DE60122029T2 - Blitzschutz für eine aktive Antenne mit Patch/Mikrostreifenleiterelementen - Google Patents

Blitzschutz für eine aktive Antenne mit Patch/Mikrostreifenleiterelementen Download PDF

Info

Publication number
DE60122029T2
DE60122029T2 DE60122029T DE60122029T DE60122029T2 DE 60122029 T2 DE60122029 T2 DE 60122029T2 DE 60122029 T DE60122029 T DE 60122029T DE 60122029 T DE60122029 T DE 60122029T DE 60122029 T2 DE60122029 T2 DE 60122029T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
antenna elements
patch antenna
patch
conductive
drain lines
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60122029T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60122029D1 (de
Inventor
Mano D. Rockwall Judd
Thomas D. Lockport Monte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commscope Technologies AG
Commscope Technologies LLC
Original Assignee
Andrew AG
Andrew LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Andrew AG, Andrew LLC filed Critical Andrew AG
Application granted granted Critical
Publication of DE60122029D1 publication Critical patent/DE60122029D1/de
Publication of DE60122029T2 publication Critical patent/DE60122029T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/28—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the amplitude
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/002—Protection against seismic waves, thermal radiation or other disturbances, e.g. nuclear explosion; Arrangements for improving the power handling capability of an antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Antennen für Kommunikationssysteme, und insbesondere ein neues aktives Antennensystem, das Patch-/Mikrostreifenantennenelemente verwendet und insbesondere eine neue Sicherungseinrichtung vor Blitz, Glimmen und niederfrequenter atmosphärischer Energie für solch ein Antennensystem.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In Basisstationen für die meisten Zellular/PCS-Systeme, in denen die Antennen und Kabel vollständig passiv sind, verursachen nahe Blitzschläge (oder Glimmentladungen oder hohe atmosphärische Energie) Zuverlässigkeitsbedenken, da die Antenne als ein "Schwamm" auf die Blitz-(oder Glimmatmosphärische Entladungs-)Energie und die Hochspannung zu der empfindlichen Elektronik kanalisiert. Natürlich wird im Falle von direkten Einschlägen das Antennensystem typischerweise verdampft. Jedoch wird für habe Einschläge, bei denen das örtliche Gebiet um die Antenne mit Hochspannungsfeldenergie gesättigt wird, der Schutz der Basisstationselektronik vor dieser Energie gewährt. Diese Systeme verwenden oft Blitzableitungssysteme, oft einfach hochspannungsfähige Kondensatoren (Hochpassfilter), die die mit dem Blitz verbundene Niederfrequenz- und Gleichstromenergie unterdrücken. Diese Ableiter sind oft einfach in Serie über Verbinder mit dem Funkfrequenzkabel mit dem Kabel an der Antenne, nahe der Antenne und/oder nahe dem Basisturm befestigt (wie in 1 gezeigt).
  • Zusätzlich kann sogar die Anwesenheit von einfachem atmosphärischem Aufbau (Gleichstromenergie) auf der Oberfläche der Antennenelemente eine bedeutende Spannung erreichen, um aktive Komponenten schwer zu beschädigen, die nicht durch oben beschriebene herkömmliche Blitzableiter geschützt sind, wie z.B. ein Hochspannungskondensator in Serie mit dem Kabel.
  • Die oben referenzierten früheren Anwendungen offenbaren ein neues aktives Verstärkersystem, in dem Patch- oder Mikrostreifentypantennenelemente in Antennenfeldern angeordnet sind, wobei jedes Antennenelement mit einem Niederleistungsverstärkerchip ausgestattet ist, der nah benachbart zu dem Antennenelement oder zumindest innerhalb des gleichen Gehäuses oder auf dem gleichen Schaltbrett wie das Antennenelement ist.
  • Für solche "aktiven" Antennensysteme, die aktive Elektronik (Verstärker, Transistoren, Phasenschieber,...) innerhalb der Antennenanordnung verwenden, schützt die Verwendung des oben beschriebenen herkömmlichen Blitzableiters die Elektronik nicht. Solch ein Schutz würde ein Ableitungssystem oder Gerät innerhalb der Antenne selbst benötigen, um die Niederfrequenz- und Gleichstromenergie abzuleiten bevor diese irgendwelche Elektronik erreicht. Dies erweist sich als schwierig, da herkömmliche Ableitungsgeräte typischerweise groß (ein Inch oder mehr im Durchmesser) und teuer sind. Zusätzlich kann die Verwendung eines Ableiters dieses Typs die Leistungsfähigkeit der Elektronik nachteilig beeinflussen, da die kapazitiven Eigenschaften des Ableiters die Schaltkreisimpedanz nachteilig beeinflussen.
  • Die internationale Offenlegungsschrift Nr. WO 97/43799 offenbart eine flache öffnungsgekoppelte Antenne mit einer Vielschichtanordnung. Eine Rückseite der Antenne umfasst ein metallisches Reflektorgerät einschließlich einer Hohlstruktur mit getrennten schachtelähnlichen Fächern, die in Registrierung mit strahlenden Feldern angeordnet sind, die Paaren von orthogonalen Schlitzen und Fußelementen entsprechen, wobei die Mikrowellenausbreitung innerhalb der hohlen Metallstruktur wesentlich unterbrochen wird und jegliches wechselseitiges Koppeln zwischen den orthogonalen Schlitzen vermieden wird.
