DE69309552T2

DE69309552T2 - Antenne mit einstellbarer Neigung der Strahlungskeule

Info

Publication number: DE69309552T2
Application number: DE69309552T
Authority: DE
Inventors: James Hadzoglou; Harold E Stevens; Michael E Warner
Original assignee: Allen Telecom Group Inc
Current assignee: Allen Telecom LLC
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2013-06-08
Also published as: JPH06268429A; JP3302442B2; FI932594A; EP0575808B1; US5512914A; AU4008593A; MX9303235A; DE69309552D1; CA2097122A1; EP0575808A1; FI932594A0; AU665423B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Antennen, insbesondere Zellularfrequenz-Basisstationantennen.

Hintergrund der Erfindung

Viele der bei kommerziellen Kommunikationssystemen, z.B. den zellularen Diensten, verwendeten Basisstationantennen sind Rundstrahler. Eine dieser zellularen Basisstationsantennen ist die kollineare Koaxial-Sperrtopf-Vertikaldipolantenne, die von The Antenna Specialists Co., einer Abteilung von Orion Industries Inc., der Anmelderin dieser Anmeldung, hergestellt wird. Diese Art der Antenne weist eine aufeinandergesetzte Anordnung von langgestreckten Strahlern auf, z.B. von "hantelförmigen" Abschnitten, die eine vertikale Anordnung von kollinearen Sperrtopfdipolstrahlern bilden. Die Anordnung wird von einer konzentrischen Koaxial-Zuführvorrichtung mittelpunktgespeist.
Etwa in der Mitte der aufeinandergesetzten Antennenanordnung ist die Koaxial-Zuführvorrichtung durch die Verbindung mit dem angrenzenden der Zwischen-Strahlungselemente abgeschlossen. Die Stelle des Einspeisungspunktes beeinflußt die erwünschte Phase relativ zur Fortpflanzung durch die aufeinandergesetzte Dipolstrahleranordnung über und unter dem Zuführpunktanschluß. Durch Ändern der Stelle des Abgriff- oder Verbindungspunktes an der Anordnung kann die Neigung der Strahlung der Hauptkeule verstellt werden. Auf diese Weise wurden Antennen mit verschiedener nach unten weisender oder negativer Strahlungsneigung hergestellt, typischerweise mit Winkeln zwischen etwa -3º und etwa -8º.
Eine gute Strahlungsversorgung mit solchen Antennen ist nicht nur die Folge einer geeigneten Übertragungsantenne, sondern auch eine Funktion der Richtung der Abstrahlung in die Bereiche, die versorgt werden sollen. Da zum Beispiel Antennen für die zellularen Dienste in der Regel für kurzreichweitige Verbindungen mit mobilen Einheiten dienen, die sich unter der Anbringungsstelle der Antenne befinden, werden normalerweise nach unten gerichtete Strahlen mit negativen Strahlungswinkeln verwendet. Es ist bekannt, daß das Steuern der Phase der Elemente der aufeinandergesetzten Anordnung bewirkt, daß der vertikale Strahl unter einem Winkel relativ zur Horizontalen nach unten gerichtet ist. Das Versorgen von aufeinandergesetzten Dipolelementen mit kontrollierten Phasenänderungen neigt den Strahl elektrisch unter einem Winkel zur Achse der Strahler nach unten, so daß die gewünschte Versorgung möglich ist.
Verschiedene Antennen-Anbringungsstellen oder Installationsorte machen vorteilhafterweise von Antennen Gebrauch, die Strahlungsmuster mit verschieden weit nach unten geneigten Strahlungswinkeln erzeugen. Die Faktoren, die für die Strahlwinkelauswahl wichtig sind, schließen die Position, die Höhe und die Umgebung ein, in der die Antenne betrieben wird. So können verschieden weit nach unten geneigte Strahlungswinkel für Antennen, die in einem städtischen Gebiet in relativ hoher Position installiert sind, und für Antennen, die in einem weniger dicht besiedelten Gebiet in einer anderen Höhe angeordnet sind, angebracht sein.
Verschiedene Antennen mit unterschiedlichen Strahlwinkeln wurden dann verwendet, wenn verschiedene Strahlungswinkel erwünscht waren. Jede dieser Antennen ist so konstruiert und aufgebaut, daß sich ein einziger, bestimmter Strahl- Neigungswinkel ergibt.
Es wäre wünschenswert, eine Antenne mit der Möglichkeit einer variablen Strahlneigung zu haben, die die Flexibilität einer einstellbaren Strahlneigung aufweist und die doch einfach aufzustellen und sowohl vor oder nach der Installation der Antenne einfach einzustellen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Antenne geschaffen, die primär als Basisstationantenne zu verwenden ist und die die Möglichkeit einer einstellbaren oder variablen Ausstrahlungs- Strahlneigung hat, die ein Abstimmen der Versorgungsbereiche für jeden Installationsort ermöglicht. Eine Ausführungsform der Antenne hat die Form einer rundstrahlenden, kollinearen, vertikalen Basisstationantenne. Die Nützlichkeit einer Antenne mit leicht einzustellender Strahlneigung ist offensichtlich, insbesondere wenn, wie im Falle der erfindungsgemäßen Antennen, der Strahl ohne das Hinzufügen von zusätzlichen Komponenten vor oder nach der Installation eingestellt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, Komponenten wie z.B. ein Radom, eine Abdeckung oder ein anderes Schutzelement zu entfernen.
