EP1327287A1 - Dual-polarization antenna array - Google Patents

Dual-polarization antenna array

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EP1327287A1
EP1327287A1 EP02781194A EP02781194A EP1327287A1 EP 1327287 A1 EP1327287 A1 EP 1327287A1 EP 02781194 A EP02781194 A EP 02781194A EP 02781194 A EP02781194 A EP 02781194A EP 1327287 A1 EP1327287 A1 EP 1327287A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compensation
antenna array
dipole
radiator
radiators
Prior art date
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EP02781194A
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German (de)
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EP1327287B1 (en
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Maximilian GÖTTL
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Kathrein SE
Original Assignee
Kathrein Werke KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/32—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by mechanical means

Definitions

  • the invention relates to a dual polarized antenna array according to the preamble of claim 1.
  • Dual polarized antennas are preferably used in the mobile radio range at 800 MHz to 1,000 MHz and in the range from 1,700 MHz to 2,200 MHz.
  • the antennas send and receive two orthogonal polarizations.
  • dual polarized antennas oriented in this way are often also referred to as X-polarized antennas.
  • the radiation diagram is electrically lowered by changing the phase position of the individual radiators of the antenna array.
  • phase shifters are used, which, because of the high intermodulation requirements and the high transmission powers, are preferably used as mechanically movable structures with variable conductors. line lengths are executed.
  • phase shifters are known for example from DE 199 38 862 Cl.
  • the horizontal radiation diagrams for the respective polarization not only shift, but especially when the vertical radiation diagram is lowered, the horizontal radiation diagrams for the + 45 ° polarization and for the - Shift 45 ° polarization opposite to each other in the azimuth angle.
  • This opposite drifting apart for the + 45 ° polarization into the -45 ° polarization can be explained, among other things, from the fact that the radiation characteristics of the individual emitters are not rotationally symmetrical to the main beam direction.
  • the radiation diagram of the individual emitters no longer exhibits exact symmetry with respect to the vertical axis in most cases. If there is an axis of symmetry at all, this would preferably be aligned by +/- 45 ° in relation to individual groups of radiators. This has but now when the main beam direction of the antenna array is electrically lowered, the main beam direction is shifted, which is also referred to as "tracking". This results in an undesired dependence of the radiation diagram on the set lowering angles.
  • the present invention has the object of improving a dual-polarized single-band, dual-band and / or multiband antenna array in such a way that a drifting apart of the polarization-dependent radiation diagrams can be better compensated for or even suppressed at a variably adjustable lowering angle.
  • this can be achieved in that, in addition to the individual radiator arrangements arranged one above the other, for example with a vertical offset, which radiate and receive in two orthogonal polarizations of approximately + 45 ° and approximately -45 °, a compensation device is also provided.
  • This compensation device is constructed according to the invention in such a way that it comprises additional radiators or radiator arrangements, the radiation diagrams of which do not drift apart overall in the azimuth direction when the vertical radiation diagram of the antenna array is lowered, but rather are shifted relative to one another in the opposite direction.
  • An overall radiation diagram is thus generated in which, despite an increasing decrease in the down-tilt angle, that is to say despite an increasingly greater reduction in the vertical radiation diagram, drifting apart of the horizontal portions of the radiation diagram in the azimuth angle direction is minimized or even prevented. If necessary, overcompensation could even be provided, in which even a slight change in position of the horizontal radiation diagrams in the opposite direction can be realized for the + 45 ° to the -45 ° polarization.
  • the compensation device for the polarization in question in each case comprises at least one pair of dipole radiators or at least one pair of feed points of at least one patch radiator, which are arranged at least horizontally (and optionally also vertically) offset from one another, and which with a phase dependent on the angle of descent of the antenna array transmission difference can be fed.
  • This can preferably be generated by means of a phase shifter module located in the antenna.
  • control the degree of compensation can be carried out via a power split with respect to the supply of the individual radiators.
  • the invention can be implemented using a wide variety of radiator types. Furthermore, not only corresponding individual radiators but also group radiators can be used by an antenna array according to the invention.
  • the antenna array can comprise a plurality of cross dipoles or cross-like dipole structures arranged vertically one above the other.
  • the individual radiator arrangements arranged vertically one above the other can consist, in whole or in part, of dipole squares or dipole structures similar to dipole squares. It is also possible for the invention to be implemented in whole or in part using patch radiators which, for example, are provided with a feed structure comprising two feed points or four feed points, via which the relevant polarizations receive or transmit at an angle of + 45 ° and -45 ° can be.
  • horizontally offset individual radiators or horizontally offset radiator groups of the antenna array can be used when lowering their radiation angle to avoid tracking can be counter-compensated by the fact that the phase position of at least two horizontally offset radiators is chosen differently depending on the setting or lowering angle.
  • this emitter arrangement comprises two individual emitters with an orientation for receiving and transmitting polarizations at + 45 ° angle and at -45 ° angle, which have a horizontal offset to one another.
  • the paired dipole emitters of a dipole square can be controlled with a phase difference dependent on the angle of descent of the antenna array in order to achieve the desired compensation effect. This can be done, for example, in such a way that the antenna array has only one such dipole square, which serves for the compensation, or several such dipole squares.
  • an antenna array according to the invention comprises, for example, two dipole squares arranged vertically one above the other, the respectively parallel dipoles of the two dipole squares arranged vertically one above the other being connected in phase with one another, at least thus connected together in a fixed phase assignment, and that parallel further dipoles of the relevant dipole square are fed with different phase positions depending on the angle of descent.
  • a solution comparable in this respect can also be made using patch radiators, which for example each because, for each of the two polarizations, comprise feed points acting together in pairs.
  • the invention can also be applied to other antenna structures, for example using cross-shaped radiators (dipole crosses or patch radiators with cruciform antenna structures).
  • the parallel individual emitters in each case are only offset with different components in the vertical direction and possibly not in the horizontal direction.
  • additional radiator elements can be used, which are arranged with a horizontal offset. It is therefore provided in a further embodiment of the invention that, in addition to the other radiators arranged one above the other, additional radiator elements are provided which are at least horizontally and preferably symmetrically offset from a vertical axis of symmetry or plane of symmetry, the radiator elements in question for each polarization the associated output of a phase shifter assembly are electrically connected. This also creates a completely new type of compensation according to the invention, which enables the illumination area to drift apart when the vertical diagram is lowered.
  • the additional radiator elements serving for the compensation device can thus be generated from dipole structures arranged with a horizontal offset, in particular single dipoles, for example in the form of a cruciform or square dipole structure, or from a patch radiator with at least two feed points or two pairs of feed points for each of the two polarizations. the.
  • a horizontal offset in particular single dipoles, for example in the form of a cruciform or square dipole structure
  • a patch radiator with at least two feed points or two pairs of feed points for each of the two polarizations can be compensated accordingly.
  • the antenna array can include a wide variety of radiators and radiator arrangements, the radiation diagram of which normally drifts apart in the horizontal and thus in the azimuth direction when the radiation diagram is increasingly lowered, and that compensation devices formed from a wide variety of radiators or radiator arrangements or group radiators are provided according to the invention.
  • the degree of compensation can be set or preselected accordingly by the number of radiators belonging to the compensation device and, above all, by a corresponding power division.
  • Figure 1 a first embodiment of an antenna array according to the invention with a square radiator structure
  • FIG. 2 an exemplary embodiment modified from FIG. 1 to explain an antenna array known from the prior art to illustrate the differences from an antenna array according to the invention
  • Figure 3 a principle corresponding to Figure 1
  • Embodiment in which radiators in the form of patch radiators with a square radiator structure are used instead of radiators in the form of dipole squares;
  • Figure 4 another embodiment with additional emitters to avoid tracking
  • FIG. 5 an antenna array with a cross-shaped radiator structure with additional radiators with a horizontal offset to avoid tracking
  • Figure ⁇ another embodiment with additional emitters in the form of vertical emitters to avoid tracking;
  • FIG. 7 a simplified embodiment modified again to Figure 1.
  • a dual-polarized antenna array according to the invention is shown in FIG. It comprises a plurality of individual radiators 13 in front of a vertically aligned reflector 11, four individual radiators 13 each forming a dipole square 15 in the exemplary embodiment shown.
  • four dipole squares 15 are arranged one above the other in the vertical mounting direction in front of the reflector 11.
  • the individual radiators 13 consist of dipole radiators, which are each arranged at a + 45 ° angle or at a -45 ° angle to the vertical or horizontal, so that in this respect one can also speak of a short x-polarized antenna array.
  • FIG. 1 shows that, for example, the single radiator 3a of the second dipole square 15, which is oriented at a + 45 ° angle to the horizontal, has a line 19 and a summing point 21 and a feed line 23 with an assigned input 24 of a phase shifter module 27 is connected.
  • This dipole 3b is also connected via a corresponding line 19, the connection point 21 and the subsequent line 23 to the input 24 of the phase shifter assembly 27, and is thus connected to the common feed line 31.
  • the two parallel dipole radiators 3a and 3b explained are those which are closer to each other with respect to the two middle dipole squares 15 than the remaining individual radiators 3'a or 3'b of the two middle dipole squares 15, which are also parallel to them.
  • the phase shifter assembly 27 comprises two integrated phase shifters 27 'and 27 ", so that corresponding phase shifts can be carried out via a common feed line 31 and a phase shifter adjusting element 33 which can be rotated in the manner of a pointer, as a result of which lowering angles of different strengths, for example between 2 ° and 8 °.
  • the output 27 "a is assigned via a line 43 and a summing point 25 to the first two parallel dipoles oriented at + 45 ° to the horizontal
  • the other output 27" b is assigned via a subsequent line 43 ' and a subsequent summing point 25 'and subsequent lines are likewise electrically connected to the two dipoles 13 of the lowest dipole square 15, which are oriented at a + 45 ° angle to the horizontal.
  • the dipole 3'a parallel to the dipole 3a is connected to the one output 27'a and the dipole 3'b belonging to the third dipole square and parallel to the dipole 3b is connected to the second input 27 'b via a corresponding line.
  • the feed line 31 is not only branched with the phase shifter setting element 33, but branches off from there via a summation or dividing point 21 and two branch lines 19 starting from there, on the one hand connected to the dipole 3a of the second dipole square 15 oriented at a 45 ° angle and on the other hand counted with the parallel dipole 3b of the third dipole square from above.
  • the phase shifter setting element 33 is adjusted accordingly.
  • the two parallel dipoles 13 of the uppermost dipole square 15 and the bottom dipole square 15 oriented at a + 45 ° angle are fed with different phases via the two assigned outputs of the phase shifter 27 ".
  • the further phase shifter 27 ' also supplies the dipole 3'a of the The second dipole squares and the parallel and horizontally offset dipole 3'b of the third dipole square are fed with different phase positions
  • the parallel dipoles 3a and 3b of the second and third dipole squares connected to the feed line 31 via the common branch lines 19 are fed unchanged with the same phase position
  • the dipole radiator group two and three that is to say the parallel dipoles of the second and third dipole squares (that is to say the two middle dipole squares in FIG. 1), are now fed with a different phase relationship to one another depending on the angle of descent of the antenna array, so that the desired compe nsation is realized.
  • the compensation device or compensation arrangement explained can counteract the undesired drifting apart when the main lobe of the antenna array is lowered.
  • the horizontal diagram or the azimuth diagram for one polarization and the other polarization would otherwise drift apart in the horizontal or azimuth direction when the main lobe of the antenna array was lowered.
  • the horizontal diagram in the section of the main lobe i.e. is measured in the main beam direction. This results in a conic section when the main lobe is lowered electrically.
  • the compensation device or compensation arrangement explained can also be implemented in part according to the invention solely by connecting corresponding antenna elements of the antenna array in a completely new way in order to counteract the drifting apart.
  • the two -45 ° -oriented dipole radiators 3c and 3d are connected via a common connecting line 119 and from a common summing point via a subsequent line 123 to the input 124 of the further phase shifter module 127, to which the common feed line 131 leads ,
  • the further individual radiators 3'c and 3'd which are respectively parallel to the other individual radiators 3c and 3d lying next to one another, are connected to the phase shifter assembly 127 in a manner comparable to the individual radiators 3'a and 3'b.
