EP1095426A1 - Mehr-bereichs-antenne - Google Patents

Mehr-bereichs-antenne

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EP1095426A1
EP1095426A1 EP00931113A EP00931113A EP1095426A1 EP 1095426 A1 EP1095426 A1 EP 1095426A1 EP 00931113 A EP00931113 A EP 00931113A EP 00931113 A EP00931113 A EP 00931113A EP 1095426 A1 EP1095426 A1 EP 1095426A1
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EP
European Patent Office
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line
coaxial
range
conductor
frequency band
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EP00931113A
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Manfred Stolle
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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Publication date
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Application filed by Kathrein Werke KG filed Critical Kathrein Werke KG
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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
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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
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element

Definitions

  • the invention relates to a multi-range antenna according to the preamble of claim 1.
  • GSM 900 Global System for Mobile Communications
  • GSM 1800 standard has also been established in Europe, in which signals can be received and transmitted in a 1800 MHz range.
  • Such multi-range base stations therefore require multi-range antenna devices for transmitting and receiving different frequency ranges, which usually have dipole structures, ie a dipole antenna device for sending and receiving the 900 MHz band range and a further dipole antenna device for transmitting and receiving the 1800 MHz band range.
  • multiple or at least two-range antenna devices have already been proposed, namely, for example, a dipole antenna device for transmitting the 900 MHz range and for transmitting the 1800 MHz range, the two dipole antenna devices being arranged next to one another.
  • two antennas are required for the at least two frequency band ranges, but because of the spatial arrangement next to one another, they hinder and adversely affect one another, since they shade each other in the radiation field. This means that an omnidirectional diagram can no longer be achieved.
  • the omnidirectional diagram may also be at least slightly impaired by the fact that the connecting line leading to the higher antenna device has to be routed past the lower antenna device.
  • the object of the present invention is to provide an improved two-area or multi-area antenna device.
  • the present invention surprisingly creates a completely new, highly compact antenna device that can be operated in a two-frequency band range. If required, however, this antenna device can also be expanded to a multi-band range comprising more than two frequency bands.
  • the dipole antenna device for the first and the dipole device for the at least second frequency band offset from it are designed to be coaxial with one another and to be nested in one another.
  • the dipole halves are preferably pot-shaped, the pot diameter of the dipole halves differing to the extent that the pots are arranged one inside the other.
  • the length of the dipole halves depends on the frequency band range to be transmitted.
  • the pot-shaped dipole halves, which are shorter in length and required for the higher frequency band range, are on the outside, the dipole halves, which are correspondingly longer in the lower frequency band range, being arranged on the inside in these outer pots and projecting beyond the length of the outer dipole pots.
  • the outer and inner pots of the dipole halves are on their inner sides are each electrically and mechanically connected to a short-circuit point-like short-circuit point, the one nested pot-shaped dipole halves being contacted with an inner conductor and the other nested dipole halves being in contact with the outer conductor.
  • the peculiarity of this design principle is that, for example, the pot-shaped dipole halves that are extremely suitable for the higher frequency band range act as dipole emitters on the outside, but act as a blocking pot on the inside, so that the pot-shaped dipole halves intended for the low frequency band range act for these emitters are not recognizable.
  • the pot-shaped dipole half which is longer and provided for the lower frequency band range, acts on the outside as a radiator over its entire length, without the blocking effect of the outer pot-shaped radiator being effective for the higher frequency band range, on the inside as a blocking pot, so that none Sheath waves can run on the outer conductor.
  • the design principle can be continued accordingly, the pots with a higher frequency having a shorter longitudinal extension having a larger diameter and receiving the pot-shaped dipole halves for the lower frequency band range nested inside.
  • This design principle also makes it possible for the power to be supplied centrally via a common connection or a common coaxial line, which is preferably not only used for feeding, but also for mechanical stability and mounting of the antenna.
  • the coaxial standpipe designed as an outer conductor is mechanically and electrically connected to the corresponding feed point, that is to say at the short-circuit point of one dipole half, the inner conductor extending beyond the outer conductor to a small extent and being electrically and mechanically connected to the pot-bottom-like short-circuit points of the other dipole halves is.
  • the inner conductor With appropriate rigidity of the inner conductor, no further additional measures serving for stability are necessary. Otherwise, electrically ineffective additional measures serving for stability could be provided between the cup-shaped short-circuit points of the adjacent dipole halves.
  • the entire antenna shown in the attached figure is housed in a protective tube, for example a tube made of glass fiber reinforced plastic, which fits over the antenna arrangement as precisely as possible, so that the inner conductor only has to hold and absorb the upper dipole halves in terms of weight, since tilting loads and Movements through the protective tube are recorded.
  • a protective tube for example a tube made of glass fiber reinforced plastic, which fits over the antenna arrangement as precisely as possible, so that the inner conductor only has to hold and absorb the upper dipole halves in terms of weight, since tilting loads and Movements through the protective tube are recorded.
  • a further essential advantage lies in the fact that for the at least two or more frequency band regions of the antenna device, the supply via only one Coaxial cable connection can be made.
  • the dipole halves do not necessarily have to be formed as tubular, pot-like constructions short-circuited at their feed points.
