DE2639348B1

DE2639348B1 - Schaltungsanordnung zum gegenseitigen entkoppelten anschalten mehrerer sender unterschiedlicher sendefrequenzen an ein antennensystem

Info

Publication number: DE2639348B1
Application number: DE19762639348
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Braak Dirk Johan
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1976-09-01
Filing date: 1976-09-01
Publication date: 1977-12-22
Also published as: NO149191C; SE7709739L; AU509501B2; NO772983L; SE437316B; FR2363936B1; IT1085165B; AU2844677A; US4148038A; AT359132B; NO149191B; NL7709525A; ATA718576A; GB1555591A; DK388077A; FR2363936A1; DK144399C; DE2639348C2; CH623428A5; SE437316C

Description

ORIGINAL INSPECTED

Antennensystem zu übertragen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Schaltungsanordnung ferner so auszubilden, daß sie einfach aufzubauen ist und nur einen geringen Platzbedarf erfordert.

Die Erfindung erreicht das gestellte Ziel dadurch, daß zum Anschalten von vier Sendern (S 1 bis 54) an ein aus vier gleichen Einzelantennen (A 1 bis A 4) mit Richtwirkung bestehendes Antennensystem vier 3-dB-Koppler (Ki bis K 4) vorgesehen sind, wobei an die Eingänge zweier Koppler (K 1, K 3) je ein Sender (S 1, 52 und 53, 54) und an die Ausgänge der beiden anderen Koppler (K2, K4) je eine Antenne (Ai, A 2 und A3, A4) angeschlossen ist und die Koppler mit ihren anderen Ein- und Ausgängen miteinander zu einem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeweils ein Ausgang eines Kopplers mit einem Eingang des benachbarten Kopplers verbunden ist und jeweils auf einen mit Sendern verbundenen Koppler ein mit Antennen verbundener Koppler folgt (F i g. 1).

Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zum Anschalten von vier Funksendern an ein Antennensystem anhand der Figuren näher erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt das elektrische Schaltbild der beispielsweisen Schaltungsanordnung nach der Erfindung;

Fig. 2 zeigt die räumliche Anordnung der Antennen nach der F ig. 1;

Fig. 3 zeigt den stockwerkartigen Aufbau mehrerer gleicher Schaltungsanordnungen, wie in der Fig.2 dargestellt

In der Fig. 1 bezeichnen Ki bis K4 die vier 3-dB-KoppIer. Die vier 3-dB-Koppler Ki bis K\ sind jeweils mit dem einen Eingang 1 und dem diagonal gegenüberliegenden Ausgang 2 in Reihe hintereinandergeschaltet und bilden so eine zweite Brückenschaltung. Das Antennensystem, an welches die vier Sender 51 bis 54, von denen jeder auf eine andere Sendefrequenz fest abgestimmt ist, angeschaltet sind, besteht nach der Erfindung aus vier Einzelantennen A1 bis A 4. Die vier Einzelantennen Λ 1 bis Λ 4 sowie die vier Sender 51 bis 52 sind je paarweise an den jeweils anderen Eingang 3 sowie an den jeweils anderen Ausgang 4 der 3-dB-Koppler Ki bis K 4 angeschaltet. Die Anschaltung ist dabei nach der Erfindung ferner so vorgenommen, daß je zwei Sender 51,52; 53,54 bzw. je zwei Einzelantennen Ai, A2; A3, A4 mit dem Ein- und Ausgang 3,4 der beiden übernächsten 3-dB-Koppler K1, K3 bzw. K2, K4 verbunden sind.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit vier 3-dB-Kopplern unterscheidet sich somit von den z. B. aus dem Kathrein-Prospekt: »3-dB-Koppler«, herausgegeben im Oktober 1969, oder aus dem Anspruch 2 der DT-AS 12 19 999 bekannten Schaltungen mit 3-dB-Kopplern dadurch, daß sie keinen Belastungswiderstand aufweist. Demgegenüber haben alle bekannten Schaltungsanordnungen von 3-dB-Kopplern zum rückwirkungsfreien Zusammenschalten zweier Sender und einer Antenne einen Belastungswiderstand, der einen ι ο Verlustwiderstand darstellt.