  • Das Dokument von H. Legay et al., "Via-hole effects in a patch microstrip antenna: application to active antennas", JINA CONFERENCE 1990, 13.–15. November 1990, Seiten 317–320, Nizza, Frankreich, beschreibt Strom- und Spannungsmuster in einer Patchantenne.
  • Das Dokument JP 05 206729 offenbart Vorrichtungen zum Ableiten statischer Ladungen von Patchantennen.
  • ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit einer öffnungsgekoppelten Mikrostreifenpatchantenne beschrieben, die in einer Basisstationssektorantenne mit aktiver Elektronik verwendet wird; jedoch ist die Erfindung nicht so begrenzt, sondern kann in Verbindung mit Patchantennen in anderen Anwendungen verwendet werden. Typischerweise ist der strahlende Mikrostreifenpatch auf einem dielektrischen Superstrat lokalisiert und die Gleichspannung des (metallischen) Patch gleitet in Bezug auf das Nullpotenzial oder die Masse. Falls sich eine statische Ladungen auf dem (metallischen) Patch entwickelt und durch die Öffnung an die Mikrostreifenzuführleitung entlädt, ist ein Schaden oder Versagen der aktiven Elektronik, die mit der Mikrostreifenzuführerleitung verbunden ist, möglich. Da die Antenne mit einer einzelnen Polarisation, z.B. vertikaler Polarisation, arbeitet, beeinträchtigt irgendeine Gleichstromverbindung mit dem Patch in der entgegengesetzten Polarisation, z.B. horizontaler Polarisation, das gewünschte Strahlungsmuster nicht.
  • Gemäß einem ersten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung aus einem aktiven Antennensystem, das die Merkmale gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 umfasst.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung aus einem Verfahren, das die Schritte gemäß dem unabhängigen Anspruch 13 besitzt.
  • Um daher statischen Ladungsaufbau zu verhindern, stellt die Erfindung eine leitende Hochimpedanzspur bereit, die mit dem strahlenden Patch in der orthogonalen Polarisation (z.B. orthogonal zu der Patchpolarisation) befestigt ist. Diese leitenden Spuren sind zusammen mit einer leitenden vertikalen Spur entlang der Achse des Feldes verbunden, die an einer geeigneten Position mit der elektrischen Masse verbunden ist.
  • In einer Ausführung ist dieses Erdungssystem aus leitenden Spuren auf dem Superstrate platziert, so dass die leitenden Spuren nicht das Strahlungsmuster der Basisstation oder VSWR (Stehwellenverhältnis) stören. Für den Fall der vertikalen Polarisation der Antennenelemente, falls die vertikalen Spuren, die die individuellen engen statischen (horizontalen) Ableitungsleitungen zusammen verbinden, zu nah an den strahlenden Patches sind, kann das Strahlungsmuster und das VSWR entarten. Daher wird die vertikale Spur von dem strahlenden Patch getrennt. In einem Beispiel der Erfindung ist die vertikale Spur ungefähr 0,45 λ0 (0,45 einer Freiraumwellenlänge) von der Kante des strahlenden Patches entfernt.
  • Falls lediglich eine (vertikale) Spur verwendet wird, um mit den (horizontalen) Leitungen von dem Patch zu verbinden, ist die Erzeugung einer gewissen unerwünschten Asymmetrie in dem Azimuthstrahlungsmuster möglich. Durch Gestalten eines Systems von Spuren mit Symmetrie um die Mitte des strahlenden Patch in einer Ausführung der Erfindung, wird mechanische Symmetrie beibehalten und demgemäß bleibt das Azimuthstrahlungsmuster symmetrisch.
