsam mit der
Richtfunkantenne (1) an dem An tennenträger (2)
befestigt. Die gesamte Antennenanordnung befindet sich hinter einer
(nur teilweise dargestellten) Antennenverkleidung (3).
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Das
von der Richtfunkantenne (1) abgestrahlte Strahlenbündel
verläuft parallel zur Hauptstrahlrichtung der Richtfunkantenne
(11) und trifft auf den dargestellten Abschnitt der Antennenverkleidung
(3). Das einfallende und das reflektierte Strahlenbündel
schließen mit der Flächennormalen (12)
der Antennenverkleidung (3) jeweils denselben Winkel ein
(Reflexionsgesetz). Dabei ist der Schirm (4) so ausgerichtet,
dass das reflektierte Strahlenbündel senkrecht auf den
Schirm (4) trifft; die Flächennormale (13)
des Schirms (4) und die Richtung des reflektierten Strahlenbündels
fallen also zusammen.
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Der
Schirm (4) ist auf der Seite, die dem reflektierten Strahlenbündel
zugewandt ist, mit einem Material beschichtet, das Funkwellen stark
absorbiert oder diffus streut. Da der Durchmesser der Richtfunkantenne
(1) mit kreisförmiger Öffnungsfläche
und die Kantenlänge des Schirms (4) ungefähr
gleich groß sind, wird das reflektierte Strahlenbündel
von dem Schirm (4) nahezu vollständig aufgefangen.
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In 2 ist
die Reflexion des von der Richtfunkantenne (1) in Richtung
der Hauptabstrahlrichtung, die als 0° definiert wird, abgestrahlten
Strahlenbündels, das auf die Antennenverkleidung (3)
trifft, dargestellt. Beim Einfallswinkel ϑ, der definiert
ist als der Winkel zwischen einfallendem Strahl und der Flächennormalen (12)
auf die Antennenverkleidung (3), ist die Reflexionsrichtung ϑR = π – 2ϑ.
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Die
Reflexionen an der Antennenverkleidung vergrößern
die Nebenstrahlung der Antenne in Reflexionsrichtung φ
R. Die resultierende Winkeldämpfung
der Richtfunkantenne in dieser Richtung beträgt:
mit den
Bezeichnungen
- aR
- = Reflexionsdämpfung
der Antennenverkleidung beim Einfallswinkel ϑ einer ebenen
Welle,
- a(φ)
- = Winkeldämpfung
der unverkleideten Antenne in Richtung φ = φR.
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Ist
die Reflexionsdämpfung aR der Antennenverkleidung
kleiner als die Winkeldämpfung a(φ) der unverkleideten
Richtfunkantenne, dann wird die resultierende Winkeldämpfung
der verkleideten Richtfunkantenne in Reflexionsrichtung a(φR) im Wesentlichen durch die Reflexionsdämpfung
der Antennenverkleidung bestimmt.
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Im
Einfallswinkelbereich von ±45° auf die Antennenverkleidung
liegt die Reflexionsrichtung im rückwärtigen Winkelbereich
von –90° bis +90° des Richtdiagramms
der verkleideten Richtfunkantenne. In diesem Winkelbereich treten
daher selbst im günstigsten Falle im horizontalen Richtdiagramm
der verkleideten Richtfunkantenne Nebenzipfel in der Größenordnung
von 20–30 dB auf. Die Nebenstrahlungsdämpfung
im rückwärtigen Winkelbereich muss also gemäß der
Forderung der BNetzA in jedem Fall auf Werte größer
50 dB erhöht werden. Dieser Wert wird mit dem antennennahen
Schirm sicher erreicht.
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- 1
- Richtfunkantenne
- 2
- Antennenträger
- 3
- Antennenverkleidung
- 4
- Schirm
- 5
- Schirmhalterung
- 6
- Schelle
- 7
- horizontaler
Halterungsarm
- 8
- Kreuzkupplung
- 9
- vertikaler
Halterungsarm
- 10
- Schirmebene
- 11
- Hauptstrahlrichtung
der Richtfunkantenne
- 12
- Flächennormale
der Antennenverkleidung
- 13
- Flächennormale
des Schirms
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004002374
A1 [0005]
- - DE 10215733 A1 [0005]
- - DE 19902511 A1 [0005]
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