  • these pot-shaped dipole halves can be circular or cylindrical, and can have an angular or even oval cross-section. They also do not necessarily have to be designed as closed tubes.
  • Multi-unit constructions are also possible in which the pot-like dipole halves consist of several individual conductor sections or electrically conductive elements, or are divided into these, provided that these are short-circuited to one another at their respective feed ends adjacent to the adjacent second dipole.
  • a multi-frequency band antenna device which preferably comprises at least two antenna devices which are located one above the other and which in turn can each radiate in two frequency band areas.
  • the coaxial feed line arrangement is passed axially through the antenna device, which is preferably lower in each case, and is passed on to the next higher antenna device.
  • the outer electrical conductors of the multiple coaxial feed lines each serve for feeding at the dipole halves of the lower-lying antenna device, whereas the opposite internal conductor of the coaxial line (for example the inner conductor, which is generally wire-shaped, and the innermost coaxial conductor surrounding it) is used for the electrical feeding of the antenna device, which is situated higher than this, with the dipole halves provided there.
  • the design principle can be cascaded accordingly, so that three antenna devices and more can be arranged one above the other.
  • Figure la an embodiment of a two-range antenna in a schematic axial longitudinal cross section (dipole structure);
  • Figure lb a schematic axial longitudinal cross section through an 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
  • FIG. 3 an excerpted schematic axial section to explain a principle of a feed and decoupling device according to the invention for feeding a triax line for a frequency band;
  • 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 V-V in Figure 4.
  • FIG. 6 an exemplary embodiment modified from FIG. 4;
  • Decoupling device for feeding three frequencies (three frequency bands) which are transmitted or received via two antenna devices;
  • FIG. 8 an exemplary embodiment developed further with respect to FIG. 4 for feeding three antenna devices comprising two frequency band regions 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-frequency band device).
  • a multi-range antenna 1 comprises a first antenna 3 with two dipole halves 3 1 and 3 ′′, which in the exemplary embodiment shown are formed from an electrically conductive cylinder tube.
  • the dipole half 3 1 located above in the figure is pot-shaped , ie closed at its end 7 'adjacent to the second dipole half 3 "in a pot shape.
  • the length of these dipole halves 3 'and 3 "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, i.e. 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 'and 9 "of which have a shorter length in accordance with the higher frequency band range to be transmitted, in the exemplary embodiment shown twice as a result high
  • dipole halves 9 'and 9 " are also tubular or cylindrical in the embodiment shown, however, with a larger diameter than the diameter of the dipole halves 3 1 and 3 ", so that the dipole halves of the antenna 9 with a shorter length inside can accommodate and overlap the dipole halves 3 'and 3" with a greater length.
  • the dipole halves 3 1 and 9' or 3" and 9 " which are nested one inside the other, are jointly cup-shaped and thus electrically interconnected to form a short circuit 11 'or 11" connected.
  • the drawing also shows that the lower dipole halves 3 "and 9" are fed via an outer conductor 15 of a coaxial feed line 17, the inner conductor 19 going beyond the short circuit 11 "at the end 7" of the lower dipole half to the cup-shaped short-circuit connections 11 'of the upper dipole halves 3' and 9 'and there is electrically and mechanically connected to the cup-shaped bottoms of these dipole halves 3' and 9 '.
  • the antenna works in such a way that the dipole halves provided for the higher frequency band range in a shorter longitudinal extension to the outside as radiators, the inside of these pot-shaped dipole halves 9 'or 9 ", however, act as a locking pot. This locking pot action ensures that no shafts can run onto the dipole halves of the second antenna which are provided with a greater length.
  • the blocking pot for the higher frequency of the outer tubular or pot-shaped dipole halves 9 ', 9" is not "recognizable” or effective, so that outwardly these dipole halves act like single beams.
  • the inside of the lower pot-shaped dipole half 3 " acts as a locking pot. This locking pot effect ensures that no shafts can run on the outer conductor of a coaxial feed line.
  • This construction creates a highly compact antenna arrangement, which also has an optimal omnidirectional characteristic and characteristic 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 'to 9 ", angular (n-polygonal) or other dipole halves deviating from the circular shape, for example oval, can also be used.
  • Such constructions are also suitable for the Dipole halves are 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 located at their adjoining inner end 7 'or 7 "of the dipole halves, on which the pot-shaped short-circuit 11 mentioned above 'or 11 "is formed, electrically connected to one another and are designed so that the mentioned locking effect of the outer pot relative to the inner pot is maintained to ensure that no shafts can propagate.
  • Dashed lines in the exemplary embodiment shown indicate in the attached figure that this construction principle can be easily extended to other frequency band ranges. Dashed lines indicate that, for example, a further outer pot for dipole halves 25 'or 25 "of a third antenna 25 could be provided, which is designed for an even higher frequency and therefore has an even shorter longitudinal extension. These dipole halves 25' and 25 "are short-circuited at their mutually facing inner end to the end of the other dipole half. The outside of these dipole halves 25 'and 25 "act as emitters for this frequency, with the inside acting as locking pots with respect to the next inner dipole halves. However, these locking pots are again not effective for the nested inside dipole halves.
  • a dipole half that is not pot-shaped or hollow cylindrical or the like ie, for example, a rod-shaped dipole half, can also be used, since this dipole half does not have to accommodate another dipole half or a feed line connection inside.
