EP1109245A2 - Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen - Google Patents

Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen Download PDF

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EP1109245A2
EP1109245A2 EP00403190A EP00403190A EP1109245A2 EP 1109245 A2 EP1109245 A2 EP 1109245A2 EP 00403190 A EP00403190 A EP 00403190A EP 00403190 A EP00403190 A EP 00403190A EP 1109245 A2 EP1109245 A2 EP 1109245A2
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EP
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waveguide
section
polarization switch
reflector
antenna
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EP00403190A
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Karl-Heinz Dipl.-Ing. Reimann
Michael Kammer
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Alcatel CIT SA
Alcatel Lucent SAS
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Alcatel CIT SA
Alcatel SA
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02Waveguide horns
    • H01Q13/025Multimode horn antennas; Horns using higher mode of propagation
    • H01Q13/0258Orthomode horns
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/16Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H01P1/161Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer

Definitions

  • the invention relates to an antenna for radiation and reception electromagnetic waves, consisting of a parabolic reflector and an as Subreflector trained exciter, which is at the focal point of the reflector at the end of a is attached through the center of the same guided waveguide, in which on the Rear of the reflector contains a radio box containing electrical and electronic components is connected to the waveguide with a transmitting and receiving device is connected (DE 197 25 047 A1).
  • Such antennas are also called “Cassegrain” antennas because of the sub-reflector designated. They are used, for example, for mobile radio. Antennas after the DE 197 25 047 A1 mentioned at the outset are structurally relatively simple since the spotlight serving as an "exciter” with a subreflector attached from the center to the reflector Waveguide is worn. The waveguide protrudes through the reflector. On whose A radio box is attached to the back, which is connected to the waveguide. Of the Radiobox leads a coaxial radio frequency cable to a transmit and Receiving device. In the radio box are electrical and electronic components as well a transmission path for the electromagnetic waves housed. This known antenna is for transmitting a linearly polarized wave of a frequency or a frequency band.
  • the invention has for its object the antenna described above to further that their transmission capacity without significant changes in their Construction can be enlarged.
  • the antenna By installing the polarization switch, the antenna can be used without any basic Modification of their structure for the transmission of two separate electromagnetic Shafts are used.
  • the transmission capacity of the antenna is therefore up easily doubled. It can even be small in its dimensions
  • Polarization switch arranged instead of a conventional simple waveguide section be so that the radio box remain unchanged except for an adapted "inner life" can. None needs to be changed for their mounting on the reflector of the antenna.
  • the polarization switch thus replaces a previously used waveguide section Connection to the waveguide of the antenna.
  • the connection of the radio box to the Polarization switch is also very simple, since the two inputs of the same in one Level.
  • the decoupling of the two linearly polarized waves is simple Way ensured that the major axes of the two inputs of the Polarization switch run perpendicular to each other.
  • a parabolic reflector 2 is on a mast 1, which is only indicated in sections an antenna for the transmission of electromagnetic waves.
  • Central in Reflector 2 is attached to an electromagnetic waveguide 3, at the end of which Focal point of the antenna is an exciter 4 designed as a sub-reflector.
  • On the back of the reflector 1 is a fastener 5, via which the same can be attached to the mast 1.
  • a radio box 6 is arranged, on the one hand with the waveguide 3 and on the other hand, is connected to a coaxial cable 7, which to a not shown Transmitter and receiver for high-frequency signals leads.
  • a waveguide could also be used.
  • the radio box 6 contains electrical and electronic components, such as for example converters and other adaptation elements. Between the radio box 6 and the waveguide 3 is one located within the fastening element 5 Polarization switch 8 attached, the more precise structure of which is shown in FIGS. 3 to 5 emerges.
  • the polarization switch 8 has two waveguide sections 9 and 10, of which the Waveguide path 9 is rectilinear. It runs between a first entrance E1 of the polarization switch 8 and an output A of the same.
  • the other Waveguide section 10 has a 90 ° curve. It starts on a second Input E2 of the polarization switch 8 and opens with an aperture B in the course of rectilinear waveguide path 9 in the same.
  • a short-circuit element 11 in the straight line Waveguide path 9 attached in the illustrated embodiment from three pins consists. It is intended to prevent the supply via the waveguide section 10 or in the same wave to be fed propagates in the wrong direction.
  • the Polarization switch 8 is connected with its output A to the waveguide 3.
  • the straight waveguide section 9 has one circular clear cross section. But it could also be square or one have another suitable clear cross-section.
  • the waveguide section 10 is in preferred embodiment, a rectangular clear cross section is provided. You could but also be elliptical or have another suitable clear cross section.
  • the clear cross sections of the two inputs E1 and E2 are essentially rectangular. Their corners can be rounded.
  • the short-circuit element 11 can also consist of a Metal strips exist.
  • the polarization switch 8 is expediently made of two parts to be connected to one another produced, in each of which part of the waveguide paths 9 and 10 is incorporated, for example by milling.

