EP1194982B9 - Antenne - Google Patents

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EP1194982B9
EP1194982B9 EP00944010A EP00944010A EP1194982B9 EP 1194982 B9 EP1194982 B9 EP 1194982B9 EP 00944010 A EP00944010 A EP 00944010A EP 00944010 A EP00944010 A EP 00944010A EP 1194982 B9 EP1194982 B9 EP 1194982B9
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EP
European Patent Office
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decoupling
antenna
elements
decoupling element
antenna according
Prior art date
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EP00944010A
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English (en)
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EP1194982B1 (de
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Max GÖTTL
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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Application filed by Kathrein Werke KG filed Critical Kathrein Werke KG
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    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
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    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
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    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H01Q1/525—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between emitting and receiving antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole

Definitions

  • the invention relates to an antenna with at least two powered radiators according to the preamble of claim 1.
  • radiators with at least two radiators ie with several radiators fed
  • a high decoupling between the radiators of one polarization and the radiators of the other orthogonal polarization is desired.
  • Such arrays may for example consist of several elements in the form of dipoles, slits or Planarstrahlerettin, as for example from the EP 0 685 900 A1 or from the pre-publication "Antennas", Part 2, bibliographic Institute in Mannheim / Vienna / Zurich, 1970, pages 47 to 50 are known.
  • omnidirectional with horizontal polarization in the form of a dipole square or a dipole cross are known, which have a coupling between the two spatially offset by 90 ° systems.
  • radiators To increase the directivity of such radiators are usually arranged in front of a reflector. It proves to be disadvantageous that the good decoupling in particular between radiators with orthogonal polarizations is degraded by the arrangement as an array, in particular by the influences of the reflector.
  • decoupling passive strip assemblies which are provided between each two offset, arranged in the manner of an antenna array antenna devices centered between them in the transverse direction to the mounting direction of the radiators aligned, or parallel to the mounting direction and are arranged laterally from the radiators.
  • This arrangement already corresponds to the previously published US 3,541,559 , which also proposes to arrange the individual decoupling elements in the manner of a frame laterally from the individual antennas.
  • an antenna array which has a plurality of vertically superposed dipoles, wherein in each case via two superposed dipoles, a projecting element is arranged, which is to serve to improve the decoupling between the dipoles.
  • this prior art antenna array is constructed in stripline or triplate technology. In addition, it has no reflector. Only a shield is provided for the triplate structure. Above all, however, this known antenna array is not a dual-polarized antenna array, but rather an arrangement in which only one polarization can be received or transmitted.
  • the decoupling elements which are preferably designed rod-shaped, with a component in the propagation direction of the electromagnetic waves, i. are aligned in particular perpendicular to reflector plate plane, wherein at least these components is greater compared to a component perpendicular thereto.
  • rod-shaped design of the decoupling elements in other words, this means that the angle between the longitudinal extension of a decoupling element and a perpendicular to the reflector plate plane (ie at least one perpendicular perpendicular to the reflector plate plane in the region of the foot of the decoupling element) or the angle between the longitudinal extension of a decoupling element and the main propagation direction an electromagnetic wave of an adjacent smaller 45 °.
  • the decoupling element is connected either electrically galvanic or capacitive with the reflector.
  • the decoupling elements according to the invention are preferably rod-shaped and / or cone-shaped.
  • the decoupling elements according to the invention can be arranged, for example, between two radiators, for example between two or more vertically polarized or horizontally polarized radiators in the region of the connecting line of these radiators.
  • the decoupling elements according to the invention which are preferably seated vertically on the reflector plate, can be arranged in the immediate region between the individual dipole halves, e.g. in plan view on an angle bisector of a Wiendipolan ever.
  • one or more of the decoupling elements according to the invention may be arranged, for example, in the case of a dipole square within the dipole square, and here again preferably on an angle bisector of the dipole square.
  • the rod-shaped decoupling elements according to the invention extend, as stated, with their greatest longitudinal extension or component in the propagation direction of the magnetic waves and / or perpendicular to the reflector plane.
  • the decoupling elements may have a uniform cross-section or various cross-sectional shapes, for example with round or with regular or irregular n-polygonal, for example square or hexagonal cross-section etc.
  • the cross section may also vary over the length of the decoupling elements according to the invention. It is also possible that the cross-sectional areas are not rotationally symmetrical, but for example, have different longitudinal extents along two mutually perpendicular and parallel to the reflector surface extending cutting axes.
  • the decoupling elements according to the invention may be provided with formations or attachments, in particular also at their end opposite the reflector plate, which also extend transversely to the vertical extension component of the decoupling elements and thus transversely to the direction of propagation of the electromagnetic waves and / or parallel to the plane of the reflector plate can extend.