  • In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist es ein Ziel, das Erdungssystem aus leitenden Spuren auf dem Superstrat so zu überlagern, dass die leitenden Spuren mit dem strahlenden Patch wechselwirken, um eine erwünschte Wirkung in dem gesamten (Azimuth) Strahlungsmuster zu erzeugen. Einige erwünschte Wirkungen zu dem (Azimuth) Strahlungsmuster sind: a) Rückstrahlung zu unterdrücken und b) Formen des Musters innerhalb der Sektorabdeckung, z.B. Schneiden des Musters, um schneller nach der Sektorkante abzurollen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen ist:
  • 1 eine vereinfachte Vorführung einer turmmontierten passiven Antenne in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik;
  • 2 eine vereinfachte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Patchantennensystems, das Öffnungskoppeln in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik verwendet;
  • 3 eine Seitenansicht, ähnlich zu 2, die ein Beispiel eines Patchantennensystems ähnlich zu 2 zeigt, die jedoch elektronische Komponenten an unterschiedlichen Stufen des gemeinsamen Fußes in Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung umfasst;
  • 4 eine Ansicht, teilweise unterbrochen, die ein Beispiel einer Vielzahl von Patch-/Mikrostreifenantennenelementen z.B. aus der Ausführung aus 3 zeigt;
  • 5 eine vereinfachte Ansicht, die ein Beispiel eines einzelnen Patchantennenelementes zeigt, das in einer vertikalen Richtung polarisiert ist;
  • 6 eine Ansicht einer Ausführung, die ein vertikales Feld von Patchantennenelementen zeigt, die mit statischen Ableitungsleitungen an beiden Seiten bereitgestellt sind;
  • 7 eine Ansicht, die ein Beispiel einer statischen Ableitungsleitung auf beiden Seiten des Patchantennenelementes zeigt;
  • 8 eine Seitenansicht, einer Vergangenheit einer Ausführung, die zusätzlich die statischen Ableitungsleitungen zeigt, die auf einem gedruckten Schaltkreisbrett geätzt sind; und
  • 9 eine Seitenansicht einer Ausführung, die zusätzlich eine metallische Rückwand oder ein Gehäuse und einen koaxialen Verbinder zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNG
  • 1 zeigt eine herkömmliche Anordnung für eine zellulare oder PCS-Basisstation 20, die einen Turm 22 mit einer passiven Antenne 25 und massebasierte Elektronik 24 umfasst, die mit der Antenne 25 durch ein Funkfrequenzkabel 26 verbunden ist. Blitzableiter 28, 30 werden entweder nach der Antenne an der Turmspitze oder an der Basisstation vor der Elektronik oder beides verwendet. Typischerweise sind die Ableiter 28, 30 Hochspannungskondensatoren die in Serie mit dem Funkfrequenzkabel 26 verdrahtet sind. Dies hindert Niederfrequenz- oder Gleichstrom, der mit der absorbierten Glimmenergie von einem nahverfehlten Blitzschlag verknüpft ist, davor durch das Funkfrequenzkabel in die Basisstationselektronik zu fahren.
  • 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines typischen Patchantennensystems 40, das ein Feld von Patchantennenelementen (oder „Platten") 42 und ein Öffnungskoppeln der Teilantennenelemente 42 mit einem gemeinsamen Fuß 44 an Öffnungen (Blende) 46 in einer Grundfläche 48. Jedoch gilt die Erfindung ebenso für koaxiale (Kabel) Kopplungstechniken. Der gemeinsame Fuß (hier als Streifenleitungsanordnung gezeigt) ist zur Erleichterung der Darstellung in einer isometrischen Ansicht gezeigt. In einer dreidimensionalen physikalischen Ausführung würde der gemeinsame Fuß in der gleichen Ebene wie die Streifenleitungskopplung mit den Patches sein, die aus dem gleichen Substrat geätzt sind (nicht gezeigt in 2). Der gemeinsame Fuß könnte ebenso als koaxiale (Kabel) Anordnung verwendet werden. Der letzte Fußausgang ist durch einen Verbinder mit dem Koaxialkabel 26 verbunden, das den Turm 25 (1) durchquert. An der Spitze und der Basis des Turmes 25 sind herkömmliche Blitzableiter 28, 30. Wie oben erwähnt, sind diese typischerweise große Serienkondensatoren, die mit extrem großen Spannungen umgehen können, und die agieren, um Gleichstrom und niederfrequente Ströme zu unterdrücken. Folgend zu dem Blitzableiter 30 ist die Basisstationselektronik 24, typischerweise innerhalb eines Schutzraums (siehe 1), und umfasst von Verstärkern, Sende-Empfangsgeräten und Modems.
  • 3 zeigt die Antennen-(Feld)-Anordnung aus 2, angezeigt durch die gleichen Bezugszeichen, und weiter einschließlich eines Antennengehäuses 60 (z.B. ein Radom 62 plus einer Rückwand/Extrusion 64). Das Gehäuse ist in 3 als einfaches Rechteck gezeigt; jedoch können das eigentliche Radom und die Rückwand unterschiedliche Gestaltungen und Formen einnehmen. Typischerweise wird das Radom 62 aus dielektrischem Material gemacht, und die Rückwand/Extrusion 64 aus einem metallischem Material (so wie z.B. Aluminium). Für ein passives Antennensystem wird die Wechselwirkung und Funktionalität des Gehäuses typischerweise mit Bezug auf Einflüsse von Blitz (Glimmentladung) und statischem Aufbau nicht berücksichtigt. Jedoch zeigt 3 das allgemeine Konzept für ein aktives Antennensystem in Übereinstimmung mit der Erfindung. Hier werden elektronische Komponenten 66 (bezeichnet mit "E") an verschiedenen Stufen des gemeinsamen Fuß 44 gezeigt; direkt nach jedem Antennenelement 42 (direkt an jedem Fußpunkt) und/oder an unterschiedlichen Stufen vor einem letzten Eingangs-/Ausgangsverbinder 68. Diese Anordnung bezieht sich sowohl auf Übertragungs- als auch Empfangsantennen oder auf Antennen, die als Übertragungs-/Empfangsantennen verwendet werden. Die aktiven Bauteile 66 können jedwede getrennten Geräte oder eine Anzahl von getrennten Geräten, ICs oder Schaltkreisen sein, sowie Verstärker (Geräte oder Schaltkreise), aktive Phasenschieber, Funkfrequenzleistungsdetektoren, LNAs (rauscharme Verstärker), etc. sein.