  • This also feeds the two parallel pairs of individual dipoles of the second and third dipole square in -45 ° alignment with a phase difference which is dependent on the angle of descent of the antenna and which is generated by the phase shifter module located in the antenna.
  • the second and third phase shifter assembly thus form the desired compensation device for changing a drifting apart of the radiation diagrams when the radiation diagram is lowered. Conversely, when the radiation diagram is raised, the desired half-width is also maintained here and not changed.
  • a dual-polarized antenna array known from the prior art is now shown with reference to FIG. 2 in order to explain the differences from the antenna array according to the invention once again.
  • the antenna array according to FIG. 2 now relates to one which is known from the prior art. It differs from the antenna array according to the invention according to FIG. 1 in that not only the two outer dipole squares according to FIG. 1 remain connected together and are, in which two parallel dipoles 13 for the + 45 ° polarization as well as for the -45 ° polarization are permanently connected to each other, but that now also for the middle dipole squares the two pairs of parallel dipoles via a common feed line are fed, that is to say they are fed to one another with the same phase position or with a different but fixed predetermined phase position that cannot be changed during the lowering of the radiation diagram.
  • each of the four radiator arrangements shown ie each of the four radiator groups arranged one above the other and formed from a dipole square, can only be adjusted with one another, ie to a next radiator group with a different phase angle, so that only the Abstellwinkel altogether can be changed electrically.
  • the exemplary embodiment according to the invention according to FIG. 3 which largely corresponds to that according to FIG. 1, but with the difference that dipoles 13, not composed in the form of dipole squares, but single radiators in the form of patch radiators 15 'are used as the radiator.
  • the individual or patch radiators 15 ' are constructed such that they each have two pairs of feed points 13', which in the exemplary embodiment shown are provided at corresponding slots which are aligned parallel to one another in pairs.
  • the structure of the individual or patch radiators 15 ' is provided in such a way that they transmit or receive at a + 45 ° and at a -45 ° angle to the vertical, insofar as the function is comparable to the dipole squares according to FIG. 2.
  • the correspondingly positioned feed points 13' are again connected in such a way that the feed point 3 with respect to the two middle patch radiators 15 '(which are aligned at an angle of + 45 ° to the horizontal) 'a is electrically connected to the first output 27' a and the feed point 3'b of the third patch radiator 15 ', which is offset in the vertical and horizontal thereto, is electrically connected to the second output 27' b of the phase shifter 27 ', the in the same polarization radiating or receiving feed points 3b and 3a are in turn electrically connected via a common connecting line 19 and are electrically connected from a common connecting point 21 via a subsequent line 23 to the corresponding input of the phase shifter assembly 27 and thus to the feed line 31.
  • a further phase shifter module 127 is provided, which is required for the feed points provided for the other polarizations. The structure is again appropriate.
  • the two middle single or patch radiators 15 ' serve as a compensation device, in which the feed points 3'a and 3a or 3b and 3'b, which interact in pairs, are fed with a phase difference which is dependent on the angle of descent of the antenna and which is different from that in FIG Antenna located phase shifter assembly is generated.
  • the degree of compensation can in turn be adjusted and finely adjusted by the power distribution possible via the phase shifter assembly 27.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 is fundamentally based on the same principle as that according to FIG. 1 or 3. However, additional compensating elements 315 are used to compensate for the tracking in this exemplary embodiment, which cause the radiation diagram to pivot horizontally as a function of the lowering angle.
  • additional compensating elements 315 are used to compensate for the tracking in this exemplary embodiment, which cause the radiation diagram to pivot horizontally as a function of the lowering angle.
  • four patch radiators 15 ' are used, each of which has feed points 13' interacting in pairs for the one of the two orthogonal polarizations. In each case, the feed points 13 'lying in pairs are as in FIG 1 and 3 in the case of the outermost patch radiators 15 'shown there.
  • a supply for an additionally provided cross dipole or a slot radiator or patch radiator 215 is now connected to the respective input 27 "a or 27" b of the phase shifter 27 "via an additional line 47.1 or 47.2 these two additional emitters 215 - if they are designed as a dipole cross - include two dipole emitters 13 aligned at + 45 ° and two at an angle of -45 ° with respect to the horizontal.
  • patch emitters 215 ' can also be used which comprise feed points 13 'in order to radiate and receive with a + 45 ° and a -45 ° polarization.
  • the antenna array comprises horizontally offset single radiators 13 or horizontally offset feed points 13' ( with regard to the + 45 ° polarization on and the -45 ° polarization), whereby the desired compensation effect can be realized as in the other exemplary embodiments explained.
  • the additional radiators 215 and 215 ′ are again arranged symmetrically to the vertical axis of symmetry 245.
  • the compensation device thus comprises additional radiator arrangements which are offset in the horizontal direction and which consist, for example, of cross-shaped dipole structures 215, square dipole structures, but also of patch radiators 215 ', each with a feed point for both polarizations or a pair of feed points for each polarization. tion can be formed.
  • slot radiators are also suitable.
  • the corresponding feed takes place via lines 47.1 and 47.2, so that here again these single beams or feed points are fed with a phase difference which is dependent on the angle of descent of the antenna.
  • the phase difference can be generated by the phase shifter module located in the antenna. 5 shows how the principle according to the invention basically applies not only to radiators with a square radiator structure (for example dipole square corresponding to FIG. 1 or patch radiators with feed points 13 ′ according to FIG. 4 acting in pairs), but also to cruciform dipole radiators 115 (eg dipole crosses) or patch radiators 115 'with a cruciform radiator structure (in the form of a feed point for each polarization), which can be arranged in the vertical direction, for example, and not with a horizontal offset to one another.
  • cruciform dipole radiators 115 eg dipole crosses
  • patch radiators 115 ' with a cruciform radiator structure (in the form of a feed point for each polarization), which can be arranged in the vertical direction, for example, and not
  • the desired compensation when lowering the radiation diagram can also be implemented by the additional emitters 215, 215 ′, so that drifting apart in accordance with the tracking explained is avoided.
  • cross-shaped dipole structures 115 or patch radiators 115 ' (which are also referred to as cross radiators for short), which are only arranged one above the other in the vertical direction.
  • two compensation radiator arrangements 215 or 215 'arranged next to each other with horizontal offset are now provided.
  • the two dipole emitters 203a and 203b, which are aligned in parallel at an angle of + 45 ° to the horizontal, are connected via lines 223a and 223b to the output 27'a and 27'b of the inner phase shifter module 27 '.
  • a corresponding electrical connection is provided via a further phase shifter module, which is not shown in FIG. 5, but which corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 1, for the dipoles each aligned with a different polarization.
  • the two middle dipoles 203c and 203d which are provided with a horizontal offset and are oriented at a -45 ° angle, are also electrically fed via this phase shifter assembly in a corresponding symmetrical manner.
  • patch radiators 215 'could be used instead of the cross-shaped dipole structures 115, as is explained with reference to FIG. 3.
  • the additional compensation emitters 215, 215 'provided with a horizontal offset can, in deviation from FIG. 5, not only be designed with a cross-shaped emitter structure (cross-shaped or square dipole structure), but patch emitters with two pairs each could also be used as compensation emitters of feed points as shown in Figure 3 or 4 are used.
  • the compensation device shown in FIG. 5, with the two radiator arrangements 215 and 215 ′ arranged offset in the horizontal direction, is thus constructed to be comparable to the compensation device according to FIG. 4.
  • the additional radiator elements provided with a horizontal offset do not necessarily have to have the same polarization as the individual radiators 13. That it is also conceivable to use vertically polarized radiators for this.
  • Separate additional emitters for compensation for the + 45 ° polarization and the -45 ° polarization are then to be provided, for example, and are preferably to be connected or coupled to a phase-adjustable feed branch by means of a suitable constellation or other coupling elements such as directional couplers.
  • FIG. 6 shows a corresponding exemplary embodiment in which the antenna array basically only comprises cross-radiators 115 which are arranged one above the other with a vertical offset, so that the individual dipole radiators 13 aligned in parallel to one another have no horizontal lateral offset to one another.
  • the dipole crosses 13 or the cross-shaped dipole structures square dipole structures (dipole squares) or corresponding patch radiators 13 'can also be used.
  • the invention can also be implemented if, in addition to the radiators, radiator arrangements or radiator groups arranged vertically one above the other, additionally with a horizontal offset arranged compensation or additional radiators 415 are provided.
  • This exemplary embodiment is a vertical radiator 415, vertical radiators 415 being provided in pairs and a vertical radiator 415 each being arranged with vertical alignment when viewed from the front of the antenna array according to FIG. 6 once to the left and a further vertical radiator 415 once to the right with respect to the vertical plane of symmetry 245 these two radiators are connected to the two inputs of an associated phase shifter assembly 27 '. Furthermore, a second pair of vertical radiators 416 is provided, the two associated individual vertical radiators being arranged vertically and symmetrically with respect to the central vertical axis or plane 245, specifically viewed in vertical direction below the first pair of radiators 415.
  • These second vertical radiators 415 are then also over Corresponding lines are connected to an associated phase shifter module 127 ', ie to the two associated outputs of this phase shifter module 127', via which the individual radiators or dipole radiators with a -45 "orientation are fed.
  • This exemplary embodiment can also be implemented accordingly for patch radiators 415 '.
  • FIG. 7 corresponds in principle to the exemplary embodiment according to FIG. 1, but only with the difference that instead of two middle dipole squares belonging to the compensation device, only one dipole square 15 is provided.
  • the two parallel dipoles 13 that is, the dipoles 3a and 3'a from the angle of descent
  • the radiation diagram is fed with a different phase, for which purpose these two parallel dipoles are connected to the two inputs 27'a and 27'b.
  • the two dipoles arranged offset by 90 ° are then connected to a further phase shifter module 127 for the second polarization, as explained in principle in FIG. 1.
  • phase shifter assembly is not used as optimally as in FIG. 1. Because in the exemplary embodiment according to FIG. 1, one phase shifter arrangement 27 'can be used for compensation for two dipole squares, whereas in the exemplary embodiment according to FIG. 7 this phase shifter 27' can only be used to control a dipole square. In this exemplary embodiment, too, a correspondingly constructed patch radiator can of course be used instead of the dipole square explained, via which the two pairs of a feed point for the one and the other polarization are fed.

Abstract

An improved antenna array, having at least two groups of individual antenna elements comprising a dipole square and/or patch antenna elements with a square antenna element structure. Individual antenna element arranged at least horizontally offset with respect to one another are provided for each of the two polarizations which are at right angles to one another. At least two additional antenna elements are horizontally offset with respect to one another, and/or at least two pairs of vertically aligned individual antenna elements, which are arranged with a horizontal offset with respect to one another, are provided for each of the two orthogonal polarizations. The individual antenna elements which are in each case arranged with a horizontal offset with respect to one another and are aligned parallel to one another are fed with different phase angles as a function of the depression angle.

Description

Dualpolarisiertes AntennenarrayDual polarized antenna array
Die Erfindung betrifft ein dualpolarisiertes Antennenarray nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a dual polarized antenna array according to the preamble of claim 1.
