EP1082781B1 - Antennenarray mit mehreren vertikal übereinander angeordneten primärstrahler-modulen - Google Patents

Antennenarray mit mehreren vertikal übereinander angeordneten primärstrahler-modulen Download PDF

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EP1082781B1
EP1082781B1 EP99926351A EP99926351A EP1082781B1 EP 1082781 B1 EP1082781 B1 EP 1082781B1 EP 99926351 A EP99926351 A EP 99926351A EP 99926351 A EP99926351 A EP 99926351A EP 1082781 B1 EP1082781 B1 EP 1082781B1
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EP
European Patent Office
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radiator
modules
antenna array
radiators
primary
Prior art date
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EP99926351A
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EP1082781A1 (de
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Maximilian GÖTTL
Roland Gabriel
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Kathrein SE
Original Assignee
Kathrein Werke KG
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Publication date
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Publication of EP1082781A1 publication Critical patent/EP1082781A1/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H01Q21/10Collinear arrangements of substantially straight elongated conductive units
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246Supports; 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic

Definitions

  • the invention relates to an antenna array with several primary radiator modules arranged vertically one above the other according to the preamble of claim 1.
  • Antenna arrays with vertically stacked primary radiators are known as such.
  • dual Polarized antennas can stack these arranged primary radiator two orthogonal polarizations radiate or receive.
  • these can Primary radiators, which are arranged in an array also be referred to as primary radiator modules.
  • modules can consist of simple dipoles, Slots, planar emitter elements or so-called patch emitters consist, for example, of EP 0 685 900 A1 or from the previous publication "antennas, 2. Part, Bibliographical Institute, Manheim / Vienna / Zurich, 1970, pp. 47 to 50 "are known.
  • dipoles arranged in a cross shape are preferred or double dipole arrangements, which in plan view have a square structure (dipole square) used.
  • Dual polarized antennas are also, for example known from WO 98/01923.
  • multi-range antennas which different primary radiators for different frequency ranges be interconnected with the aim of Frequency range extension of the antenna.
  • a disadvantage of the previously known designs is that there is an undefined phase position of the primary radiators and also a defined interconnection of different ones Primary emitters to arrays for the purpose of the defined Influencing the radiation characteristics is not known from this difficulty.
  • a To create antenna array which is at least two vertical superimposed primary radiator modules comprises, and in which one with comparatively simple means improved realization of a desired horizontal Half-width of the antenna array is possible.
  • the modules for optimizing the vertical diagram for example for the targeted reduction of the side lobes, can be applied. According to the invention this is thereby allowing the at least two used Primary emitter modules different horizontal and have vertical half-widths. By interconnection of these at least two different primary radiator modules becomes a linear, vertically stacked array the setting of the horizontal half width of the whole antenna allows.
  • the antennas according to the invention can be used using Primary radiator modules are constructed from double dipoles and single dipoles exist.
  • the invention is the same for dual polarized antennas applicable, for example with a +/- 45 ° polarization orientation work (so-called X-arrays).
  • polarization alignment can be achieved by such Combination of cross dipoles (horizontal full width at half maximum of, for example, approx. 85 °) and dipole squares (With a horizontal half-width of, for example approx. 65 °) a resulting horizontal half-width of approx. 75 ° can be generated and used.
  • the different groups of primary radiator modules significantly different horizontal half-widths on that is more than 5 °, especially more differ from each other as 10 °, 15 ° or 20 °.
  • the primary radiators can of the invention consist of dual polarized radiators.
  • the primary radiators can consist of dipole squares and Cross dipoles be formed.
  • the antenna according to the invention can be used for sending or receiving used in various frequency ranges become. Such is usually the case in the mobile radio sector Antenna in a frequency band from 1.71 to 1.90 GHz operated, i.e. at a center frequency of approx. 1.80 GHz.
  • FIGs 1 and 2 is a schematic perspective Top view or in a horizontal side view first embodiment of an antenna array according to the invention with several vertically one above the other Shown primary radiator modules, this antenna array subsequently also partially as a linear, vertically bushed Antenna array is called.