  • Das allgemeine Problem im Falle von solch einer aktiven Antennenanordnung ist, dass (Gleichstrom oder niederfrequente) Hochspannungsfelder an den Patches oder den Strahlungs-/Sammlungsoberflächen 42 absorbiert (gesammelt) werden können und mit der Mikrostreifenübertragungsleitung 44 über die Kopplungsöffnung(en) (oder Blende) 46 in der gleichen Art und Weise wie die beabsichtigte Funkfrequenz (Hochfrequenz) Energie gekoppelt werden können. Zusätzlich kann statische (Gleichstrom) Energie potenziell auf den Platten/Patches 42 mit regelmäßigem Zusammenbruch zu den Mikrostreifenübertragungsleitungen 44 aufgebaut werden. Diese Energiequellen können die empfindlichen (typischerweise Niederleistungs) aktiven Bauteile 66 an unterschiedlichen Stufen auf der Übertragungsleitung und dem gemeinsamen Fuß 44 vermindern oder zerstören.
  • 4 zeigt ein Beispiel einer Vielzahl von Patch/Mikrostreifenantennenelementen 42, die eine typische Antenne umfassen. Die gezeigte Konfiguration ist eine einzelne Säule von M-Antennenelementen 42, jedoch bezieht sich dieses Konzept leicht genauso gut auf allgemeine (zweidimensionale) M × N Felder aus Elementen. Diese Elemente werden typischerweise auf einem dielektrischen Substrat (oder "Superstrat") 70 geätzt, das oberhalb der Grundfläche 48 lokalisiert ist, die die Öffnungen 46 (nicht gezeigt in 4) umfasst, wie z.B. einer schwebenden Leiterplatte (PCB), die nicht direkt mit der Grundfläche 48 verbunden ist (z.B. ein Luftspalt zwischen den zwei Platten). Dieses Substrat 70 kann ein PCB (eine Leiterplatte) sein.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines einzelnen Patchantennenelementes 42, eines der Elemente aus 4, mit der Polarisation des Antennenelementes als durch Pfeile 55 vertikal angezeigt. Daher ist die Funkfrequenzspannung an der Spitze und dem Boden des Patches 42 am höchsten. Die Funkfrequenzspannung ist an der Symmetrielinie (dem Zentrum) 45 des Patches annähernd Null, wie in 5 gezeigt. In dem Gebiet direkt oberhalb und unterhalb der Symmetrielinie ist die Funkfrequenzspannung niedrig und wächst auf ein Maximum (bei der Patchresonanzfrequenz) zu der Spitze und dem Boden des Patches hin an. Jedoch sind die Niederfrequenzenergie und die Gleichstromenergie (Spannung) ziemlich gleichmäßig über den gesamten Patch verteilt. Daher kann diese Energie an beinahe jedem Punkt auf dem Patch abgezapft werden. Es ist ersichtlich, dass die gleichen Betrachtungen sich auch auf andere Polarisationsrichtungen der Patches anwenden lassen würden, z.B. horizontal, diagonal, etc..
  • Daher ist es möglich, die Niederfrequenz-(oder Gleichstrom-) Energie durch Verbinden einer Anzapfungs- oder statischen Ableitungsleitung (Mikrostreifenleitung oder koaxiale Leitung) an Punkten/Gebieten auf oder nahe der Symmetrielinie 45 des Patches abzuzapfen, ohne die Funkfrequenzfunktionalität der Patchanordung (z.B. Abzapfen von Funkfrequenzenergie in einer unerwünschten Art und Weise) bedeutend zu berühren.
  • 6 zeigt eine Ausführung der Erfindung, die einen Weg zeigt, dieses zu erreichen. Metallische Streifenleitungen (oder koaxiale Leitungen) 75 sind mit dem Symmetriegebiet des Patch verbunden und dienen als statische Ableitungsleitungen oder Abzapfungen. Dieses Diagramm zeigt die Abzapfungen an beiden Seiten des Patches. Die Konstruktion behält die Funkfrequenzcharakteristik ausgeglichen und „verdreht" das Strahlungsmuster nicht zur Rechten oder Linken des Patches (in diesem Fall dreht sich das Azimuthmuster nicht zur einen oder anderen Seite).
  • 7 zeigt ein Beispiel mit statischen Ableitungsleitungen 75 auf lediglich einer Seite und einen Draht 80, der von der rechten unteren Ecke der Ableitungsleitung 75 mit der Masse verbunden ist. In diesem Fall kann die Masse einer Grundfläche 48 mit Öffnungen oder die Rückwand 64 oder der (geerdete) äußere Verbinder des Verbinders 52 oder des äußeren Leiters des Koaxialkabels 26 (zu der Basisstation) sein. In dieser Hinsicht zeigt 6 einen Verbinder oder Stift 82 auf dem die elektrischen Substrat oder PCB 70, der verwendet werden kann, um eine ähnliche Masseverbindung zu bewirken.
  • 8 zeigt eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht einer Ausführung, die das Patchantennensystem zusammen mit statischen Blitzschutzableitungsleitungen 75 darstellt, die mit der Masse verbunden sind. Daher wird die absorbierte Gleichstrom- oder Niederfrequenzenergie direkt zu der Masse getragen, und passiert eben nicht durch die Antennen (Funkfrequenz) Öffnungen 46, zu der Streifenleitung (oder Koaxial) Fußleitungen 44 und geht nicht durch die empfindliche Elektronik 66.