Dies hat zur Folge, daß die von den Sendern auf die Antennen übertragene Sendeleistung um etwa 6 dB gedämpft wird. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind hingegen diese Belastungswiderstände jeweils durch einen Sender oder eine Antenne ersetzt. Die Sendeleistung wird infolgedessen nahezu ungedämpft auf das Antennensystem übertragen. Dies bedeutet, daß zum Erreichen der gleichen abgestrahlten Antennenleistung wie bei den bisher bekannten 3-dB-Kopplern die Sendeleistung eines jeden Senders 51 bis 54 nur etwa den vierten Teil derjenigen betragen muß, die bei den bekannten Anordnungen erforderlich ist.

In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind die vier Brückenzweige der vier 3-dB-Koppler Ki bis K 4 jeweils mit drei Leitungen der Länge A/4 sowie einer Leitung der Länge 3 A/4 aufgebaut. Vorzugsweise werden als Leitungen Koaxialleitungen verwendet. Die Leitungen stellen für die zu übertragenden Frequenzen jeweils nur eine sehr geringe Dämpfung dar.

Die Eingangs- bzw. Ausgangswiderstände der Einzelantennen A1 bis A4 und der Sender 51 bis 54 sind untereinander gleich und an den Wellenwiderstand der 3-dB-KopplerKIbisK4angepaßt.

Als Einzelantennen A 1 bis A 4 sind weiter Richtantennen vorgesehen. Die Richtantennen sind insbesondere als λ/2 Dipole ausgebildet, die als 90°-Winkelreflektorstrahler mit senkrechter Polarisation ausgelegt sind. Jede dieser Richtantennen hat somit innerhalb eines Sektors von etwa 90° eine keulenförmige Charakteristik der Strahlung, die in den beiden ±45°-Strahlrichtungen zur Hauptstrahlrichtung um 3 dB geringer ist. Die Richtantennen Al bis A4 sind räumlich so aufgestellt, daß die Hauptstrahlrichtungen von je zwei Richtantennen Al, A3 bzw. A2, A4 zueinander entgegengesetzt sind. Ferner so, daß die Hauptstrahlrichtungen beider Antennengruppen A 1, A 3 bzw. A 2, A 4 senkrecht zueinander stehen.

so Die getroffene Anordnung der Richtantennen ergibt für die vier Sender 51 bis 54 folgende relativen Phasenlagen an den Richtantennen A 1 bis A 4:

S₁:

Αι	O	S₂:	Αι	π	S₃:	Αι	O	S₄:	Αι	O
A₂	O		A₂	π		A₂	π		A₂	π
A₃	π		A₃	π		A₃	π		A₃	O
A₄	O		A₄	O		A₄	π		A₄	O

In den Zentren der Überschneidungsgebiete je zweier Richtantennen z. B. A l/A 2; A 3/A 4 können somit Strahlungsminima und damit Feldstärkeminima auftreten. Diese werden vermieden, wenn in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zwei der in entgegengesetzter Richtung strahlenden Richtantennen, z. B. A 2, A 4, über ein Laufzeitglied L etwa um A/4 größere Leitungslänge an die 3-dB-Koppler K 2, K 4 angeschlossen werden als die beiden anderen Richtantennen Al, A 3.

An den vier Richtantennen A 1 bis A 4 ergeben sich dann folgende relativen Phasenlagen:

Si:

5

0

S₂:

Αι

26

39

348

Αι

O

π/2

6

Αι

O

π/2

A₂

3

S₄:

A₂

3 π/2

Αι

π

A₃

π

S3'·

A₃

π

π/2

A₃

O

A₂

π/2

A₄

3 π/2

A₄

3

A₄

π/2

A3

π

A₄

π/2

In den Überlappungsgebieten der Richtantennen A 1 bis A 4 treten damit um r/2"größere Feldstärken auf, als sie an der gleichen Stelle von einer Richtantenne erzeugt werden. Die vier Richtantennen erzeugen dann ein annähernd kreisförmiges Summen-Richtdiagramm.

Ein besonders günstiger platzsparender sowie übersichtlicher Aufbau der Schaltungsanordnung wird erreicht, wenn die vier als Winkelreflektorantennen ausgebildeten Richtantennen A 1 bis A 4 sowie die vier 3-dB-Koppler K1 bis K 4, wie die F i g. 2 zeigt, zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Die vier 3-dB-Koppler Ki bis AT 4 sind hierbei zweckmäßig zwischen den im rechten Winkel zueinander aufgestellten vier Richtantennen Λ 1 bis A 4 angeordnet. Die zugehörigen vier Sender 51 bis 54 können von der Baueinheit entfernt an günstiger Stelle aufgestellt werden und sind über Verbindungskabel an die 3-dB-Koppler angeschlossen.