Dualpolarisierte Antennen werden bevorzugt im Mobilfunkbereich bei 800 MHz bis 1.000 MHz sowie im Bereich von 1.700 MHz bis 2.200 MHz verwendet. Die Antennen senden bzw. empfangen jeweils zwei orthogonale Polarisationen. Insbesondere der Einsatz von zwei linearen Polarisationen mit einer Ausrichtung von +45° und -45° gegenüber der Vertikalen oder Horizontalen haben sich in der Praxis sehr bewährt. Derartig ausgerichtete dual polarisierte Antennen werden häufig auch als X-polarisierte Antennen bezeichnet. Um die Ausleuchtung des Versorgungsbereiches zu optimieren, ohne die Antenne mechanisch absenken zu müssen, wird eine elektrische Absenkung des Strahlungsdiagrammes durch die Veränderung der Phasenlage der einzelnen Strahler des Antennenarrays vorgenommen. Hierzu werden Phasenschieber eingesetzt, welche wegen der hohen Intermodulations-An- forderungen und den hohen Sendeleistungen bevorzugt als mechanisch bewegliche Strukturen mit veränderbaren Lei- tungslängen ausgeführt sind. Derartige Phasenschieber sind beispielsweise aus der DE 199 38 862 Cl bekannt.Dual polarized antennas are preferably used in the mobile radio range at 800 MHz to 1,000 MHz and in the range from 1,700 MHz to 2,200 MHz. The antennas send and receive two orthogonal polarizations. In particular, the use of two linear polarizations with an orientation of + 45 ° and -45 ° with respect to the vertical or horizontal have proven very successful in practice. Dual polarized antennas oriented in this way are often also referred to as X-polarized antennas. In order to optimize the illumination of the coverage area without having to mechanically lower the antenna, the radiation diagram is electrically lowered by changing the phase position of the individual radiators of the antenna array. For this purpose, phase shifters are used, which, because of the high intermodulation requirements and the high transmission powers, are preferably used as mechanically movable structures with variable conductors. line lengths are executed. Such phase shifters are known for example from DE 199 38 862 Cl.
Obgleich die Möglichkeit, die Antenne durch Veränderung der Phasenlage der einzelnen Strahler unterschiedlich stark abzusenken, an sich für die Anpassung der Ausleuchtung vor Ort höchst vorteilhaft ist, erweist sich allerdings bei Antennen mit einer Polarisation von +/-45° als nachteilig, dass bei der Veränderung der Absenkung des Vertikaldiagrammes, d.h. bei der Veränderung der Phasenlage der einzelnen Strahler, sich die horizontalen Strahlungsdiagramme für die jeweilige Polarisation im Azimutwinkel verschieben.Although the possibility of lowering the antenna to different degrees by changing the phase position of the individual radiators is in itself highly advantageous for adapting the illumination on site, it has proven disadvantageous for antennas with a polarization of +/- 45 ° that the Change in the lowering of the vertical diagram, ie when changing the phase position of the individual radiators, the horizontal radiation diagrams for the respective polarization shift in the azimuth angle.
Als besonders nachteilig stellt sich dabei heraus, dass sich bei der veränderten Absenkung des Vertikaldiagrammes die horizontalen Strahlungsdiagramme für die jeweilige Polarisation nicht nur verschieben, sondern dass vor allem beim Absenken des vertikalen Strahlungsdiagrammes sich die horizontalen Strahlungsdiagramme für die +45° Polarisation wie für die -45° Polarisation entgegengesetzt zueinander im Azimutwinkel verschieben. Dieses entgegengesetzte Auseinanderdriften für die +45° Polarisation in die -45° Polarisation kann u.a. daraus erklärt werden, dass die Strahlungscharakteristik der Einzelstrahler nicht rotationssymmetrisch zur Hauptstrahlrichtung liegt. Mit anderen Worten weist das Strahlungsdiagramm der Einzelstrahler durch die spezielle Ausführung der Polarisation von +45° zum einen und -45° zum anderen in den meisten Fällen keine exakte Symmetrie bezüglich der vertikalen Achse mehr auf. Soweit eine Symmetrieachse überhaupt vorhanden ist, würde diese an sich bevorzugt um +/-450 bezogen auf einzelne Gruppen von Strahlern ausgerichtet verlaufen. Dies hat aber nunmehr bei einer elektrischen Absenkung der Hauptstrahlrichtung des Antennenarrays eine Verschiebung der Hauptstrahlrichtung zur Folge, das auch als sog. "Tracking" bezeichnet wird. Somit ergibt sich eine un- erwünschte Abhängigkeit der Strahlungsdiagrammes von jeweils eingestellten Absenkwinkeln.It turns out to be particularly disadvantageous that when the vertical diagram is lowered, the horizontal radiation diagrams for the respective polarization not only shift, but especially when the vertical radiation diagram is lowered, the horizontal radiation diagrams for the + 45 ° polarization and for the - Shift 45 ° polarization opposite to each other in the azimuth angle. This opposite drifting apart for the + 45 ° polarization into the -45 ° polarization can be explained, among other things, from the fact that the radiation characteristics of the individual emitters are not rotationally symmetrical to the main beam direction. In other words, due to the special polarization of + 45 ° on the one hand and -45 ° on the other hand, the radiation diagram of the individual emitters no longer exhibits exact symmetry with respect to the vertical axis in most cases. If there is an axis of symmetry at all, this would preferably be aligned by +/- 45 ° in relation to individual groups of radiators. this has but now when the main beam direction of the antenna array is electrically lowered, the main beam direction is shifted, which is also referred to as "tracking". This results in an undesired dependence of the radiation diagram on the set lowering angles.
Das erläuterte Problem tritt ausschließlich bei schiefwinklig ausgerichteten Polarisationen auf, also vor allem bei Polarisationen, die beispielsweise mit +45° und -45° gegenüber der Horizontalen oder Vertikalen ausgerichtet sind.The problem explained only occurs with polarizations oriented at an oblique angle, that is to say especially with polarizations which are oriented, for example, at + 45 ° and -45 ° with respect to the horizontal or vertical.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein dualpolarisiertes Singleband-, Dualband- und/oder Multiband-Antennenarray so zu verbessern, dass bei veränderlich einstellbaren Absenkwinkel ein Auseinanderdriften der polarisationsabhängigen Strahlungsdiagramme besser kompensierbar oder sogar unterdrückbar ist.Proceeding from this prior art, the present invention has the object of improving a dual-polarized single-band, dual-band and / or multiband antenna array in such a way that a drifting apart of the polarization-dependent radiation diagrams can be better compensated for or even suppressed at a variably adjustable lowering angle.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend dem im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange- geben.The object is achieved according to the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Es muss als durchaus überraschend bezeichnet werden, dass gemäß der vorliegenden Erfindung es erstmals möglich ist, bei einem dualpolarisierten Antennenarray den Absenkwinkel nicht nur unterschiedlich einzustellen, sondern ein in Abhängigkeit des unterschiedlich vorwählbaren Absenkwinkels auftretendes Auseinanderdriften der einzelnen Strahlungscharakteristiken für die +45° Polarisation und die -45° Polarisation zu verringern oder gar völlig zu vermeiden.It must be described as quite surprising that, according to the present invention, it is possible for the first time not only to set the drop angle differently in a dual-polarized antenna array, but also to drift apart as a function of the differently selectable drop angle of the individual radiation characteristics for the + 45 ° polarization and -45 ° To reduce polarization or to avoid it altogether.
Erfindungsgemäß lässt sich dies dadurch realisieren, dass neben den einzelnen, beispielsweise mit Vertikalversatz übereinander angeordneten Strahleranordnungen, die in zwei orthogonal aufeinander stehenden Polarisationen von etwa +45° und etwa -45° strahlen und empfangen, zusätzlich eine Kompensationseinrichtung vorgesehen ist. Diese Kompensationseinrichtung ist erfindungsgemäß so aufgebaut, dass sie zusätzliche Strahler oder Strahleranordnungen umfasst, deren Strahlungsdiagramme beim Absenken des vertikalen Strahlungsdiagrammes des Antennenarrays insgesamt in Azimutrichtung nicht auseinander driften, sondern umgekehrt gegensinnig dazu relativ verschoben werden. Dadurch wird also ein Gesamt-Strahlungsdiagramm erzeugt, bei welchem trotz zunehmender Absenkung des Down-Tilt-Winkels, also trotz zunehmend stärkerer Absenkung des vertikalen Strahlungsdiagrammes ein Auseinanderdriften der horizontalen Anteile des Strahlungsdiagrammes in Azimutwinkelrichtung minimiert oder sogar verhindert wird. Bei Bedarf könnte sogar eine Überkompensation vorgesehen sein, bei welcher sogar eine geringfügige gegensinnige Lageveränderung der horizontalen Strahlungsdiagramme für die +45° in die -45° Polarisation realisierbar ist.According to the invention, this can be achieved in that, in addition to the individual radiator arrangements arranged one above the other, for example with a vertical offset, which radiate and receive in two orthogonal polarizations of approximately + 45 ° and approximately -45 °, a compensation device is also provided. This compensation device is constructed according to the invention in such a way that it comprises additional radiators or radiator arrangements, the radiation diagrams of which do not drift apart overall in the azimuth direction when the vertical radiation diagram of the antenna array is lowered, but rather are shifted relative to one another in the opposite direction. An overall radiation diagram is thus generated in which, despite an increasing decrease in the down-tilt angle, that is to say despite an increasingly greater reduction in the vertical radiation diagram, drifting apart of the horizontal portions of the radiation diagram in the azimuth angle direction is minimized or even prevented. If necessary, overcompensation could even be provided, in which even a slight change in position of the horizontal radiation diagrams in the opposite direction can be realized for the + 45 ° to the -45 ° polarization.
Gemäß einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kompensationseinrichtung für die betreffende Polarisation jeweils zumindest ein Paar von Dipolstrahlern oder zumindest ein Paar von Anspeisepunkten zumindest eines Patchstrahlers umfasst, die zumindest horizontal (und gegebenenfalls auch zusätzlich vertikal) zueinander versetzt angeordnet sind, und die dabei mit einer vom Absenkwinkel des Antennenarrays abhängigen Pha- sendifferenz gespeist werden. Dies kann bevorzugt mittels einer von der in der Antenne befindlichen Phasenschieberbaugruppe erzeugt werden.According to a preferred implementation of the invention, it is provided that the compensation device for the polarization in question in each case comprises at least one pair of dipole radiators or at least one pair of feed points of at least one patch radiator, which are arranged at least horizontally (and optionally also vertically) offset from one another, and which with a phase dependent on the angle of descent of the antenna array transmission difference can be fed. This can preferably be generated by means of a phase shifter module located in the antenna.
Als besonders günstig muss angemerkt werden, dass es in einer Weiterbildung der Erfindung zudem möglich ist, auch den Kompensationsgrad zur Vermeidung eines Trackings zu steuern. Die Steuerung kann dabei über eine Leistungsteilung bezüglich der Speisung der einzelnen Strahler vorgenommen werden.It must be noted as particularly favorable that in a further development of the invention it is also possible to control the degree of compensation to avoid tracking. The control can be carried out via a power split with respect to the supply of the individual radiators.
Die Erfindung kann unter Verwendung der unterschiedlichsten Strahlertypen realisiert werden. Dabei können ferner von einem erfindungsgemäßen Antennenarray nicht nur ent- sprechende Einzelstrahler, sondern auch Gruppenstrahler zum Einsatz kommen.The invention can be implemented using a wide variety of radiator types. Furthermore, not only corresponding individual radiators but also group radiators can be used by an antenna array according to the invention.
So kann das Antennenarray beispielsweise mehrere vertikal übereinander angeordnete Kreuzdipole oder kreuzähnliche Dipolstrukturen umfassen. Ebenso können die einzelnen vertikal übereinander angeordneten Strahleranordnungen insgesamt oder teilweise aus Dipolquadraten oder dipolqua- dratähnlichen Dipolstrukturen bestehen. Genauso ist es möglich, dass die Erfindung ganz oder teilweise unter Verwendung von Patchstrahlern umgesetzt wird, die beispielsweise mit einer zwei Anspeisepunkte oder vier An- speisepunkte umfassenden Anspeisestruktur versehen sind, worüber im +45° und -45° Winkel die betreffenden Polarisationen empfangen oder gesendet werden können.For example, the antenna array can comprise a plurality of cross dipoles or cross-like dipole structures arranged vertically one above the other. Likewise, the individual radiator arrangements arranged vertically one above the other can consist, in whole or in part, of dipole squares or dipole structures similar to dipole squares. It is also possible for the invention to be implemented in whole or in part using patch radiators which, for example, are provided with a feed structure comprising two feed points or four feed points, via which the relevant polarizations receive or transmit at an angle of + 45 ° and -45 ° can be.