  • FIG. 1a and 1b in which in a schematic plan view an antenna 1 is shown with at least two radiators 3, namely two dipole radiators 3a, each with two dipole halves 13 ', according to the embodiment of Figure 1 in accordance with appropriate distance before a reflector 5 or a reflector plate 5 are arranged.
  • the respectively associated symmetries 7 can be seen, via which the dipole halves 13 'are held opposite the reflector sheet 5.
  • the dipole radiators 3a are arranged offset with their dipole halves 13 'in the embodiment shown on a cultivation line 11 to each other.
  • a decoupling element 17 arranged, which in the illustrated embodiment of a rod-shaped and hexagonal in cross section, i. is formed in the manner of a regular hexagon decoupling element 17a.
  • the decoupling element 17 or 17a thus formed is conductively connected at its base 21 to the reflector 5, for example connected electrically conductively or capacitively.
  • the length of the rod-shaped element i. its direction of extension parallel to the propagation direction of the electromagnetic waves of the antenna 1 thus formed, i. perpendicular to the reflector 5 is preferably 0.05 to 1 times the wavelength of the frequency range of the antenna to be transmitted.
  • the diameter of the rod-shaped element can likewise differ within wide ranges and is preferably approximately 0.01 to 0.2 times the wavelengths to be transmitted.
  • a corresponding decoupling element 17, 17a can be provided between two radiators different from those shown in FIG. In FIG. 2, there are two dipole radiators each, which are seated in pairs in parallel alignment above and below the decoupling element. This results in a side view according to arrow 2 in Figure 2, as it is reproduced with respect to the embodiment of Figure 1b.
  • an antenna 1 which comprises two dipole radiators joined together to form a crossed dipole 3b.
  • a corresponding decoupling element 17, 17a is arranged in the region of the cross dipole 3b on an angle bisector 27 in the dipole radiator arranged in a cross-shaped plan view.
  • a dipole square 3c is provided at a corresponding distance in plan view a reflector 5 is shown, lying on an angle bisector 27 in the region of the cross dipole 3c two decoupling elements 17, 17 a are shown, each lying in an area between the vertices 29 of the dipole square and the center 31 of the dipole square.
  • two vertically superposed radiator devices in the form of two cross-radiators 36 are shown in front of a vertically extending reflector 5, wherein on the vertical attachment or connecting line 11 in the middle an inventive decoupling element 17, 17a is shown, which also again parallel to the propagation direction of the electromagnetic waves of the radiator, in other words perpendicular to the plane of the reflector 5 extends.
  • two dipole squares 3, 3c, shown with reference to FIG. 4 are arranged vertically in front of a reflector 5 along a vertical connecting axis 11, in each case with two decoupling elements 17, 17a explained correspondingly in FIG. 4 within the dipole square.
  • a fifth rod-shaped decoupling element seated perpendicular to the reflector 5 is centered between the two mutually facing corner points 35 of the dipole squares 3c thus formed.
  • the decoupling elements 17, 17a may be shaped differently even in wide areas, in particular also be provided with a different cross-section.
  • the cross-section of the decoupling elements 17, 17a may be, for example, n-polygonal, round, elliptical, with partially convex and concave sequential peripheral portions or else formed in any other way, wherein the entire longitudinal extension of the decoupling element 17, 17a or its extension component perpendicular to the reflector 5 and / or parallel to the propagation direction of the electromagnetic waves of the antenna 1 has a dimension which is greater than the cross-sectional dimension in any transverse direction parallel to the plane of the reflector 5.
  • the cross-sectional shape transverse to the extension direction or parallel to the reflector 5 over the length of the Decoupling element 17, 17a vary not only on its extent size but also on the shape ago.
  • further structural elements may be provided, for example, conical or spherical essays, or asymmetrical approaches, beam-shaped approaches, etc., these approaches a Measure in the direction parallel to the reflector 5 or transverse to the direction of propagation electromagnetic waves, which is shorter than the extension component in the propagation direction of the electromagnetic waves, ie perpendicular to the reflector. 5
  • the main extension direction 25 (FIG. 1a) is of the inventive decoupling element 17 in an angular range of more than 45 ° relative to the plane of the reflector 5 to preferably 90 °, ie perpendicular to the plane of the reflector 5 extending.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the reflector plane 5 and a decoupling element 17 seated thereon, which, as explained, can also be arranged obliquely, that is to say not perpendicular to the plane of the reflector plate 5.