Sind in einem Funkverkehrsbereich eine größere Zahl von Sprechkanälen vorgesehen und dementsprechend mehrere Sender und Sendeantennen mit 3-dB-Kopplern erforderlich, so werden mehrere der vorstehend beschriebenen Baueinheiten stockwerkartig übereinander aufgestellt. Vorteilhafterweise werden dazu die jeweils vier Richtantennen Λ 1 bis Λ 4 jeder Gruppe untereinander in gleicher Höhe an einem al& Tragrohr vorgesehenen Hohlrohr geeigneten Durchmessers sowie passender Wandstärke befestigt Die zu jeder Antennengruppe gehörenden vier 3-dB-Koppler, die z.B. mit konzentrischen Leitungen aufgebaut sind, werden im Innern des mit Durchführungen versehenen Tragrohres angebracht. Um möglichst kurze Verbindungsleitungen zwischen den 3-dB-Kopplern Ki bis K 4 und den angeschlossenen Sendern 51 bis 54 zu erhalten, empfiehlt es sich, in diesem Falle die Sender auf der gleichen Stockwerkshöhe wie die 3-dB-Koppler und die Sendeantennen aufzustellen.

Liegen die verwendeten Sendefrequenzen im Bereich von etwa 450 MHz, so können beispielsweise zwölf der beschriebenen Baueinheiten mit je vier Sendern, vier Richtantennen und vier 3-dB-Kopplern in einem Turm von nur etwa 3 m Höhe untergebracht werden. Verwendet man ferner als Richtantennen Ai bis Λ 4 Winkelreflektorantennen, die den bekannten Corner-Reflektorantennen ähnlich sind, mit einem Öffnungswinkel von etwa 0,7 χ 0,7 Metern, so ergeben sich als Grundfläche für den Turm etwa 2 χ 2 m.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum gegeneinander entkoppelten Anschalten mehrerer Sender unterschiedlicher Sendefrequenzen an ein Antennensystem mittels 3-dB-Kopplern mit je zwei Eingängen und Ausgängen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschalten von vier Sendern (S 1 bis 54) an ein aus vier gleichen Einzelantennen (A 1 bis A 4) mit Richtwirkung bestehendes Antennensystem vier 3-dB-Koppler (Ki bis K4) vorgesehen sind, wobei an die Eingänge zweier Koppler (K 1, K 3) je ein Sender (Si, S2 und 53, 54) und an die Ausgänge der beiden anderen Koppler (K 2, KA) je eine Antenne (Ai, A2 und A3, A4) angeschlossen ist und die Koppler mit ihren anderen Ein- und Ausgängen miteinander zu einem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeweils ein Ausgang eines Kopplers mit einem Eingang des benachbarten Kopplers verbunden ist und jeweils auf einen mit Sendern verbundenen Koppler ein mit Antennen verbundener Koppler folgt (F i g. 1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einzelantennen (Ai-A4) mit Richtwirkung vertikal polarisierte Winkelreflektorantennen mit keulenförmigem Richtdiagramm vorgesehen sind, die so aufgestellt sind, daß die Richtdiagramme je zweier Winkelreflektorantennen entgegengesetzt zueinander sowie senkrecht zu den Richtdiagrammen der beiden anderen Winkelreflektorantennen ausgerichtet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel des Richtdiagramms jeder Winkelreflektorantenne (Ai -A 4)90° ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel der Richtdiagramme jeder Winkelreflektorantenne (Ai-A4) größer als 90° so gewählt ist, daß die Strahlungsintensität der Richtdiagramme bei ±45° Abweichung von der Haupt- und Symmetrieachse annähernd um 3 dB kleiner als diejenige der Hauptachse ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen eines annähernd kreisförmigen Richtdiagramms der vier Winkelreflektorantennen (Ai-A4) zwischen zwei der Winkelreflektorantennen entgegengesetzter Strahlungsrichtung und den Eingang bzw. den Ausgang des mit diesen Winkelreflektorantennen beschalteten 3-dB-Kopplers je ein λ/4-Laufzeitglied eingeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Winkelreflektorantennen (A 1 — A 4) in einer Ebene liegend an einem Tragrohr befestigt und die vier zugehörigen 3-dB-Koppler im Innern des Tragrohres untergebracht sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von je vier Winkelreflektorantennen (Ai-A4) mit den dazugehörenden 3-dB-Kopplern übereinander an einem gemeinsamen Tragrohr angeordnet sind.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zum gegenseitigen entkoppelten Anschalten mehrerer Sender unterschiedlicher Sendefrequenzen an ein Antennensystem mittels 3-dB-Koppler mit je zwei Eingängen und Ausgängen.