  • This antenna array thus comprises radiator modules 1 and 3, which in front of a, in the embodiment shown, rectangular Shaped reflector 5 are arranged, with its larger longitudinal extent aligned in the vertical direction is.
  • the reflector is conductive.
  • this is a common one Feed network provided, about which the first and second Group of radiator modules 1, 3 with a defined power and phase for shaping the vertical radiation characteristic be fed.
  • the first radiator module 1 exists thereby from several dipoles 1a, namely in the exemplary embodiment shown of four dipoles 1a, which in the manner of a Dipole squares are arranged.
  • the dipoles 1a are over a so-called symmetry 7 with respect to the reflector or a circuit board located behind it mechanically and electrically via the mentioned food network contacted, so fed.
  • radiator modules 1 and 3 are designed so that the length of the dipole elements in is approximately the same and on the desired frequency range is coordinated. Due to the orthogonal orientation of the Dipole elements 1a (for the first radiator module 1) or 3a (for the second radiator module 3, what follows is a dual polarized in a known manner Antenna (also called X-polarized antenna for short) created, in which the dipoles 1a and 3a each in an angle of + 45 ° and -45 ° to the vertical (or equally with respect to the horizontal) are.
  • Antenna also called X-polarized antenna for short
  • the reflector plate itself points in the horizontal direction of radiation one each, in the exemplary embodiment shown perpendicular to the plane of the reflector plate 5 in a certain height-increasing reflector edge 6, whereby the radiation diagram in an advantageous manner can be influenced.
  • radiator modules 3 Staggered between those formed like a dipole square Radiator modules 1 are now radiator modules 3. These second radiator modules 3 are shown in the Embodiment not as dipole squares, but formed in the shape of a cross dipole. The two orthogonal Dipoles 3a standing on top of each other are also again, like the symmetry 9 assigned to them the reflector or a circuit board behind it mechanically supported and electrically powered.
  • the vertical distance between two neighboring radiator modules 1 and 3 always corresponds to half the distance between two radiator modules 1 or two radiator modules 3. With in other words, there is always a radiator module in one group in the middle between the vertical distance between two radiator modules the other group.
  • Both groups of radiator modules 1 and 3 are marked by a common dining network with a defined performance and phase for shaping the vertical radiation characteristic fed.
  • both radiator modules operated in the same frequency range.
  • dipole elements for example in the form of Cross dipoles, dipole squares, etc., thus have the dipoles as usual about the same length.
  • the individual dipole elements 1a, 3a are not at the same common height.
  • Prefers is the distance between the plane of the reflector 5 and the level of dipoles 1a and 3a no more than one Wavelength and not less than 1/20 of the wavelength.
  • Particularly favorable areas arise when the Distance between the reflector 5 and the plane of the dipole elements 1a, 3a not more than 40% of the wavelength, preferably is not more than 30% of the wavelength.
  • the wavelength is the operating wavelength, based on the operating frequency or the frequency band range the antenna in which it is operated becomes.
  • the antenna operated in a range from 1.71 GHz to about 1.90 GHz will have a center frequency of approximately 1.80 GHz.
  • Such antennas are used in the mobile radio sector used.
  • the dipoles 1a do not have to the same distance from the reflector 5 as the dipoles 3a are located, as can also be seen in FIG. 2.
  • a dual polarized Antenna with, for example, +/- 45 ° polarization alignment leads the combination of the radiator modules 1 in Form of cross dipoles with a horizontal half-width of, for example, approx. 85 ° with the radiator modules 3 in the form of the dipole squares mentioned with a horizontal Half-width of about 65 ° to a resulting horizontal half-width of the entire dual polarized 75 ° antenna.
  • the following is a modified embodiment 3 and 4, in which the first and second group of radiator modules not from +/- 45 ° dual polarized primary radiator modules 1, 3, but consists of linearly polarized radiator modules 1, 3.