  • 9 zeigt eine Ausführung eines vollständigeren Systems, in dem die gesamte interne Elektronik 66 nun von der Blitz-, Glimm- oder atmosphärischen (Niederfrequenz oder Gleichstrom) Energie abgeschirmt ist. Hier wird die (metallische) Grundfläche 48 (mit Öffnungen 46) direkt mit der (metallischen) Rückwand 64 des Systems verbunden. Diese Rückwand 64 ist mit einem Funkfrequenzverbinder 52 für das koaxiale Kabel 26 mit der Basisstation verbunden. Die äußere Abschirmung des Koaxialkabels 26 schaltet die Energie parallel zu der Masse.
  • Sowohl die Rückwand (oder das Antennengehäuse) 64 als auch die Patchgrundfläche 48 werden miteinander verbunden und bilden ein "geschlossenes" Gebiet, das eine Gauss'sche Abschirmung um die gesamte interne Elektronik festlegt. Dies geschieht, um sicherzustellen, dass keine Niederfrequenzfunkfrequenz (bei hoher Spannung/Leistungspegeln) hineinsickern kann und die empfindliche Elektronik beschädigt. Es sollten keine großen Löcher (größer als ungefähr 1,2 cm) irgendwo auf der äußeren Abschirmung oder Umhüllung (Elemente 48 und 64 in der Ausführung aus 9) des Systems sein, die Niederfrequenz- oder Gleichstromenergie zu der internen Elektronik „sickern" lassen. Diese "Umhüllung" verstärkt weiter die Blitzschutzanordnung für die empfindlichen internen elektronischen Komponenten 66. Diese Abschirmung oder Umhüllung könnte ebenso aus metallischem Netz mit einer Netzgröße von weniger als 1/100 Wellenlänge hergestellt werden.

Claims (17)

  1. Aktives Antennensystem (40), das einen Blitzschutz, Glimmschutz und einen Schutz vor niederfrequenter, atmosphärischer Energie besitzt, bestehend aus: einer Vielzahl von Patchantennenelementen (42) in einer linearen Anordnung; einer Fußstruktur (44), die wirksam die Vielzahl der Patchantennenelemente untereinander verbindet; eine erste und zweite, leitende Ableitungsleitung (75), von denen eine an einer Erdungseinrichtung (82) geerdet ist, und beide Ableitungsleitungen mit jedem der Patchantennenelemente verbunden sind, wobei die erste leitende Ableitungsleitung mit der einen Seite eines jeden Patchantennenelementes verbunden ist, und die zweite leitende Ableitungsleitung mit einer entgegen gesetzten Seite eines jeden Patchantennenelementes verbunden ist, die erste und zweite leitende Ableitungsleitung symmetrisch in Bezug auf die Vielzahl der Patchantennenelemente angeordnet sind; die Vielzahl der Patchantennenelemente konfiguriert ist, um in einer gegebenen Richtung polarisiert zu werden; und die Ableitungsleitungen an Punkte der Patchantennenelemente gekoppelt werden, die, während sie in Verwendung sind, keine Funkfrequenzspannung besitzen, das System weiter eine Masseplatte (48) beinhaltet, die elektrisch mit der Rückwand (64) gekoppelt ist, die die Ableitungsleitungen elektrisch über die Erdungseinrichtung mit der Masseplatte gekoppelt sind, und die Masseplatte eine Vielzahl von Öffnungen (46) besitzt, um die Radiofrequenzenergie zwischen den Patchantennenelementen und der Fußstruktur zu koppeln.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Fußstruktur ein Fuß aus gemeinsamen Mikrostreifen ist, der über Öffnungen mit der Vielzahl von Patchantennenelementen gekoppelt ist.
  3. System nach Anspruch 1, das weiter einen koaxialen Verbinder (26) beinhaltet, der wirksam mit der Fußstruktur gekoppelt ist und der einen Erdungsverbindungsteil (82) besitzt, und wobei die Ableitungsleitungen elektrisch mit Erdungsverbindungssteil gekoppelt sind.
  4. System nach Anspruch 1, wobei die Patchantennenelemente und die Ableitungsleitungen auf einem dielektrischen Substrat (70) geführt werden.
  5. System nach Anspruch 1, das weiter einen koaxialen Verbinder (52) beinhaltet, der integriert an die Rückwand montiert ist.
  6. System nach Anspruch 4, wobei die Erdungseinrichtung einen Masseverbinder (82) beinhaltet, der an das elektrische Substrat montiert ist und der elektrisch mit den Ableitungsleitungen gekoppelt ist.
  7. System nach Anspruch 4, wobei die Erdungseinrichtung eine Erdungsleitung (80) beinhaltet, die elektrisch mit den Ableitungsleitungen gekoppelt ist.
  8. System nach Anspruch 4, wobei das dielektrische Substrat räumlich getrennt von und im Allgemeinen parallel zu der Masseplatte ist und die Ableitungsleitungen elektrisch mit der Masseplatte gekoppelt sind.