  • a multi-range antenna according to FIG. 1b comprises a first antenna device A, which corresponds in structure to the antenna device according to FIG.
  • the reference numerals used in FIG. 1 a have only been given the letter extension “a” in FIG. 1 b with respect to the antenna device A.
  • the antenna device according to FIG. 1b also includes 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 symbols deviating from "a" for the first multi-channel device B Range antenna device A is used.
  • the upper multi-range antenna device A and via the outer coaxial line 17b with the inner conductor 19b and the outer conductor 15b the lower antenna device B. could be fed.
  • 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 with the inner conductor 19 of the Coaxial line 17 is electrically connected.
  • the outer conductor AL is short-circuited to the associated inner conductor IL 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.
  • Another difference lies in that 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, the outer coaxial line 17b is fed accordingly 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, for which purpose ultimately the inner conductor 63 of the second connecting line 42 with the inner conductor at the connection point 46 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 whereby the outer outer conductor 15b is electrically short-circuited with the inner outer conductor 15a, transforms an open circuit at the connection point 46. Therefore, the corresponding antenna input Direction for operation in a frequency band are fed with the feed or decoupling device explained with reference to Figure 3.
  • two coaxial ⁇ / 4 lines short-circuited via a short circuit KS1 or KS2 are interleaved, the outer ⁇ / 4 line SL1 for the adaptation 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 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 upper antenna device A is thus fed via a first coaxial cable connection 21a, the inner conductor 53 merging into the inner conductor 19a and the outer conductor 51 of the connecting line 52 into the outer conductor 15a of the coaxial feed line 17a for the upper antenna device A.
  • 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 based on the two frequency ranges to be transmitted due to the coaxially nested stub lines SL1, SL2, which are short-circuited at their ends, depending on the wavelength ⁇ / 4 and ⁇ 2/4 carried out, the first cup-shaped short-circuit line KS1 being 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 thus connected in series in such a way that the associated short circuits KS1 and KS2 with respect to the respective frequency band range at the connection point 46 in each case be transformed into an idle.
  • the construction principle of the short-circuit lines KS1 and KS2 connected in series can also be implemented in the reverse order, namely if the ⁇ 2/4 stub line SL2 (with the outer conductor AL2) for the lower frequency is external and the ⁇ i / 4-branch line SL1 (with the outer conductor ALI) for the higher frequency (concentric) to the first branch line is arranged on the inside.
  • 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.
  • an exemplary embodiment of a dining or another modified with respect to FIG Coupling device shown, 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, which operate 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 connected to 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.
  • a feed and decoupling device for a simple coaxial line 17 is shown on the basis of FIG. 9, but 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 short- Branch the closed stub SLl and SL2 at right angles from this coaxial line 17.
  • 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 short- Branch the closed stub SLl and SL2 at right angles from this coaxial line 17.

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Description

Mehr-Bereichs-Antenne
Die Erfindung betrifft eine Mehr-Bereichs-Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mobile Kommunikation wird 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 derartige Mehr-Bereichs-Basisstationen werden deshalb Mehr-Bereichs-Antenneneinrichtungen zum Senden und Empfangen verschiedener Frequenzbereiche benötigt, die üblicherweise Dipolstrukturen aufweisen, also eine Dipolanten- neneinrichtung zum Senden und Empfangen des 900 MHz-Bandbereiches und eine weitere Dipolantenneneinrichtung zum Senden und Empfangen des 1800 MHz-Bandbereiches. In der Praxis sind deshalb bereits Mehr- oder zumindst Zwei -Bereichs-Antenneneinrichtungen vorgeschlagen worden, nämlich beispielsweise eine Dipolantenneneinrichtung zur Übertragung des 900 MHz-Bereiches sowie zur Übertragung des 1800 Mhz-Bereiches , wobei beide Dipolantenneneinrichtungen nebeneinander angeordnet sind. Man benötigt also auf jeden Fall für die zumindest beiden Frequenzbandbereiche zwei Antennen, die aufgrund der räumlichen Anordnung nebeneinander sich allerdings gegenseitig behindern und beeinträchtigen, da sie sich gegenseitig im Strahlungsfeld abschatten. Dadurch lässt sich kein Rundstrahldiagramm mehr erzielen.
Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, zwei entsprechende Antenneneinrichtungen zum Betrieb in zwei unterschiedlichen Frequenzbandbereichen übereinander anzuordnen. Dies führt natürlich zu einer größeren Bauhöhe und erfordert einen größeren Platzbedarf. Zudem wird das Rundstrahldiagramm unter Umständen auch zumindest gringfü- gig dadurch beeinträchtigt, dass die zu der höheren Antenneneinrichtung führende Anschlussleitung an der tieferliegenden Antenneneinrichtung vorbeigeführt werden muss .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber eine verbesserte Zwei- oder Mehr-Bereichs -Antenneneinrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im
Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung schafft gegenüber dem Stand der Technik auf verblüffende Art und Weise eine völlig neuartige, höchst kompakte Antenneneinrichtung, die in einem Zwei-Frequenzbandbereich betrieben werden kann. Bei Bedarf ist diese Antenneneinrichtung aber beliebig auch zu einem mehr als zwei Frequenzbänder umfassenden Multi -Band-Bereich ausbaubar.