  • the radiator modules 1 consist of vertical ones Directional dipoles 1a that are horizontal arranged side by side with double offset are.
  • Primary radiator modules 1 are in between each arranged linearly polarized radiator modules 3, each consisting of a vertically aligned dipole 3a exist.
  • the symmetrizations 7 are also shown in FIG. 3 for the radiator modules 1 and the symmetrizations 9 for the Radiator modules 3 can be seen.
  • the structure of the antenna is symmetrical to a horizontal plane, i.e. the Number of radiator modules 3 is odd (in this Embodiment consisting of three modules), whereas the radiator modules 1 at intervals between them only occur twice.
  • the radiator modules 1 consist of doubly provided and arranged horizontally next to each other with a lateral offset Patch spotlights, whereas the second group belonging patch heaters are only provided. Also otherwise the structure of the antenna array thus formed comparable to the previous exemplary embodiments, being the distance between the plane of the reflector 5 and the level of the patch radiator elements as is known is less.
  • the same number of primary radiator modules 1 of the first Type and primary radiator modules 3 of the second type are provided , or this number can preferably be distinguish one, creating a symmetrical antenna structure is also formed to a horizontal plane.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antennenarray mit mehreren vertikal übereinander angeordneten Primärstrahler-Modulen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Antennenarrays mit vertikal übereinander angeordneten Primärstrahlern als solche sind bekannt. Im Falle von dual polarisierten Antennen können diese übereinander angeordneten Primärstrahler zwei orthogonale Polarisationen abstrahlen oder empfangen. Des weiteren können diese Primärstrahler, welche zu einem Array angeordnet werden, auch als Primärstrahler-Module bezeichnet werden. Derartige Module können beispielsweise aus einfachen Dipolen, Schlitzen, Planarstrahlerelementen oder sogenannten Patchstrahlern bestehen, wie sie beispielsweise aus der EP 0 685 900 A1 oder aus der Vorveröffentlichung "Antennen, 2. Teil, Bibliographisches Institut, Manheim/ Wien/Zürich, 1970, S. 47 bis 50" bekannt sind. Bei den Dipolanordnungen werden bevorzugt kreuzförmig angeordnete Dipole (Kreuzdipole) oder Doppeldipolanordnungen, welche in der Draufsicht eine quadratische Struktur aufweisen (Dipolquadrat) verwendet.
Dual polarisierte Antennen sind ferner beispielsweise auch aus der WO 98/01923 bekannt.
Bei dem erwähnten Stand der Technik werden jeweils Primärstrahler-Module mit gleicher Strahlungscharakteristik zu Arrays zusammengefaßt. Demgegenüber wird die Zusammenschaltung von Antennen mit unterschiedlicher Strahlungscharakteristik eingesetzt, um verschiedene Gebiete zu versorgen. Hierbei wird bewußt der Nachteil in Kauf genommen, daß in dem Überlappungsbereich beider Strahlungsdiagramme eine undefinierte Phasenlage vorliegt, welche wechselweise zur Auslöschung oder additiven Überlagerung führt. Das daraus resultierende Strahlungsdiagramm im Überlappungsbereich ist dabei nicht bekannt.
Schließlich sind auch Mehrbereichsantennen bekannt, bei denen verschiedene Primärstrahler für verschiedene Frequenzbereiche zusammengeschaltet werden, mit dem Ziel der Frequenzbereichserweiterung der Antenne. Hier wirkt jedoch jeder Strahler bei einer anderen Frequenz.
Schließlich ist auch die Zusammenschaltung von unterschiedlichen Primärstrahlern mit kontinuierlich verlaufender Größenausdehnung zum Zwecke der Frequenzbereichserweiterung (beispielsweise logarithmische Antennen oder Leckwellantennen) bekannt.
Insbesondere im Mobilfunkbereich ist es ein Erfordernis, die Antennen so zu konzipieren und einzustellen, daß ihr Strahlungsdiagramm einer gewünschten vorgegebenen Halbwertsbreite entspricht. Die Einstellung der horizontalen Halbwertsbreite von linearen, vertikal gestockten Arrays, welche der typischen Ausführung von derartigen Basisstations-Antennen für den Mobilfunk entsprechen, erfolgt dabei entsprechend den bekannten Mitteln und Maßnahmen durch die Wahl der Halbwertsbreite der Primärstrahler und durch die entsprechende Abstimmung mit dem Reflektor. Hierbei werden wiederum Primärstrahler mit gleicher Ausführung verwendet.
Nachteilig an den bisher bekannten Ausführungen ist, daß eine undefinierte Phasenlage der Primärstrahler vorliegt und weiterhin eine definierte Zusammenschaltung von unterschiedlichen Primärstrahlern zu Arrays zum Zwecke der definierten Beeinflussung der Strahlungscharakteristik u.a. aus dieser Schwierigkeit heraus nicht bekannt ist.
Ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik liegt von daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Antennenarray zu schaffen, welches zumindest zwei vertikal übereinander angeordnete Primärstrahler-Module umfaßt, und bei welchem mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine verbesserte Realisierung einer gewünschten horizontalen Halbwertsbreite des Antennenarrays möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 bzw. 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es muß als überaus überraschend bezeichnet werden, daß es durch die erfindungsgemäße Lösung möglich ist, durch entsprechende Auswahl unterschiedlicher Primärstrahler-Module eine Abstimmung der Halbwertsbreite eines derartigen Antennenarrays vorzunehmen. Hervorzuheben ist auch, daß dabei eine Zusammenschaltung mit definierter Phasenlage durch entsprechende Auslegung des Speisenetzwerkes möglich ist.
Überraschend ist weiterhin, daß die erfindungsgemäße Kombination der Module zur Optimierung des Vertikaldiagrammes, beispielsweise zur gezielten Verringerung der Nebenzipfel, angewendet werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch ermöglicht, daß die zumindest beiden verwendeten Primärstrahler-Module unterschiedliche horizontale und vertikale Halbwertsbreiten besitzen. Durch Zusammenschaltung dieser zumindest beiden verschiedenen Primärstrahler-Module zu einem linearen, vertikal gestocken Array wird die Einstellung der horizontalen Halbwertsbreite der Gesamtantenne ermöglicht.
Die erfindungsgemäßen Antennen können unter Verwendung von Primärstrahler-Modulen aufgebaut werden, die aus Doppeldipolen und Einzeldipolen bestehen.
Die Erfindung ist genauso bei dual polarisierten Antennen anwendbar, die beispielsweise mit einer +/- 45° Polarisationsausrichtung arbeiten (sogenannte X-Arrays).
Wird beispielsweise eine Kombination aus drei Einzeldipolen mit einer typischen Halbwertsbreite von 90 °und drei Doppeldipolen mit einer typischen Halbwertsbreite von 65° entsprechend der Erfindung vertikal übereinander angeordnet (mit anderen Worten also zu einem sogenannten linearen, vertikal gestockten Antennenarray zusammengefügt), so ergibt sich dadurch eine resultierende horizontale Halbwertsbreite von ca. 75°.
Im Falle von dual polarisierten Antennen mit beispielsweise +/-45° Polarisationsausrichtung kann durch eine derartige Kombination von Kreuzdipolen (horizontale Halbwertsbreite von beispielsweise ca. 85°) und Dipolquadraten (mit einer horizontalen Halbwertsbreite von beispielsweise ca. 65°) eine resultierende horizontale Halbwertsbreite von ca. 75° erzeugt und genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen dabei die unterschiedlichen Gruppen von Primärstrahler-Modulen deutlich unterschiedliche horizontale Halbwertsbreiten auf, die sich also mehr als 5°, insbesondere mehr als 10°, 15° oder 20° voneinander unterscheiden.
Ebenso möglich ist es aber auch, daß die erfindungsgemäßen Antennenarrays unter Verwendung von Primärstrahlern in Form von Patchstrahlern mit deutlich unterschiedlicher Halbwertsbreite gebildet werden.
Die Primärstrahler können in einer bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aus dual polarisierten Strahlern bestehen. Die Primärstrahler können aus Dipolquadraten und Kreuzdipolen gebildet sein.
Die erfindungsgemäße Antenne kann zum Senden oder Empfangen in unterschiedlichsten Frequenzbereichen eingesetzt werden. Üblicherweise im Mobilfunkbereich wird eine derartige Antenne in einem Frequenzbandbereich von 1,71 bis 1,90 GHz betrieben, also bei einer Mittenfrequenz von ca. 1,80 GHz.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeipielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 :
eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antennenarrays;
Figur 2 :
eine Seitenansicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1;
Figur 3 :
eine schematische perspektivische Ansicht eines abgewandelten erfindungsgemäßen Antennenarrays in Form von Linearstrahlern;
Figur 4 :
eine Seitenansicht des Ausführungsbeispieles gemäß Figur 3; und
Figur 5 :
eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antennenarrays in Form eines Patchstrahlers.
In den Figuren 1 und 2 ist in schematischer perspektivischer Draufsicht bzw. in horizontaler Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antennenarrays mit mehreren vertikal übereinander angeordneten Primärstrahler-Modulen gezeigt, wobei dieses Antennenarray nachfolgend teilweise auch als lineares, vertikal gestocktes Antennenarray bezeichnet wird.
Dieses Antennenarray umfaßt also Strahlermodule 1 und 3, die vor einem, im gezeigten Ausführungsbeispiel rechteckförmig geformten Reflektor 5 angeordnet sind, der mit seiner größeren Längserstreckung in Vertikalrichtung ausgerichtet ist.
Der Reflektor ist leitend. Auf der Rückseite des Reflektors kann sich ein Speisenetzwerk befinden, worüber das erste wie auch das zweite Strahlermodul elektrisch angeschlossen sind. In der Regel ist dazu ein gemeinsames Speisenetzwerk vorgesehen, worüber die erste und zweite Gruppe der Strahlermodule 1, 3 mit einer definierten Leistung und Phase zur Ausformung der vertikalen Strahlungscharakteristik gespeist werden. Dabei übernimmt hierbei das Speisenetzwerk zusätzlich auch den Ausgleich bezüglich der unterschiedlichen Phasenlage der verschiedenen Primärstrahler-Module. Das erste Strahlermodul 1 besteht dabei aus mehreren Dipolen 1a, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel aus vier Dipolen 1a, die nach Art eines Dipolquadrates angeordnet sind. Die Dipole 1a werden über eine sogenannte Symmetrierung 7 gegenüber dem Reflektor oder einer dahinter befindlichen Platine mechanisch gehalten und über das erwähnte Speisenetzwerk elektrisch kontaktiert, also gespeist.
Sowohl die zur ersten wie zur zweiten Gruppe gehörenden Primärstrahler-Module, also die Strahlermodule 1 und 3, sind so konzipiert, daß die Länge der Dipolelemente in etwa gleich ist und auf den gewünschten Frequenzbereich abgestimmt ist. Durch die orthogonale Ausrichtung der Dipolelemente 1a (für das erste Strahlermodul 1) bzw. 3a (für das zweite Strahlermodul 3, worauf nachfolgend noch eingegangen wird) wird in bekannter Weise eine dual polarisierte Antenne (kurz auch X-polarisierte Antenne genannt) geschaffen, bei der die Dipole 1a und 3a jeweils in einem Winkel von +45° und -45° gegenüber der Vertikalen (bzw. gleichermaßen gegenüber der Horizontalen) ausgerichtet sind.
Das Reflektorblech selbst weist in horizontaler Abstrahlrichtung jeweils einen, im gezeigten Ausführungsbeispiel sich senkrecht von der Ebene des Reflektorbleches 5 in einer gewissen Höhe erhebenden Reflektorrand 6 auf, wodurch das Abstrahlungsdiagramm in vorteilhafter Weise mit beeinflußt werden kann.
Versetzt zwischen den nach Art eines Dipolquadrates gebildeten Strahlermodulen 1 befinden sich nunmehr Strahlermodule 3. Diese zweiten Strahlermodule 3 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel nicht als Dipolquadrate, sondern in Form eines Kreuzdipoles gebildet. Die beiden orthogonal aufeinander stehenden Dipole 3a werden ebenfalls wieder, wie die ihnen zugeordnete Symmetrierung 9, gegenüber dem Reflektor oder einer dahinter befindlichen Platine mechanisch abgestützt und elektrisch gespeist.
Der Vertikalabstand zwischen zwei benachbarten Strahlermodulen 1 und 3 entspricht immer dem halben Abstand zwischen zwei Strahlermodulen 1 bzw. zwei Strahlermodulen 3. Mit anderen Worten ist immer ein Strahlermodul der einen Gruppe mittig zwischen dem Vertikalabstand zweier Strahlermodule der anderen Gruppe angeordnet.
Beide Gruppen von Strahlermodulen 1 und 3 werden durch ein gemeinsames Speisenetzwerk mit einer definierten Leistung und Phase zur Ausformung der vertikalen Strahlungscharakteristik gespeist. Mit anderen Worten werden beide Strahlermodule in einem gleichen Frequenzbereich betrieben. Bei Verwendung von Dipolelementen, beispielsweise in Form von Kreuzdipolen, Dipolquadraten etc., weisen also die Dipole wie gewohnt in etwa gleiche Länge auf.
Wie es sich insbesondere auch aus der Seitenansicht gemäß Figur 2 ergibt, müssen die einzelnen Dipolelemente 1a, 3a nicht in einer gleichen gemeinsamen Höhe liegen. Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen der Ebene des Reflektors 5 und der Ebene der Dipole 1a bzw. 3a nicht mehr als eine Wellenlänge und nicht weniger als 1/20 der Wellenlänge. Besonders günstige Bereiche ergeben sich dann, wenn der Abstand zwischen dem Reflektor 5 und der Ebene der Dipolelemente 1a, 3a nicht mehr als 40% der Wellenlänge, vorzugsweise nicht mehr als 30% der Wellenlänge beträgt.
Unter der Wellenlänge ist die Betriebswellenlänge zu verstehen, bezogen auf die Betriebsfrequenz bzw. den Frequenzbandbereich der Antenne, in der dieser betrieben wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel würde die Antenne in einem Bereich von 1,71 GHz bis ca. 1,90 GHz betrieben werden, also eine Mittenfrequenz von ca. 1,80 GHz aufweisen. Derartige Antennen werden im Mobilfunkbereich eingesetzt. Als günstige untere Grenzwerte ergeben sich für den in Rede stehenden Abstand zwischen den Dipolen und der Ebene des Reflektors Werte, die 10% oder mehr, insbesondere 20% oder 1/4 der Wellenlänge (Betriebswellenlänge) betragen sollen. Dabei müssen die Dipole 1a nicht in der gleichen Abstandsebene gegenüber dem Reflektor 5 wie die Dipole 3a liegen, wie es sich auch aus Figur 2 ergibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist auch ersichtlich, daß die die Dipole tragenden Symmetrierungen 7 beispielsweise für das Dipolquadrat, wie aber auch die die Dipole 3a tragenden Symmetrierungen 9 für die zweite Gruppe der Primärstrahler-Module nicht senkrecht zur Reflektorebene, sondern schräg zu dieser verlaufen können. Gerade auch dadurch kann der Abstand der Dipolelemente zur Ebene des Reflektors 5 kleiner als 1/4 der Wellenlänge sein, beispielsweise weniger als 0,2 der Wellenlänge betragen. Es können aber auch noch andere Halterungen für die Dipole vorgesehen sein, die nicht gleichzeitig für die Symmetrierungen arbeiten müssen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht also das lineare, vertikal gestockte Antennenarray aus jeweils zwei Paaren von Antennenmodulen 1 und 3, wobei die Antennenmodule 1 aus Dipolquadraten und die Antennenmodule 3 aus Kreuzdipolen gebildet sind.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einer dual polarisierten Antenne mit beispielsweise +/- 45° Polarisationsausrichtung führt die Kombination der Strahlermodule 1 in Form von Kreuzdipolen mit einer horizontalen Halbwertsbreite von beispielsweise ca. 85° mit den Strahlermodulen 3 in Form der erwähnten Dipolquadrate mit einer horizontalen Halbwertsbreite von ca. 65° zu einer resultierenden horizontalen Halbwertsbreite der gesamten dual polarisierten Antenne von ca. 75°.
Nachfolgend wird auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 3 und 4 Bezug genommen, bei welchem die erste und zweite Gruppe der Strahlermodule nicht aus +/-45° dual polarisierten Primärstrahler-Modulen 1, 3, sondern aus linear polarisierten Strahlermodulen 1, 3 besteht.
Die Strahlermodule 1 bestehen dabei aus in vertikaler Richtung ausgerichteten Dipolen 1a, die in Horizontalrichtung mit Seitenversatz doppelt nebeneinander angeordnet sind.
Zwischen zwei jeweils so gebildeten doppelten, einfach polarisierten Primärstrahler-Modulen 1 sind dazwischenliegend jeweils linear polarisierte Strahlermodule 3 angeordnet, die jeweils aus einem vertikal ausgerichteten Dipol 3a bestehen.
Ferner sind aus Figur 3 auch wieder die Symmetrierungen 7 für die Strahlermodule 1 und die Symmetrierungen 9 für die Strahlermodule 3 ersichtlich.
Anhand dieses Ausführungsbeispieles gemäß den Figuren 3 und 4 ist auch ersichtlich, daß auch der Aufbau der Antenne zu einer Horizontalebene symmetrisch ist, d.h. die Anzahl der Strahlermodule 3 ungeradzahlig ist (in diesem Ausführungsbeispiel aus drei Modulen bestehend), wohingegen die Strahlermodule 1 in den dazwischenliegenden Abständen nur zweimal vorkommen.
Anhand des Ausführungsbeispieles gemäß Figur 5 ist eine Abwandlung für Patchstrahler gezeigt, die ebenfalls wieder über entsprechende Halterungen 7 bzw. 9 fixiert sind.
Die Strahlermodule 1 bestehen dabei aus doppelt vorgesehenen und horizontal mit Seitenversatz nebeneinander angeordneten Patchstrahlern, wohingegen die zur zweiten Gruppe gehörenden Patchstrahler nur einfach vorgesehen sind. Auch ansonsten ist der Aufbau des so gebildeten Antennenarrays vergleichbar mit den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen, wobei der Abstand zwischen der Ebene des Reflektors 5 und der Ebene der Patchstrahler-Elemente bekanntermaßen geringer ist.
Wie aus den Ausführungsbeispielen ersichtlich ist, können entweder gleich viele Primärstrahler-Module 1 des ersten Typs und Primärstrahler-Module 3 des zweiten Typs vorgesehen sein, oder es kann sich diese Anzahl bevorzugt um eins unterscheiden, wodurch ein symmetrischer Antennenaufbau auch zu einer Horizontalebene gebildet wird.

Claims (12)

  1. Antennenarray bestehend aus zumindest zwei vertikal übereinander angeordneten Strahlermodulen oder Strahlern (1, 3), welche sich vor einem Reflektor (5) befinden und durch ein vorzugsweise gemeinsames Speisenetzwerk mit einer definierte Leistung und Phase gespeist werden, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale
    es ist zumindest ein erstes Primärstrahler-Modul oder ein erster Strahler (1) ersten Typs und zumindest ein zweites Primärstrahler-Modul oder ein zweiter Strahler (3) zweiten Typs vorgesehen, die im Abstand vertikal übereinander angeordnet sind,
    das zumindest eine oder die mehreren Primärstrahler-Module oder der zumindest eine erste Strahler (1) ersten Typs weisen gegenüber dem zumindest einen oder den mehreren Primärstrahler-Modulen oder dem zumindest einen zweiten Strahler (3) zweiten Typs eine unterschiedliche horizontale Halbwertsbreite auf, wodurch eine davon unterschiedliche horizontale Gesamthalbwertsbreite der Gesamtantenne erzielbar ist, und
    das zumindest eine oder die mehreren Primärstrahler-Module oder der zumindest eine erste Strahler (1) ersten Typs weisen gegenüber dem zumindest einen oder den mehreren Primärstrahler-Modulen oder dem zumindest einen zweiten Strahler (3) zweiten Typs eine unterschiedliche konstruktive Gestaltung auf.
  2. Antennenarray mit zumindest einem ersten und zumindest einem zweiten Strahler (1, 3), die vertikal übereinander vor einem Reflektor (5) angeordnet sind und in gleicher Richtung abstrahlen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale
    der erste Strahler (1) unterscheidet sich von dem zweiten Strahler (3) in konstruktiver Hinsicht,
    der erste Strahler (1) weist gegenüber dem zweiten Strahler (3) eine unterschiedliche horizontale Halbwertsbreite auf, und
    im gemeinsamen Betrieb des ersten Strahlers (1) und des zweiten Strahlers (3) bilden diese eine Gesamthalbwertsbreite, die sowohl zu der Halbwertsbreite des ersten Strahlers (1) als auch der Halbwertsbreite des zweiten Strahlers (3) bei Alleinbetrieb unterschiedlich ist.
  3. Antennenarray nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Halbwertsbreiten der primärstrahler-Module oder der ersten und zweiten Strahler (1, 3) um zumindest 10°, vorzugsweise um zumindest 20°, 25° oder 30° voneinander unterscheiden.
  4. Antennenarray nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere erste Primärstrahler-Module oder erste Strahler (1) und mehrere zweite Primärstrahler-Module oder zweite Strahler (3) vorgesehen sind, die abwechselnd vertikal übereinander angeordnet sind.
  5. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine erste Primärstrahler-Modul bzw. der zumindest eine erste Strahler (1) und das zumindest eine zweite Primärstrahler-Modul bzw. der zumindest eine zweite Strahler (3) linear polarisierte Antennen sind.
  6. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine erste Primärstrahler-Modul bzw. der zumindest eine erste Strahler (1) aus Doppeldipolen und das zumindest eine zweite Primärstrahler-Modul bzw. der zumindest eine zweite Strahler (3) aus Einzeldipolen bestehen.
  7. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine erste sowie der zumindest eine zweite Primärstrahler-Modul bzw. der zumindest eine erste sowie der zumindest eine zweite Strahler (1, 3) aus dual polarisierten Antennen bestehen.
  8. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem dual polarisierten Antennenmodul die ersten Primärstrahler-Module bzw. ersten Strahler (1) aus Dipolquadraten (1a) und die zweiten Primärstrahler-Module bzw. die zweiten Strahler (3) aus Kreuzdipolen (3a) bestehen.
  9. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Primärstrahler-Module bzw. ersten und zweiten Strahler (1, 3) aus Patchstrahlern bestehen.
  10. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Primärstrahler-Module bzw. Strahler (1) aus Dipolen (1a, 3a) und die zweiten Primärstrahler-Module bzw. Strahler (3) aus Patchstrahlern bestehen.
  11. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenarray aus einer Kombination von Strahlern besteht, die mehr als zwei verschiedene, sich in konstruktiver Hinsicht unterscheidende Typen umfassen.
  12. Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der ersten Primärstrahler-Module bzw. Strahler (1) gerade und die Anzahl der zweiten Primärstrahler-Module bzw. Strahler (3) ungerade ist oder umgekehrt.
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