  9. System nach Anspruch 6, wobei die leitende Rückwand und die Masseplatte eine weitere Schutzstruktur um die Fußstruktur bilden und alle elektronischen Geräte und Schaltkreise mit dieser gekoppelt sind.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Rückwand und die Masseplatte aus einem metallischem Netz mit einer Maschengröße von weniger als einem Hundertstel einer Wellenlänge der Radiofrequenz, die von den Patchantennen übertragen oder empfangen werden soll, gebildet werden.
  11. System nach Anspruch 1, das weiter beinhaltet: ein Antennengehäuse (62, 64), das durch die Rückwand und die Masseplatte gebildet wird, ein oder mehrere elektronische Komponenten (66), die wirksam mit einem oder mehreren Antennenelementen gekoppelt sind und die sich im dem Gehäuse befinden, und das Gehäuse eine weitere Schutzstruktur zum Schutz einer oder mehrerer Antennenelemente und einer oder mehrerer elektronischer Komponenten vor Blitz-, Glimm- und niederfrequenter, atmosphärischer Energie bildet.
  12. System nach Anspruch 11, wobei die Rückwand und die Masseplatte aus einem metallischen Netz mit einer Maschengröße von weniger als einem Hundertstel einer Wellenlänge der Radiofrequenz, die von den Patchantennensystemen übertragen oder empfangen werden soll, gebildet sind.
  13. Verfahren, das einen Blitzschutz, Glimmschutz und Schutz vor niederfrequenter, atmosphärischer Energie für ein aktives Antennensystem (40) vorsieht, das aus einer Vielzahl von Patchantennenelementen (42) in einer linearen Anordnung und einer Fußstruktur (44) besteht, die wirksam die Vielzahl der Patchantennenelemente miteinander verbindet, welches beinhaltet: eine verbindende erste und zweite, leitende Ableitungsleitung (75), von denen eine an einer Erdungseinrichtung geerdet ist und beide Ableitungsleitungen mit jedem der Patchantennenelemente verbunden sind, so dass die erste leitende Ableitungsleitung mit der einen Seite jeder der Patchantennenelemente verbunden ist und die zweite, leitende Ableitungsleitung mit einer entgegen gesetzten Seite jeder der Patchantennenelemente verbunden ist, und Anordnen der ersten und zweiten, leitenden Ableitungsleitung symmetrisch in Bezug auf die Vielzahl der Patchantennenelemente; Polarisieren der Patchantennenelemente in einer gegebenen Richtung; Koppeln der leitenden Ableitungsleitungen mit jedem der Patchantennenelemente an Punkten der Patchantennenelemente, die, während sie in Verwendung sind, keine Funkfrequenzspannung besitzen; Versehen des Antennensystems mit einer leitenden Rückwand (64); Versehen des Antennensystems mit einer Masseplatte (48), die die Ableitungsleitungen elektrisch über die Erdungseinrichtung mit der Masseplatte koppelt; und Vorsehen einer Vielzahl von Öffnungen (46) zum Koppeln der Radiofrequenzenergie zwischen den Patchantennenelementen und der Fußstruktur.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das das Positionieren der Patchantennenelemente und der Ableitungsleitungen auf einem dielektrischen Substrat (70) beinhaltet.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, das weiter die Lokalisierung des dielektrischen Substrates räumlich getrennt und im Allgemeinen parallel zu der Masseplatte einschließt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, das weiter das Bilden einer anderen Schutzstruktur um die Fußstruktur und aller elektronischen Geräte und Schaltkreise, die mit dieser gekoppelt sind, durch das Verwenden einer leitenden Rückwand und der Masseplatte, einschließt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, das weiter das Bilden einer Rückwand und einer Masseplatte aus metallischen Netz mit einer Maschengröße von weniger als einem Hundertstel einer Wellenlänge der Radiofrequenz, die von den Patchantennen übertragen oder empfangen werden soll, einschließt.