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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

Es wird eine Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen angegeben, die aus einem parabolischen Reflektor und einem als Subreflektor ausgebildeten Erreger besteht, der im Brennpunkt des Reflektors am Ende eines durch das Zentrum desselben geführten Hohlleiters angebracht ist. Auf der Rückseite des Reflektors ist eine elektrische und elektronische Bauteile enthaltende Radiobox an den Hohlleiter angeschlossen ist, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist. Zur Erhöhung der Übertagungskapazität ist zwischen der Radiobox und dem Hohlleiter eine Polarisationsweiche (8) zur simultanen Übertragung zweier orthogonal aufeinander stehender, linear polarisierter Wellen angebracht, die einen ersten und einen zweiten Eingang (E1,E2) mit im wesentlichen rechteckigem lichtem Querschnitt sowie einen an den Hohlleiter anschließbaren Ausgang (A) hat. In der Polarisationsweiche (8) sind zwei Hohlleiterstrecken (9,10) vorhanden, von denen die eine geradlinig zwischen dem ersten Eingang (E1) und dem Ausgang (A) der Polarisationsweiche (8) verläuft, während die andere mit um 90° gebogenem Verlauf am zweiten Eingang (E2) der Polarisationsweiche (8) beginnend im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke (9) in dieselbe mündet. Die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) ist im Eingangsbereich um 90° gedreht, so daß die großen Achsen der beiden in der gleichen Ebene liegenden Eingänge (E1,E2) der Polarisationsweiche (8) rechtwinklig zueinander angeordnet sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen, bestehend aus einem parabolischen Reflektor und einem als Subreflektor ausgebildeten Erreger, der im Brennpunkt des Reflektors am Ende eines durch das Zentrum desselben geführten Hohlleiters angebracht ist, bei welcher auf der Rückseite des Reflektors eine elektrische und elektronische Bauteile enthaltende Radiobox an den Hohlleiter angeschlossen ist, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist (DE 197 25 047 A1).
Derartige Antennen werden wegen des Subreflektors auch als "Cassegrain"-Antennen bezeichnet. Sie werden beispielsweise für Mobilfunk eingesetzt. Antennen nach der eingangs erwähnten DE 197 25 047 A1 sind konstruktiv relativ einfach aufgebaut, da der als "Erreger" dienende Strahler mit Subreflektor vom zentral am Reflektor befestigten Hohlleiter getragen wird. Der Hohlleiter ragt durch den Reflektor hindurch. Auf dessen Rückseite ist eine Radioboxangebracht, die an den Hohlleiter angeschlossen ist. Von der Radiobox aus führt ein koaxiales Hochfrequenzkabel zu einer Sende- und Empfangseinrichtung. In der Radiobox sind elektrische und elektronische Bauteile sowie ein Übertragungsweg für die elektromagnetrischen Wellen untergebracht. Diese bekannte Antenne ist zur Übertragung einer linear polarisierten Welle einer Frequenz bzw. eines Frequenzbandes ausgelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Antenne so weiterzubilden, daß ihre Übertragungskapazität ohne wesentliche Änderungen ihres Aufbaus vergrößert werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
  • daß zwischen der Radiobox und dem Hohlleiter eine Polarisationsweiche zur simultanen Übertragung zweier orthogonal aufeinander stehender, linear polarisierter Wellen angebracht ist, die einen ersten und einen zweiten Eingang mit im wesentlichen rechteckigem lichtem Querschnitt sowie einen an den Hohlleiter anschließbaren Ausgang hat,
  • daß in der Polarisationsweiche zwei Hohlleiterstrecken vorhanden sind, von denen die eine geradlinig zwischen dem ersten Eingang und dem Ausgang der Polarisationsweiche verläuft, während die andere mit um 90° gebogenem Verlauf am zweiten Eingang der Polarisationsweiche beginnend im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke in dieselbe einmündet und