Erfindungsgemäß ist nämlich vorgesehen, dass die Dipol- Antenneneinrichtung für das erste und die Dipoleinrichtung für das zumindest zweite dazu versetzt liegende Frequenzband koaxial zueinander und dabei ineinander verschachtelt liegend ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß sind dazu die Dipolhälften vorzugsweise topfförmig gestaltet, wobei der Topfdurchmesser der Dipolhälften insoweit voneinander abweicht, dass die Töpfe ineinander liegend angeordnet sind. Die Länge der Dipol- hälften hängt dabei von dem zu übertragenden Frequenzbandbereich ab. Die in ihrer Länge kürzer dimensionierten und für den höheren Frequenzbandbereich benötigten topfförmi- gen Dipolhälften liegen dabei außen, wobei die für den niedrigeren Frequenzbandbereich entsprechend länger dimensionierten Dipolhälften in diesen äußeren Töpfen innenliegend angeordnet sind und die äußeren Dipoltöpfe in ihrer Länge überragen.
Die äußeren und inneren Töpfe der Dipolhälften sind an ihren innenliegenden Seiten jeweils mit einer topfbodenähnlichen Kurzschlussstelle elektrisch und mechanisch verbunden, wobei die einen ineinander topfförmig verschachtelten Dipolhälften mit einem Innenleiter und die anderen verschachtelt ineinanderliegenden Dipolhälften mit dem Außenleiter kontaktiert sind.
Die Besonderheit dieses Konstruktionsprinzips liegt darin, dass beispielsweise die zu äußerst liegende für den hö- heren Frequenzbandbereich geeignete topfförmigen Dipol - hälften nach außen hin als Dipolstrahler wirken, nach innen jedoch als Sperrtopf, so dass für diese Strahler die für den niedrigen Frequenzbandbereich vorgesehene topfförmigen Dipolhälften nicht erkennbar sind.
Die demgegenüber jeweils länger dimensionierte und für den niedrigeren Frequenzbandbereich vorgesehene topfförmige Dipolhälfte wirkt nach außen hin in ihrer gesamten Länge als Strahler, ohne dass die Sperrwirkung des äußeren topf- förmigen Strahlers für den höheren Frequenzbandbereich wirksam wäre, nach innen hin als Sperrtopf, so dass keine Mantelwellen auf den Außenleiter fortlaufen können.
Im Falle von mehr als zwei zu übertragenden Frequenzen oder Frequenzbändern kann das Konstruktionsprinzip entsprechend fortgesetzt werden, wobei jeweils die Töpfe mit höherer Frequenz in ihrer kürzeren Längserstreckung größeren Durchmesser aufweisen und die topfförmigen Dipolhälften für den niedrigeren Frequenzbandbereich jeweils innenliegend verschachtelt aufnehmen. Dieses Konstruktionsprinzip ermöglicht es auch, dass die Speisung zentral über einen gemeinsamen Anschluss oder eine gemeinsame Koaxialleitung erfolgt, die bevorzugt nicht nur zur Einspeisung dient, sondern auch gleich der mechanischen Stabilität und Halterung der Antenne dient. Das als Außenleiter gestaltete koaxialliegende Standrohr ist dabei in der entsprechenden Einspeisstelle, d.h. an der Kurzschlussstelle der einen Dipolhälfte mechanischelektrisch mit dieser verbunden, wobei der Innenleiter über ein geringes Maß über den Außenleiter hinaus geführt und dort an den topfbodenähnlichen Kurzschlussstellen der anderen Dipolhälften elektrisch und mechanisch angebunden ist. Bei entsprechender Steifigkeit des Innenleiters sind keine weiteren der Stabilität dienenden Zusatzmaßnahmen notwendig. Ansonsten könnten zwischen den topfförmigen Kurzschlussstellen der aneinander angrenzenden Dipolhälften elektrisch nicht wirksame, der Stabilität dienende Zusatzmaßnahmen vorgesehen sein. Im übrigen ist die gesamte in der beigefügten Figur dargestellte Antenne in einem Schutzrohr, beispielsweise einem aus glasfaserverstärkten Kunststoff bestehenden Rohr untergebracht, das möglichst paßgenau die Antennenanordnung übergreift, so dass der Innenleiter die oberen Dipolhälften nur vom Gewicht her halten und aufnehmen muss, da Kippbelastungen und Bewegungen durch das Schutzrohr aufgenommen werden.
Aus der Schilderung ist auch ersichtlich, dass ein weiterer wesentlicher Vorteil darin liegt, dass für die zumindest beiden oder mehreren Frequenzbandbereiche der Antenneneinrichtung die Speisung über nur einen einzigen Koaxialkabelanschluss erfolgen kann.
Die Dipolhälften müssen aber nicht zwangsweise als rohr- förmige, an ihren Einspeisstellen kurzgeschlossene topf- artige Konstruktionen gebildet sein. Im Querschnitt können diese topfförmig gestalteten Dipolhälften kreis- oder zylinderförmig gestaltet sowie mit eckigem oder sogar ovalem Querschnitt versehen sein. Sie müssen auch nicht zwangsläufig als geschlossene Rohre ausgebildet sein. Möglich sind auch mehrgliedrige Konstruktionen, bei denen die topfähnlichen Dipolhälften aus mehreren einzelnen Leiterabschnitten oder elektrisch leitenden Elementen bestehen bzw. in diese gegliedert sind, sofern diese an ihren jeweils dem benachbarten zweiten Dipol angrenzenden Einspeisungsende miteinander kurzgeschlossen sind.