DE60122029T 2000-01-14 2001-01-11 Blitzschutz für eine aktive Antenne mit Patch/Mikrostreifenleiterelementen Expired - Fee Related DE60122029T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US483648 2000-01-14
US09/483,648 US6362787B1 (en) 1999-04-26 2000-01-14 Lightning protection for an active antenna using patch/microstrip elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60122029D1 DE60122029D1 (de) 2006-09-21
DE60122029T2 true DE60122029T2 (de) 2007-02-22

Family

ID=23920936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60122029T Expired - Fee Related DE60122029T2 (de) 2000-01-14 2001-01-11 Blitzschutz für eine aktive Antenne mit Patch/Mikrostreifenleiterelementen

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6362787B1 (de)
EP (1) EP1117147B1 (de)
JP (1) JP2001237634A (de)
KR (1) KR20010086337A (de)
CN (1) CN1213510C (de)
AT (1) ATE336088T1 (de)
AU (1) AU777157C (de)
BR (1) BR0100069A (de)
CA (1) CA2329668C (de)
DE (1) DE60122029T2 (de)
IL (1) IL140423A (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7576655B2 (en) * 2005-03-29 2009-08-18 Accu-Sort Systems, Inc. RFID conveyor system and method
TWM294742U (en) * 2005-10-19 2006-07-21 Lite On Technology Corp Electrostatic discharge protection receiving system
GB2440192B (en) * 2006-07-17 2011-05-04 Ubidyne Inc Antenna array system
FR2993103B1 (fr) * 2012-07-05 2014-08-15 Dassault Aviat Ensemble d'antenne
CN103454569A (zh) * 2013-09-23 2013-12-18 镇江艾科半导体有限公司 半导体芯片测试板
NO3051056T3 (de) * 2014-01-15 2018-08-18
KR101929348B1 (ko) * 2017-04-21 2018-12-14 주식회사 감마누 Pimd 신호 제거가 가능한, 능동소자를 포함하는 기지국 안테나 장치
CN107834199B (zh) * 2017-12-01 2023-06-16 成都信息工程大学 一种智能主动防雷天线及防雷系统
CN109244654B (zh) * 2018-08-20 2022-09-27 中国电力科学研究院有限公司 一种电视干扰测量用贴片天线、电视干扰测量装置及方法
CN109728575B (zh) * 2018-12-21 2020-10-23 中电科航空电子有限公司 一种机载天线防雷电路系统
DE202019101043U1 (de) * 2019-02-22 2020-05-25 Ericsson Ab Phasenschiebermodulanordnung zum Einsatz in einer Mobilfunkantenne
CN112421211B (zh) * 2019-08-23 2022-01-14 华为技术有限公司 天线及电子设备

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4124852A (en) 1977-01-24 1978-11-07 Raytheon Company Phased power switching system for scanning antenna array
US4360813A (en) 1980-03-19 1982-11-23 The Boeing Company Power combining antenna structure
US4566013A (en) 1983-04-01 1986-01-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Coupled amplifier module feed networks for phased array antennas
US4689631A (en) 1985-05-28 1987-08-25 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Space amplifier
US4825172A (en) 1987-03-30 1989-04-25 Hughes Aircraft Company Equal power amplifier system for active phase array antenna and method of arranging same
US4849763A (en) 1987-04-23 1989-07-18 Hughes Aircraft Company Low sidelobe phased array antenna using identical solid state modules
JP2655409B2 (ja) 1988-01-12 1997-09-17 日本電気株式会社 マイクロ波着陸誘導装置
US5412414A (en) 1988-04-08 1995-05-02 Martin Marietta Corporation Self monitoring/calibrating phased array radar and an interchangeable, adjustable transmit/receive sub-assembly
JPH02308604A (ja) * 1989-05-23 1990-12-21 Harada Ind Co Ltd 移動通信用平板アンテナ
FR2649544B1 (fr) 1989-07-04 1991-11-29 Thomson Csf Systeme d'antenne a faisceaux multiples a modules actifs et formation de faisceaux par le calcul numerique
FR2659512B1 (fr) 1990-03-09 1994-04-29 Cogema Installation de communication en hyperfrequences.
US5513176A (en) 1990-12-07 1996-04-30 Qualcomm Incorporated Dual distributed antenna system
US5809395A (en) 1991-01-15 1998-09-15 Rogers Cable Systems Limited Remote antenna driver for a radio telephony system
US5802173A (en) 1991-01-15 1998-09-01 Rogers Cable Systems Limited Radiotelephony system
DE69225510T2 (de) 1991-02-28 1998-09-10 Hewlett Packard Co Modulbauförmiges Antennensystem mit verteilten Elementen
FR2674997B1 (fr) 1991-04-05 1994-10-07 Alcatel Espace Architecture de charge utile dans le domaine spatial.
JP2735727B2 (ja) * 1992-01-23 1998-04-02 三菱電機株式会社 アレーアンテナ装置
US5280297A (en) 1992-04-06 1994-01-18 General Electric Co. Active reflectarray antenna for communication satellite frequency re-use
US5627879A (en) 1992-09-17 1997-05-06 Adc Telecommunications, Inc. Cellular communications system with centralized base stations and distributed antenna units
FR2699008B1 (fr) 1992-12-04 1994-12-30 Alcatel Espace Antenne active à synthèse de polarisation variable.