  • daß die geradlinige Hohlleiterstrecke im Eingangsbereich um 90° gedreht ist, so daß die großen Achsen der beiden in der gleichen Ebene liegenden Eingänge der Polarisationsweiche rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Durch den Einbau der Polarisationsweiche kann die Antenne ohne grundsätzliche Änderung ihres Aufbaus zur Übertragung von zwei getrennten elektromagnetischen Wellen eingesetzt werden. Die Übertragungskapazität der Antenne ist dadurch auf einfache Weise verdoppelt. Dabei kann die in ihren Abmessungen selbst kleine Polarisationsweiche anstelle einer üblichen einfachen Hohlleiterstrecke angeordnet werden, so daß die Radiobox bis auf ein angepaßtes "Innenleben" unverändert bleiben kann. Für ihre Montage am Reflektor der Antenne muß daher nichts geändert werden. Die Polarisationsweiche ersetzt also einen bisher verwendeten Hohlleiterabschnitt zum Anschluß an den Hohlleiter der Antenne. Der Anschluß der Radiobox an die Polarisationsweiche ist ebenfalls sehr einfach, da die beiden Eingänge derselben in einer Ebene liegen. Die Entkopplung der beiden linear polarisierten Wellen ist auf einfache Weise dadurch sichergestellt, daß die großen Achsen der beiden Eingänge der Polarisationsweiche rechtwinklig zueinander verlaufen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Anordnung mit einer Antenne nach der Erfindung in schemtaischer Darstellung.
  • Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
  • Fig. 3 einen Schnitt durch eine zur Antenne gehörenden Polarisationsweiche in weiter vergrößerter Darstellung.
  • Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 längs der Linie IV - IV.
  • Fig. 5 eine Seitenansicht der Polarisationsweiche nach Fig. 3.
  • Auf einem nur ausschnittsweise angedeuteten Mast 1 ist ein parabolischer Reflektor 2 einer Antenne zur Übertragung elektromagnetischer Wellen montiert. Zentral im Reflektor 2 ist ein elektromagnetischer Hohlleiter 3 befestigt, an dessen Ende im Brennpunkt der Antenne ein als Subreflektor ausgebildeter Erreger 4 angebracht ist. An der Rückseite des Reflektors 1 befindet sich ein Befestigungselement 5, über welches derselbe am Mast 1 befestigt werden kann. Am Befestigungselement 5 ist auf dessen anderer Seite eine Radiobox 6 angeordnet, die einerseits mit dem Hohlleiter 3 und andererseits mit einem Koaxialkabel 7 verbunden ist, das zu einer nicht mit dargestellten Sende- und Empfangseinrichtung für hochfrequente Signale führt. Statt des Koaxialkabels 7 könnte auch ein Hohlleiter verwendet werden.
    In der Radiobox 6 sind elektrische und elektronische Bauteile enthalten, wie beispielsweise Konverter und andere Anpassungselemente. Zwischen der Radiobox 6 und dem Hohlleiter 3 ist eine innerhalb des Befestigungselements 5 liegende Polarisationsweiche 8 angebracht, deren genauerer Aufbau aus den Fig. 3 bis 5 hervorgeht.
    Die Polarisationsweiche 8 hat zwei Hohlleiterstrecken 9 und 10, von denen die Hohlleiterstrecke 9 geradlinig ausgebildet ist. Sie verläuft zwischen einem ersten Eingang E1 der Polarisationsweiche 8 und einem Ausgang A derselben. Die andere Hohlleiterstrecke 10 hat einen um 90° gebogenen Verlauf. Sie beginnt an einem zweiten Eingang E2 der Polarisationsweiche 8 und mündet mit einer Blende B im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke 9 in dieselbe. Zwischen der Blende B und dem ersten Eingang E1 der Polarisationsweiche 8 ist ein Kurzschlußelement 11 in der geradlinigen Hohlleiterstrecke 9 angebracht, das im dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei Stiften besteht. Es soll verhindern, das die über die Hohlleiterstrecke 10 zugeführte bzw. in dieselbe einzuspeisende Welle sich in der falschen Richtung ausbreitet. Die Polarisationsweiche 8 ist mit ihrem Ausgang A an den Hohlleiter 3 angeschlossen.
    Die geradlinige Hohlleiterstrecke 9 hat in bevorzugter Ausführungsform einen kreisrunden lichten Querschnitt. Sie könnte aber auch quadratisch sein oder einen anderen geeigneten lichten Querschnitt haben. Für die Hohlleiterstrecke 10 ist in bevorzugter Ausführungsform ein rechteckiger lichter Querschnitt vorgesehen. Sie könnte aber auch elliptisch sein oder einen anderen geeigneten lichten Querschnitt haben. Die lichten Querschnitte der beiden Eingänge E1 und E2 sind im wesentlichen rechteckig. Ihre Ecken können abgerundet sein. Das Kurzschlußelement 11 kann auch aus einem Blechstreifen bestehen.
    Damit die beiden linear polarisierten Wellen ohne Zusatzelemente entkoppelt sind, ist die geradlinige Hohlleiterstrecke 9 im Bereich ihres Eingangs E1 um 90° gedreht. Das kann durch einen in der Hohlleitertechnik üblichen Übergang in kontinuierlicher oder gestufter Ausführung realisiert werden. Die großen Achsen der beiden in einer gemeinsamen bzw. der gleichen Ebene liegenden Eingänge E1 und E2 der Polarisationsweiche 8 stehen dadurch gemäß Fig. 5 senkrecht aufeinander. Die Radiobox 6 mit ihren weiterführenden Übertragungswegen kann dadurch direkt an die Polarisationsweiche 8 angeschlossen werden.
    Die Polarisationsweiche 8 wird zweckmäßig aus zwei miteinander zu verbindenden Teilen hergestellt, in denen jeweils ein Teil der Hohlleiterstrecken 9 und 10 eingearbeitet ist, beispielsweise durch Fräsen.