Insbesondere ist erfindungsgemäß nicht nur eine Einband- , sondern eine Multi -Frequenzband-Antenneneinrichtung möglich, die vorzugsweise zumindest zwei übereinander sitzen- de Antenneneinrichtungen umfasst, die wiederum zumindest jeweils in zwei Frequenzbandbereichen strahlen können.
Erfindungsgemäß lässt sich diese dadurch realisieren, dass die koaxiale Speiseleitungsanordnung durch die bevorzugt jeweils tieferliegende Antenneneinrichtung axial hindurchgeführt und zu der nächst höheren Antenneneinrichtung weitergeführt ist. Bei der Speiseleitung dienen jeweils die äußeren elektrischen Leiter der Mehrfachkoaxial-Speiselei- tungen zur Einspeisung an den Dipolhälften der tieferlie- genden Antenneneinrichtung, wohingegen die demgegenüber innenliegenden Leiter der Koaxialleitung (beispielsweise der in der Regel drahtförmig gestaltete Innenleiter und der ihn umgebende innerste Koaxialleiter) zur elektrischen Einspeisung der demgegenüber höherliegenden Antennenein- richtung mit den dort vorgesehenen Dipolhälften dient.
Das Konstruktionsprinzip kann entsprechend kaskadiert werden, so dass auch drei Antenneneinrichtungen und mehr übereinander angeordnet werden können.
Dies lässt sich bevorzugt unter Verwendung einer spezifischen Speise- und AuskoppelVorrichtung sehr günstig und wirksam realisieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur la : ein Ausführungsbeispiel einer Zwei- Bereichs-Antenne im schematischen axialen Längsquerschnitt (Dipolstruktur) ;
Figur lb : einen schematischen axialen Längsquerschnitt durch ein Ausführungsbeispiel zweier übereinander angeordneter Zwei- Band-Antennen;
Figur 2 : eine nach dem Stand der Technik bekannte schmalbandige Blitzschutzeinrichtung für eine Koaxialleitung; Figur 3 : eine auszugsweise schematische Axialschnittdarstellung 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 Antenneneinrichtungen mittels einer vierfachen Koaxial - leitung; und Figur 9 : eine zu Figur 4 vergleichbare Ausführung, jedoch nur mit einfachem Innenleiter (beispielsweise als Blitzschutz für eine Zwei- Frequenzband-Einrichtung) .
Eine Mehr-Bereichs-Antenne 1 umfasst gemäß Figur la eine erste Antenne 3 mit zwei Dipolhälften 31 und 3", die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem elektrisch leitenden Zylinderrohr gebildet sind. Die in der Figur obenlie- gende Dipolhälfte 31 ist dabei topfförmig gestaltet, d.h. an ihrem zur zweiten Dipolhälfte 3" angrenzenden Ende 7' topfförmig verschlossen.
Die Länge dieser Dipolhälften 3' und 3" hängt von dem zu übertragenden Frequenzbandbereich ab und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel auf die Übertragung des niedrigeren GSM-Bandbereichs, d.h. entsprechend dem GSM-Mobilfunkstandard 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' und 9" entsprechend dem höheren zu übertragenden Frequenz- bandbereiches in der Länge kürzer dimensioniert, im ge- zeigten Ausführungsbeispiel aufgrund der doppelt so hohen
Übertragungsfrequenz nur ca. halb so lang wie die Dipol - hälften 3 ' und 3" .
Diese Dipolhälften 9' und 9" sind ebenfalls im gezeigten Ausführungsbeispiel röhr- oder zylinderförmig gestaltet, allerdings mit größerem Durchmesser als der Durchmesser der Dipolhälften 31 und 3", so dass die Dipolhälften der Antenne 9 mit kürzerer Länge innenliegend die Dipolhälften 3' und 3" mit größerer Längserstreckung aufnehmen und übergreifen können.
Jeweils an den aneinander angrenzenden inneren Enden 7 ' und 7 "der Dipolhälften sind die jeweils verschachtelt ineinander sitzenden Dipolhälften 31 und 9' bzw. 3" und 9" gemeinsam topfförmig gestaltet und dadurch unter Bildung eines Kurzschlusses 11' bzw. 11" elektrisch miteinander verbunden.
In der Zeichnung ist auch dargestellt, dass die unteren Dipolhälften 3" und 9" über einen Außenleiter 15 einer koaxialen Speiseleitung 17 gespeist werden, wobei der Innenleiter 19 über den Kurzschluss 11" am Ende 7" der unteren Dipolhälfte hinaus bis zu den topfförmigen Kurzschlussverbindungen 11' der oberen Dipolhälften 3' und 9' hinausgeführt und dort elektrisch und mechanisch mit den topfförmigen Böden dieser Dipolhälften 3' und 9' verbunden ist.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, über einen einzigen koaxialen Anschluss 21 beide verschachtelt ineinander angeordnete Dipolantennen 3 und 9 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' bzw. 9" jedoch als Sperrtopf wirken. Diese SperrtopfWirkung gewährleistet, dass keine Mantelwellen auf die mit größerer Längserstreckung vorgesehenen Dipolhälften der zweiten Antenne fortlaufen können.