Erfindungsgemäß wird eine Antennenanordnung geschaffen, bei der die Abschlüsse an den Ansteuer- oder Zuführpunkten durch eine einstellbare Verbindung gebildet werden, etwa durch eine verstellbare kapazitive Koppelvorrichtung. Um elektrisches Rauschen zu vermeiden, das sich aus dem Gebrauch von Gleitkontakten oder anderen leitenden Verbindungen mit mehreren Positionen ergeben kann, macht die erfindungsgemäße Antenne von einer verstellbaren kapazitiven Kopplung an den Einspeisestellen zwischen den leitenden Elementen der Zuführvorrichtung und der Strahleranordnung Gebrauch. Bei der erfindungsgemäßen Antenne ist es daher möglich, die physikalische Position der Zuführpunkte und damit die relative Phase der Signalzuführung relativ zu den oberen und unteren Abschnitten der Antenne einzustellen, um den Strahl- oder Ablenkwinkel der erzeugten Strahlung zu verändern.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung kann ein Strahlungsmuster mit einem ausgewählten, erwünschten Ausstrahlwinkel erzeugen, wobei der Strahlwinkel des Strahlungsmusters verändert werden kann. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Antennenanordnung die Form einer langgestreckten Dipolstrahleranordnung mit zwei Enden haben, z.B. die Form einer kollinearen vertikalen Rundstrahlantenne aus einer aufeinandergesetzten Anordnung von länglichen Strahlerelementen. Eines der Enden der langgestreckten Dipolstrahlanordnung kann ein Signalzuführende sein.
Eine solche Antennenanordnung umfaßt eine Signalzuführeinrichtung, die mit einer Signalzuführleitung verbunden werden kann, um zwischen der Zuführleitung und der langgestreckten Dipolstrahleranordnung ein Signal einzukoppeln. Die Signalzuführeinrichtung umfaßt eine Zuführvorrichtung mit ersten und zweiten leitenden Zuführelementen. Das erste leitende Zuführelement weist ein Ende auf, das an einem einstellbaren Zuführpunkt zwischen den gegenüberliegenden Enden der langgestreckten Dipolstrahleranordnung angeordnet ist. Das zweite leitende Zuführelement weist Abschnitte auf, die an zusätzlichen einstellbaren Punkten angeordnet sind, die an die gegenüberliegenden Enden der langgestreckten Dipolstrahleranordnung angrenzen. Diese Koaxial-Zuführeinrichtung ist innerhalb des Strahlers konzentrisch und ergibt einen einstellbaren Zuführpunkt in der Nähe der Mitte der langgestreckten Strahlungsanordnung.
Eine solche Antennenanordnung umfaßt auch eine erste Koppeleinrichtung zum kapazitiven Ankoppeln des Endes des ersten leitenden Zuführelements an die langgestreckte Dipolstrahleranordnung am einstellbaren Zuführpunkt und eine weitere Koppeleinrichtung zum kapazitiven Ankoppeln des zweiten leitenden Zuführelements an die langgestreckte Dipolstrahleranordnung an den zusätzlichen einstellbaren Punkten in der Nähe der gegenüberliegenden Enden davon. Eine einstellbare Halterung hält die langgestreckte Dipolstrahleranordnung und die Zuführeinrichtung so, daß eine relative Bewegung dazwischen möglich ist, um eine selektive Einstellung der Zuführpunkte der kapazitiven Koppeleinrichtung über die Länge der langgestreckten Dipolstrahleranordnung bewirken zu können und damit eine Einstellung des Strahlwinkels des Strahlungsmusters zu bewerkstelligen.
Eine Antenne mit diesem einfachen physikalischen Aufbau und der kapazitiven Kopplung am Zuführpunkt ermöglicht eine Konstruktion des einstellbaren Kontrollmechanismusses, die sowohl vor als auch nach der Installation der Antenne zugänglich ist und die eine leichte Einstellung der Strahlneigung ohne Veränderung der physikalischen Struktur der Antenne selbst und ohne den Gebrauch von zusätzlichen Komponenten zum Verändern der Position des Zuführpunktes erlaubt.