Mit anderen Worten können also beispielsweise horizontal versetzt liegende Einzelstrahler oder horizontal versetzt liegende Strahlergruppen des Antennenarrays beim Absenken ihres Abstrahlwinkels zur Vermeidung eines Trackings dadurch gegenkompensiert werden, dass die Phasenlage von zumindest zwei horizontal versetzt liegenden Strahlern abhängig vom Einstell- oder Absenkwinkel unterschiedlich gewählt wird.In other words, for example, horizontally offset individual radiators or horizontally offset radiator groups of the antenna array can be used when lowering their radiation angle to avoid tracking can be counter-compensated by the fact that the phase position of at least two horizontally offset radiators is chosen differently depending on the setting or lowering angle.
Werden beispielsweise quadratische Strahlerstrukturen, d.h. insbesondere quadratische Dipolstrukturen in Form eines Dipolquadrates verwendet, so umfasst diese Strahler- anordnung bei einer Ausrichtungen zum Empfangen und zum Senden von Polarisationen im +45° Winkel und im -45° Winkel pro Polarisation zwei Einzelstrahler, die einen Horizontalversatz zueinander aufweisen. In diesem Falle können die paarweise zueinander ausgerichteten Dipolstrahler eines Dipolquadrates mit vom Absenkwinkel des Antennenarrays abhängiger Phasendifferenz angesteuert werden, um die gewünschte Kompensationswirkung zu realisieren. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass das Antennenarray nur ein derartiges, der Kompensation dienendes Dipolqua- drat oder mehrere derartige Dipolquadrate aufweist. Besonders günstig kann dies dadurch umgesetzt werden, dass ein erfindungsgemäßes Antennenarray beispielsweise zwei vertikal übereinander angeordnete Dipolquadrate umfasst, wobei die jeweils parallelen benachbart liegenden Dipole der beiden vertikal übereinander angeordneten Dipolquadrate phasengleich zusammen geschaltet sind, zumindest also in fester Phasenzuordnung zueinander zusammen geschaltet sind, und die jeweils dazu parallelen weiteren Dipole des betreffenden Dipolquadrates mit vom Absenkwinkel abhängi- ger unterschiedlicher Phasenlage gespeist werden.For example, are square radiator structures, i.e. If square dipole structures in the form of a dipole square are used in particular, this emitter arrangement comprises two individual emitters with an orientation for receiving and transmitting polarizations at + 45 ° angle and at -45 ° angle, which have a horizontal offset to one another. In this case, the paired dipole emitters of a dipole square can be controlled with a phase difference dependent on the angle of descent of the antenna array in order to achieve the desired compensation effect. This can be done, for example, in such a way that the antenna array has only one such dipole square, which serves for the compensation, or several such dipole squares. This can be implemented particularly expediently in that an antenna array according to the invention comprises, for example, two dipole squares arranged vertically one above the other, the respectively parallel dipoles of the two dipole squares arranged vertically one above the other being connected in phase with one another, at least thus connected together in a fixed phase assignment, and that parallel further dipoles of the relevant dipole square are fed with different phase positions depending on the angle of descent.
Eine insoweit vergleichbare Lösung kann auch unter Verwendung von Patchstrahlern erfolgen, die beispielsweise je- weils für jede der beiden Polarisationen paarweise zusammen wirkende Anspeisepunkte umfassen.A solution comparable in this respect can also be made using patch radiators, which for example each because, for each of the two polarizations, comprise feed points acting together in pairs.
Aber auch bei anderen Antennenstrukturen, beispielsweise unter Verwendung von kreuzförmigen Strahlern (Dipolkreuze oder Patchstrahler mit kreuzförmigen Strahlerstrukturen) kann die Erfindung angewendet werden. Dort sind zwar die jeweils parallelen Einzelstrahler nur in Vertikalrichtung und gegebenenfalls nicht in Horizontalrichtung mit unter- schiedlichen Komponenten versetzt vorgesehen. Zumindest aber in diesem Fall (aber natürlich auch in den anderen o.g. Fällen) können zusätzliche Strahlerelemente eingesetzt werden, die mit horizontalem Seitenversatz angeordnet werden. Von daher ist in einer weiteren Ausfü rungs- form der Erfindung vorgesehen, dass neben den sonstigen übereinander angeordneten Strahlern zusätzliche Strahlerelemente vorgesehen sind, die zumindest horizontal und dabei vorzugsweise symmetrisch zu einer vertikalen Symmetrieachse oder Symmetrieebene versetzt liegen, wobei für jede Polarisation die betreffenden Strahlerelemente mit dem zugehörigen Ausgang einer Phasenschieberbaugruppe elektrisch verbunden sind. Auch hierdurch wird eine erfindungsgemäß völlig neuartige Kompensation geschaffen, die ein Auseinanderdriften des Ausleuchtbereiches beim elek- frischen Absenken des Vertikaldiagrammes ermöglicht.However, the invention can also be applied to other antenna structures, for example using cross-shaped radiators (dipole crosses or patch radiators with cruciform antenna structures). The parallel individual emitters in each case are only offset with different components in the vertical direction and possibly not in the horizontal direction. At least in this case (but of course also in the other cases mentioned above) additional radiator elements can be used, which are arranged with a horizontal offset. It is therefore provided in a further embodiment of the invention that, in addition to the other radiators arranged one above the other, additional radiator elements are provided which are at least horizontally and preferably symmetrically offset from a vertical axis of symmetry or plane of symmetry, the radiator elements in question for each polarization the associated output of a phase shifter assembly are electrically connected. This also creates a completely new type of compensation according to the invention, which enables the illumination area to drift apart when the vertical diagram is lowered.
Die der Kompensationseinrichtung dienenden zusätzlichen Strahlerelemente können also aus mit Horizontalversatz angeordneten Dipolstrukturen, insbesondere Einzeldipolen beispielsweise in Form einer kreuzförmigen oder quadratischen Dipolstruktur oder aus einem Patchstrahler mit zumindest zwei Anspeisepunkten oder zwei Paaren von Anspei- sepunkten für jede der beiden Polarisationen erzeugt wer- den. Darüber hinaus können aber sogar vertikal ausgerichtete Einzelstrahler verwendet werden, die paarweise mit Horizontalversatz vorzugsweise zu einer vertikalen Mittelsymmetrieebene angeordnet sind, wobei jedes Paar vertikal ausgerichteter Einzelstrahler oder eines entsprechenden Paares von Patchstrahlern für jede der entsprechend zu kompensierenden Polarisationen vorgesehen ist .The additional radiator elements serving for the compensation device can thus be generated from dipole structures arranged with a horizontal offset, in particular single dipoles, for example in the form of a cruciform or square dipole structure, or from a patch radiator with at least two feed points or two pairs of feed points for each of the two polarizations. the. In addition, however, even vertically aligned individual radiators can be used, which are preferably arranged in pairs with a horizontal offset to a vertical central symmetry plane, each pair of vertically aligned individual radiators or a corresponding pair of patch radiators being provided for each of the polarizations to be compensated accordingly.
Zusammengefasst kann also festgehalten werden, dass das Antennenarray die unterschiedlichsten Strahler und Strahleranordnungen umfassen kann, deren Strahlungsdiagramm normalerweise bei zunehmend stärkerem Absenken des Strahlungsdiagramms in Horizontal- und damit in Azimutrichtung auseinanderdriften, und dass erfindungsgemäß aus unterschiedlichsten Strahlern oder Strahleranordnungen oder Gruppenstrahlern gebildete Kompensationseinrichtungen vorgesehen sind, deren Einzelstrahler oder Anspeisepunkte eines Patchstrahlers mit unterschiedlicher Phasenlage so ansteuerbar sind, dass dem Auseinanderdriften des Strahlungsdiagrammes entgegengewirkt wird, ein derartiges Auseinanderdriften verringert oder sogar unterbunden wird und bei Bedarf sogar überkompensiert wird. Durch die Anzahl der zur Kompensationseinrichtung gehörenden Strahler und vor allem durch eine entsprechend vorzunehmende Leistungsteilung kann der Kompensationsgrad entsprechend eingestellt oder vorgewählt werden.In summary, it can be stated that the antenna array can include a wide variety of radiators and radiator arrangements, the radiation diagram of which normally drifts apart in the horizontal and thus in the azimuth direction when the radiation diagram is increasingly lowered, and that compensation devices formed from a wide variety of radiators or radiator arrangements or group radiators are provided according to the invention. whose individual emitters or feed points of a patch emitter with different phase positions can be controlled in such a way that the drifting apart of the radiation diagram is counteracted, such drifting apart is reduced or even prevented and, if necessary, is even overcompensated. The degree of compensation can be set or preselected accordingly by the number of radiators belonging to the compensation device and, above all, by a corresponding power division.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen unter Vergleich eines nach dem Stand der Technik bekannten dualpolarisierten Antennenarrays näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen: Figur 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antennenarrays mit quadratischer Strahlerstruktur;The invention is explained in more detail below with the aid of drawings comparing a dual-polarized antenna array known from the prior art. The individual shows: Figure 1: a first embodiment of an antenna array according to the invention with a square radiator structure;
Figur 2 : ein zu Figur 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel zur Erläuterung eines nach dem Stand der Technik bekannten Antennenarrays zur Verdeutlichung der Unterschiede zu einem erfindungsgemäßen Antennenarray;FIG. 2: an exemplary embodiment modified from FIG. 1 to explain an antenna array known from the prior art to illustrate the differences from an antenna array according to the invention;
Figur 3 : ein vom Prinzip her Figur 1 entsprechendesFigure 3: a principle corresponding to Figure 1
Ausführungsbeispiel, bei welchem anstelle von Strahlern in Form von Dipolquadraten Strahlern in Form von Patchstrahlern mit quadratischer Strahlerstruktur eingesetzt werden;Embodiment in which radiators in the form of patch radiators with a square radiator structure are used instead of radiators in the form of dipole squares;
Figur 4 : ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zusätzlichen Strahlern zur Vermeidung eines Trackings;Figure 4: another embodiment with additional emitters to avoid tracking;
Figur 5 : ein Antennenarray mit kreuzförmiger Strahlerstruktur mit Zusatzstrahlern mit Horizontalversatz zur Vermeidung eines Trac- kings;FIG. 5: an antenna array with a cross-shaped radiator structure with additional radiators with a horizontal offset to avoid tracking;
Figur β : ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Zusatzstrahlern in Form von Vertikalstrahlern zur Vermeidung eines Trackings; undFigure β: another embodiment with additional emitters in the form of vertical emitters to avoid tracking; and
Figur 7 : ein zu Figur 1 nochmals abgewandeltes vereinfachtes Ausführungsbeispiel. In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes dualpolarisiertes Antennenarray gezeigt. Es umfasst vor einem vertikal ausgerichteten Reflektor 11 eine Vielzahl von Einzelstrahlern 13, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils vier Einzelstrahler 13 ein Dipolquadrat 15 bilden. Gemäß Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind vier Dipolquadrate 15 vor dem Reflektor 11 in vertikaler Anbaurichtung übereinander liegend angeordnet. Die Einzelstrahler 13 bestehen dabei aus Dipolstrahlern, die jeweils in einem +45° Winkel bzw. in einem -45° Winkel gegenüber der Vertikalen oder Horizontalen angeordnet sind, so dass insoweit auch von einem kurz x-polarisierten Antennenarray gesprochen werden kann.Figure 7: a simplified embodiment modified again to Figure 1. A dual-polarized antenna array according to the invention is shown in FIG. It comprises a plurality of individual radiators 13 in front of a vertically aligned reflector 11, four individual radiators 13 each forming a dipole square 15 in the exemplary embodiment shown. According to the exemplary embodiment according to FIG. 1, four dipole squares 15 are arranged one above the other in the vertical mounting direction in front of the reflector 11. The individual radiators 13 consist of dipole radiators, which are each arranged at a + 45 ° angle or at a -45 ° angle to the vertical or horizontal, so that in this respect one can also speak of a short x-polarized antenna array.