Für die zweite Antenne 3 mit den sich in größerer Länge erstreckenden Dipolhälften 31, 3" ist jedoch der Sperrtopf für die höhere Frequenz der äußeren röhr- oder topfförmi- gen Dipolhäften 9' , 9" nicht "erkennbar" oder wirksam, so dass auch diese Dipolhälften nach außen hin wie Einzel - strahier wirken. Die Innenseite der unteren topfförmigen Dipolhälfte 3" wirkt jedoch als Sperrtopf. Diese Sperrtopfwirkung gewährleistet, dass keine Mantelwellen auf dem Außenleiter einer koaxialen Speiseleitung fortlaufen können.
Durch diesen Aufbau wird eine höchst kompakte Antennenanordnung geschaffen, die zudem eine bisher nich 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' bis 9" können auch eckige (n-polygonalför- mige) 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 ihrem aneinander angrenzenden inneren Ende 7' bzw. 7" der Dipolhälften, an denen der oben erwähnte topfförmige Kurzschluss 11' bzw. 11" 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 sicherzustellen, dass sich keine Mantelwellen ausbreiten können.
Strichliert ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der beigefügten Figur angedeutet, dass dieses Konstruk- tionsprinzip problemlos auf weitere Frequenzbandbereiche ausgedehnt werden kann. Strichliert ist dabei angedeutet, dass beispielsweise nochmals ein weiterer äußerer Topf für Dipolhälften 25' bzw. 25" einer dritten Antenne 25 vorgesehen sein könnte, die für eine nochmals höhere Frequenz ausgelegt ist und deshalb eine nochmals kürzere Längserstreckung aufweist. Auch diese Dipolhälften 25' und 25" sind jeweils an ihrem aufeinander zuweisenden inneren Ende mit dem Ende der anderen Dipolhälfte kurzgeschlossen. Die Außenseite dieser Dipolhälften 25' und 25" 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.
Abweichend zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur la könnte anstelle der oberen zu innerst liegenden Dipolhälfte 3 ' auch eine nicht topf- oder hohlzylinderförmige oder dergleichen gebildete Dipolhälfte, d.h. z.B. auch eine Stab- förmige Dipolhälfte einegesetzt werden, da diese Dipol - hälfte im Inneren weder eine weitere Dipolhälfte noch einen Speiseleitungsanschluss aufnehmen muss.
Eine Mehr-Bereichs-Antenne gemäß Figur lb umfaßt eine erste Antenneneinrichtung A, die von ihrem Aufbau der Antenneneinrichtung gemäß Figur la entspricht. Die in Figur la verwendeten Bezugszeichen haben in Figur lb bezüglich der Antenneneirichtung A lediglich die Buchstabenerweiterung "a" erhalten.
Die Antenneneinrichtung gemäß Figur lb 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 Buchstabenerweiterung "b" in Abweichung zu "a" für die erste Mehr-Bereichs-Antenneneinrichtung A verwendet 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 In- nenleiter 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.
Bei einer derartigen Antenne gemäß Figur lb ist es also wünschenswert, wenn beispielsweise über eine dreifache Koaxialleitung 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 Koaxialleitung 17b mit dem Innenleiter 19b und dem Außenleiter 15b die untere Antenneneinrichtung B gespeist werden könnte. Dabei spielt der mittlere Koaxialleiter also eine Doppelfunktion, 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 notwen- dig, 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 Innenleiter 19 und einem Außenleiter 15 gezeigt, der an einer Anschlussstelle 46 eine koaxiale Stichleitung SL aufweist, deren koaxialer Außenleiter AL mit dem Außenlei - ter 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 betreffen- den Frequenzbandes ist. Dies ist aber immer nur schmalban- dig für eine bestimmte Frequenz und damit für eine bestimmte Wellenlänge möglich.
Sollte die in Figur 1 beschriebene Antenne mit einer obe- ren 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 Anschluss- leitung 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 Koaxial- kabel 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 Ausführungsbei- spiel, 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 Außenleiter 15a elektrisch kurzgeschlossen ist, wird an den Anschlusspunkt 46 ein Leerlauf trans- formiert. Von daher kann die entsprechende Antennenein- richtung 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 Auskoppelvorrichtung notwendig, die nachfolgend erörtert wird.
Für die in Figur 1 wiedergegebene Antenneneinrichtung zum Betrieb beispielsweise zweier unterschiedlicher Frequenzbandbereiche werden zwei jeweils über einen Kurzschluß KS1 bzw. KS2 kurzgeschlossene koaxiale λ/4 -Leitungen ver- schachtelt, wobei die äußere λτ/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 KS1 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 Anschlusspunktes 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 λχ/4 und λ2/4 bezogen auf die bei- den zu übertragenden Frequenzbereiche die gewünschten Anpassung durchgeführt, wobei die erste topfförmige Kurzschlußleitung KS1 etwa in der axialen Mitte bezogen auf die elektrische Länge der koaxialen Stichleitung SL2 in Anpassung an die in diesem Ausführungsbeispiel zu über- tragen 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 KS1 und KS2 bezüglich des jewei- ligen Frequenzbandbereiches am Anschlusspunkt 46 jeweils in einen Leerlauf transformiert werden.