Erfindungsgemäß wurde daher eine langgestreckte Antennenanordnung, etwa eine kollineare aufeinandergesetzte Anordnung von strahlenden Elementen, geschaffen. Die Verbindung mit der Zuführung erfolgt etwa in der Mitte der Antennenanordnung mit einem aus der Anzahl von strahlenden Elemente, die die Anordnung bilden. Der Koppelpunkt ergibt die erwünschte Verzögerung oder Voreilung der Phase relativ zur Ausbreitung durch die Dipolstrahleranordnung vom Zuführpunkt zu den entgegengesetzten Enden der Strahleranordnung. Durch Einstellen der relativen Phase kann die Winkelverteilung oder Ablenkung des abgestrahlten Strahles verändert werden.
Die kapazitive Verbindung der Zuführeinrichtung mit der Strahleranordnung wird durch eine einstellbare Halte- und Koppelstruktur geschaffen. Diese Struktur sorgt für die erwünschte physikalische Unterstützung der Zuführvorrichtung und zwischen der Zuführvorrichtung und der Antennenanordnung, während gleichzeitig eine kapazitive elektrische Verbindung zwischen der Zuführeinrichtung am Zuführpunkt des Strahlers sowie an den Rückkehrenden der Strahleranordnung hergestellt wird. Diese Haltestruktur einschließlich der kapazitiven Kopplung zwischen dem Zuführpunkt und der Strahleranordnung ist gleitbar in der Strahleranordnung angebracht und relativ dazu axial frei beweglich. Durch das Bewirken einer relativen Bewegung zwischen der Zuführeinrichtung und der Strahleranordnung, z.B. der Anordnung von langgestreckten strahlenden Elementen, können der Zuführpunkt und damit die Strahlneigung oder der Kippwinkel eingestellt werden.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ist die Antennenanordnung an ihrem freien Ende mit einer Vorspanneinrichtung versehen, die die Anordnung zum Koppel- oder Zuführende der Antennenstruktur vorspannt. Das Koppel- oder Zuführende der Antennenanordnung wird relativ zu der darin angeordneten Zuführeinrichtung gleitbar gehalten. Die Antennenanordnung ist mit einer verstellbaren Halterung oder einem Mechanismus versehen, der dazu dient, eine relative axiale Bewegung der Anordnung relativ zu der Zuführeinrichtung zu bewirken, um eine Einstellung der Position des Zuführpunktes zu bewerkstelligen, der mit der Anordnung gekoppelt ist.
Insbesondere wird bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne das Koppelende der Elementfolge oder der Antennenanordnung, das Ende, das an die Verbindung mit dem Zuführkabel angrenzt, durch Verschrauben an einer Antriebsblockanordnung gehalten, die einen Teil der einstellbaren Halterung bildet. Eine Drehung einer Antriebswelle, die Teil des verstellbaren Kontrollmechanismusses ist und die auf die Elementfolge oder die Antennenanordnung aufgeschraubt ist, bewirkt eine axiale Verstellung davon relativ zu der Zuführeinrichtung. Ein an der Elementfolge angebrachter Indikator kann beobachtet werden, er kann so kalibriert sein, daß er die effektive Strahlneigung für die verschiedenen Stellungen der Strahlerelemente der Antenne relativ zur Zuführeinrichtung angibt.
Aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung und der Ausführungsformen davon, den Ansprüchen und der beiliegenden Zeichnung, in der die Details des Aufbaus und der Ausführung der Erfindung vollständig und komplett als Teil dieser Darstellung beschrieben sind, gehen zahlreiche andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Fig. 1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Antennenanordnung, die teilweise aufgeschnitten ist, wobei Teile zum Zwecke der besseren Darstellung weggelassen wurden, um die gegenüberliegenden Enden der Antennenanordnung zu zeigen;
die Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Koppel- oder Zuführendes der Antennenanordnung;
die Fig. 3 eine teilweise vergrößerte Seitenansicht des Koppel- oder Zuführendes der Antennenanordnung;
die Fig. 4 eine Teilansicht des Koppel- oder Zuführendes der Antennenanordnung, die den verstellbaren Halte- und Kontrollmechanismus in einer Stellung zeigt;
die Fig. 5 eine Teilansicht des Koppelendes der Antennenanordnung, die den einstellbaren Halte- und Kontrollmechanismus der Fig. 4 in einer zweiten Stellung zeigt;
die Fig. 6 ein Strahlungsmuster, das die Auswirkungen auf die Strahlwinkelablenkung bei der Verstellung des Antennen-Zuführpunktes zeigt;
die Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht der Strahleranordnung und der Zuführvorrichtung des erfindungsgemäßen Antennensystems, wobei Teile zum Zwecke der besseren Darstellung weggelassen wurden, um die gegenüberliegenden Enden der Antennenanordnung zu zeigen;
die Fig. 8 eine vergrößerte Teilansicht der verstellbaren Koppelstruktur am zentralen Zuführpunkt; und
die Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht einer der Endpunkt-Koppelstrukturen.