In Figur 1 ist gezeigt, dass beispielsweise der in einem +45°-Winkel gegenüber der Horizontalen ausgerichtete Einzelstrahler 3a des von oben her gezählten zweiten Dipolquadrates 15 über eine Leitung 19 und über einen Summierpunkt 21 und eine Speiseleitung 23 mit einem zugeordneten Eingang 24 einer Phasenschieberbaugruppe 27 verbunden ist. Der entsprechende Dipol 3b des darunter befindlichen Dipolquadrates 15, welcher zu dem Dipol 3a des darüber befindlichen Dipolquadrates parallel (im +45°-Winkel gegenüber der Horizontalen) ausgerichtet ist, ist zu diesem Dipol 3a in horizontaler Richtung betrachtet versetzt liegend angeordnet. Auch dieser Dipol 3b wird über eine entsprechende Leitung 19, den Verbindungspunkt 21 und die nachfolgende Leitung 23 mit dem Eingang 24 der Phasenschieberbaugruppe 27 verbunden, steht also in Verbindung mit der gemeinsamen Speisenetzleitung 31.FIG. 1 shows that, for example, the single radiator 3a of the second dipole square 15, which is oriented at a + 45 ° angle to the horizontal, has a line 19 and a summing point 21 and a feed line 23 with an assigned input 24 of a phase shifter module 27 is connected. The corresponding dipole 3b of the dipole square 15 located below, which is aligned parallel to the dipole 3a of the dipole square located above (at a + 45 ° angle with respect to the horizontal), is arranged offset to this dipole 3a when viewed in the horizontal direction. This dipole 3b is also connected via a corresponding line 19, the connection point 21 and the subsequent line 23 to the input 24 of the phase shifter assembly 27, and is thus connected to the common feed line 31.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den beiden erläuterten parallelen Dipolstrahlern 3a und 3b um jene, die bezüglich der beiden mittleren Dipolquadrate 15 näher zueinander liegen als die verbleibenden, ebenfalls zu ihnen parallelen Einzelstrahler 3'a bzw. 3'b der beiden mittleren Dipolquadrate 15.In the exemplary embodiment shown, the two parallel dipole radiators 3a and 3b explained are those which are closer to each other with respect to the two middle dipole squares 15 than the remaining individual radiators 3'a or 3'b of the two middle dipole squares 15, which are also parallel to them.
Die Phasenschieberbaugruppe 27 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei integrierte Phasenschieber 27 ' und 27", so dass über eine gemeinsame Speisenetzleitung 31 und einem zeigerförmig verdrehbaren Phasenschieber-Ein- Stellelement 33 entsprechende Phasenverschiebungen vorgenommen werden können, wodurch unterschiedlich starke Absenkwinkel beispielsweise zwischen 2° bis 8° eingestellt werden können. Dazu sind dem Ausgang 27 "a über eine Leitung 43 sowie eine Summierungsstelle 25 die beiden ersten im +45° -Winkel gegenüber der Horizontalen ausgerichteten parallelen Dipole zugeordnet, wohingegen der andere Ausgang 27"b über eine nachfolgende Leitung 43' und einem nachfolgenden Summierungspunkt 25' und nachfolgenden Leitungen ebenfalls mit den beiden im +45°-Winkel gegenüber der Horizontalen ausgerichteten Dipolen 13 des untersten Dipolquadrates 15 elektrisch verbunden ist. Über Aufbau und Wirkungsweise wird ansonsten auf die Vorveröffentlichung DE 199 38 862 verwiesen, die zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.In the exemplary embodiment shown, the phase shifter assembly 27 comprises two integrated phase shifters 27 'and 27 ", so that corresponding phase shifts can be carried out via a common feed line 31 and a phase shifter adjusting element 33 which can be rotated in the manner of a pointer, as a result of which lowering angles of different strengths, for example between 2 ° and 8 °. For this purpose, the output 27 "a is assigned via a line 43 and a summing point 25 to the first two parallel dipoles oriented at + 45 ° to the horizontal, whereas the other output 27" b is assigned via a subsequent line 43 ' and a subsequent summing point 25 'and subsequent lines are likewise electrically connected to the two dipoles 13 of the lowest dipole square 15, which are oriented at a + 45 ° angle to the horizontal. Otherwise, reference is made to the prior publication DE 199 38 862 regarding structure and mode of operation sen, which is made the content of this application.
Der zu dem Dipol 3a parallele Dipol 3'a ist mit dem einen Ausgang 27 'a und der zum dritten Dipolquadrat gehörende und zum Dipol 3b parallele Dipol 3'b ist über eine entsprechende Leitung mit dem zweiten Eingang 27 'b verbunden.The dipole 3'a parallel to the dipole 3a is connected to the one output 27'a and the dipole 3'b belonging to the third dipole square and parallel to the dipole 3b is connected to the second input 27 'b via a corresponding line.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner die Speiseleitung 31 nicht nur mit dem Phasenschieber-Einstellelement 33, sondern von dort abzweigend über einen Summierungs- oder Teilungspunkt 21 und zwei von dort ausgehende Zweigleitungen 19 zum einen mit dem im 45° Winkel ausgerichteten Dipol 3a des zweiten Dipolquadrates 15 und zum anderen mit dem dazu parallelen Dipol 3b des dritten Dipolquadrates von oben an gezählt verbunden.In the exemplary embodiment shown, the feed line 31 is not only branched with the phase shifter setting element 33, but branches off from there via a summation or dividing point 21 and two branch lines 19 starting from there, on the one hand connected to the dipole 3a of the second dipole square 15 oriented at a 45 ° angle and on the other hand counted with the parallel dipole 3b of the third dipole square from above.
Soll nunmehr das Strahlungsdiagramm abgesenkt werden, so wird das Phasenschieber-Einstellelement 33 entsprechend verstellt. Dadurch werden die beiden parallelen im +45° Winkel ausgerichteten Dipole 13 des obersten Dipolquadrates 15 und des untersten Dipolquadrates 15 über die beiden zugeordneten Ausgänge des Phasenschiebers 27" mit unterschiedlicher Phase gespeist. Durch den weiteren Phasenschieber 27' wird auch der Dipol 3'a des zweiten Dipolqua- drates und der dazu parallele und horizontal versetzte Dipol 3'b des dritten Dipolquadrates mit unterschiedlicher Phasenlage gespeist. Die über die gemeinsamen Zweigleitungen 19 mit der Speiseleitung 31 verbundenen parallelen Dipole 3a und 3b des zweiten und dritten Dipolquadrates werden unverändert mit gleicher Phasenlage gespeist. Dadurch wird also die Dipolstrahlergruppe zwei und drei, d.h. also die jeweils parallelen Dipole des zweiten und dritten Dipolquadrates (also die beiden mittleren Dipolquadrate in Figur 1) in Abhängigkeit des Absenkwinkels des Antennenarrays nunmehr mit unterschiedlicher Phasenlage zueinander gespeist, wodurch die gewünschte Kompensation realisiert wird. Denn über das zweite und dritte Dipolquadrat wird nunmehr ein Strahlungsdiagramm erzeugt, welches bei zunehmend größerer Absenkung des Strahlungsdiagrammes des Antennenarrays insgesamt nicht in Azimuterichtung voneinander weg driftet, sondern in umgekehrter Richtung verstellt wird, dadurch also die gewünschte Kompensation bewerkstelligt. Durch eine entsprechende Leistungsauf- teilung in der Phasenschieberbaugruppe 27 kann zudem der gewünschte Kompensationsgrad eingestellt werden.If the radiation diagram is now to be lowered, the phase shifter setting element 33 is adjusted accordingly. As a result, the two parallel dipoles 13 of the uppermost dipole square 15 and the bottom dipole square 15 oriented at a + 45 ° angle are fed with different phases via the two assigned outputs of the phase shifter 27 ". The further phase shifter 27 'also supplies the dipole 3'a of the The second dipole squares and the parallel and horizontally offset dipole 3'b of the third dipole square are fed with different phase positions The parallel dipoles 3a and 3b of the second and third dipole squares connected to the feed line 31 via the common branch lines 19 are fed unchanged with the same phase position As a result, the dipole radiator group two and three, that is to say the parallel dipoles of the second and third dipole squares (that is to say the two middle dipole squares in FIG. 1), are now fed with a different phase relationship to one another depending on the angle of descent of the antenna array, so that the desired compe nsation is realized. This is because a radiation diagram is now generated via the second and third dipole squares, which as the radiation pattern of the antenna array is increasingly lowered, does not drift away from one another in the azimuth direction, but is shifted in the opposite direction, thus accomplishing the desired compensation. Through an appropriate performance division in the phase shifter assembly 27, the desired degree of compensation can also be set.
Durch die erläuterte Kompensationseinrichtung bzw. Kompen- sationsanordnung kann dem unerwünschten Auseinanderdriften beim Absenken der Hauptkeule des Antennenarrays entgegengewirkt werden. Ohne Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung würde ansonsten wie ausgeführt beim Absenken der Hauptkeule des Antennenarrays das Horizontaldiagramm bzw. das Azimutaldiagramm für die eine Polarisation und die andere Polarisation in Horizontal- oder Azimutrichtung auseinanderdriften. Dabei wird ferner noch angemerkt, dass üblicherweise das Horizontaldiagramm im Schnitt der Hauptkeule, d.h. in der Hauptstrahlrichtung gemessen wird. Dadurch ergibt sich bei elektrischer Absenkung der Hauptkeule ein Kegelschnitt.The compensation device or compensation arrangement explained can counteract the undesired drifting apart when the main lobe of the antenna array is lowered. Without using the solution according to the invention, the horizontal diagram or the azimuth diagram for one polarization and the other polarization would otherwise drift apart in the horizontal or azimuth direction when the main lobe of the antenna array was lowered. It is also noted here that the horizontal diagram in the section of the main lobe, i.e. is measured in the main beam direction. This results in a conic section when the main lobe is lowered electrically.
Anhand des bisher erläuterten Ausführungsbeispieles ergibt sich ferner, dass die erläuterte Kompensationseinrichtung oder Kompensationsanordnung erfindungsgemäß teilweise auch alleine dadurch umgesetzt werden kann, dass entsprechende Strahlerelemente des Antennenarrays in völlig neuartiger Weise verschaltet werden, um den Auseinanderdriften entgegenzuwirken .On the basis of the exemplary embodiment explained so far, it also follows that the compensation device or compensation arrangement explained can also be implemented in part according to the invention solely by connecting corresponding antenna elements of the antenna array in a completely new way in order to counteract the drifting apart.
Der entsprechende Aufbau und die entsprechende Funktionsweise ist für die im +45° Winkel ausgerichteten Dipole erläutert worden. Für alle im -45°Winkel ausgerichteten weiteren Dipole der einzelnen Dipolquadrate ist der Aufbau entsprechend symmetrisch bezüglich einer in Figur 1 ferner wiedergegebenen links liegenden Phasenschieberbaugruppe 127 mit einem inneren Phasenschieber 127' und einem äußeren Phasenschieber 127" sowie einer gemeinsamen Speise- netzleitung 131. Somit sind also die beiden -45°-Winkel ausgerichteten Dipolstrahler 3c und 3d über eine gemeinsame Verbindungsleitung 119 und von einem gemeinsamen Summierungspunkt über eine nachfolgende Leitung 123 mit dem Eingang 124 der weiteren Phasenschieberbaugruppe 127 verbunden, zu der die gemeinsame Speisenetzleitung 131 führt. Die zu den erwähnten weiteren benachbart zueinander liegenden Einzelstrahlern 3c und 3d jeweils parallelen weiteren Einzelstrahler 3'c sowie 3'd sind vergleichbar den Einzelstrahlern 3'a bzw. 3'b mit der Phasenschieberbaugruppe 127 verbunden. Auch dadurch werden die jeweils beiden parallelen Paare von Einzel-Dipolen des zweiten und dritten Dipolquadrates in -45° Ausrichtung mit einer vom Absenkwinkel der Antenne abhängigen Phasendifferenz ge- speist, die von der in der Antenne befindlichen Phasenschieberbaugruppe erzeugt wird. Somit bildet die zweite und dritte Phasenschieberbaugruppe die gewünschte Kompensationseinrichtung zur Veränderung eines Auseinanderdrif- tens der Strahlungsdiagramme bei Absenkung des Strahlungs- diagrammes. Umgekehrt wird natürlich beim Anheben des Strahlungsdiagrammes auch hier die gewünschte Halbwärts- breite aufrechterhalten und nicht verändert .The corresponding structure and the corresponding mode of operation have been explained for the dipoles oriented at + 45 °. For all further dipoles of the individual dipole squares oriented at a -45 ° angle, the structure is correspondingly symmetrical with respect to a left-hand phase shifter assembly 127 shown in FIG. 1 with an inner phase shifter 127 'and an outer phase shifter 127 "and a common feed Mains line 131. Thus, the two -45 ° -oriented dipole radiators 3c and 3d are connected via a common connecting line 119 and from a common summing point via a subsequent line 123 to the input 124 of the further phase shifter module 127, to which the common feed line 131 leads , The further individual radiators 3'c and 3'd, which are respectively parallel to the other individual radiators 3c and 3d lying next to one another, are connected to the phase shifter assembly 127 in a manner comparable to the individual radiators 3'a and 3'b. This also feeds the two parallel pairs of individual dipoles of the second and third dipole square in -45 ° alignment with a phase difference which is dependent on the angle of descent of the antenna and which is generated by the phase shifter module located in the antenna. The second and third phase shifter assembly thus form the desired compensation device for changing a drifting apart of the radiation diagrams when the radiation diagram is lowered. Conversely, when the radiation diagram is raised, the desired half-width is also maintained here and not changed.
Anhand von Figur 2 ist nunmehr ein nach dem Stand der Technik bekanntes dualpolarisiertes Antennenarray gezeigt, um nochmals die Unterschiede zum erfindungsgemäßen Antennenarray zu erläutern.A dual-polarized antenna array known from the prior art is now shown with reference to FIG. 2 in order to explain the differences from the antenna array according to the invention once again.
Das Antennenarray gemäß Figur 2 betrifft nunmehr eines, welches nach dem Stand der Technik bekannt ist. Es unterscheidet sich von dem erfindungsgemäßen Antennenarray nach Figur 1 dadurch, dass nicht nur die beiden äußeren Dipolquadrate gemäß Figur 1 gemeinsam verschaltet bleiben und werden, bei denen also jeweils zwei parallele Dipole 13 für die +45° Polarisation ebenso, wie für die -45° Polarisation fest miteinander verschaltet sind, sondern dass nunmehr auch bei den mittleren Dipolquadraten die jeweils beiden Paare von parallelen Dipolen über eine gemeinsame Speiseleitung gespeist werden, also mit gleicher Phasenlage oder mit zwar unterschiedlicher aber fest vorgegebener und während dem Absenken des Strahlungsdiagrammes nicht veränderbarer Phasenlage zueinander gespeist werden.The antenna array according to FIG. 2 now relates to one which is known from the prior art. It differs from the antenna array according to the invention according to FIG. 1 in that not only the two outer dipole squares according to FIG. 1 remain connected together and are, in which two parallel dipoles 13 for the + 45 ° polarization as well as for the -45 ° polarization are permanently connected to each other, but that now also for the middle dipole squares the two pairs of parallel dipoles via a common feed line are fed, that is to say they are fed to one another with the same phase position or with a different but fixed predetermined phase position that cannot be changed during the lowering of the radiation diagram.
Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind also die beiden parallelen Dipole 3a und 3'a gemeinsam an den einen Eingang 27 'a der Phasenschieberbaugruppe angeschlossen. Auch die beiden ebenfalls parallel zueinander ausgerichte- ten Dipole 3b und 3'b der nächsten darunter liegenden Strahlergruppe, d.h. des nächsten darunter liegenden Strahlerquadrates sind über die Leitung 23" zusammen geschaltet und mit dem anderen Ausgang der gleichen Phasenschiebergruppe 27' leitend verbunden. Somit kann bei die- sem Antennenarray nach dem Stand der Technik jede der vier gezeigten Strahleranordnungen, d.h. jede der vier übereinander angeordneten, aus einem Dipolquadrat gebildeten Strahlergruppen nur untereinander, d.h. zu einer nächsten Strahlergruppe mit unterschiedlichem Phasenwinkel über die Phasenschieberbaugruppe eingestellt werden, so dass dadurch nur der Abstellwinkel insgesamt elektrisch verändert werden kann. Dabei kommt es aber zu dem unerwünschten Auseinanderdriften der Strahlungsdiagramme in Horizontaloder Azimutrichtung. Diese Nachteile sind auch dann gege- ben, wenn die jeweils paarweise gemeinsam gespeisten Dipole nicht mehr mit identischer Phasenlage, sondern gegebenenfalls mit zwar unterschiedlicher aber fest zueinander voreingestellter Phasenlage gespeist werden. Nur der besseren Übersicht halber ist in Figur 2 die für die zweite Polarisation notwendige Phasenschieberbaugruppe 27 und die zugehörigen Speiseleitungen für die andere Polarisation nicht eingezeichnet worden. Der Aufbau ist insoweit aber identisch.In this exemplary embodiment according to FIG. 2, the two parallel dipoles 3a and 3'a are therefore connected together to one input 27'a of the phase shifter module. The two dipoles 3b and 3'b, which are also aligned parallel to one another, of the next radiator group below, ie the next radiator square below, are connected together via line 23 "and conductively connected to the other output of the same phase shifter group 27 ' With this antenna array according to the prior art, each of the four radiator arrangements shown, ie each of the four radiator groups arranged one above the other and formed from a dipole square, can only be adjusted with one another, ie to a next radiator group with a different phase angle, so that only the Abstellwinkel altogether can be changed electrically. However, this leads to the undesirable drifting apart of the radiation diagrams in the horizontal or azimuth direction. These disadvantages also exist if the dipoles fed in pairs no longer have identical phases ge, but may be fed with a different but fixed preset phase position. For the sake of clarity only, the phase shifter assembly 27 necessary for the second polarization and the associated feed lines for the other polarization have not been shown in FIG. In this respect, the structure is identical.
Nachfolgend wird auf das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 Bezug genommen, welches weitgehend jenem nach Figur 1 entspricht, jedoch mit dem Unterschied, dass als Strahler nicht in Form von Dipolquadraten zusammengestellte Dipole 13, sondern Einzelstrahler in Form von Patchstrahlern 15' verwendet werden. Die Einzel- oder Patchstrahler 15' sind im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 so aufgebaut, dass sie jeweils zwei Paare von Anspeisepunkten 13' aufweisen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel an entsprechenden paarweise parallel zueinander ausgerichteten Schlitzen vorgesehen sind. Der Aufbau der Einzel- oder Patchstrahler 15' ist dabei so vorgesehen, dass diese in einem +45° und in einem -45° Winkel gegenüber der Vertikalen senden oder empfangen, insoweit von der Funktion her vergleichbar den Dipolquadraten nach Figur 2 sind.In the following, reference is made to the exemplary embodiment according to the invention according to FIG. 3, which largely corresponds to that according to FIG. 1, but with the difference that dipoles 13, not composed in the form of dipole squares, but single radiators in the form of patch radiators 15 'are used as the radiator. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the individual or patch radiators 15 'are constructed such that they each have two pairs of feed points 13', which in the exemplary embodiment shown are provided at corresponding slots which are aligned parallel to one another in pairs. The structure of the individual or patch radiators 15 'is provided in such a way that they transmit or receive at a + 45 ° and at a -45 ° angle to the vertical, insofar as the function is comparable to the dipole squares according to FIG. 2.
Bezüglich der beiden mittleren Patchstrahler 15' mit qua- dratischem Strukturaufbau sind die entsprechend positionierten Anspeisepunkte 13' ebenfalls wieder so verschaltet, dass bezüglich der beiden mittleren Patchstrahler 15' (die in einem Winkel von +45° gegenüber der Horizontalen ausgerichtet sind) der Anspeisepunkt 3'a mit dem ersten Ausgang 27 'a und der dazu in der Vertikalen und Horizontalen versetzt liegende Anspeisepunkt 3'b des dritten Patchstrahlers 15' mit dem dazu zweiten Ausgang 27 ' b des Phasenschiebers 27' elektrisch verbunden ist, wobei die in der gleichen Polarisation strahlenden oder empfangenden Anspeisepunkte 3b und 3a wiederum über eine gemeinsame Verbindungsleitung 19 elektrisch zusammen geschaltet sind und von einem gemeinsamen Verbindungspunkt 21 über eine nachfolgende Leitung 23 mit dem entsprechenden Eingang der Phasenschieberbaugruppe 27 und damit mit der Speisenetzleitung 31 elektrisch in Verbindung stehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine weitere Phasenschieberbaugruppe 127 vorgesehen, die für die für die anderen Polarisationen vorgesehenen Anspeisepunkte benötigt wird. Der Aufbau ist insoweit wiederum entsprechend.With regard to the two middle patch radiators 15 'with a quadratic structure, the correspondingly positioned feed points 13' are again connected in such a way that the feed point 3 with respect to the two middle patch radiators 15 '(which are aligned at an angle of + 45 ° to the horizontal) 'a is electrically connected to the first output 27' a and the feed point 3'b of the third patch radiator 15 ', which is offset in the vertical and horizontal thereto, is electrically connected to the second output 27' b of the phase shifter 27 ', the in the same polarization radiating or receiving feed points 3b and 3a are in turn electrically connected via a common connecting line 19 and are electrically connected from a common connecting point 21 via a subsequent line 23 to the corresponding input of the phase shifter assembly 27 and thus to the feed line 31. In this exemplary embodiment, too, a further phase shifter module 127 is provided, which is required for the feed points provided for the other polarizations. The structure is again appropriate.
Auch hier dienen die beiden mittleren Einzel- oder Patchstrahler 15' als Kompensationseinrichtung, bei der die jeweils paarweise zusammenwirkenden Anspeisepunkte 3'a und 3a bzw. 3b und 3'b mit einer vom Absenkwinkel der Antenne abhängigen Phasendifferenz gespeist werden, welche von der in der Antenne befindlichen Phasenschieberbaugruppe erzeugt wird. Zudem kann der Kompensationsgrad wiederum durch die über die Phasenschieberbaugruppe 27 mögliche Leistungsaufteilung eingestellt und feinjustiert werden.Here, too, the two middle single or patch radiators 15 'serve as a compensation device, in which the feed points 3'a and 3a or 3b and 3'b, which interact in pairs, are fed with a phase difference which is dependent on the angle of descent of the antenna and which is different from that in FIG Antenna located phase shifter assembly is generated. In addition, the degree of compensation can in turn be adjusted and finely adjusted by the power distribution possible via the phase shifter assembly 27.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 basiert grundsätzlich auf dem gleichen Prinzip wie das nach Figur 1 oder 3. Jedoch werden zur Kompensation des Trackings bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzliche Strahlerelemente 315 eingesetzt, welche in Abhängigkeit des Absenkwinkels ein horizontales Schwenken des Strahlungsdiagrammes bewirken. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 werden vier Patchstrahler 15' eingesetzt, die jeweils paarweise zusammenwirkende Anspeisepunkte 13' für die eine der beiden orthogonalen Polarisationen aufweisen. Jeweils die paarweise gegenüberliegenden Anspeisepunkte 13' sind wie in den Figuren 1 und 3 bei den dort gezeigten zuäußerst liegenden Patchstrahlern 15' fest zusammen geschaltet. Dabei sind jeweils die in Figur 4 gezeigten Anspeisepunkte 13' des obersten und untersten Patchstrahlers 15' über ent- sprechende Leitungen 43 bzw. 43' mit den Eingängen 27"a bzw. 27"b der einen Phasenschieberbaugruppe 27" und die parallelen Anspeisepunkte 13' der beiden mittleren benachbart zueinander liegenden Patchstrahler 15' jeweils über getrennte Leitungen 143 bzw. 143' mit den beiden Eingängen 27 'a bzw. 27 'b der weiteren Phasenschieberbaugruppe 27' elektrisch verbunden. Dieses erläuterte Ausführungsbeispiel entspricht insoweit einem anhand von Figur 2 erläuterten und nach dem Stand der Technik bekannten Antennenarray, welches in Abweichung zu Figur 2 aber nicht mit Dipolstrukturen, sondern unter Verwendung von Patchstrahlern aufgebaut ist.The exemplary embodiment according to FIG. 4 is fundamentally based on the same principle as that according to FIG. 1 or 3. However, additional compensating elements 315 are used to compensate for the tracking in this exemplary embodiment, which cause the radiation diagram to pivot horizontally as a function of the lowering angle. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, four patch radiators 15 'are used, each of which has feed points 13' interacting in pairs for the one of the two orthogonal polarizations. In each case, the feed points 13 'lying in pairs are as in FIG 1 and 3 in the case of the outermost patch radiators 15 'shown there. The feed points 13 'of the top and bottom patch radiators 15' shown in FIG. 4 are each via corresponding lines 43 and 43 'with the inputs 27 "a and 27" b of the one phase shifter module 27 "and the parallel feed points 13' of the two middle patch radiators 15 'lying adjacent to one another are each electrically connected to the two inputs 27' a and 27 'b of the further phase shifter module 27' via separate lines 143 and 143 '. This exemplary embodiment corresponds in this respect to one explained with reference to FIG Antenna array known according to the prior art, which, in deviation from FIG. 2, is not constructed with dipole structures, but using patch radiators.
In diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist aber nunmehr mit dem jeweiligen Eingang 27"a oder 27 "b des Phasen- Schiebers 27" über eine Zusatzleitung 47.1 bzw. 47.2 eine Speisung für einen zusätzlich vorgesehenen Kreuzdipol bzw. einen Schlitzstrahler oder Patchstrahler 215 geschaltet. Somit umfassen diese beiden zusätzlichen Strahler 215 - wenn sie als Dipolkreuz ausgebildet sind - zwei im +45°- Winkel ausgerichtete und zwei im -45°-Winkel gegenüber der Horizontalen ausgerichteten Dipolstrahler 13. Anstelle von Dipolkreuzen 215 können aber auch z.B. Patchstrahler 215' verwendet werden, die Anspeisepunkte 13' umfassen, um mit einer +45° und einer -45° Polarisation zu strahlen und zu empfangen. In beiden Fällen ist dadurch sichergestellt, dass das Antennenarray horizontal versetzt liegende Einzelstrahler 13 bzw. horizontal versetzt liegende Anspeisepunkte 13' umfasst (und zwar bezüglich der +45° Polarisati- on sowie der-45° Polarisation) , wodurch sich der erwünschte Kompensationseffekt wie bei den anderen erläuterten Ausführungsbeispielen realisieren lässt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die zusätzlichen Strahler 215 bzw. 215' wieder symmetrisch zu der vertikalen Symmetrieachse 245 angeordnet.In this exemplary embodiment according to FIG. 4, however, a supply for an additionally provided cross dipole or a slot radiator or patch radiator 215 is now connected to the respective input 27 "a or 27" b of the phase shifter 27 "via an additional line 47.1 or 47.2 these two additional emitters 215 - if they are designed as a dipole cross - include two dipole emitters 13 aligned at + 45 ° and two at an angle of -45 ° with respect to the horizontal. Instead of dipole crosses 215, patch emitters 215 'can also be used which comprise feed points 13 'in order to radiate and receive with a + 45 ° and a -45 ° polarization. In both cases, this ensures that the antenna array comprises horizontally offset single radiators 13 or horizontally offset feed points 13' ( with regard to the + 45 ° polarization on and the -45 ° polarization), whereby the desired compensation effect can be realized as in the other exemplary embodiments explained. In this exemplary embodiment, too, the additional radiators 215 and 215 ′ are again arranged symmetrically to the vertical axis of symmetry 245.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die weitere Phasenschieberbaugruppe 127 mit den beiden Phasenschiebern 127' und 127" sowie die zugehörigen Anschlussleitungen zu den weiteren Einzelstrahlern 15 ' und den Strahleranordnungen für die Kompensationseinrichtung bezüglich der -45° Polarisation zur Vermeidung einer unübersichtlichen Darstellung weggelassen, wobei insoweit auf den vergleich- baren Aufbau verwiesen wird, wie dies anhand von Figur 1 erläutert wurde.In this exemplary embodiment, too, the further phase shifter assembly 127 with the two phase shifters 127 'and 127 "and the associated connecting lines to the further individual radiators 15' and the radiator arrangements for the compensation device with respect to the -45 ° polarization to avoid a confusing representation have been omitted, with reference to reference is made to the comparable structure, as was explained with reference to FIG. 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 umfasst also die Kompensationseinrichtung zusätzliche in Horizontalrichtung versetzt liegende Strahleranordnungen, die beispielsweise aus kreuzförmigen Dipolstrukturen 215, quadratischen Dipolstrukturen, aber auch aus Patchstrahlern 215' mit jeweils einem Anspeisepunkt für beide Polarisationen oder jeweils einem Paar von Anspeisepunkten für jede Polarisa- tion gebildet sein können. Auch Schlitzstrahler sind dabei prinzipiell geeignet.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the compensation device thus comprises additional radiator arrangements which are offset in the horizontal direction and which consist, for example, of cross-shaped dipole structures 215, square dipole structures, but also of patch radiators 215 ', each with a feed point for both polarizations or a pair of feed points for each polarization. tion can be formed. In principle, slot radiators are also suitable.
Die entsprechende Anspeisung erfolgt über Leitungen 47.1 und 47.2, so dass hier ebenfalls wiederum diese Einzel- strahier oder Anspeisepunkte mit einer vom Absenkwinkel der Antenne abhängigen Phasendifferenz gespeist werden. Auch hier kann die Phasendifferenz von der in der Antenne befindlichen Phasenschieberbaugruppe erzeugt werden. Anhand von Figur 5 wird gezeigt, wie das erfindungsgemäße Prinzip grundsätzlich nicht nur bei Strahlern mit quadratischer Strahlerstruktur (also z.B. Dipolquadrat entsprechend Figur 1 oder Patchstrahlern mit jeweils paarweise zusammen wirkenden Anspeisepunkten 13' gemäß Figur 4) zum Tragen kommt, sondern auch bei kreuzförmigen Dipolstrahlern 115 (z.B. Dipolkreuzen) oder Patchstrahlern 115' mit kreuzförmiger Strahlerstruktur (in Form von jeweils einem Anspeisepunkt für jede Polarisation) , die von Hause aus beispielsweise nur in Vertikalrichtung und nicht mit Horizontalversatz zueinander angeordnet sein können.The corresponding feed takes place via lines 47.1 and 47.2, so that here again these single beams or feed points are fed with a phase difference which is dependent on the angle of descent of the antenna. Here too, the phase difference can be generated by the phase shifter module located in the antenna. 5 shows how the principle according to the invention basically applies not only to radiators with a square radiator structure (for example dipole square corresponding to FIG. 1 or patch radiators with feed points 13 ′ according to FIG. 4 acting in pairs), but also to cruciform dipole radiators 115 (eg dipole crosses) or patch radiators 115 'with a cruciform radiator structure (in the form of a feed point for each polarization), which can be arranged in the vertical direction, for example, and not with a horizontal offset to one another.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 lässt sich durch die zusätzlichen Strahler 215, 215' die ge- wünschte Kompensation beim Absenken des Strahlungsdiagrammes realisieren, damit ein Auseinanderdriften entsprechend dem erläuterten Tracking vermieden wird.In this exemplary embodiment according to FIG. 5, the desired compensation when lowering the radiation diagram can also be implemented by the additional emitters 215, 215 ′, so that drifting apart in accordance with the tracking explained is avoided.
Dazu ist bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 im Gegensatz zu einem nach dem Stand der Technik bekannten Antennenarray mit nur in Vertikalausrichtung übereinander angeordneten kreuzförmigen Dipolstrukturen 115 oder Patchstrahlern 115' (die nachfolgend auch kurz als Kreuzstrahler bezeichnet werden) vorgesehen, dass z. B. anstelle zweier vertikal übereinander angeordneter Kreuzstrahler in der Mitte des Antennenarrays nunmehr zwei mit Horizontalversatz nebeneinander angeordnete Kompensationsstrahler- Anordnung 215 oder 215' vorgesehen sind. Dabei sind die beiden in einem Winkel von +45° gegenüber der Horizontalen parallel ausgerichteten Dipolstrahler 203a und 203b über Leitungen 223a bzw. 223b mit dem Ausgang 27 'a bzw. 27'b der inneren Phasenschieberbaugruppe 27' verbunden. Die jeweils parallelen, im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von -45° ausgerichteten Dipole der Dipolkreuze 215 bzw. der entsprechenden Patchstrahler 215' der Kompensationsstrahler sind jeweils paarweise (also bezüglich der beiden oberen und beiden unteren Strahler- Strukturen in Figur 5) mit einer hierfür separat vorgesehenen Phasenschieberbaugruppe verbunden. Das Gleiche gilt für die -45 °-Ausrichtung der Einzelstrahler der beiden zusätzlichen Strahleranordnungen 215 bzw. 215', die ebenfalls mit einer separaten Phasenschieberbaugruppe verbun- den sind. Der Aufbau erfolgt dabei insoweit wiederum symmetrisch zu dem in Figur 5 nur teilweise wiedergegebenen Ausführungsbeispiel, wie dies ansonsten anhand von Figur 1 erläutert ist.5, in contrast to an antenna array known from the prior art, with cross-shaped dipole structures 115 or patch radiators 115 '(which are also referred to as cross radiators for short), which are only arranged one above the other in the vertical direction. B. Instead of two vertically arranged cross radiators in the center of the antenna array, two compensation radiator arrangements 215 or 215 'arranged next to each other with horizontal offset are now provided. The two dipole emitters 203a and 203b, which are aligned in parallel at an angle of + 45 ° to the horizontal, are connected via lines 223a and 223b to the output 27'a and 27'b of the inner phase shifter module 27 '. The respectively parallel, in the embodiment shown in Dipoles of dipole crosses 215 or the corresponding patch radiators 215 'of the compensation radiators oriented at an angle of -45 ° are each connected in pairs (that is to say with respect to the two upper and two lower radiator structures in FIG. 5) to a phase shifter module provided separately for this purpose. The same applies to the -45 ° alignment of the individual radiators of the two additional radiator arrangements 215 and 215 ', which are also connected to a separate phase shifter module. To this extent, the structure is again symmetrical to the exemplary embodiment shown only partially in FIG. 5, as is otherwise explained with reference to FIG. 1.
Eine entsprechende elektrische Verbindung ist über eine in Figur 5 nicht wiedergegebene, aber dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 entsprechende links liegende weitere Phasenschieberbaugruppe für die jeweils mit anderer Polarisation ausgerichteten Dipolen vorgesehen. Über diese Phasenschie- berbaugruppe werden in entsprechender symmetrischer Weise auch die beiden mittleren mit Horizontalversatz vorgesehenen, im -45°Winkel ausgerichteten Dipole 203c und 203d elektrisch gespeist.A corresponding electrical connection is provided via a further phase shifter module, which is not shown in FIG. 5, but which corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 1, for the dipoles each aligned with a different polarization. The two middle dipoles 203c and 203d, which are provided with a horizontal offset and are oriented at a -45 ° angle, are also electrically fed via this phase shifter assembly in a corresponding symmetrical manner.