Funknetze, die ein dicht besiedeltes Gebiet, beispielsweise eine Großstadt, mit sehr vielen beweglichen Funkteilnehmern funkmäßig versorgen sollen, benötigen dementsprechend viele Funksprechkanäle. Nur dadurch kann ein reibungsloser Funkverkehr mit kurzen Wartezeiten beim Aufbau einer Funksprechverbindung zwischen einem Drahtteilnehmer des Fernsprechnetzes und einem Funkteilnehmer des Funknetzes und umgekehrt erreicht werden. Eine Vielzahl von Sprechkanälen bedingt aber auch den Einsatz entsprechend vieler Funksender und Funkempfänger, da für jeden Sprechkanal ein eigener Funksender und Funkempfänger erforderlich sind.

Sieht man für jeden Funksender eine eigene Sendeantenne vor, so bereitet die Ankopplung eines Senders an seine Sendeantenne keine Schwierigkeiten. Auch ist die Ankopplungsdämpfung gering, und es können Sender kleinerer Leistung eingesetzt werden. Jedoch sind in diesem Falle bei vielen Funksendern entsprechend viele Sendeantennen erforderlich. In dicht besiedelten Gebieten und daher beschränkten Platzverhältnissen ist es aber sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, mehrere Sendeantennen auf engstem Räume so aufzustellen, daß zum einen im gesamten Sendegebiet eine gleichmäßige Feldstärkeverteilung erreicht wird und daß zum anderen die Sendeantennen sich gegenseitig nicht beeinflussen und somit Rückwirkungen auf die angeschlossenen Funksender auftreten, die z. B. Intermodulationen in den Endstufen hervorrufen.

Schaltet man, um die Zahl der Sendeantennen herabzusetzen, mehrere Funksender an eine gemeinsame, entsprechend breitbandige Sendeantenne, so muß das Anschalten über Entkopplungsglieder erfolgen, um Rückwirkungen auf die Endstufen zu vermeiden. Ist der Frequenzabstand zwischen den einzelnen Sendefrequenzen hinreichend groß, können als Entkopplungsglieder Frequenzweichen, wie sie beispielsweise aus der DT-PS 7 11 668 und der DT-AS 12 33 513 bekannt sind, die nur eine geringe Durchlaßdämpfung aufweisen, vorgesehen werden. Die Leistung der Funksender kann dann ebenfalls klein gehalten werden. Liegen die Sendefrequenzen jedoch dicht beeinander, so ist eine Entkopplung mit Frequenzweichen nicht mehr möglich. In diesen Fällen sind zum Anschalten mehrerer Funksender an eine gemeinsame Sendeantenne sogenannte 3-dB-Koppler erforderlich, beispielsweise bekannt aus der FR-PS14 55 139. Diese haben aber wieder den Nachteil, daß sie eine Kopplungsdämpfung von 3 dB aufweisen, so daß nur etwa ein Viertel der vom Funksender abgegebenen Leistung an die Sendeantennen gelangt. Um im Sendegebiet die gleiche Feldstärke wie hei direkter Ankopplung von vier Funksendern an vier einzelne Sendeantennen zu erhalten, muß deshalb die Leistung der Sender um etwa das Vierfache höher sein.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher eine Schaltungsanordnung zum gegenseitigen entkoppelten Anschalten mehrerer Funksender unterschiedlicher Sendefrequenzen an ein gemeinsames Antennensystem mittels 3-dB-Kopplern mit je zwei Eingängen und Ausgängen, die es ermöglicht, die volle Ausgangsleistung der Funksender nahezu ungeschwächt auf das