Genaue Beschreibung

Die Erfindung kann in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden. In der Zeichnung gezeigt und hier im Detail beschrieben ist eine bestimmte Ausführungsform, die so zu verstehen ist, daß die vorliegende Beschreibung als ein Beispiel für die Prinzipien der Erfindung zu betrachten ist und daß es nicht vorgesehen ist, die Erfindung auf die dargestellte bestimmte Ausführungsform zu beschränken.
Die erfindungsgemäßen Antennen können dazu vorgesehen sein, im zellularen Band zu arbeiten, d.h. von etwa 824 bis etwa 896 MHz, und eine Verstärkung von etwa 8,5 dB und ein VSWR von weniger als oder gleich etwa 1,5:1 über den angegebenen Frequenzbereich haben. Die Antenne ist dafür vorgesehen, durch eine einfache mechanische Einstellung einen variablen Strahlwinkel zwischen etwa -3º und etwa - 8º zu erzielen.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung 10 umfaßt eine Anzahl von strahlenden Halbwellen-Sperrtopfdipolelementen 12 (Fig. 7). Jedes der strahlenden Elemente 12 hat die Form eines "hantelförmigen" kreisringförmigen Aufbaus mit einem im wesentlichen rohrförmigen mittleren nichtleitenden Abschnitt 12a und vergrößerten Endabschnitten 12b. Die strahlenden Elemente sind durch rohrförmige Abschnitte 14 von den angrenzenden strahlenden Elementen getrennt und physikalisch damit verbunden. Die Anzahl der miteinander verbundenen strahlenden Elemente stellt eine rundstrahlende kollineare Strahleranordnung in der Form einer aufeinandergesetzten Anordnung 15 aus langgestreckten Halbwellenelementen 12 mit einer axialen Öffnung 16 dar, die sich über die ganze Länge davon erstreckt.
Durch die Öffnung 16 der aufeinandergesetzten Strahleranordnung 15 verläuft eine Koaxial-Zuführvorrichtung 20. Die Koaxial-Zuführvorrichtung 20 besteht aus einem äußeren ringförmigen Zuführleiter bzw. einem leitenden Zuführelement 22 und einem inneren Zuführleiter bzw. einem leitenden Zuführelement 24, das koaxial im äußeren Zuführelement 22 angeordnet ist. Das ringförmige äußere Zuführelement 22 erstreckt sich im wesentlichen über die ganze Länge der Anordnung 15. Über die Länge der aufeinandergesetzten Strahleranordnung 15 ist eine Anzahl von kreisringförmigen leitenden Ringen 26 angebracht, um zwischen dem äußeren ringförmigen Zuführelement und der aufeinandergesetzten Strahleranordnung 15 eine geeignete Impedanzanpassung auszuführen, während eine relative axiale Bewegung dazwischen möglich ist.
Das äußere ringförmige Zuführelement 22 erstreckt sich über die beiden Enden der aufeinandergesetzten Strahleranordnung 15 hinaus, die mit geeigneten Endkappen oder Endelementen 28 versehen ist. Zwischen den Enden der Anordnung 15 und einem Anschlagelement 32 am Ende des äußeren Zuführelementes 22 ist eine Vorspanneinrichtung in der Form einer Druckfeder 30 angeordnet, um die Zuführvorrichtung 20 und die aufeinandergesetzte Strahleranordnung 15 relativ zueinander in entgegengesetzte Richtungen vorzuspannen. Die aufeinandergesetzte Strahleranordnung 15 und die Zuführvorrichtung 20 befinden sich innerhalb eines geeigneten Radoms oder einer Schutzhülle 34. Eine Endkappe 36 verschließt das freie Ende des Radoms 34, um die Schutzhülle für die ganze Anordnung zu schließen. Die Endkappe 36 hält auch das freie Ende der Zuführvorrichtung 20.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, werden die inneren oder Zuführenden der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 und die Zuführvorrichtung 20 so gehalten, daß relativ zueinander durch einen einstellbaren Halte- und Kontrollmechanismus 40 eine Bewegung möglich ist. Der einstellbare Halte- und Kontrollmechanismus 40 umfaßt einen Haltering 42, einen Basishalteblock 44, einen Zwischenhalteblock 46, eine Antriebswelle 50 mit einem Gehäuse 50a und eine Gewindeverlängerung 50b.