  • the angle ⁇ i. the angle ⁇ formed by the perpendicular 41 on the plane of the reflector 5 relative to the extension direction 43 of the decoupling element 17 is less than 45 °, preferably less than 30 ° or 15 °, preferably just 0 °.
  • the normal 41 with respect to the plane of the reflector 5, corresponds to the propagation direction of the electromagnetic waves in the far-field view.
  • the decoupling element can also have different cross-sectional shapes and dimensions over its longitudinal extension in height.
  • projections or projections 45 in particular on the upper end of the decoupling element 17, can be formed on the decoupling element, which also project beyond the outer dimension of the part of the decoupling element 17 located underneath.
  • z. B a spherical attachment shown.
  • a short rod-shaped attachment 45 is indicated on the basis of FIG. 10, but its maximum transverse extension is less than the total height of the decoupling element 17th

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antenne mit zumindest zwei gespeisten Strahlern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bei Antennen mit zumindest zwei, d.h. mit mehreren gespeisten Strahlern, ist es bekanntermaßen wichtig, zwischen den verschiedenen Strahlern eine möglichst hohe Entkopplung zu erzielen. Insbesondere bei dualpolarisierten Strahlern oder Arrays ist eine hohe Entkopplung zwischen den Strahlern der einen Polarisation und den Strahlern der anderen orthogonal dazu stehenden Polarisation erwünscht. Derartige Arrays können beispielsweise aus mehreren Elementen in Form von Dipolen, Schlitzen oder Planarstrahlerelementen bestehen, wie sie beispielsweise aus der EP 0 685 900 A1 oder aus der Vorveröffentlichung "Antennen", 2. Teil, bibliographisches Institut in Mannheim/Wien/Zürich, 1970, Seiten 47 bis 50 bekannt sind.
  • Daraus sind beispielsweise Rundstrahler mit horizontaler Polarisation in Form eines Dipolquadrates oder eines Dipolkreuzes bekannt, welche eine Kopplung zwischen den beiden um 90° räumlich versetzten Systemen aufweisen.
  • Zur Erhöhung der Richtwirkung werden derartige Strahler üblicherweise vor einem Reflektor angeordnet. Als nachteilig erweist sich dabei, dass die an sich gute Entkopplung insbesondere zwischen Strahlern mit orthogonalen Polarisationen durch die Anordnung als Array, insbesondere durch die Einflüsse des Reflektors verschlechtert wird.
  • Um diese vorstehend genannten Nachteile zu kompensieren, sind bereits entsprechende Entkopplungselemente vorgeschlagen worden.
  • Aus der DE 198 29 714 A1 ist eine zweifach polarisierte Dipolantenne, eine sogenannte Bügelschleifen-Dipolantenne, mit einer integrierten Einspeisung über eine frei liegende Leitung als bekannt zu entnehmen, welche zwischen zwei übereinander angeordneten dualpolarisierten Einzelstrahlern in der Mitte sitzend eine sogenannte Trenneinrichtung in Form eines Trennbaumes umfasst. Dieses nachfolgend auch als Entkopplungselement bezeichnete Trennelement weist eine maximale Ausdehnung parallel zum Reflektor auf. Die gesamte Anordnung sitzt auf zwei sogenannten Abstandsisolatoren, mit welchen das Trennelement auf dem Reflektor befestigt ist.
  • Gemäß der vorveröffentlichten DE 196 27 015 A1 ist vorgeschlagen worden, zwischen den Strahlern Entkoppeleinrichtungen in Form von Streifen oder Kreuzen anzuordnen, wobei insbesondere bei Verwendung der Streifen diese längs der Verbindungslinie zweier versetzt zueinander abgeordneter Antenneneinrichtungen eines Antennenarrays angeordnet sind. Im Gegensatz zu demgegenüber vorbekannten Lösungen sind diese Streifen nicht quer zur Verbindungsrichtung zweier Antennenanordnungen angeordnet, sondern parallel zur Verbindungslinie zwischen zwei benachbarten Antenneneinrichtungen.
  • Gemäß der vorveröffentlichten DE 198 21 223 A1 werden als Entkopplungselemente passive Streifenanordnungen vorgeschlagen, die zwischen jeweils zwei versetzt liegenden, nach Art eines Antennenarrays angeordneten Antenneneinrichtungen mittig zwischen diesen in Querrichtung zur Anbaurichtung der Strahler verlaufend ausgerichtet vorgesehen sind, oder aber parallel zur Anbaurichtung und dabei seitlich von den Strahlern angeordnet sind. Diese Anordnung entspricht insoweit bereits der vorveröffentlichten US 3,541,559 , die ebenfalls vorschlägt, die einzelnen Entkopplungselemente nach Art eines Rahmens seitlich von den einzelnen Antennen anzuordnen.