Anhand von Figur 6 ist gezeigt, dass das Konstruktionsprinzip der in Reihe geschalteten Kurzschlußleitung KS1 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 λi/4-Stichleitung SL1 (mit dem Außenleiter ALI) für die höhere Frequenz (konzentrisch) zur ersten Stich- leitung innenliegend angeordnet ist. Allerdings ist der Konstruktionsaufwand hierfür etwas höher.
In Ergänzung zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbei- spielen können auch mehrere, beispielsweise drei kurz- geschlossene 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 können, 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 zugehörigen 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 zugehörigen 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 Auskoppelvor- richtung 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 kurz- geschlossenen 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. Mehr-Bereichs-Antenne mit einer Antenneneinrichtung (A) mit einer Antenne für einen ersten Frequenzbandbereich und mit zumindest einer zweiten Antenne für einen demgegenüber höheren zweiten Frequenzbandbereich, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: die erste Antenne (3) und die zumindest zweite Antenne (9) , die zur Antenneneinrichtung (A) gehören, sind ineinander integriert und verschachtelt angeordnet, - die Dipolhälften (3", 9", 25") der zumindest beiden Antennen (3, 9, 25), die der Speiseleitungsanordnung (17) zugewandt liegen, sind zumindest in elektrischer Hinsicht topf- oder boxenförmig oder -ähnlich gestaltet, - die äußeren Dipolhälften (3 X 9', 25') der zumindest beiden Antennen (3, 9, 25), die zur Speiseleitungsanordnung (17) abgewandt liegen, sind zumindest in elektrischer Hinsicht topf- oder boxenförmig oder -ähnlich gestaltet, - die zu der Speiseleitungsanordnung (17) abgewandt liegenden äußeren Dipolhälften (9', 25') der zumindest beiden Antennen (3, 9, 25) sind zumindest in elektrischer Hinsicht topf- oder boxenförmig oder -ähnlich gestaltet, die Dipolhälften der zumindest beiden Antennen (3, 9, 25) sind an ihrem jeweils aneinander grenzenden inneren Ende (7', 7") miteinander kurzgeschlossen (11', 11") und erstrecken sich von da aus in unterschiedlicher Länge in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Frequenzbandbereich, und - die Dipolhälften (3', 3"; 9', 9"; 25', 25") zur Übertragung des jeweils niedrigeren Frequenzbandbereichs liegen innerhalb der Dipolhälften (9'7 9"; 25', 25") der für die Übertragung einer jeweils höheren Frequenz oder eines jeweils höheren Frequenzbandbereiches vor- gesehenen sind.
2. Mehr-Bereichs-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Dipolhälften (3, 3"; 9', 9"; 25', 25") aller Antennen (3, 9, 25) der ersten Antenneneinrichtung (A) topf- oder boxenförmig oder -ähnlich gestaltet sind und dabei an ihrem jeweils aneinander grenzenden inneren Ende (7', 7") miteinander kurzgeschlossen (11', 11") sind.
3. Mehr-Bereichs-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (3, 3"; 9', 9"; 25',
25") koaxial zueinander angeordnet sind.
4. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (3 ' , 3"; 9', 9"; 25', 25") im Querschnitt quer zur Dipollängserstrec- kung kreisförmig, eckig, n-polygonal oder oval gestaltet sind.
5. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung quer zur Dipollängserstreckung vorgesehene elektrisch leit- fähige Dipolwand geschlossen ist.
6. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung quer zur Dipollängserstreckung vorgesehene elektrisch leit- fähige Dipolwand in mehrere einzelne Segmente gegliedert ist, die an ihrem jeweiligen inneren Ende (7', 7") der Dipolhälfte (3', 3"; 9', 9"; 25', 25") elektrisch miteinander kurzgeschlossen sind.
7. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Antennen (3, 9, 25) über einen gemeinsamen Anschluss (21) gespeist sind.
8. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Antennen (3, 9, 25) über eine gemeinsame Koaxialleitung (17) gespeist sind.
9. Mehr-Bereichs-Antenne nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Speisung dienende koaxiale Leitung (17) als mechanische Stütze und Halterung für die Mehr-Bereichs-Antenne (1) dient und insbesondere als Standrohr ausgebildet ist.
10. Mehr-Bereichs-Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die über den Außenleiter (15) gespeisten
Dipolhälften (3", 9", 25") über den Außenleiter mechanisch gestützt und gehalten sind.
11. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (19) zumindest geringfügig über den Außenleiter (15) übersteht und über das überstehende Ende des Innenleiters (19) die hierüber gespeisten Dipolhälften (3 ' , 9', 25') zumindest unterstützend mechanisch gehalten, vorzugsweise allein mechanisch gehalten und abgestützt sind.
12. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale
- neben der Antenneneinrichtung (A) mit zumindest zwei Antennen (3, 9, 25) ist zumindest eine weitere Antenneneinrichtung (B) vorgesehen,
- alle zur Antenneneinrichtung (B) gehörenden Dipolhälften (3b, 9b, 25b) sind topf- oder boxenförmig oder -ähnlich gestaltet, - die zur Antenneneinrichtung (A) führenden Speiselei - tungsanordnung (17) ist axial durch die Antenneneinrichtung (B) hindurchgeführt, und zwar durch die zuinnerst liegenden topf- oder boxenförmigen oder -ähnlichen Dipolhälften (3b) hindurch, - die Speiseleitungsanordnung (17) ist als Mehrfachkoaxialleitung (17a, 17b) ausgebildet, derart, dass ein äußerer Koaxialleiter (15b) der Mehrfachkoaxialleitung (17a, 17b) mit den speiseleitungsseitig liegenden Di- polhälften (3"b, 9"b, 25"b) der Antenneneinrichtung (B) und ein zu diesem äußeren Koaxillaleiter (15b) innerer Koaxialleiter (19b) mit den zweiten Dipolhälften (3'b, 9'b, 25'b, 25'b) der Antenneneinrichtung (B) verbunden ist, und - eine über die Antenneneinrichtung (B) hinausgeführte innere Koaxialleitungen (15a, 19a) der Mehrfachkoaxialleitung (17a, 17b) sind zum einen verbunden mit den anschlussseitig liegenden Dipolhälften (3"a, 9"a, 25 "a) bzw. zu den dazu abgewandt liegenden Dipolhälf- ten (3'a, 9'a, 25'a) der Antenneneinrichtung (A) .
13. Mehr-Bereichs-Antenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei Antenneneinrichtungen (A, B) zumindest eine Triaxleitung als Speiseleitung (17) vor- gesehen ist, wobei der Innenleiter (19b) der äußeren Koaxialleitung (17b) gleichzeitig als Außenleiter (15a) der inneren Koaxialleitung (17a) fungiert.
14. Mehr-Bereichs-Antenne nach Anspruch 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Mehrfachkoaxialleitung vorgesehen ist, derart, dass bei einer Antennenanordnung mit Antenneneinrichtungen (A, B) eine Mehrfachkoaxial -Speiseleitung (17) mit 2n elektrisch voneinander getrennten Leitungen vorgesehen ist.
15. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale
- es ist für die Mehr-Bereichs-Antenne mit den zumindest beiden Antenneneinrichtungen (A, B) eine Speise- oder Auskoppelvorrichtung für die Mehrfachkoaxialleitung (17) vorgesehen,
- es ist ferner eine von der Koaxialspeiseleitung (17; 17b, 42, 62) abzweigende Stichleitung (SL; SLl, SL2) vorgesehen, - die Stichleitung (SL; SLl, SL2) umfasst zumindest zwei verschachtelte koaxiale Stichleitungen (SLl, SL2), die elektrische Länge der äußeren koaxialen Stichleitung (SLl oder SL2) entspricht λi/4, wobei λ1 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 (KS1 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 KS1) mit dem Innenleiter (IL, 19b) dieser koaxialen Stichleitung (SL2 oder SLl) verbunden, - 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 Frequenz- bandbereiche .
16. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
15, 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.
17. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
16, 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 KS1) zwischen dem Außenleiter (AL2 oder ALI) und dem zugehörigen Innenleiter (IL, 19b) der inneren Stichleitung (SL2 oder SLl) durchsetzt .
18. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
17, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Speiseleitung (17a) über den Anschlusspunkt (46) , an welchem der Innenleiter der zweiten Speiseleitung (42, 62, 19b) angeschlos- sen ist, in gerader Richtung weg verlaufend ausgebildet ist .
19. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
18, 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 Anschluss- punkt (46) mit dem Innenleiter (19b) der äußeren Speiseleitung (17b) elektrisch verbunden.
20. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlüsse (KS1, KS2) der Stichleitung (SLl, SL2) topf- oder ringförmig gestaltet sind.
21. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussleitung (KS1) für den höheren Frequenzbandbereich außen liegt und die demgegenüber mit größerer axialer Länge ausgebildete Kurzschlussleitung (KS2) für den niedrigeren zu übertragenden Frequenzbandbereich koaxial umgreift.
22. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussleitung (KS1) für den höheren Frequenzbandbereich innen liegt und von der dem gegenüber mit größerer axialer Länge ausge- bildeten Kurzschlussleitung (KS2) für den niedrigeren zu übertragenden Frequenzbandbereich koaxial umgeben ist.
23. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
22, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise topfför- mig gestalteten und radial verlaufenden Kurzschlussabschnitte in Längsrichtung der Mehrfach-Koaxialleitung (17) versetzt liegen.
24. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 23, 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.
25. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Innenleiter (19a, 19b) sowie ein oder mehrere Außenleiter (15a, 15b) einer Mehrfach-Koaxialleitung mittels der Speise- oder Auskoppelvorrichtung auf gleiches Potential, insbesondere auf Masse legbar sind.
26. Mehr-Bereichs-Antenne nach Anspruch 25, dadurch ge- kennzeichnet, 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 .
27. Mehr-Bereichs-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 26, 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) vorgesehene Kurzschluss (KS1, KS2) am Einspeis- oder Anschlusspunkt (46) in den Leerlauf transformiert wird.
28. Speise- oder Auskoppelvorrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Speise- und Auskoppelvorrichtung breitbandig für zumindest zwei Frequenzen oder Frequenzbandbereiche erfolgt .
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