Der Haltering 42 weist einen ringförmigen Hülsenabschnitt 42a mit einer Bohrung 42b auf. Der ringförmige Hülsenabschnitt 42a ist in eine Erweiterung 52 eingesetzt, die am Zuführ- oder inneren Ende der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 angebracht ist. Das innere Ende des Halteringes 42 ist mit einem vergrößerten Flanschabschnitt 42c versehen, der diametral gegenüberliegend zwei Öffnungen 42d, 42e aufweist. Der Flanschabschnitt 42c ist integral mit dem Hülsenabschnitt 42a ausgebildet. Eine der Öffnungen 42d ist mit einem Gewinde versehen und bewirkt eine Gewindeverbindung mit der Gewinde-Antriebswellenverlängerung 50b.
Die leitende Zuführvorrichtung 20 aus dem äußeren ringförmigen Zuführelement 22 und dem inneren Zuführelement 24 erstreckt sich über das Ende der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 hinaus, sie verläuft durch die Bohrung 42b des Halteringes 42 und wird darin gleitend gehalten. Das freie Ende der Zuführvorrichtung 20 endet in einem geeigneten Verbindungselement wie einer koaxialen Verbindungsanordnung 54, die am Basis- oder Verbindungshalteblock 44 angebracht ist. Die Verbindungsanordnung umfaßt einen typischen Koaxialverbinder 54a zum Verbinden der Zuführvorrichtung 20 mit einer geeigneten Zuführleitung, wie es allgemein bekannt ist.
Das Antriebswellenhaltegehäuse 50a wird im Basishalteblock 44 und im Zwischenhalteblock 46, der am äußeren ringförmigen Zuführelement 22 befestigt, d.h. angeklemmt ist, drehbar gehalten. Das Antriebswellenhaltegehäuse 50a nimmt die Gewinde-Antriebswellenverlängerung 50b auf. Das freie Ende der Antriebswellenverlängerung 50b ist in die Öffnung 42d des Halteringes 42 eingeschraubt. Eine Drehung der Antriebswelle 50 bewirkt eine axiale Bewegung des Halteringes 42 längs der Antriebswellenverlängerung 50b. Dadurch wird eine relative axiale Bewegung zwischen der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15, die am Haltering 42 angebracht ist, einerseits und der Zuführvorrichtung 20 andererseits bewirkt, die im Ring 42 gleitend gehalten ist und die an der Basishalterung 44 und damit an der Antriebswelle 50 befestigt ist. Die Antriebswelle 50 wird z.B. durch ein geeignetes Werkzeug wie einen Sechskantstiftschlüssel 53 gedreht, der in eine Buchse eingesetzt wird, die im Ende des Antriebswellengehäuses 50a ausgebildet ist (vgl. Fig. 2).
In die Öffnung 42e ist das eine Ende eines langgestreckten Winkelindikators 55 eingesetzt. Das andere Ende des langgestreckten Winkelindikators 55 ist geeignet gekennzeichnet, z.B. mit dem Phasenwinkel oder dem negativen Strahlneigungswinkel, und kann durch die äußere Umhüllung des Radoms beobachtet werden (vgl. Fig. 3).
Das Ende des inneren Zuführelementes 24 liegt etwa in der Mitte der Länge der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15. Das Ende des inneren Zuführelementes 24 ist kapazitiv mit dem angrenzenden strahlenden Element 12 und Verbinder 14 gekoppelt. Die Position des Zuführpunktes entspricht dem Ende des inneren Zuführelementes 24, sie ist damit verstellbar, wenn die aufeinandergesetzte Antennenanordnung 15 und die Zuführvorrichtung 20 relativ zueinander axial bewegt werden. Mit anderen Worten ist die Position des Zuführpunktes eine Funktion der relativen axialen Position zwischen der Zuführvorrichtung und der aufeinandergesetzten Antennenanordnung.