  • Aus der GB 2 171 257 A ist ferner ein Antennenarray bekannt, welches mehrere vertikal übereinander angeordnete Dipole aufweist, wobei jeweils über zwei übereinander angeordneten Dipolen ein vorstehendes Element angeordnet ist, welches zur Verbesserung der Entkopplung zwischen den Dipolen dienen soll. Dieses vorbekannte Antennenarray ist allerdings in Streifenleitungs- bzw. Triplatetechnik aufgebaut. Zudem weist es keinen Reflektor auf. Lediglich eine Schirmung ist für die Triplate-Struktur vorgesehen. Vor allem aber handelt es sich bei diesem vorbekannten Antennenarray nicht um ein dualpolarisiertes Antennenarray, sondern um eine Anordnung, bei welcher nur eine Polarisation empfangen oder gesendet werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es bei Antennen mit zumindest einem gespeisten dualpolarisierten Strahler (d.h. z.B. einer Antenne mit zumindest zwei Dipolstrahlern, die dualpolarisiert angeordnet sind), insbesondere bei dualpolarisierten Antennenarrays eine nochmals verbesserte Möglichkeit zur Entkopplung der diversen Strahler zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es muss als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, dass in völliger Abweichung zum gesamten vorveröffentlichten Stand der Technik nunmehr vorgeschlagen wird, leitende Entkopplungselemente zu verwenden, die sich mit ihrer Haupterstreckungsrichtung, also mit ihrer längsten Ausdehnung parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle in Fernfeldbetrachtung (d.h. parallel zur Hauptstrahlrichtung eines Einzelstrahlers, der benachbart zum Entkopplungselement am Reflektor angeordnet ist) und/oder mit ihrer längsten Ausdehnung senkrecht zu einem Reflektor ausgerichtet sind (d.h. zumindest senkrecht zum Reflektor im Bereich des Fußes des Entkopplungselementes). Dabei muss die Ausrichtung nicht exakt in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle bzw. nicht exakt der Senkrechen zur Ebene eines Reflektors entsprechen.
  • Erfindungsgemäß ist lediglich vorgesehen, dass die Entkoppelelemente, die vorzugsweise stabförmig gestaltet sind, mit einer Komponente in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen, d.h. insbesondere senkrecht zu Reflektorblechebene verlaufend ausgerichtet sind, wobei zumindest diese Komponenten gegenüber einer senkrecht dazu stehenden Komponente größer ist. Bei stabförmiger Ausgestaltung der Entkopplungselemente heißt dies mit anderen Worten, dass der Winkel zwischen der Längserstreckung eines Entkoppelungselementes und einer Senkrechten zur Reflektorblechebene (also zumindest einer Senkrechten senkrecht zur Reflektorblechebene im Bereich des Fußes des Entkopplungselementes) oder der Winkel zwischen der Längserstreckung eines Entkopplungselementes und der Hauptausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle eines benachbarten kleiner 45° ist.
  • Dabei ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, dass das Entkopplungselement entweder elektrisch galvanisch oder kapazitiv mit dem Reflektor verbunden ist.
  • Das erfindungsgemäße System - und dies ist besonders überraschend - weist entscheidungserhebliche Vorteile bei dualpolarisierten Antennen auf, die also insbesondere zumindest ein Kreuzdipol oder zumindest ein Dipolquadrat umfassen. Demgegenüber betreffen die aus der GB 2 171 257 A bekannten Entkopplungselemente nur eine Dipolanordnung einer Polarisation, die zudem benachbart sind.
  • Ein weiterer Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass bei dualpolarisierten Antennen zwei getrennte Eingänge genutzt werden, zwischen denen eine Entkopplung (oder Isolation) messbar sein muss, während bei der verbesserten Entkopplung bei einer einfacheren Anordnung mit nur einer Polarisation eine derartige Entkopplung nicht messbar ist (da ja nur ein Eingang vorliegt).
  • Wie erwähnt sind die erfindungsgemäßen Entkopplungselemente bevorzugt stab- und/oder zapfenförmig geformt.
  • Die erfindungsgemäßen Entkopplungselemente können dabei beispielsweise zwischen zwei Strahlern, beispielsweise zwischen zwei oder mehreren vertikal polarisierten oder horizontal polarisierten Strahlern jeweils im Bereich der Verbindungslinie dieser Strahler angeordnet sein.