US5327150A (en) 1993-03-03 1994-07-05 Hughes Aircraft Company Phased array antenna for efficient radiation of microwave and thermal energy
GB2281010B (en) 1993-08-12 1998-04-15 Northern Telecom Ltd Base station antenna arrangement
EP0647979B1 (de) 1993-08-12 2002-10-23 Nortel Networks Limited Antenneneinrichtung für Basisstation
US5832389A (en) 1994-03-24 1998-11-03 Ericsson Inc. Wideband digitization systems and methods for cellular radiotelephones
US5548813A (en) 1994-03-24 1996-08-20 Ericsson Inc. Phased array cellular base station and associated methods for enhanced power efficiency
US5724666A (en) 1994-03-24 1998-03-03 Ericsson Inc. Polarization diversity phased array cellular base station and associated methods
US5619210A (en) 1994-04-08 1997-04-08 Ericsson Inc. Large phased-array communications satellite
CA2191956A1 (en) 1994-06-03 1995-12-14 Ulf Goran Forssen Microstrip antenna array
US5621422A (en) * 1994-08-22 1997-04-15 Wang-Tripp Corporation Spiral-mode microstrip (SMM) antennas and associated methods for exciting, extracting and multiplexing the various spiral modes
US5710804A (en) 1995-07-19 1998-01-20 Pcs Solutions, Llc Service protection enclosure for and method of constructing a remote wireless telecommunication site
US5854611A (en) 1995-07-24 1998-12-29 Lucent Technologies Inc. Power shared linear amplifier network
JPH0964758A (ja) 1995-08-30 1997-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd ディジタル携帯無線機の送信装置とそれに用いる高周波電力増幅装置
US5751250A (en) 1995-10-13 1998-05-12 Lucent Technologies, Inc. Low distortion power sharing amplifier network
US5604462A (en) 1995-11-17 1997-02-18 Lucent Technologies Inc. Intermodulation distortion detection in a power shared amplifier network
US5646631A (en) 1995-12-15 1997-07-08 Lucent Technologies Inc. Peak power reduction in power sharing amplifier networks
SE9603565D0 (sv) * 1996-05-13 1996-09-30 Allgon Ab Flat antenna
US5862459A (en) 1996-08-27 1999-01-19 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Method of and apparatus for filtering intermodulation products in a radiocommunication system
KR20000036179A (ko) 1996-09-16 2000-06-26 스콧이. 랜시크 무선 기지국의 서비스 영역, 범위 및 신뢰성을 향상시키기 위한 안테나 시스템
US6072434A (en) * 1997-02-04 2000-06-06 Lucent Technologies Inc. Aperture-coupled planar inverted-F antenna
US6008750A (en) * 1997-02-11 1999-12-28 Decatur Electronics, Inc. Microwave transceiver utilizing a microstrip antenna
SE510995C2 (sv) 1997-03-24 1999-07-19 Ericsson Telefon Ab L M Aktiv sändnings/mottagnings gruppantenn
US6104935A (en) 1997-05-05 2000-08-15 Nortel Networks Corporation Down link beam forming architecture for heavily overlapped beam configuration
SE509278C2 (sv) 1997-05-07 1999-01-11 Ericsson Telefon Ab L M Radioantennanordning och förfarande för samtidig alstring av bred lob och smal peklob
NL1006812C2 (nl) 1997-08-20 1999-02-23 Hollandse Signaalapparaten Bv Antennesysteem.
US5987335A (en) * 1997-09-24 1999-11-16 Lucent Technologies Inc. Communication system comprising lightning protection
US6140976A (en) 1999-09-07 2000-10-31 Motorola, Inc. Method and apparatus for mitigating array antenna performance degradation caused by element failure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001237634A (ja) 2001-08-31
AU777157B2 (en) 2004-10-07
CN1306318A (zh) 2001-08-01
US6362787B1 (en) 2002-03-26
CA2329668C (en) 2003-08-19
IL140423A (en) 2006-08-20
CA2329668A1 (en) 2001-07-14
BR0100069A (pt) 2001-08-21
EP1117147A2 (de) 2001-07-18
AU7250500A (en) 2001-07-19
EP1117147A3 (de) 2003-10-15
DE60122029D1 (de) 2006-09-21
KR20010086337A (ko) 2001-09-10
AU777157C (en) 2005-07-21
ATE336088T1 (de) 2006-09-15
CN1213510C (zh) 2005-08-03
IL140423A0 (en) 2002-02-10
EP1117147B1 (de) 2006-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60109995T2 (de) Adapter-Antenne für Mobiltelephone
DE112017001710T5 (de) Mikrowellenantenneneinrichtung, Verpackungs- und Herstellungsverfahren
DE102005060648B4 (de) Antennenvorrichtung mit für Ultrabreitband-Kommunikation geeigneten Strahlungseigenschaften
DE60122029T2 (de) Blitzschutz für eine aktive Antenne mit Patch/Mikrostreifenleiterelementen
DE19901179A1 (de) Basisstationsantenne für doppelte Polarisation
DE69734172T2 (de) Multisektorenantenne
EP0056949B1 (de) Koppelfeld in Matrixform für Signalfrequenzen im Megahertzbereich
EP3244483B1 (de) Schirmgehäuse für hf-anwendungen
DE2821781A1 (de) Hochfrequenzantenne
DE2619397A1 (de) Antennenanordnung fuer elektromagnetische wellen
DE10346847B4 (de) Mikrowellenantenne
DE2753914C2 (de) Aufnahmerahmen für ein Gerät der elektrischen Nachrichtentechnik
EP1370886B1 (de) Antenne mit koplanarem speisenetzwerk zum senden und/oder empfangen von radarstrahlen
DE212014000257U1 (de) Antennenaufbauten
DE112021006420T5 (de) Dual-polarisiertes magnetoelektrisches Antennenarray
EP1689056B1 (de) Überspannungsschutzgerät
DE19722506A1 (de) Funkgerät
DE4315847A1 (de) Verbindung zwischen einem Sender und/oder Empfänger sowie einer Antenne
DE3150236C2 (de)
DE19909071C2 (de) DECT-Funkmodul
DE102007038477A1 (de) Zweibandfähige gedruckte Antenne und zweibandfähiges gedrucktes Antennenmodul
WO2017032639A1 (de) Radarsensor für ein kraftfahrzeug, anordnung und kraftfahrzeug
DE60037532T2 (de) Anordnung zum schutz einer antenne
WO2020083542A1 (de) Radarsensor
DE102007038001A1 (de) Gedruckte Antenne und gedrucktes Antennenmodul

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee