EP1095421A1 - Speise- oder auskoppelvorrichtung für koaxialleitung, insbesondere für mehrfach- koaxialleitung - Google Patents

Speise- oder auskoppelvorrichtung für koaxialleitung, insbesondere für mehrfach- koaxialleitung

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EP1095421A1
EP1095421A1 EP00931081A EP00931081A EP1095421A1 EP 1095421 A1 EP1095421 A1 EP 1095421A1 EP 00931081 A EP00931081 A EP 00931081A EP 00931081 A EP00931081 A EP 00931081A EP 1095421 A1 EP1095421 A1 EP 1095421A1
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EP
European Patent Office
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line
coaxial
decoupling device
feeding
short
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Manfred Stolle
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
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    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole

Definitions

  • the invention relates to a feed or decoupling device for coaxial line, in particular multiple coaxial line.
  • this can be done, for example, by a short-circuited ⁇ / 4 stub that is connected in parallel to another line.
  • the inner and outer conductors are short-circuited at the end of the stub.
  • the parallel connection of the short-circuited ⁇ / 4 stub line connects the inner conductor to the outer conductor, this parallel connection does not change the input impedance of the other line, namely if the length of the coaxial line is a quarter of the wavelength in question.
  • the short circuit at the end of the stub line is transformed into an open circuit at the line input. This principle is dependent on the wavelength, so it is only effective in a narrow band.
  • Such circuits can be used, for example, as surge arresters (lightning protection circuits) in coaxial lines in order to connect an inner conductor to the potential of the outer conductor in narrow-band applications, i.e. As a rule, lay the inner conductor and the outer conductor to ground and earth them.
  • surge arresters lightning protection circuits
  • Another important application of a broadband application concerns the mobile radio area.
  • the mobile radio area is largely handled via the GSM 900 network, i.e. in the 900 MHz range.
  • the GSM 1800 standard in which signals can be received and sent in a 1800 MHz range, has also been established in Europe.
  • Range antenna devices for transmitting and receiving different frequency band ranges are required, which usually have dipole structures, ie include a dipole antenna device for transmitting and receiving the 900 MHz band range and a further dipole antenna device for transmitting and receiving the 1800 MHz band range.
  • each antenna system should be suitable for at least two frequency ranges.
  • the individual antenna systems can then be switched or used for one or both frequency band ranges.
  • the implementation of this concept requires, for example, two such multi-band antennas to be installed next to one another, but this has the disadvantage that the individual antennas no longer have an omnidirectional pattern, since they shade each other in the radiation field.
  • such a concept requires a comparatively large space requirement, especially if at least approximately omnidirectional properties are to be realized.
  • a feed or decoupling device for a coaxial line for a multi-range antenna is basically known from DE 23 54 550 AI, this previously known arrangement comprising an outer conductor and an inner conductor and a stub line, each with the outer and inner conductors of a lateral feed line connected is. At the end of the stub, the outer conductor is short-circuited to the inner conductor. The length of the stub line corresponds to a quarter of the wavelength of the waves passing through the feed line.
  • an antenna device which comprises a plurality of antenna systems which are arranged one above the other, but which should then also be usable for at least two frequency band ranges.
  • a multi-band or broadband feed is not possible here with the known means and solutions.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved feed or decoupling device, in particular for a single-band or a multi-frequency band antenna device.
  • the task is Proposition 1 specified features resolved.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the invention for the first time, provides a simple means for placing an inner conductor on the potential of the outer conductor, namely for a broadband, i.e. Use case comprising at least two frequencies or frequency band ranges.
  • the inner conductor as well as the outer conductor can be connected to ground.
  • the concept according to the invention can be easily extended to multiple coaxial lines, by means of which it is then possible according to the invention to feed multiple multi-band antenna systems arranged one above the other without any problems.
  • the concept according to the invention consists in that, for example, two nested short-circuited ⁇ / 4 lines or stub lines are used for two frequency ranges, the electrical length of one line being matched to one frequency and the electrical length of the other short-circuited line being matched to the other frequency. Since the two short-circuited ⁇ / 4 lines are connected in series, each of the short-circuits at the feed point transforms an open circuit with respect to the two frequency band ranges, so that the outer coaxial line can be fed in an adapted manner. Due to the short-circuit connection, the inner conductor is connected to the potential of the outer conductor, so that the inner conductor is at ground, even if the outer conductor is at ground.
  • the electrical length of the outer ⁇ / 4 line corresponds to the higher frequency, the electrical length of the inner coaxial line being matched to the lower frequency. Nevertheless, an inverted arrangement is also possible.
  • the principle according to the invention can be implemented even more broadly, for example, by further adapting, for example, at least one further, i.e. for example, a third frequency band range offset from the first two frequency ranges is provided.
  • the inner conductor is electrically connected to the outer conductor by three short-circuited ⁇ / 4 lines (stub lines) which are nested to one another, the electrical length of the three short-circuited stub lines being matched to the relevant frequency ranges.
  • the inner conductor of the coaxial line is formed by a further coaxial line, as a result of which there is, for example, a triax line.
  • the inner coaxial line can be used, for example, to feed an upper antenna system comprising at least two frequency band regions, wherein the outer coaxial line can serve to correspondingly feed a lower-lying antenna system with at least two frequency band regions.
  • the outer conductor of the inner coaxial line is at the same time the inner conductor of the outer coaxial line, which is short-circuited and interconnected by the inventive short-circuited telten ⁇ / 4 lines are connected to the same potential.
  • the principle according to the invention is used in cascaded manner using short-circuit lines which are nested and interdependent depending on the number of frequencies, in order to provide one outer conductor with the electrically connect the next inner conductor.
  • the principle according to the invention makes it possible, for example in the case of a multi- or at least two-range antenna, to feed or couple out several individual antennas via a common line.
  • This line consists of a multiple coax line, for example in the case of two antenna devices arranged one above the other from a triax line. If n antennas arranged one above the other are to be fed, a coaxial line with n + 1 lines is required.
  • Each of the antenna devices arranged one above the other can serve to transmit or receive a plurality of frequency band ranges, for example two frequency band ranges, three frequency band ranges etc.
  • a multiband decoupling device for such multiple coax lines enables very good decoupling for the different frequency band ranges to be transmitted, in the mobile radio range for example for the two bands of 900 MHz and 1800 MHz. That one- due to good adaptation leads to a significantly improved VSWR (voltage standing wave ratio, ie to an improved ripple factor or standing wave ratio).
  • VSWR voltage standing wave ratio
  • the invention is described below primarily with reference to a two-band area antenna with two antenna devices arranged one above the other.
  • the individual shows:
  • FIG. 1 a schematic axial longitudinal cross section through an exemplary embodiment of two two-band antennas arranged one above the other;
  • FIG. 2 a narrow-band lightning protection device for a coaxial line known from the prior art
  • Figure 3 a partially schematic axial sectional view to explain a
  • Figure 4 an inventive development of a
  • Multiband feed or decoupling device Multiband feed or decoupling device
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view along line VV in Figure 4;
  • FIG. 6 an exemplary embodiment modified from FIG. 4;
  • Embodiment for a multiband decoupling device for feeding three frequencies (three frequency bands) which are transmitted or received via two antenna devices;
  • Embodiment for supplying three antenna devices comprising two frequency band ranges arranged one above the other by means of a fourfold coaxial line;
  • FIG. 9 an embodiment comparable to FIG. 4, but only with a simple inner conductor (for example as lightning protection for a two-way
  • first antenna device A with two dipole halves 3'a and 3 "a, which in the exemplary embodiment shown are formed from an electrically conductive cylinder tube.
  • the dipole half 3'a in the figure is pot-shaped , ie closed at its dipole end 7'a adjacent to the second dipole half 3 "a.
  • the length of these dipole halves 3'a and 3 "a depends on the frequency band range to be transmitted and, in the exemplary embodiment shown, is matched to the transmission of the lower GSM band range, ie in accordance with the GSM mobile radio standard for the transmission of the 900 MHz range.
  • a second dipole-shaped antenna is provided, the dipole halves 9'a and 9 "a of which are dimensioned shorter in length in accordance with the higher frequency band range to be transmitted, in the exemplary embodiment shown due to the twice as high transmission frequency only about half as long as the dipole halves 3 * a and 3 "a.
  • dipole halves 9'a and 9 "a are also of tubular or cylindrical design in the exemplary embodiment shown, but with a larger diameter than the diameter of the dipole halves 3'a and 3" a, so that the dipole halves of the antenna 9a have a shorter length on the inside of the dipole halves 3'a and 3 "a with greater longitudinal extension and can reach over.
  • the dipole halves 3'a and 9'a or 3" a and 9 "a which are nested one inside the other, are jointly cup-shaped and thereby form a short circuit 11 ' a or ll "a electrically connected to each other.
  • the drawing also shows that the lower dipole halves 3 "a and 9" a are fed via an outer conductor 15a of a coaxial feed line 17a, the inner conductor 19a beyond the short circuit 11 "a at the end 7" a of the lower dipole half out the pot-shaped short-circuit connections 11 'a of the upper dipole halves 3'a and 9'a and there is electrically and mechanically connected to the pot-shaped bottoms of these dipole halves 3'a and 9'a.
  • the antenna works in such a way that the dipole halves provided for the higher frequency band range in a shorter longitudinal direction to the outside as radiators, but the inside of these pot-shaped dipole halves 9'a or 9 "a act as a blocking pot.
  • This blocking pot effect ensures that no jacket waves occur the dipole halves of the second antenna, which are provided with a larger longitudinal extension, can continue to run.
  • the inside of the lower pot-shaped dipole halves 3" a acts as a barrier pot. This locking pot effect ensures that no shafts can run on the outer conductor 15a of the coaxial feed line 17a.
  • This construction creates a highly compact antenna arrangement, which moreover has an optimal omnidirectional characteristic and property that has never been seen before; and this with simplified feed via only one common connection.
  • the dipole halves do not necessarily have to be tubular or pot-shaped. Instead of a round cross section for the dipole halves 3'a to 9 "a, angular (n-polygonal) or also other, for example oval, dipole halves deviating from the circular shape can also be considered.
  • Such constructions for the dipole halves are also conceivable , in which the circumferential outer surface is not necessarily closed, but is divided into several individual spatially curved or even planar elements, provided that these are adjacent to their 7'a or
  • a dipole halves on which the above-mentioned cup-shaped short-circuit 11 'a or 11" a is formed, are electrically connected to one another and are designed in such a way that the mentioned blocking effect of the outer pot against the inner pot is maintained in order to ensure - len that no shafts can spread.
  • Dashed lines in the exemplary embodiment shown in the attached FIG. 1 indicate that this construction principle can be extended to other frequency band ranges without any problems.
  • the dashed lines indicate that, for example, a further outer pot for dipole halves 25'a or 25 "a of a third antenna 25a could be provided, which is designed for an even higher frequency and therefore has an even shorter length.
  • these dipole halves 25 'a and 25 "a are short-circuited at their mutually facing inner ends 7'a and 7" a with the corresponding end of the other dipole halves.
  • the outside of these dipole half 25'a and 25 "a act as radiators for this frequency, with the inside regarding of the next inner dipole halves act as locking pots.
  • these locking pots are again not effective for the nested dipole halves.
  • the antenna device according to FIG. 1 also comprises a second multi-area antenna device B, which is constructed in principle in the same way, the letter extension "b" for the second antenna device B in the reference numerals deviating from “a" for the first one Multi-area antenna device A is used.
  • the upper multi-area antenna device A could be fed to the inner conductor 19a and the outer conductor 15a and the lower antenna device B could be fed to the inner conductor 19b and the outer conductor 15b via the outer coaxial line 17b.
  • the middle coaxial conductor thus plays a double function, because on the one hand it is the outer conductor 15a for the upper antenna device A and at the same time the inner conductor 19b for the lower antenna device B.
  • the outer conductor 15a of the inner coaxial line is connected to ground (e.g.
  • FIG. 2 shows a solution known according to the prior art for a coaxial line 17 with an inner conductor 19 and an outer conductor 15, which has a coaxial stub line SL at a connection point 46, the coaxial outer conductor AL thereof with the outer conductor 15 and the latter Inner conductor IL is electrically connected to the inner conductor 19 of the coaxial line 17.
  • the outer conductor AL with the associated inner conductor IL Short-circuited via a cup-shaped short circuit KS, via which the inner conductor 19 is connected to the outer conductor 15 of the coaxial line 17.
  • the antenna described in FIG. 1 is only operated in one frequency band with an upper and a lower antenna device, this can be achieved via a common multiple coaxial line with a feed or decoupling device according to the invention shown in FIG.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from FIG. 2, inter alia, in that the coaxial line 17 makes a right-angled bend at the connection point 46, that is, it does not continue coming down from above, as shown in FIG. 2, but is led away to the left at the connection point 46 .
  • the stub line shown in FIG. 2 is drawn lying in an axial extension of the coaxial connecting line running vertically upward above the connection point 46.
  • the inner conductor 19 shown in FIG. 2 is replaced in FIG. 3 by a coaxial line 17a.
  • An electrical connection to the inner conductor 19a or the outer conductor 15a of the inner coaxial line 17a for feeding the upper antenna device A can now be established via a coaxial cable 52 leading to a coaxial connection 21a with an inner conductor 53 and an outer conductor 51, with a second feed line 42 also providing a connection with an inner conductor 43 and an outer conductor 41 via a coaxial connection 21b and a coaxial intermediate line 62 with an inner conductor 63 and an outer conductor 61, the outer coaxial line 17b is fed accordingly, for which purpose ultimately the inner conductor 63 of the second connecting line 42 with the inner conductor 19b and the outer conductor 41 is electrically connected to the outer conductor 15b of the feed line 17b.
  • the intermediate line 62 thus represents the outer coaxial feed line 17b with the inner conductor 19b and the outer conductor 15b.
  • the cup-shaped short circuit KS which electrically short-circuits the outer outer conductor 15b with the inner outer conductor 15a, transforms an open circuit at the connection point 46. Therefore, the corresponding antenna device for operation in a frequency band can be fed with the feeding or decoupling device explained with reference to FIG. 3.
  • a feed or decoupling device explained in FIG. 4 is necessary, which will be discussed below.
  • antenna device to operate, for example, two different frequency band portions each two short-circuited through a short circuit KSL or KS2 coaxial ⁇ / are interleaved 4 ⁇ lines, wherein the outer X 1/4 -Leitung SL1 for the adjustment with respect to the higher frequency (for example for the transmission of the 1800 MHz frequency band range, for example PCN) and the inner ⁇ 2/4 line SL2 for the adaptation with regard to the lower frequency, for example the 900 MHz range (for example GSM).
  • the outer conductor ALI of the first stub line SL1 is at the end of the stub line (based on the feed point 46) with a radial, ie ring-shaped or cup-shaped short circuit KS1 with the outer conductor AL2 of the coaxial stub line SL2 and the outer conductor AL2 of the stub line SL2 in turn via another radial, ie ring or cup-shaped short circuit KS2 short-circuited with the inner conductor 19b of the outer coaxial line.
  • the inner outer conductor AL2 ends freely adjacent to the connection point 46.
  • the lower antenna device B is fed via a second coaxial cable connection 21b and a subsequent intermediate line 42 with an associated outer conductor 41 and an inner conductor 43 such that the inner conductor 43 with the inner conductor 19b of the coaxial feed line 17 and the outer conductor 41 of the second coaxial cable connecting line the outer conductor 15b of the triax line are electrically connected.
  • the desired adaptation is carried out by the coaxially nested stub lines SL1, SL2, which are short-circuited at their ends, depending on the wavelength ⁇ / and ⁇ 2/4 , with reference to the two frequency ranges to be transmitted the first cup-shaped short-circuit line KS1 lies approximately in the axial center in relation to the electrical length of the coaxial stub line SL2 in adaptation to the frequency band range of 900 MHz and 1800 MHz to be transmitted in this exemplary embodiment.
  • the two short-circuited ⁇ / 4 stub lines SL1 and SL2 explained are therefore connected in series in such a way that the associated short circuits KS1 and KS2 are each transformed into an open circuit with respect to the respective frequency band range at the connection point 46.
  • FIG. 6 shows that the construction principle of the short-circuit line KS1 and KS2 can also be implemented in the reverse order, namely if the ⁇ 2/4 stub SL2 (with the outer conductor AL2) for the lower frequency is external and the ⁇ ⁇ / 4 - stub SLl (with the outer conductor ALI) for the higher frequency (concentric ) is arranged on the inside for the first branch line.
  • the design effort for this is somewhat higher.
  • a plurality of, for example three short-circuited, ⁇ / 4 lines can also be interleaved and thus a plurality of frequency band ranges (for example three frequency bands) can be fed or coupled out.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a feed or decoupling device which has been modified with respect to FIG. 4 and in which, for example in addition to the exemplary embodiment according to FIG. 1, three antenna devices arranged one above the other can be fed together via a multiple coaxial cable line 17. nen that work in two frequency band ranges.
  • a corresponding adaptation is shown between an outer outer conductor and an associated inner conductor, which at the same time represents the outer conductor for a next inner inner conductor.
  • an outer conductor with its associated inner conductor is placed at a common potential via the described feeding or decoupling device 101 or 103.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 8 shows how this method can also be expanded in several stages with further outer conductors ALI, AL2 and short circuits KS3, KS4.
  • FIG. 9 also shows a feed and decoupling device for a simple coaxial line 17, which, however, is provided with broadband lightning protection, in the exemplary embodiment shown for two frequency band ranges.
  • the function corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 4, with the exception that, instead of the inner coaxial conductor 17a shown in FIG. 4, only a simple inner conductor 15 is provided, so that this inner conductor is carried out without curvature in the axial direction and the two are nested and in turn at the end Branch short-circuited stub lines SL1 and SL2 from this coaxial line 17 at right angles.
  • FIG. 4 With regard to structure and mode of operation, reference is otherwise made to the exemplary embodiment according to FIG. 4, which relates to the embodiment shown in FIG. provided outer coaxial conductor 17b and the outer conductor 15b and the inner conductor 19b can be transferred analogously to the exemplary embodiment according to FIG.

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Description

Speise- oder Auskoppelvorrichtung für Koaxialleitung, insbesondere für Mehrfach-Koaxialleitung
Die Erfindung betrifft eine Speise- oder Auskoppeleinrichtung für Koaxialleitung, insbesondere Mehrfach-Koaxialleitung.
In vielen Anwendungsfällen stellt sich das Problem, den Innenleiter einer Koaxialleitung auf das Potential des Außenleiters zu legen, in der Regel auf Masse. Dies kann in der Praxis beispielsweise durch eine kurzgeschlossene λ/4- Stichleitung erfolgen, die parallel zu einer anderen Lei- tung geschaltet wird. Mit anderen Worten ist also am Ende der Stichleitung der Innen- mit dem Außenleiter kurzgeschlossen. Obgleich durch die Parallelschaltung der kurzgeschlossenen λ/4 -Stichleitung der Innenleiter mit dem Außenleiter elektrisch verbunden ist, wird durch diese Parallelschaltung die Eingangsimpendanz der anderen Leitung nicht geändert, wenn nämlich die Länge der Koaxialleitung ein viertel der betreffenden Wellenlänge ist. Der Kurzschluß am Ende der Stichleitung wird nämlich in einen Leerlauf am Eingang der Leitung transformiert. Dieses Prinzip ist also abhängig von der Wellenlänge, insoweit also nur schmalbandig wirksam.
Derartige Schaltungen können beispielsweise als Überspannungsabieiter (Blitzschutzschaltungen) in Koaxialleitungen verwendet werden, um bei schmalbandigen Anwendungen einen Innenleiter auf das Potential des Außenleiters zu legen, d.h. in der Regel den Innenleiter wie den Außenleiter auf Masse zu legen und damit zu erden.
Allerdings sind viele Einsatzfälle - auf die nachfolgend noch eingegangen wird - bekannt, bei denen die vorstehend genannte schmalbandige Lösung nicht ausreichend ist. Viele Einsatzfälle erfordern nämlich eine breitbandige Lösung. Dies erfordert in der Regel den Einsatz von gasgefüllten Überspannungsableitern .
Ein anderer wichtiger Einsatzfall einer breitbandigen Anwendung betrifft den Mobilfunkbereich.
Der Mobilfunkbereich wird bekanntermaßen größtenteils über das GSM 900-Netz, also im 900 MHz-Bereich abgewickelt. Daneben hat sich v.a. in Europa auch der GSM 1800 -Standard etabliert, bei welchem in einem 1800 MHz-Bereich Signale empfangen und gesendet werden können.
Für eine derartige Kommunikation werden deshalb Mehr- Bereichs-Antenneneinrichtungen zum Senden und Empfangen verschiedener Frequenzbandbereiche benötigt, die üblicherweise Dipolstrukturen aufweisen, also eine Dipolantenneneinrichtung zum Senden und Empfangen des 900 MHz-Bandberei- ches und eine weitere Dipolantenneneinrichtung zum Senden und Empfangen des 1800 MHz-Bandbereiches umfassen.
Insoweit besteht auch ein Bedarf an Rundstrahlantennen mit zwei getrennt gespeisten Antennensystemen, wobei jedes Antennensystem für zumindest zwei Frequenzbereiche geeignet sein soll. Je nach Bedarf können dann die einzelnen Antennensysteme für eine oder beide Frequenzbandbereiche geschaltet oder eingesetzt werden. Die Umsetzung dieses Konzeptes erfordert es, dass beispielsweise zwei derartiger Multi-Band-Antennen nebeneinander installiert werden, was jedoch mit dem Nachteil verbunden ist, dass die Einzel - antennen kein Rundstrahldiagramm mehr aufweisen, da sie sich gegenseitig im Strahlungsfeld abschatten. Zudem erfordert ein solches Konzept einen vergleichsweise großen Platzbedarf vor allem dann, wenn zumindest annähernd Rundstrahleigenschaften realisiert werden sollen.
In Abweichung zu dem vorstehend genannten Konzept ist es grundsätzlich auch bekannt, zwei entsprechende Antennenein- richtungen übereinander anzuordnen. Dieses Konzept läßt sich allerdings nur dann verwirklichen, wenn die Einzel - antennensysteme nur für einen Frequenzbandbereich bestimmt sind. Die Speise- und Auskoppelvorrichtung besteht hierbei aus zwei aus dem Antennenmast jeweils in Höhe der betref- fenden Antenneneinrichtung herausgeführten Koaxialkabeln. Eine Speise- oder Auskoppelvorrichtung für eine Koaxialleitung für eine Mehrbereichsantenne ist grundsätzlich aus der DE 23 54 550 AI bekannt, wobei diese vorbekannte Anordnung einen Außenleiter und einen Innenleiter sowie eine Stich- leitung umfasst, die jeweils mit dem Außen- und dem Innenleiter einer seitlichen Speiseleitung verbunden ist. Am Ende der Stichleitung ist der Außenleiter mit dem Innenleiter kurzgeschlossen. Die Länge der Stichleitung entspricht dabei einem Viertel der Wellenlänge der über die Speiselei - tung laufenden Wellen.
Grundsätzlich wäre es wünschenswert eine Antenneneinrichtung zu schaffen, die mehrere übereinander angeordnete Antennensysteme umfaßt, die allerdings dann ebenfalls für zumindest zwei Frequenzbandbereiche einsetzbar sein sollte. Eine mehr- oder breitbandige Einspeisung ist allerdings hier mit den bekannten Mitteln und Lösungen nicht möglich.
Es sind demgegenüber aber auch noch einfachere Anwendungs- fälle denkbar, bei welchen beispielsweise ein Mehrfach- Antennensystem in nur einem Frequenzbandbereich betrieben wird, wofür allerdings keine günstige und einfach handhabbare Speise- oder Auskoppelvorrichtung bekannt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es von daher, eine verbesserte Speise- oder Auskoppelvorrichtung zu schaffen, insbesondere für eine Einband- oder eine Multi-Frequenzband-Antennen- einrichtung.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An- Spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung, schafft mit einfachen Mitteln erstmals eine Lösung dafür, einen Innenleiter auf das Potential des Außenleiters zu legen, und zwar für einen breitbandigen, d.h. zumindest zwei Frequenzen oder Frequenzbandbereiche umfassenden Anwendungsfall . Dabei kann der Innenleiter ebenso wie der Außenleiter auf Masse gelegt sein. Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich problemlos auf Mehrfach- Koaxialleitungen ausdehnen, mittels denen es dann erfindungsgemäß möglich ist, übereinander angeordnete Mehrfach- Multiband-Antennensysteme problemlos zu speisen.
Das erfindungsgemäße Konzept besteht darin, dass für beispielsweise zwei Frequenzbereiche zwei verschachtelte kurzgeschlossenen λ/4-Leitungen oder Stichleitungen eingesetzt werden, wobei die elektrische Länge der einen Leitung auf die eine Frequenz und die elektrische Länge der anderen kurzgeschlossenen Leitung auf die andere Frequenz abgestimmt ist. Da die beiden kurzgeschlossenen λ/4-Leitungen in Reihe geschaltet sind, wird bezüglich der beiden Frequenzbandbereiche durch die Kurzschlüsse am Speisepunkt jeweils ein Leerlauf transformiert, wodurch die äußere Koaxialleitung angepaßt gespeist werden kann. Durch die Kurzschlußverbindung wird dabei der Innenleiter auf das Potential des Außenleiters gelegt, so dass der Innenleiter auf Masse liegt, wenn auch der Außenleiter auf Masse liegt. Für eine bevorzugte Ausführungsform entspricht die elektrische Länge der äußeren λ/4-Leitung der höheren Frequenz, wobei die elektrische Länge der inneren koaxialen Leitung auf die niedrigere Frequenz abgestimmt ist. Gleichwohl ist auch eine ■ umgekehrte Anordnung möglich.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist aber gleichermaßen noch breitbandiger umsetzbar, indem beispielsweise ferner eine entsprechende Anpassung bezüglich zumindest eines weiteren, d.h. beispielsweise eines dritten zu den ersten beiden Frequenzbereichen versetzten Frequenzbandbereiches vorgesehen ist . In diesem Falle wird der Innenleiter durch drei verschachtelt zueinanderliegende kurzgeschlossene λ/4- Leitungen (Stichleitungen) elektrisch mit dem Außenleiter verbunden, wobei die elektrische Länge der drei kurzgeschlossenen Stichleitungen auf die betreffenden Frequenzbereiche abgestimmt sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vor- gesehen, dass der Innenleiter der Koaxialleitung durch eine weitere Koaxialleitung gebildet wird, wodurch beispielsweise eine Triaxleitung vorliegt. Die innere Koaxialleitung kann beispielsweise zur Speisung eines oberen zumindest zwei Frequenzbandbereiche umfassenden Antennensystems ver- wendet werden, wobei die äußere Koaxialleitung zur entsprechenden Speisung eines tieferliegenden Antennensystems mit zumindest zwei Frequenzbandbereichen dienen kann. Der Außenleiter der inneren Koaxialleitung ist dabei gleichzeitig der Innenleiter der äußeren Koaxialleitung, die durch die erfindungsgemäße kurzgeschlossenen und verschach- telten λ/4 -Leitungen auf das gleiche Potential gelegt sind.
Soll allgemein eine Mehrfach-Koaxialleitung mit mehreren Innen- und Außenleitern gespeist werden, so wird das erfin- dungsgemäße Prinzip unter Verwendung von in Abhängigkeit der Anzahl der Frequenzen vorgesehenen verschachtelt zu- einanderliegenden Kurzschlußleitungen kaskadiert angewendet, um dabei in jeder Stufe jeweils einen Außenleiter mit dem nächsten innenliegenden Innenleiter elektrisch zu ver- binden.
Durch das erfindungsgemäße Prinzip ist es beispielsweise auch für den Fall einer Mehr- oder zumindest Zwei-Bereichs- Antenne problemlos möglich, mehrere Einzelantennen über eine gemeinsame Leitung zu speisen bzw. auszukoppeln. Diese Leitung besteht aus einer Mehrfach-Koax-Leitung, beispielsweise bei zwei übereinander angeordneten Antenneneinrichtungen aus einer Triaxleitung. Sollen n übereinander angeordnete Antennen gespeist werden, so wird eine Koaxial - leitung mit n + 1 Leitungen benötigt. Dabei kann jede der übereinander angeordneten Antenneneinrichtungen zum Senden oder Empfangen von mehreren Frequenzbandbereichen, beispielsweise zwei Frequenzbandbereichen, drei Frequenzbandbereichen etc. dienen.
Eine erfindungsgemäße Multiband-Auskoppelvorrichtung für derartige Mehrfach-Koax-Leitungen ermöglicht eine sehr gute Auskopplung für die unterschiedlichen zu übertragenden Frequenzbandbereiche, im Mobilfunkbereich beispielsweise für die beiden Bänder von 900 MHz bzw. 1800 MHz. Die da- durch bewirkte gute Anpassung führt zu einem deutlich verbesserten VSWR (voltage Standing wave ratio, d.h. zu einem verbesserten Welligkeitsfaktor oder Stehwellenverhältnis) .
Die Erfindung wird nachfolgend vor allem unter Bezugnahme auf eine Zwei-Bandbereichs-Antenne mit zwei übereinander angeordneten Antenneneinrichtungen beschrieben. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 : einen schematischen axialen Längsquerschnitt durch ein Ausführungsbeispiel zwei übereinander angeordneter Zwei-Band-Antennen;
Figur 2 : eine nach dem Stand der Technik bekannte schmalbandige Blitzschutzeinrichtung für eine Koaxialleitung;
Figur 3 : eine auszugsweise schematische Axial - Schnittdarstellung zur Erläuterung eines
Prinzips einer erfindungsgemäßen Speise- und AuskoppelVorrichtung zur Speisung einer Triax-Leitung für ein Frequenzband;
Figur 4 : eine erfindungsgemäße Weiterbildung einer
Multiband-Speise- oder Auskoppelvorrichtung ;
Figur 5 : eine schematische Querschnittsdarstellung gemäß Linie V-V in Figur 4; Figur 6 : ein zu Figur 4 abgewandeltes Ausführungs- beispiel ;
Figur 7 : ein zur Figur 4 nochmals abgewandeltes
Ausführungsbeispiel für eine Multiband- Auskoppelvorrichtung zur Speisung von drei Frequenzen (drei Frequenzbänder) , die über zwei Antenneneinrichtungen ausgestrahlt oder empfangen werden;
Figur 8 : ein bezüglich Figur 4 weiter entwickeltes
Ausführungsbeispiel zur Speisung dreier übereinander angeordneter zwei Frequenz- bandbereiche umfassender Antenneneinrich- tungen mittels einer vierfachen Koaxial - leitung; und
Figur 9 : eine zu Figur 4 vergleichbare Ausführung, jedoch nur mit einfachem Innenleiter (bei- spielsweise als Blitzschutz für eine Zwei-
Frequenzband-Einrichtung) .
Eine Mehr-Bereichs-Antenne gemäß Figur 1 umfaßt eine erste Antenneneinrichtung A mit zwei Dipolhälften 3'a und 3"a, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem elektrisch leitenden Zylinderrohr gebildet sind. Die in der Figur obenliegende Dipolhälfte 3'a ist dabei topfförmig gestaltet, d.h. an ihrem zur zweiten Dipolhälfte 3"a angrenzenden Dipolende 7'a topfförmig verschlossen. Die Länge dieser Dipolhälften 3'a und 3"a hängt von dem zu übertragenden Frequenzbandbereich ab und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel auf die Übertragung des niedrigeren GSM-Bandbereichs, d.h. entsprechend dem GSM-Mobilfunkstan- dard zur Übertragung des 900 MHz-Bereiches abgestimmt.
Zur Übertragung eines zweiten Frequenzbandbereiches, im gezeigten Ausführungsbeispiel von 1800 MHz, ist eine zweite dipolförmige Antenne vorgesehen, deren Dipolhälften 9'a und 9"a entsprechend dem höheren zu übertragenden Frequenzbandbereiches in der Länge kürzer dimensioniert, im gezeigten Ausführungsbeispiel aufgrund der doppelt so hohen Übertragungsfrequenz nur ca. halb so lang wie die Dipolhälften 3 * a und 3 "a .
Diese Dipolhälften 9'a und 9"a sind ebenfalls im gezeigten Ausführungsbeispiel röhr- oder zylinderförmig gestaltet, allerdings mit größerem Durchmesser als der Durchmesser der Dipolhälften 3'a und 3"a, so dass die Dipolhälften der Antenne 9a mit kürzerer Länge innenliegend die Dipolhälften 3'a und 3"a mit größerer Längserstreckung aufnehmen und übergreifen können.
Jeweils an den aneinander angrenzenden inneren Enden 7'a und 7"a der Dipolhälften sind die jeweils verschachtelt ineinander sitzenden Dipolhälften 3'a und 9'a bzw. 3"a und 9"a gemeinsam topfförmig gestaltet und dadurch unter Bildung eines Kurzschlusses 11 'a bzw. ll"a elektrisch miteinander verbunden. In der Zeichnung ist auch dargestellt, dass die unteren Dipolhälften 3"a und 9"a über einen Außenleiter 15a einer koaxialen Speiseleitung 17a gespeist werden, wobei der Innenleiter 19a über den Kurzschluß 11 "a am Ende 7"a der unteren Dipolhälfte hinaus bis zu den topfförmigen Kurzschlußverbindungen 11 'a der oberen Dipolhälften 3'a und 9'a hinausgeführt und dort elektrisch und mechanisch mit den topfförmigen Böden dieser Dipolhälften 3'a und 9'a verbunden ist.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, über einen einzigen koaxialen Anschluss 21a, an welchem eine koaxiale Anschlussleitung 52 mit einem Außenleiter 51 und einen Innenleiter 53 angesteckt ist, und die davon ausgehende Speiseleitung 17 mit dem Außenleiter 15a und dem Innenleiter 19a beide verschachtelt ineinander angeordnete Dipolantennen 3a und 9a zu speisen.
Die Funktionsweise der Antenne ist derart, dass die für den höheren Frequenzbandbereich vorgesehenen Dipolhälften in kürzerer Längserstreckung nach außen hin als Strahler, die Innenseite dieser topfförmigen Dipolhälften 9'a bzw. 9"a jedoch als Sperrtopf wirken. Diese Sperrtopfwirkung gewährleistet, dass keine Mantelwellen auf die mit größerer Läng- serstreckung vorgesehenen Dipolhälften der zweiten Antenne fortlaufen können.
Für die zweite Antenne 3a mit den sich in größerer Länge erstreckenden Dipolhälften 3'a, 3"a ist jedoch der Sperr- topf für die höhere Frequenz der äußeren röhr- oder topf- förmigen Dipolhälften 9'a, 9"a nicht "erkennbar" oder wirksam, so dass auch diese Dipolhälften nach außen hin wie Einzelstrahler wirken. Die Innenseite der unteren topfförmigen Dipolhälfte 3"a wirkt jedoch als Sperrtopf. Diese SperrtopfWirkung gewährleistet, dass keine Mantelwellen auf dem Außenleiter 15a der koaxialen Speiseleitung 17a fortlaufen können.
Durch diesen Aufbau wird eine höchst kompakte Antennen- anordnung geschaffen, die zudem eine bisher nicht gekannte optimale Rundstrahlcharakteristik und -eigenschaft aufweist; und dies bei vereinfachter Einspeisung über nur einen einzigen gemeinsamen Anschluss.
Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel müssen aber die Dipolhälften nicht zwangsweise röhr- oder topfförmig gestaltet sein. Anstelle eines runden Querschnitts für die Dipolhälften 3'a bis 9"a können auch eckige (n-polygonal- förmige) oder auch sonstige von der Kreisform abweichende, beispielsweise oval gestaltete Dipolhälften in Betracht kommen. Es sind ferner auch solche Konstruktionen für die Dipolhälften denkbar, in denen die umlaufende Mantelfläche nicht zwangsweise geschlossen, sondern in mehrere einzelne räumlich gekrümmte oder sogar planare Elemente gegliedert ist, sofern diese an ihren aneinander angrenzenden 7'a bzw.
7"a Dipolhälften, an denen der oben erwähnte topfförmige Kurzschluß 11 'a bzw. ll"a gebildet ist, elektrisch miteinander verbunden und dabei so ausgeführt sind, dass die erwähnte Sperrwirkung des jeweils äußeren Topfes gegenüber dem inneren Topf aufrecht erhalten wird, um sicherzustel- len, dass sich keine Mantelwellen ausbreiten können.
Strichliert ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der beigefügten Figur 1 angedeutet, dass dieses Konstruktions- prinzip problemlos auf weitere Frequenzbandbereiche ausgedehnt werden kann. Strichliert ist dabei angedeutet, dass beispielsweise nochmals ein weiterer äußerer Topf für Dipolhälften 25 'a bzw. 25"a einer dritten Antenne 25a vorgesehen sein könnte, die für eine nochmals höhere Frequenz ausgelegt ist und deshalb eine nochmals kürzere Längserstreckung aufweist. Auch diese Dipolhälften 25 'a und 25 "a sind jeweils an ihrem aufeinander zuweisenden inneren Ende 7'a und 7"a mit dem entsprechenden Ende der anderen Dipolhälften kurzgeschlossen. Die Außenseite dieser Dipol- halften 25 'a und 25"a wirken für diese Frequenz als Strahler, wobei die Innenseite bzgl . der nächsten inneren Dipolhälften als Sperrtöpfe wirken. Diese Sperrtöpfe sind aber für die verschachtelt innenliegenden Dipolhälften wiederum nicht wirksam.
Die Antenneneinrichtung gemäß Figur 1 umfaßt aber auch eine zweite Mehr-Bereichs-Antenneneinrichtung B, die vom Prinzip her gleich aufgebaut ist, wobei für diese zweite Antenneneinrichtung B bei den Bezugszeichen die Buchstabenerweite- rung "b" in Abweichung zu "a" für die erste Mehr-Bereichs- Antenneneinrichtung A verwendet ist .
Bei einer derartigen Antenne ist es gemäß Figur 1 wünschenswert, wenn beispielsweise über eine dreifache Koaxi- alleitung 17, d.h. über die innere Koaxialleitung 17a mit dem Innenleiter 19a und dem Außenleiter 15a die obere Mehr- Bereichs-Antenneneinrichtung A und über die äußere Koaxial - leitung 17b mit dem Innenleiter 19b und dem Außenleiter 15b die untere Antenneneinrichtung B gespeist werden könnte. Dabei spielt der mittlere Koaxialleiter also eine Doppel - funktion, denn er ist zum einen der Außenleiter 15a für die obere Antenneneinrichtung A und gleichzeitig der Innenleiter 19b für die untere Antenneneinrichtung B. Da allerdings der Außenleiter 15a der inneren Koaxialleitung auf Masse liegt (z.B. durch die koaxiale Anschlussverbindung 21a) und dieser äußere Leiter 15a des inneren Koaxialkabels 17a gleichzeitig den Innenleiter 19b des äußeren Koaxialkabels 17b darstellt, hat dies zur Folge, dass Innen- und Außenleiter 19b, 15b des äußeren Koaxialkabels 17b auf gleichem Potential, nämlich Masse, liegen.
Von daher werden zusätzliche technische Maßnahmen notwendig, die eine entsprechende Einspeisung zum Betrieb der oberen und unteren Antenneneinrichtung A bzw. B ermöglichen und die es zudem erlauben, einen Innenleiter auf das Potential des Außenleiters zu legen.
Anhand von Figur 2 ist eine nach dem Stand der Technik bekannte Lösung für eine Koaxialleitung 17 mit einem Innen- leiter 19 und einem Außenleiter 15 gezeigt, der an einer Anschlussstelle 46 eine koaxiale Stichleitung SL aufweist, deren koaxialer Außenleiter AL mit dem Außenleiter 15 und deren Innenleiter IL mit dem Innenleiter 19 der Koaxialleitung 17 elektrisch verbunden ist. Am Ende der Stichleitung ist der Außenleiter AL mit dem zugehörigen Innenleiter IL über einen topfförmigen Kurzschluß KS kurzgeschlossen, worüber also der Innenleiter 19 mit dem Außenleiter 15 der Koaxialleitung 17 verbunden ist. Dies erfolgt für eine bestimmte Frequenz bzw. ein bestimmtes Frequenzband derart, dass die elektrische Länge der koaxialen Stichleitung LS 1 = λ/4 entspricht, wobei λ die Wellenlänge der betreffenden Frequenz bzw. des betreffenden Frequenzbandes ist. Dies ist aber immer nur schmalbandig für eine bestimmte Frequenz und damit für eine bestimmte Wellenlänge möglich.
Sollte die in Figur 1 beschriebene Antenne mit einer oberen und einer unteren Antenneneinrichtung nur in einem Frequenzband betrieben werden, so läßt sich dies über eine gemeinsame Mehrfach-Koaxialleitung mit einer in Figur 3 wiedergegebenen erfindungsgemäßen Speise- oder Auskoppel - Vorrichtung realisieren.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich von Figur 2 unter anderem dadurch, dass am Anschlusspunkt 46 die Koaxialleitung 17 einen rechtwinkeligen Knick vollführt, also von oben kommend nicht nach unten, wie in Figur 2 gezeigt, weitergeführt, sondern am Anschlusspunkt 46 nach links weggeführt ist. Die in Figur 2 gezeigte Stichleitung ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 in axialer Verlängerung des oberhalb des Anschlusspunktes 46 vertikal nach oben verlaufenden koaxialen Anschlussleitung liegend gezeichnet. Ein weiterer Unterschied liegt darin, dass der in Figur 2 gezeigte Innenleiter 19 in Figur 3 durch eine Koaxialleitung 17a ersetzt ist. Über ein zu einem KoaxialAnschluss 21a führendes Koaxialkabel 52 mit einem Innenleiter 53 und einem Außenleiter 51 kann nunmehr eine elektrische Verbindung zum Innenleiter 19a bzw. dem Außenleiter 15a der inneren Koaxialleitung 17a zur Speisung der oberen Antenneneinrichtung A hergestellt werden, wobei über eine zweite Speiseleitung 42 mit einem Innenleiter 43 und einem Außenleiter 41 über einen koaxialen Anschluss 21b und eine koaxiale Zwischenleitung 62 mit einem Innenleiter 63 und einem Außenleiter 61 die äußere Koaxialleitung 17b entsprechend gespeist wird, wozu am Anschlusspunkt 46 letztlich der Innenleiter 63 der zweiten Anschlussleitung 42 mit dem Innenleiter 19b und der Außenleiter 41 mit dem Außenleiter 15b der Speiseleitung 17b elektrisch verbunden ist. Im elektrischen Sinne stellt somit die Zwischenleitung 62 die äußere koaxiale Speiseleitung 17b mit dem Innenleiter 19b und dem Außenleiter 15b dar. Wird, wie in diesem Ausführungsbeispiel, die in Figur 1 gezeigte obere und untere Antenneneinrichtung A bzw. B nur in einem Frequenzbandbereich betrieben, so erfolgt die Einspeisung am Anschlusspunkt 46 derart, dass die Länge 1 der koaxialen Stichleitung SL bzw. des zugehörigen Außenleiters AL, 1 = λ/4 bezüglich der in Rede stehenden Frequenz entspricht. Durch den topfförmigen Kurzschluß KS , wodurch der äußere Außenleiter 15b mit dem inneren Außen- leiter 15a elektrisch kurzgeschlossen ist, wird an den Anschlusspunkt 46 ein Leerlauf transformiert. Von daher kann die entsprechende Antenneneinrichtung zum Betrieb in einem Frequenzband mit der anhand von Figur 3 erläuterten Speise- bzw. Auskoppelvorrichtung gespeist werden. Soll demgegenüber aber die in Figur 1 beschriebene Antenne mit zwei übereinander angeordneten Antenneneinrichtungen A und B in zwei Frequenzbandbereichen betrieben werden, so ist eine in Figur 4 erläuterte Speise- oder Auskoppelvor- richtung notwendig, die nachfolgend erörtert wird.
Für die in Figur 1 wiedergegebene Antenneneinrichtung zum Betrieb beispielsweise zweier unterschiedlicher Frequenzbandbereiche werden zwei jeweils über einen Kurzschluß KSl bzw. KS2 kurzgeschlossene koaxiale λ/4 -Leitungen verschachtelt, wobei die äußere X1/4 -Leitung SL1 für die Anpassung bezüglich der höheren Frequenz (beispielsweise für die Übertragung des 1800 Mhz-Frequenzbandbereiches z.B. PCN) und die innere λ2/4 -Leitung SL2 für die Anpassung bezüglich der niedrigeren Frequenz, beispielsweise des 900 MHz-Bereiches (z.B. GSM) dient. Dadurch ist der Außenleiter ALI der ersten Stichleitung SL1 am Ende der Stichleitung (bezogen auf die Einspeisestelle 46) mit einem radialen, d.h. ring- oder topfförmigen Kurzschluß KSl mit dem Außenleiter AL2 der koaxialen Stichleitung SL2 und der Außenleiter AL2 der Stichleitung SL2 wiederum über einen weiteren radialen, d.h. ring- oder topfförmigen Kurzschluß KS2 mit dem Innenleiter 19b der äußeren Koaxialleitung kurzgeschlossen. Der innere Außenleiter AL2 endet frei benachbart des Anschluss- punktes 46.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird also über einen ersten
KoaxialkabelAnschluss 21a die obere Antenneneinrichtung A gespeist, wobei der Innenleiter 53 in den Innenleiter 19a und der Außenleiter 51 der Anschlussleitung 52 in den Außenleiter 15a der koaxialen Speiseleitung 17a für die obere Antenneneinrichtung A übergeht .
Über einen zweiten KoaxialkabelAnschluss 21b und eine nachfolgende Zwischenleitung 42 mit einem zugehörigen Außenleiter 41 und einem Innenleiter 43 erfolgt die Speisung der unteren Antenneneinrichtung B derart, dass der Innenleiter 43 mit dem Innenleiter 19b der koaxialen Speiseleitung 17 und der Außenleiter 41 der zweiten Koaxialkabel-Anschlussleitung mit dem Außenleiter 15b der Triax-Leitung elektrisch verbunden sind. Am unteren Ende der Einspeis- und Auskoppel-Vorrichtung ist dabei durch die koaxialförmig verschachtelten und an ihrem Ende jeweils kurzgeschlossenen Stichleitungen SL1, SL2 in Abhängigkeit der Wellenlänge \ / und λ2/4 bezogen auf die beiden zu übertragenden Frequenzbereiche die gewünschten Anpassung durchgeführt, wobei die erste topfförmige Kurzschlußleitung KSl etwa in der axialen Mitte bezogen auf die elektrische Länge der koaxialen Stichleitung SL2 in Anpassung an die in diesem Ausführungsbeispiel zu übertragen Frequenzbandbereich von 900 MHz und 1800 MHz liegt.
Die erläuterten beiden kurzgeschlossenen λ/4-Stichleitungen SL1 und SL2 sind also so in Reihe geschaltet, dass die zugehörigen Kurzschlüsse KSl und KS2 bezüglich des jeweiligen Frequenzbandbereiches am Anschlusspunkt 46 jeweils in einen Leerlauf transformiert werden.
Anhand von Figur 6 ist gezeigt, dass das Konstruktions- prinzip der in Reihe geschalteten Kurzschlußleitung KSl und KS2 auch in umgekehrter Reihenfolge verwirklichbar ist, wenn nämlich die λ2/4-Stichleitung SL2 (mit dem Außenleiter AL2) für die niedrigere Frequenz außenliegend und die λλ/4 - Stichleitung SLl (mit dem Außenleiter ALI) für die höhere Frequenz (konzentrisch) zur ersten Stichleitung innenliegend angeordnet ist. Allerdings ist der Konstruktionsaufwand hierfür etwas höher.
In Ergänzung zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbei- spielen können auch mehrere, beispielsweise drei kurzgeschlossene λ/4 -Leitungen ineinander verschachtelt und somit mehrere Frequenzbandbereich (z.B. drei Frequenzbänder) gespeist bzw. ausgekoppelt werden.
Anhand von Figur 7 ist nur das Konstruktionsprinzip für den Fall erläutert, dass in eine entsprechende Mehrfach- Koaxial-Speiseleitung 17 drei versetzt zueinander liegende Frequenzbänder eingespeist werden sollen, wozu eine dritte Kurzschlußverbindung KS3 zur Anpassung vorgesehen ist, wobei in diesem Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass der dritte Kurzschluß KS3 eine Länge λ3/4 für die Übertragung eines noch höheren Frequenzbandbereiches aufweist .
Anhand von Figur 8 ist ein bezüglich Figur 4 nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel für eine Speise- oder Auskoppelvorrichtung gezeigt, bei welcher beispielsweise in Ergänzung zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 drei übereinander angeordnete Antenneneinrichtungen gemeinsam über eine Mehrfach-Koaxialkabelleitung 17 gespeist werden kön- nen, die in zwei Frequenzbandbereichen arbeiten. Dort wird kaskadiert über zwei anhand von Figur 4 erläuterten Speise- und Auskoppelvorrichtungen jeweils eine entsprechende Anpassung zwischen einem äußeren Außenleiter und einem zu- gehörigen Innenleiter gezeigt, der gleichzeitig der Außenleiter für einen nächsten inneren Innenleiter darstellt. Bei jeder der vorgesehenen Stufen wird jeweils über die beschriebene erfindungsgemäße Speise- oder Auskoppelvorrichtung 101 bzw. 103 ein Außenleiter mit seinem zugehöri- gen Innenleiter auf ein gemeinsames Potential gelegt. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 zeigt, wie auch dieses Verfahren mehrstufig mit weiteren Außenleitern ALI, AL2 und Kurzschlüssen KS3 , KS4 ausgebaut werden kann.
Anhand von Figur 9 ist noch eine Speise- und Auskoppelvorrichtung für eine einfache Koaxialleitung 17 gezeigt, die jedoch mit einem breitbandigen Blitzschutz versehen ist, im gezeigten Ausführungsbeispiel für zwei Frequenzbandbereiche .
Die Funktion entspricht dabei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4, wobei in Abweichung dazu anstelle des in Figur 4 gezeigten inneren Koaxialleiters 17a nur ein einfacher Innenleiter 15 vorgesehen ist, so dass dieser Innenleiter ohne Krümmung in Axialrichtung verlaufend durchgeführt und die beiden verschachtelten und an dem Ende wiederum kurzgeschlossenen Stichleitung SLl und SL2 rechtwinklig von dieser Koaxialleitung 17 abzweigen. Bezüglich Aufbau und Funktionsweise wird ansonsten auf das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 verwiesen, das bezüglich des in Figur 4 dar- gestellten äußeren Koaxialleiters 17b und dem Außenleiter 15b und dem Innenleiter 19b analog auf das Ausführungsbei- spiel gemäß Figur 9 übertragbar ist.

Claims

Ansprüche ;
1. Speise- oder Auskoppelvorrichtung für Koaxialleitungen, insbesondere Mehrfach-Koaxialleitungen für Mehr-Bereichs- Antennen (A, B) mit den folgenden Merkmalen: mit zumindest einer koaxialen Speiseleitung (17) , - mit einer von der koaxialen Speiseleitung (17; 17b, 42, 62) abzweigenden Stichleitung (SL; SLl, SL2) , die Stichleitung (SL; SLl, SL2) umfasst zumindest zwei verschachtelte koaxiale Stichleitungen (SLl, SL2 ) , die elektrische Länge der äußeren koaxialen Stichleitung (SLl oder SL2) entspricht λ-/4, wobei λλ der Wellenlänge eines ersten Frequenzbandbereiches entspricht bzw. darauf abgestimmt ist, die elektrische Länge der inneren koaxialen Stichleitung (SL2 oder SLl) entspricht λ2/4, wobei λ2 der Wellenlänge des zweiten Frequenzbandbereiches entspricht bzw. darauf abgestimmt ist, der Außenleiter (ALI oder AL2) der äußeren koaxialen Stichleitung (SLl oder SL2) ist an seinem Ende über einen Kurzschluß (KSl oder KS2) mit dem Außenleiter (AL2 oder ALI) der inneren koaxialen Stichleitung (SL2 oder SLl) kurzgeschlossen, der Außenleiter (AL2 oder ALI) der inneren koaxialen Stichleitung (SL2 oder SLl) ist an seinem Ende über einen Kurzschluß (KS2 oder KSl) mit dem Innenleiter (IL, 19b) dieser koaxialen Stichleitung (SL2 oder SLl) ver- bunden, der Außenleiter (ALI oder AL2) der äußersten koaxialen Stichleitung (SLl oder SL2) ist mit dem Außenleiter (15; 15b) der koaxialen Speiseleitung (17, 17b) verbunden, der Innenleiter (IL, 19b) der innersten Stichleitung (SL2 oder SLl) ist an einem Anschlusspunkt (46) mit dem Innenleiter (19; 19b) der Speiseleitung (17, 17b) elektrisch verbunden, und die Anpassung der Speise- oder Auskoppelvorrichtung erfolgt für zumindest zwei Frequenzen oder Frequenzband- bereiche.
2. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest beiden verschachtelten Stichleitungen (SLl, SL2) quer von der zumindest einen koaxialen Speiseleitung (17a) weg verlaufen und die koaxiale Speiseleitung (17a) über den Anschlusspunkt (46) bevorzugt in axialer Verlängerung über den Anschlusspunkt (46) hinaus geführt ist.
3. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitung (17) zumindest aus einer Triaxleitung (17a, 17b) besteht, wobei der Innenleiter (IL) der inneren Stichleitung (SLl oder SL2) als koaxiale Speiseleitung (17a) ausgebildet ist, die die Kurzschlussverbindung (KS2 oder KSl) zwischen dem Außenleiter (AL2 oder ALI) und dem zugehörigen Innenleiter (IL, 19b) der inneren Stichleitung (SL2 oder SLl) durchsetzt .
4. Speise- oder AuskoppelVorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Speiseleitung (17a) über den Anschlußpunkt (46) , an welchem der Innenleiter der zweiten Speiseleitung (42, 62, 19b) angeschlossen ist, in gerader Richtung weg verlaufend ausgebildet ist.
5. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter (ALI, AL2) der äußeren koaxialen Stichleitung (SLl oder SL2) mit dem Außenleiter (15b) der äußeren koaxialen Speiseleitung (17b) und der Innenleiter (IL) der inneren Stichleitung (SLl oder SL2), der gleichzeitig den Außenleiter (15a) der inneren Speiseleitung (17a) bildet, an einem Anschlusspunkt (46) mit dem Innenleiter (19b) der äußeren Speiseleitung (17b) elektrisch verbunden.
6. Speise- oder AuskoppelVorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlüsse
(KSl, KS2) der Stichleitung (SLl, SL2) topf- oder ringför- mig gestaltet sind.
7. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlußleitung (KSl) für den höheren Frequenzbandbereich außen liegt und die demgegenüber mit größerer axialer Länge ausgebildete Kurzschlußleitung (KS2) für den niedrigeren zu übertragenden Frequenzbandbereich koaxial umgreift.
8. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlußleitung (KSl) für den höheren Frequenzbandbereich innen liegt und von der dem gegenüber mit größerer axialer Länge ausgebildeten Kurzschlußleitung (KS2) für den niedrigeren zu übertragenden Frequenzbandbereich koaxial umgeben ist.
9. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise topfförmig gestalteten und radial verlaufenden Kurzschluß- abschnitte in Längsrichtung der Mehrfach-Koaxialleitung (17) versetzt liegen.
10. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speise- oder Auskoppelvorrichtung von zumindest einer inneren Koaxialleitung (17a) mit einem Innen- und einem Außenleiter (19a, 15a) durchsetzt ist, und dass zumindest ein diese innere Koaxialleitung (17a) umgebender weiterer koaxialer Außenleiter (15b) eine Auslassöffnung aufweist, wobei durch diese Auslassöffnung hindurch der Innenleiter (43, 63, 19b) der zweiten koaxialen Anschlussleitung (42, 62) zu einer Anschlussstelle (46) am äußeren Innenleiter (19b) der Mehrfachkoaxialleitung (17a, 17b) geführt ist.
11. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Innenleiter (19a, 19b) sowie ein oder mehrere Außenleiter (15a, 15b) einer Mehrfach-Koaxialleitung mit- tels der Speise- oder Auskoppelvorrichtung auf gleiches Potential, insbesondere auf Masse legbar sind.
12. Speise- oder AuskoppelVorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen dem zumindest einen Innen- und dem zumindest einen Außenleiter (19a, 19b; 15a, 15b) breitbandig, d.h. zumindest für zwei Frequenzbandbereiche erfolgt.
13. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der zumindest beiden ineinander verschachtelten Stichleitungen (SLl, SL2) in Abhängigkeit der zu übertragenden Frequenzbandbereiche eine elektrische Länge aufweisen, dass der am jeweiligen Ende der Stichleitung (SLl, SL2) vor- gesehene Kurzschluß (KSl, KS2) am Einspeis- oder Anschlusspunkt (46) in den Leerlauf transformiert wird.
14. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese zum Betrieb einer in einem Frequenzbereich arbeitenden Mehrfach-Antenneneinrichtungen (A, B) an diese angeschlossen ist.
15. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der An- Sprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseoder Auskoppelvorrichtung an einer in zumindest zwei Frequenzbandbereichen arbeitende Antenneneinrichtung (A, B) angeschlossen ist, vorzugsweise an einer Antennenanlage mit zumindest zwei übereinander sitzenden Antenneneinrichtungen (A, B) , die in zumindest zwei Frequenzbandbereichen strahlen.
16. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der An- Sprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Speise- und AuskoppelVorrichtung breitbandig für zumindest zwei Frequenzen oder Frequenzbandbereiche erfolgt.
Speise- oder AuskoppelVorrichtung für Koaxialleitung, insbesondere für Mehrfach-Koaxialleitung
Zusammenfassung:
Eine Speise- oder Auskoppelvorrichtung für Koaxialleitungen weist eine am Ende kurzgeschlossene Stichleitung (SL) auf. Um zumindest bei einer Einfach-Koaxialleitung eine breit - b ndige Verbindung des Innen- mit dem Außenleiters zu ermöglichen oder zumindest bei einer Mehrfach-Koaxialleitung eine entsprechende Kurzschlußverbindung zwischen Innen- und Außenleiter zumindest schmalbandig, vorzugsweise ebenfalls breitbandig zu ermöglichen, sind bevorzugt zumindest zwei verschachtelte koaxiale Stichleitungen (SLl, SL2) vorgesehen, die an ihrem Ende jeweils über einen Kurzschluß (KSl, KS2) kurzgeschlossen sind, wobei deren Länge so bemessen ist, dass in Abhängigkeit des jeweils betreffenden Frequenzbandbereiches der zugehörige Kurzschluß (KSl, KS2) am Speise- und Anschlusspunkt (46) in den Leerlauf transformiert wird.
(Figur 4)
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