  • Bei Kreuzdipolen beispielsweise können die bevorzugt senkrecht auf dem Reflektorblech sitzenden erfindungsgemäßen Entkopplungselemente in dem unmittelbaren Bereich zwischen den einzelnen Dipolhälften angeordnet sein, z.B. in Draufsicht auf einer Winkelhalbierenden einer Kreuzdipolanordnung.
  • Ebenso können ein oder mehrere der erfindungsgemäßen Entkopplungselemente beispielsweise bei einem Dipolquadrat innerhalb des Dipolquadrates angeordnet sein, und hierbei wiederum bevorzugt auf einer Winkelhalbierenden des Dipolquadrates.
  • Die erfindungsgemäßen stabförmigen Entkopplungselemente erstrecken sich wie ausgeführt mit ihrer größten Längserstreckung oder -komponente in Ausbreitungsrichtung der magnetischen Wellen und/oder senkrecht zur Reflektorebene. Dabei können die Entkopplungselemente einen gleichförmigen Querschnitt oder unterschiedlichste Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise mit rundem oder mit regelmäßigem oder unregelmäßigem n-polygonalen, beispielsweise quadratischem oder sechseckförmigem Querschnitt etc.
  • Der Querschnitt kann dabei aber auch über die Länge der erfindungsgemäßen Entkopplungselemente variieren. Ebenso ist es möglich, dass die Querschnittsflächen nicht rotationssymmetrisch sind, sondern beispielsweise unterschiedliche Längserstreckungen längs zweier senkrecht zueinander stehender und parallel zur Reflektorfläche verlaufende Schnittachsen aufweisen.
  • Schließlich ist es auch möglich, dass die erfindungsgemäßen Entkopplungselemente insbesondere auch an ihrem zum Reflektorblech gegenüberliegenden Ende mit Ausformungen oder Aufsätzen versehen sind, die sich auch quer zur vertikalen Erstreckungskomponente der Entkoppelungselemente und damit quer zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen und/oder parallel zur Ebene des Reflektorbleches erstrecken können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen
    • Figur 1 a :
    eine schematische Draufsicht auf zwei in vertikaler Anbaurichtung versetzt zueinander angeordneten Dipolen mit dazwischen sitzendem erfindungsgemäßen Entkopplungselement.
    Figur 1 b :
    eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispieles nach Figur 1a längs des Pfeiles 2 in Figur 1;
    Figur 2 :
    ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Antenne in Draufsicht;
    Figur 3 :
    ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einem Kreuzdipol, bei welchem ein anhand der Figuren 1a bis 2 erläutertes erfindungsgemäßes Entkopplungselement verwendet wird;
    Figur 3a :
    eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3;
    Figur 3b :
    eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3;
    Figur 3c :
    eine schematische Seitenansicht des.Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 3 bis 3b längs des Pfeiles 2 in Figur 3;
    Figur 4 :
    ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall eines Dipolquadrates;
    Figur 5 :
    eine erfindungsgemäße Antenne mit zwei versetzt zueinander angeordneten Kreuzdipolen;
    Figur 6 :
    ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand zweier versetzt zueinander angeordneter Dipolquadrate; und
    Figuren 7 bis 10:
    unterschiedliche Seitendarstellungen verschiedener Ausführungsformen für ein Entkopplungselement.
  • Nachfolgend wird auf Figur 1a und 1b Bezug genommen, in welche in schematischer Draufsicht eine Antenne 1 mit zumindest zwei Strahlern 3 gezeigt ist, nämlich aus zwei Dipolstrahlern 3a mit jeweils zwei Dipolhälften 13', die gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in entsprechendem geeigneten Abstand vor einem Reflektor 5 oder einem Reflektorblech 5 angeordnet sind. Gemäß der schematischen Seitendarstellung nach Figur 1b sind die jeweils zugehörigen Symmetrierungen 7 ersichtlich, worüber die Dipolhälften 13' gegenüber dem Reflektorblech 5 gehalten sind.
  • Die Dipolstrahler 3a sind mit ihren Dipolhälften 13' im gezeigten Ausführungsbeispiel auf eine Anbaulinie 11 versetzt zueinander angeordnet.
  • Zwischen den beiden Strahlern 3 ist ein im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle (also bei Fernfeldbetrachtung senkrecht zur Betrachtungs- oder Zeichenebene), d.h. gleichzeitig auch senkrecht zur Ebene des Reflektors 5 ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement 17 angeordnet, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem stabförmigen und im Querschnitt sechseckigen, d.h. nach Art eines regelmäßigen Sechsecks gebildeten Entkopplungselement 17a besteht.
  • Das so gebildete Entkopplungselement 17 bzw. 17a ist an seinem Fuß 21 mit dem Reflektor 5 leitend verbunden, beispielsweise galvanisch leitend verbunden oder kapazitiv.
  • Die Länge des stabförmigen Elementes, d.h. seine Erstreckungsrichtung parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen der so gebildeten Antenne 1, d.h. senkrecht zum Reflektor 5 beträgt bevorzugt 0,05- bis 1-fache der Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbereiches der Antenne.
  • Der Durchmesser des stabförmigen Elementes kann ebenfalls in weiten Bereichen differieren und beträgt vorzugsweise ca. das 0,01- bis 0,2-fache der zu übertragenden Wellenlängen.
  • Anhand von Figur 2 ist gezeigt, dass ein entsprechendes Entkopplungselement 17, 17a zwischen zwei zu Figur 1 unterschiedlichen Strahlern vorgesehen sein kann. Es handelt sich bei Figur 2 um jeweils zwei Dipolstrahler, die jeweils paarweise in Parallelausrichtung oberhalb und unterhalb des Entkopplungselementes sitzen. Es ergibt sich dabei eine Seitenansicht gemäß Pfeil 2 in Figur 2, wie sie bezüglich des Ausführungsbeispieles nach Figur 1b wiedergegeben ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sowie den weiteren Figuren 3a bis 3c ist eine Antenne 1 gezeigt, die zwei zu einem Kreuzdipol 3b zusammengefügte Dipolstrahler umfasst. Auf einer Winkelhalbierenden 27 bei der in Draufsicht kreuzförmig angeordneten Dipolstrahler sind im Bereich des Kreuzdipoles 3b liegend jeweils ein entsprechendes Entkopplungselement 17, 17a angeordnet. Es handelt sich hier also um eine dualpolarisierte Antennenanordnung mit einem Kreuzdipol, wobei besonders überraschend ist, dass das Entkopplungsprinzip bereits bei einem derartigen Kreuzdipol funktioniert. Wie bei Kreuzdipolen (oder beispielsweise Dipolquadraten) grundsätzlich bekannt ist, werden also zwei getrennte Eingänge zur Ansteuerung benutzt, zwischen denen eine Entkopplung (oder Isolation) messbar ist, wobei die Verwendung der erfindungsgemäßen Entkopplungseinrichtung auf diesem Wege nachweisbar ist. Dabei ist ferner überraschend, dass das erfindungsgemäße Prinzip der Entkopplungselemente auch dann funktioniert, wenn eine asymmetrische Anordnung verwendet wird, also beispielsweise in den Figuren 3 bis 3c nur eines der beiden Entkopplungselemente verwendet wird.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist in Draufsicht ein Dipolquadrat 3c in entsprechendem Abstand vor einem Reflektor 5 gezeigt, wobei auf einer Winkelhalbierenden 27 im Bereich des Kreuzdipoles 3c liegend zwei Entkopplungselemente 17, 17 a gezeigt sind, die jeweils in einem Bereich zwischen den Eckpunkten 29 des Dipolquadrates und dem Mittelpunkt 31 des Dipolquadrates liegen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind zwei vertikal übereinander angeordnete Strahlereinrichtungen in Form von zwei Kreuzstrahlern 36 vor einem vertikal verlaufenden Reflektor 5 gezeigt, wobei auf der vertikalen Anbau- oder Verbindungslinie 11 mittig ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement 17, 17a gezeigt ist, welches sich ebenfalls wieder parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen der Strahler, mit anderen Worten senkrecht zur Ebene des Reflektors 5 erstreckt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 sind zwei anhand von Figur 4 gezeigte Dipolquadrate 3, 3c im Vertikalabstand längs einer Vertikalverbindungsachse 11 vor einem Reflektor 5 angeordnet, und zwar jeweils mit zwei innerhalb des Dipolquadrates entsprechend anhand von Figur 4 erläuterten Entkopplungselementen 17, 17a. Zusätzlich ist längs der vertikalen Verbindungslinie 11 im gezeigten Ausführungsbeispiel mittig zwischen den beiden aufeinander zuweisenden Eckpunkten 35 der so gebildeten Dipolquadrate 3c ein fünftes senkrecht zum Reflektor 5 sitzendes stabförmiges Entkopplungselement eingezeichnet.
  • Der grundsätzlich Aufbau der Antenneneinrichtung und die Verwendung von entsprechenden Entkopplungselementen 17, 17a ist für verschiedene Antennentypen beschrieben worden. Es sind hier noch beliebig weitere Abwandlungen von Antennen, d.h. insbesondere andere Antennentypen und der Aufbau und die Anordnung unterschiedlicher Strahler denkbar, bei denen allesamt die erläuterten Entkopplungselemente 17, 17a eingesetzt werden können.
  • Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen können die Entkopplungselemente 17, 17a auch in weiten Bereichen anders geformt sein, insbesondere auch mit einem anderen Querschnitt versehen sein. Der Querschnitt der Entkopplungselemente 17, 17a kann beispielsweise n-polygonal, rund, elliptisch, mit teilweise konvexen und konkaven aufeinanderfolgenden Umfangsabschnitten oder auch in sonstiger Weise ausgebildet sein, wobei die gesamte Längserstreckung des so gebildeten Entkopplungselementes 17, 17a bzw. dessen Erstreckungskomponente senkrecht zum Reflektor 5 und/oder parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen der Antenne 1 ein Maß aufweist, welches größer ist als das Querschnittsmaß in einer beliebigen Querrichtung parallel zur Ebene des Reflektors 5. So kann die Querschnittsform quer zur Erstreckungsrichtung oder parallel zum Reflektor 5 über die Länge des Entkopplungselementes 17, 17a nicht nur von dessen Erstreckungsgröße sondern auch von der Form her variieren. Insbesondere kann an dem oben liegenden Ende des Entkopplungselementes 17, 17a, also gegenüberliegend zu seinem auf dem Reflektor 5 sitzenden Fuß 21 noch weitere Strukturelemente vorgesehen sein, beispielsweise kegel- oder kugelförmige Aufsätze, oder unsymmetrische Ansätze, balkenförmige Ansätze etc., wobei diese Ansätze ein Maß in Parallelrichtung zum Reflektor 5 oder quer zur Ausbreitungsrichtung elektromagnetischen Wellen aufweisen, welches kürzer ist, als die Erstreckungskomponente in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen, also senkrecht zum Reflektor 5.
  • Von daher ist die Haupterstreckungsrichtung 25 (Figur 1a) des erfindungsgemäßen Entkopplungselementes 17 in einem Winkelbereich von mehr als 45° gegenüber der Ebene des Reflektors 5 bis hin zu bevorzugt 90°, also senkrecht zur Ebene des Reflektors 5 verlaufend vorgesehen.
  • Anhand von Figur 7 werden weitere Variationsmöglichkeiten bzgl. der Entkopplungselemente 17 gezeigt. Figur 7 zeigt dabei eine Querschnittsdarstellung die Reflektorebene 5 und ein darauf sitzendes Entkopplungselement 17, welches wie erläutert auch schräg, also nicht senkrecht zur Ebene des Reflektorbleches 5 angeordnet sein kann. Der Winkel α, d.h. der von der Senkrechten 41 auf die Ebene des Reflektors 5 zur Erstreckungsrichtung 43 des Entkopplungselements 17 gebildete Winkel α ist dabei kleiner als 45°, vorzugsweise kleiner als 30° oder 15°, bevorzugt eben 0°. Die Normale 41, bezogen auf die Ebene des Reflektors 5, entspricht dabei in der Fernfeldbetrachtung der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen.
  • Anhand von Figur 8 ist gezeigt, dass das Entkopplungselement auch über seine Längserstreckung in der Höhe unterschiedliche Querschnittsformen und -maße aufweisen kann.
  • Anhand von Figur 9 ist gezeigt, dass an dem Entkopplungselement Auf- oder Ansätze 45 insbesondere am oberen Ende des Entkopplungselements 17 ausgebildet sein können, die zudem auch das Außenmaß des darunter befindlichen Teils des Entkopplungselements 17 überragen. Anhand von Figur 9 ist z. B. ein kugelförmiger Aufsatz gezeigt.
  • Anhand von Figur 10 ist demgegenüber ein kurzer stabförmiger Aufsatz 45 angedeutet, dessen maximale Quererstreckung aber geringer ist als die Gesamthöhe des Entkopplungselements 17.

Claims (21)

  1. Antenne mit zumindest einem dualpolarisierten (3) oder mehreren dualpolarisierten Strahlern (3), welcher vor einer Reflektorebene (5) angeordnet ist bzw. welche vor einer Reflektorebene (5) angeordnet sind,
    so dass die Hauptausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle jedes dualpolarisierten Strahlers (3) in Fernfeldbetrachtung senkrecht zur Reflektorebene (5) im Fußbereich des Strahlers (3) steht, wobei jeder dualpolarisierte Strahler (3) aus unterschiedlich polarisierten Einzelstrahlern besteht,
    und mit zumindest einem passiven leitenden Entkopplungselement (17)
    zur Entkopplung der unterschiedlich polarisierten Einzelstrahler,
    wobei das Entkopplungselement (17) in einer Richtung eine längste Ausdehnung aufweist, wodurch seine Haupterstreckungsrichtung definiert ist,
    gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale :
    - die Haupterstreckungsrichtung des Entkopplungselementes (17)
    a) ist senkrecht zur Reflektorebene (5) angeordnet, oder
    b) schließt mit einer Senkrechten, die im Bereich des Fußes (21) des Entkopplungselementes (17) senkrecht zur Reflektorebene (5) steht, einen Winkel (α), der kleiner als 45° ist.
  2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Entkopplungselements (17) oder die Projektion der Länge des Entkopplungselementes (17) auf der Senkrechten, die im Bereich des Fußes (21) des Entkopplungselementes (17) senkrecht zur Ebene des Reflektors (5) steht, größer als das 0,05-fache der Wellenlänge der über die Strahler (3) gesendeten oder empfangenen elektromagnetischen Wellen ist.
  3. Antenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Entkopplungselements (17) oder seine Komponente bezogen auf eine Senkrechte senkrecht zur Ebene des Reflektors (5) benachbart zum Fuß (21) des Entkopplungselementes (17) kleiner als das 1-fache der Wellenlänge der über die Strahler (3) gesendeten oder empfangenen elektromagnetischen Wellen ist.
  4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Entkopplungselements (17) größer als das 0,01-fache der Betriebswellenlänge ist.
  5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Entkopplungselements (17) kleiner als das 0,2-fache der Betriebswellenlänge ist.
  6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt quer zur Erstreckungsrichtung des Entkopplungselements (17) n-polygonal, rund, elliptisch oder unregelmäßig ist.
  7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Erstreckungsrichtung (43) in Längsrichtung des Entkopplungselements (17) und der Normalen (41) auf die Ebene des Reflektors (5) kleiner 30° ist, vorzugsweise kleiner 15°, insbesondere um 0°ist.
  8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (17) einen Fuß (21) umfasst und insbesondere an seinem zum Fuß (21) gegenüberliegenden Ende mit einem An- oder Aufsatz (45) versehen ist, der das Querschnittsmaß des darunter befindlichen Abschnittes des Entkopplungselementes (17) überragt.
  9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der An- oder Aufsatz (45) kugelförmig, nach Art eines Vieleckes, stabförmig etc. ausgebildet ist.
  10. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (17) staboder streifenförmig oder hohlleiterförmig gebildet ist.
  11. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest zwei Strahler (3) vorgesehen sind, und dass das zumindest eine Entkopplungselement (17) zwischen zwei benachbarten Strahlern (3) angeordnet ist.
  12. Antenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Entkopplungselement (17) auf der Verbindungslinie (11) zwischen zwei benachbarten Strahlern (3) vorzugsweise mittig dazu angeordnet ist.
  13. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kreuzdipol (3, 3b) zumindest ein, vorzugsweise zumindest zwei Entkopplungselemente (17) im Bereich des Kreuzdipols (3b) angeordnet sind.
  14. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Dipolquadrat (3, 3c) zumindest ein, vorzugsweise zumindest zwei Entkopplungselemente (17) im Bereich des Dipolquadrates (3, 3c) angeordnet sind.
  15. Antenne nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine oder die vorzugsweise zumindest zwei Entkopplungselemente (17) auf einer Winkelhalbierenden bezüglich des Kreuzdipols (3, 3b) bzw. bezüglich des Dipolquadrates (3, 3c) angeordnet ist bzw. sind.
  16. Antenne nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine, vorzugsweise die zumindest beiden Entkopplungselemente (17) auf der Winkelhalbierenden (27) zwischen dem Mittelpunkt des Strahlers und vor seiner äußeren Begrenzung angeordnet sind.
  17. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler (3) aus Strahlern zur Übertragung von vertikalen Polarisationen, horizontalen Polarisationen, orthogonalen Polarisationen, insbesondere aus Dipolstrahlern oder Patchstrahlern bestehen.
  18. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Antennenanordnung einschließlich des zumindest einen Entkopplungselementes (17) unsymmetrisch ist.
  19. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die den dualpolarisierten Antennen zugeordneten zumindest beiden getrennten Eingänge voneinander messbar entkoppelt sind.
  20. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass alle Entkopplungselemente (17) gleich ausgeführt sind.
  21. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Entkopplungselemente (17) vorgesehen sind, und dass zumindest ein, vorzugsweise mehrere Entkopplungselemente (17) bezogen auf die verbleibenden Entkopplungselemente (17) unterschiedlich ausgebildet ist bzw. sind.
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