    Claims (5)

    1. Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen, bestehend aus einem parabolischen Reflektor und einem als Subreflektor ausgebildeten Erreger, der im Brennpunkt des Reflektors am Ende eines durch das Zentrum desselben geführten Hohlleiters angebracht ist, bei welcher auf der Rückseite des Reflektors eine elektrische und elektronische Bauteile enthaltende Radiobox an den Hohlleiter angeschlossen ist, die mit einer Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
      daß zwischen der Radiobox (6) und dem Hohlleiter (3) eine Polarisationsweiche (8) zur simultanen Übertragung zweier orthogonal aufeinander stehender, linear polarisierter Wellen angebracht ist, die einen ersten und einen zweiten Eingang (E1,E2) mit im wesentlichen rechteckigem lichtem Querschnitt sowie einen an den Hohlleiter (3) anschließbaren Ausgang (A) hat,
      daß in der Polarisationsweiche (8) zwei Hohlleiterstrecken (9,10) vorhanden sind, von denen die eine geradlinig zwischen dem ersten Eingang (E1) und dem Ausgang (A) der Polarisationsweiche (8) verläuft, während die andere mit um 90° gebogenem Verlauf am zweiten Eingang (E2) der Polarisationsweiche (8) beginnend im Verlauf der geradlinigen Hohlleiterstrecke (9) in dieselbe mündet und
      daß die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) im Eingangsbereich um 90° gedreht ist, so daß die großen Achsen der beiden in der gleichen Ebene liegenden Eingänge (E1,E2) der Polarisationsweiche (8) rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
    2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Hohlleiterstrecke (10) über eine Blende (B) an die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) angeschlossen ist.
    3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Blende (B) und dem Eingang (E1) der geradlinigen Hohlleiterstrecke (9) mindestens ein Kurzschlußelement (11) angebracht ist.
    4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene Hohlleiterstrecke (10) einen rechteckigen lichten Querschnitt hat.
    5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinige Hohlleiterstrecke (9) einen kreisrunden lichten Querschnitt hat.
    EP00403190A 1999-12-18 2000-11-16 Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen Withdrawn EP1109245A3 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

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    DE19961237A DE19961237A1 (de) 1999-12-18 1999-12-18 Antenne zur Abstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen
    DE19961237 1999-12-18

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1109245A2 true EP1109245A2 (de) 2001-06-20
    EP1109245A3 EP1109245A3 (de) 2002-09-04

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    Country Link
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    EP (1) EP1109245A3 (de)
    AU (1) AU5662700A (de)
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