Wie in der Fig. 8 gezeigt, umfaßt die Koppelanordnung 60 zum kapazitiven Koppeln des inneren Zuführelements mit der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 einen Sondenisolator 61, der radial in eine Öffnung 62 in der Wand des äußeren ringförmigen Zuführelementes 22 eingesetzt ist. Das Ende 24a des inneren Zuführelementes 24 ist in eine Öffnung 64 in der Wand des Sondenisolators 61 eingesetzt. Eine leitende Sonde 66 ist in den Sondenisolator 61 eingesetzt, sie steht mit dem inneren Zuführelement 24 in physikalischem und elektrischem Kontakt. Der Sondenisolator 61 isoliert die leitende Sonde 66 gegen das äußere Zuführelement 22, durch das sie verläuft.
Eine leitende Koppelhülse 68, die durch nichtleitende ringförmige Isolierelemente 70 im Abstand vom äußeren Zuführelement 22 gehalten wird, umgibt das äußere Zuführelement 22, sie weist eine Öffnung auf, die zu der leitenden Sonde 66 ausgerichtet ist. Ein leitendes Befestigungselement 72, etwa eine Schraube, ist durch die Koppelhülse 68 und die leitende Sonde 66 in das innere Zuführelement 24 geschraubt. Eine nichtleitende Umhüllung 74 umgibt die Koppelhülse 68.
Die Koppelanordnung befindet sich innerhalb der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 in gleitendem Eingriff damit, um das innere Zuführelement 24 kapazitiv an den angrenzenden leitenden rohrförmigen Abschnitt 14 und das damit verbundene strahlende Element 12 anzukoppeln.
Das äußere ringförmige leitende Zuführelement 22 ist gleichermaßen kapazitiv an zusätzlichen Punkten, die an die Enden der Anordnung angrenzen, an die aufeinandergesetzte Antennenanordnung 15 angekoppelt. Die Endkappen 28 weisen eine äußere leitende Zuführelement-Koppelstruktur mit dielektrischen Hülsenelementen 80a und 80b auf, die an Stellen um das äußere Zuführelement angeordnet sind, die an die Enden der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 angrenzen. Leitende Stopfen 82 ergeben zwischen den Enden der strahlenden Struktur und dem äußeren Zuführelement 22 eine große Kapazität, die als HF-Masse dient, während ein gleitender Eingriff dazwischen möglich ist.
Wenn die strahlende aufeinandergesetzte Antennenanordnung 15 und die leitende Zuführvorrichtung 20 gegeneinander axial durch Betätigung des verstellbaren Halte- und Kontrollmechanismusses 40, d.h. durch eine Drehung der Antriebswelle 50 wie oben beschrieben, verstellt werden, verschieben sich die Zuführeinrichtung die die daran angebrachten kapazitiven Koppelelemente relativ zu der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 axial in die eine oder andere Richtung. Die Druckfeder 30 am freien Ende der aufeinandergesetzten Antennenanordnung 15 dient dazu, die relative Position der Zuführeinrichtung und der Anordnung aufrecht zu erhalten.
Die Fig. 6 zeigt beispielhaft die Strahlungsmuster, die bei drei verschiedenen Strahlablenkwinkeln erhalten werden, die durch Verstellen der Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung eingestellt werden. Strahlungsmuster unter anderen Winkeln können einfach durch Verstellen der relativen axialen Position der Zuführeinrichtung und der aufeinandergesetzten Antennenanordnung in andere Positionen erhalten werden.
Es wurde damit eine einstellbare Strahlungsneigungsantenne beschrieben, mit der Strahlungsmuster unter verschiedenen Strahlungswinkeln erhalten werden können, wobei der Strahlungswinkel sowohl vor als auch nach der Installation der Antenne bequem und leicht eingestellt werden kann, um sie an die verschiedenen Anforderungen an das Strahlungsmuster an unterschiedlichen Installationsorten anzupassen.
Aus dem vorstehenden ist offensichtlich, daß zahlreiche Variationen und Modifikationen der Erfindung möglich sind, ohne daß von deren Geist und Inhalt abgewichen wird. Es ist anzumerken, daß hinsichtlich der dargestellten besonderen Vorrichtung keine Einschränkung beabsichtigt ist oder hergeleitet werden sollte. Es ist dagegen beabsichtigt, durch die anhängenden Ansprüche alle diese Modifikationen zu umfassen, die unter der Umfang der Ansprüche fallen.

Claims

1. Antennenanordnung zum Erzeugen eines Strahlungsmusters mit einem Abstrahlwinkel, wobei der Strahlwinkel des Strahlungsmusters verändert werden kann, mit

einer Anzahl von im wesentlichen ringförmigen strahlenden Elementen (12), die Ende an Ende in einer aufeinandergesetzten Anordnung (15) angeordnet sind, wobei ein Ende der Anordnung ein Signalzuführende ist;

einer Signalzuführeinrichtung, die mit einer Signalzuführleitung verbindbar ist, um ein Signal zwischen der Zuführleitung und der aufeinandergesetzten Anordnung einzukoppeln, wobei die Zuführeinrichtung umfaßt

eine Koaxial-Zuführvorrichtung (20) mit inneren und äußeren leitenden Zuführelementen (24, 22), die sich durch die ringförmigen strahlenden Elemente (12) der aufeinandergesetzten Anordnung (15) vom Signalzuführende der aufeinandergesetzten Anordnung zu deren anderem Ende erstreckt;

wobei das innere leitende Zuführelement (24) ein Ende aufweist, das an einem Zuführpunkt endet, der zwischen den gegenüberliegenden Enden der aufeinandergesetzten Anordnung liegt, und wobei sich das äußere leitende Zuführelement (22) im wesentlichen über die ganze Länge der aufeinandergesetzten Anordnung erstreckt;

eine erste Einrichtung (60) zum nichtleitenden elektrischen Ankoppeln des Endes des inneren leitenden Zuführelements (24) an das angrenzende eine der strahlenden Elemente am Zuführpunkt, der an das Ende des inneren leitenden Zuführelements angrenzt; und

eine zusätzliche Einrichtung (80, 82) zum nichtleitenden elektrischen Ankoppeln des äußeren leitenden Zuführelements (22) an das angrenzende eine der strahlenden Elemente (12) der aufeinandergesetzten Anordnung an zusätzlichen Punkten, die an deren entgegengesetzte Enden angrenzen; und

eine Einrichtung (40) zum verstellbaren Halten der aufeinandergesetzten Anordnung (15) und der Koaxial-Zuführvorrichtung (20), wobei eine relative axiale Bewegung dazwischen und die Einstellung der Position des Zuführpunktes entlang der aufeinandergesetzten Anordnung möglich ist, um dadurch den Strahlwinkel des Strahlungsmusters zu verändern.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Halteeinrichtung (40) eine Verstelleinrichtung (50) aufweist, die die aufeinandergesetzte Anordnung (15) und die Zuführvorrichtung (20) verbindet, um die gewählte relative radiale Bewegung dazwischen zu bewirken.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei

die nichtleitende Koppeleinrichtung (60) eine erste Einrichtung zum kapazitiven Ankoppeln des inneren leitenden Zuführelements (24) an das angrenzende strahlende Element am verstellbaren Zuführpunkt aufweist; wobei

die zusätzliche Koppeleinrichtung eine zusätzliche Einrichtung zum kapazitiven Ankoppeln des äußeren leitenden Zuführelements (22) an das angrenzende strahlende Element an den zusätzlichen verstellbaren Punkten aufweist; und wobei

die kapazitive Koppeleinrichtung mit den angrenzenden strahlenden Elementen gleitend in Eingriff steht, um eine relative axiale Bewegung dazwischen und die sich ergebende Einstellung des Strahlwinkels des Strahlungsmusters zu ermöglichen.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 3, wobei

das erste kapazitive Koppelelement ein im wesentlichen ringförmiges kapazitives Koppelelement (60), das angrenzend an und in einem Abstand von der Innenseite des strahlenden Elements (12) am Zuführpunkt angeordnet ist und das sich außerhalb des zweiten leitenden Zuführelements befindet; und

eine Einrichtung aufweist, die das im wesentlichen ringförmige Koppelelement (60) leitend mit dem inneren leitenden Element (24) verbindet, einschließlich einer Einrichtung zum Isolieren der Verbindungseinrichtung gegen das äußere leitende Element.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei

die Halteeinrichtung (40) eine Einrichtung zum Vorspannen der aufeinandergesetzten Anordnung und der Zuführvorrichtung für eine relative axiale Bewegung dazwischen in einer ersten Richtung aufweist; wobei

die Vorspanneinrichtung eine Einrichtung (30) umfaßt, die das Nicht-Zuführende der aufeinandergesetzten Anordnung (15) und das angrenzende Ende des äußeren Zuführelements (22) elastisch verbindet, um die Koaxial-Zuführvorrichtung elastisch zum Nicht-Zuführende der aufeinandergesetzten Anordnung zu drängen.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 5, mit einer Verbindungseinrichtung, die das Zuführende der aufeinandergesetzten Anordnung einstellbar mit dem angrenzenden Ende der Koaxial- Zuführvorrichtung verbindet, um eine Auswahl und ein Aufrechterhalten der relativen axialen Position zwischen der aufeinandergesetzten Anordnung und der Zuführvorrichtung zu bewirken.

7. Antennenanordnung nach Anspruch 5, wobei

die Halteeinrichtung (40) ein erstes Halteelement (44), das am Zuführende der Zuführvorrichtung (20) angebracht ist, ein zweites Halteelement (42), das am Zuführende der aufeinandergesetzten Anordnung (15) angebracht ist, und eine Einstelleinrichtung (50) aufweist, die die Halteelemente verbindet, um eine relative Bewegung dazwischen und eine relative axiale Bewegung zwischen der aufeinandergesetzten Anordnung und der Zuführvorrichtung zu bewirken; wobei

die Einstelleinrichtung zum Betätigen vom Zuführende der Antennenanordnung her zugänglich ist; und wobei

die Antennenanordnung eine Indikatoreinrichtung (55) aufweist, die an der aufeinandergesetzten Anordnung angebracht ist und die damit bewegbar ist, um die relative Position der Zuführpunkte anzuzeigen; wobei

die Indikatoreinrichtung an der aufeinandergesetzten Anordnung angebracht und damit bewegbar ist, um den sich ergebenden Strahlwinkel anzuzeigen.

8. Antennenanordnung nach Anspruch 7, wobei die Einstelleinrichtung ein erstes langgestrecktes Element (50a), das mit dem ersten Halteelement (44) und mit der leitenden Zuführeinrichtung verbunden ist; und ein zweites langgestrecktes Gewindeelement (50b) aufweist, das mit dem ersten langgestreckten Element (50a) verbunden ist, wobei das zweite langgestreckte Element mit dem zweiten Halteelement in einem Gewindeeingriff steht, um die relative axiale Bewegung davon in Reaktion auf eine Drehung der verbundenen ersten und zweiten langgestreckten Elemente zu bewirken.

9. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei

die Anzahl der strahlenden Elemente (12) eine langgestreckte Dipostrahleranordnung mit zwei Enden bildet, wobei das eine der Enden der langgestreckten Dipolstrahleranordnung ein Signalzuführende ist;

die Signalzuführeinrichtung ein Signal zwischen der Zuführleitung und der langgestreckten Dipolstrahleranordnung einkoppelt;

das innere leitende Zuführelement (24) ein Ende aufweist, das sich an einem einstellbaren Zuführpunkt zwischen den gegenüberliegenden Enden der langgestreckten Dipolstrahleranordnung befindet;

das äußere leitende Zuführelement (22) Abschnitte aufweist, die sich an zusätzlichen einstellbaren Punkten befinden, die an die gegenüberliegenden Enden der langgestreckten Dipolstrahleranordnung angrenzen;

die erste Koppeleinrichtung (60) das Ende des inneren leitenden Zuführelements an die langestreckte Dipolstrahleranordnung an dem einstellbaren Zuführpunkt kapazitiv ankoppelt;

die zusätzliche Koppeleinrichtung (80, 82) das äußere leitende Zuführelement an die langgestreckte Dipolstrahleranordnung an den an die gegenüberliegenden Enden davon angrenzenden zusätzlichen einstellbaren Punkten kapazitiv ankoppelt; und wobei

die einstellbare Halteeinrichtung (40) die langgestreckte Dipolstrahleranordnung und die Zuführvorrichtung so hält, daß eine relative Bewegung dazwischen möglich ist, um eine selektive Einstellung der Zuführpunkte der kapazitiven Koppeleinrichtung über die Länge der langgestreckten Dipolstrahleranordnung zu bewirken und dadurch die Einstellung des Strahlwinkels des Strahlungsmusters zu bewerkstelligen.

10. Antennenanordnung nach Anspruch 1, wobei die einstellbare Halteeinrichtung eine Einrichtung (42, 44, 50) umfaßt, die mit der Zuführvorrichtung und der langgestreckten Dipolstrahleranordnung verbunden ist, um eine Einstellung der Stelle des Zuführpunktes relativ zu dem langgestreckten strahlenden Element zu bewirken; einschließlich einer Einrichtung zum Bewirken der Einstellung der Zuführpunktstelle von außerhalb.