Auch hier könnten also anstelle der kreuzförmigen Dipolstrukturen 115 Patchstrahler 215' verwendet werden, wie dies anhand von Figur 3 erläutert ist. Dabei können bei einem Antennenarray gemäß Figur 5 die zusätzlichen, mit Horizontalversatz vorgesehenen Kompensationsstrahler 215, 215' in Abweichung zu Figur 5 nicht nur mit kreuzförmiger Strahlerstruktur (kreuzförmige oder quadratische Dipolstruktur) ausgebildet sein, sondern es könnten als Kompensationsstrahler auch Patchstrahler mit jeweils zwei Paaren von Anspeisepunkten wie in Figur 3 oder 4 gezeigt eingesetzt werden. Die in Figur 5 gezeigte Kompensationseinrichtung mit den beiden in Horizontalrichtung versetzt angeordneten Strahleranordnungen 215 bzw. 215' ist inso- weit also vergleichbar zu der Kompensationseinrichtung gemäß Figur 4 aufgebaut.Here too, patch radiators 215 'could be used instead of the cross-shaped dipole structures 115, as is explained with reference to FIG. 3. 5, the additional compensation emitters 215, 215 'provided with a horizontal offset can, in deviation from FIG. 5, not only be designed with a cross-shaped emitter structure (cross-shaped or square dipole structure), but patch emitters with two pairs each could also be used as compensation emitters of feed points as shown in Figure 3 or 4 are used. The compensation device shown in FIG. 5, with the two radiator arrangements 215 and 215 ′ arranged offset in the horizontal direction, is thus constructed to be comparable to the compensation device according to FIG. 4.
Abweichend von den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen wird angemerkt, dass die zusätzlichen mit Horizontalver- satz vorgesehenen Strahlerelemente nicht zwangsläufig die gleiche Polarisation wie die Einzelstrahler 13 aufweisen müssen. D.h. es ist auch denkbar hierfür vertikal polarisierte Strahler zu verwenden. Dabei sind dann beispielsweise getrennte zusätzliche Strahler zur Kompensation für die +45° Polarisation und die -45° Polarisation vorzusehen und vorzugsweise durch eine geeignete Konstellation oder andere Koppelelemente wie beispielsweise Richtkoppler an einem phaseneinstellbaren Speisezweig anzuschalten bzw. zu koppeln.Deviating from the previous exemplary embodiments, it is noted that the additional radiator elements provided with a horizontal offset do not necessarily have to have the same polarization as the individual radiators 13. That it is also conceivable to use vertically polarized radiators for this. Separate additional emitters for compensation for the + 45 ° polarization and the -45 ° polarization are then to be provided, for example, and are preferably to be connected or coupled to a phase-adjustable feed branch by means of a suitable constellation or other coupling elements such as directional couplers.
Figur 6 zeigt insoweit ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, bei welchem das Antennenarray grundsätzlich nur Kreuzstrahler 115 umfasst, die mit Vertikalversatz übereinander angeordnet sind, wobei also die einzelnen par- allel zueinander ausgerichteten Dipolstrahler 13 keinen horizontalen Seitenversatz zueinander aufweisen. Anstelle der Dipol-Kreuze 13 bzw. der kreuzförmigen Dipolstrukturen können aber auch quadratische Dipolstrukturen (Dipolquadrate) oder entsprechende Patchstrahler 13' verwendet wer- den. Bei all diesen Beispielen kann die Erfindung ebenso realisiert werden, wenn wiederum ebenfalls zu den vertikal übereinander angeordneten Strahlern, Strahleranordnungen oder Strahlergruppen zusätzlich noch mit Horizontalversatz angeordnete Kompensations- oder Zusatzstrahler 415 vorgesehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um Vertikalstrahler 415, wobei jeweils Vertikalstrahler 415 paarweise vorgesehen sind und dabei mit Vertikalausrichtung jeweils ein Vertikalstrahler 415 bei frontseitiger Betrachtung des Antennenarrays gemäß Figur 6 einmal links und ein weiterer Vertikalstrahler 415 einmal rechts zur vertikalen Symmetrieebene 245 angeordnet ist und dabei diese beiden Strahler mit den beiden Ein- gangen einer zugehörigen Phasenschieberbaugruppe 27' verbunden sind. Es ist ferner ein zweites Paar von Vertikalstrahlern 416 vorgesehen, wobei die beiden zugehörigen einzelnen Vertikalstrahler in Vertikalausrichtung und symmetrisch zur mittleren Vertikalachse oder -ebene 245 angeordnet sind, und zwar in Vertikalausrichtung betrachtet unterhalb des ersten Strahlerpaares 415. Auch diese zweiten Vertikalstrahler 415 sind dann über entsprechende Leitungen mit einer zugehörigen Phasenschieberbaugruppe 127' verbunden, d.h. mit den beiden zugeordneten Ausgängen dieser Phasenschieberbaugruppe 127 ' , worüber die Einzelstrahler oder Dipolstrahler mit -45 "-Ausrichtung gespeist werden. Auch dieses Ausführungsbeispiel kann wiederum auch für Patchstrahler 415' entsprechend umgesetzt werden.In this respect, FIG. 6 shows a corresponding exemplary embodiment in which the antenna array basically only comprises cross-radiators 115 which are arranged one above the other with a vertical offset, so that the individual dipole radiators 13 aligned in parallel to one another have no horizontal lateral offset to one another. Instead of the dipole crosses 13 or the cross-shaped dipole structures, square dipole structures (dipole squares) or corresponding patch radiators 13 'can also be used. In all of these examples, the invention can also be implemented if, in addition to the radiators, radiator arrangements or radiator groups arranged vertically one above the other, additionally with a horizontal offset arranged compensation or additional radiators 415 are provided. This exemplary embodiment is a vertical radiator 415, vertical radiators 415 being provided in pairs and a vertical radiator 415 each being arranged with vertical alignment when viewed from the front of the antenna array according to FIG. 6 once to the left and a further vertical radiator 415 once to the right with respect to the vertical plane of symmetry 245 these two radiators are connected to the two inputs of an associated phase shifter assembly 27 '. Furthermore, a second pair of vertical radiators 416 is provided, the two associated individual vertical radiators being arranged vertically and symmetrically with respect to the central vertical axis or plane 245, specifically viewed in vertical direction below the first pair of radiators 415. These second vertical radiators 415 are then also over Corresponding lines are connected to an associated phase shifter module 127 ', ie to the two associated outputs of this phase shifter module 127', via which the individual radiators or dipole radiators with a -45 "orientation are fed. This exemplary embodiment can also be implemented accordingly for patch radiators 415 '.
Anhand von Figur 7 ist noch erläutert, dass grundsätzlich eine Kompensationseinrichtung auch nur mit einer Kompensations-Strahleranordnung ausreichend sein kann. Figur 7 entspricht vom Prinzip her dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, jedoch lediglich mit dem Unterschied, dass anstelle zweier zur Kompensationseinrichtung gehörender mittlerer Dipolquadrate nur ein Dipolquadrat 15 vorgesehen ist. Gemäß Figur 7 werden die beiden jeweils parallelen Dipole 13, d.h. die Dipole 3a und 3'a vom Absenkwinkel des Strahlungsdiagrammes abhängig mit unterschiedlicher Phase gespeist, wozu diese beiden parallelen Dipole mit den beiden Eingängen 27 'a und 27 'b verbunden sind. Die beiden um 90° versetzt dazu angeordneten Dipole sind dann ent- sprechend, wie in Figur 1 vom Prinzip her erläutert, für die zweite Polarisation mit einer weiteren Phasenschieberbaugruppe 127 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird allerdings die Phasenschieberbaugruppe nicht ebenso optimal eingesetzt wie bei Figur 1. Denn bei dem Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Figur 1 kann die eine Phasenschieberanordnung 27' zur Kompensation für zwei Dipolquadrate eingesetzt werden, wohingegen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 dieser Phasenschieber 27 ' nur zur entsprechenden Ansteuerung eines Dipolquadrates verwendet werden kann. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann natürlich anstelle des erläuterten Dipolquadrates ein entsprechend aufgebauter Patchstrahler verwendet werden, worüber die jeweils beiden Paare eines Anspeisepunktes für die eine und die andere Polarisation gespeist werden. With reference to FIG. 7, it is also explained that, in principle, a compensation device with only one compensation radiator arrangement can be sufficient. FIG. 7 corresponds in principle to the exemplary embodiment according to FIG. 1, but only with the difference that instead of two middle dipole squares belonging to the compensation device, only one dipole square 15 is provided. According to Figure 7, the two parallel dipoles 13, that is, the dipoles 3a and 3'a from the angle of descent The radiation diagram is fed with a different phase, for which purpose these two parallel dipoles are connected to the two inputs 27'a and 27'b. The two dipoles arranged offset by 90 ° are then connected to a further phase shifter module 127 for the second polarization, as explained in principle in FIG. 1. In this exemplary embodiment, however, the phase shifter assembly is not used as optimally as in FIG. 1. Because in the exemplary embodiment according to FIG. 1, one phase shifter arrangement 27 'can be used for compensation for two dipole squares, whereas in the exemplary embodiment according to FIG. 7 this phase shifter 27' can only be used to control a dipole square. In this exemplary embodiment, too, a correspondingly constructed patch radiator can of course be used instead of the dipole square explained, via which the two pairs of a feed point for the one and the other polarization are fed.

Claims

Ansprüche : Expectations :
1. Dualpolarisiertes Antennenarray mit absenkbarer Haupt- keule folgenden Merkmalen1. Dual polarized antenna array with lowerable main lobe with the following features
- mit mehreren Strahleranordnungen (15, 15', 115, 115') von denen zumindest ein Teil in Vertikalrichtung betrachtet auf unterschiedlichen Höhenlinien angeordnet sind, und zwar vorzugsweise vor einem Reflektor (11) , - die Strahleranordnungen (15, 15', 115, 115') sind so aufgebaut und angeordnet, dass darüber zwei senkrecht aufeinander stehende Polarisationen empfangen und/oder gesendet werden können, wobei die Polarisationen in einem gegenüber der Vertikalen geneigten Winkel von etwa +45° zum einen und -45° zum anderen ausgerichtet sind,with a plurality of emitter arrangements (15, 15 ', 115, 115'), at least some of which are arranged at different height lines, viewed in the vertical direction, preferably in front of a reflector (11), - the emitter arrangements (15, 15 ', 115, 115 ') are constructed and arranged in such a way that two mutually perpendicular polarizations can be received and / or transmitted above them, the polarizations being oriented at an angle of approximately + 45 ° to the vertical and -45 ° to the other,
- die Strahleranordnungen (15, 15', 115, 115') umfassen dazu- The radiator arrangements (15, 15 ', 115, 115') include
(a) Dipolstrukturen, insbesondere in Form von kreuzförmigen oder kreuzähnlichen Dipolstrukturen (115) oder nach Art quadratischer Dipolstrukturen (15), und/oder(a) Dipole structures, in particular in the form of cross-shaped or cross-like dipole structures (115) or in the manner of square dipole structures (15), and / or
(b) Patchstrahler (15, 115') mit zumindest zwei oder vier Anspeisepunkten (13', 113')(b) patch radiators (15, 115 ') with at least two or four feed points (13', 113 ')
- die Strahleranordnungen (15, 15', 115, 115') sind so aufgebaut, dass beim Absenken der Hauptkeule des Antennenarrays das Horizontaldiagramm bzw. das Azimutaldiagramm für die eine Polarisation und die andere Polarisation in Horizontal- oder Azimutrichtung auseinander driftet, und- The radiator arrangements (15, 15 ', 115, 115') are like this constructed that when the main lobe of the antenna array is lowered, the horizontal diagram or the azimuth diagram for one polarization and the other polarization drifts apart in the horizontal or azimuth direction, and
- vorzugsweise mit zumindest einem Phasenschieber bzw. einer Phasenschiebergruppe (27, 127; 27', 27", 127', 127") , gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: - für zumindest eine oder vorzugsweise beide Polarisationen ist eine Kompensationseinrichtung oder Kompensationsanordnung zur Minimierung, zur Verhinderung oder zur Überkompensation eines absenkwinkel-abhängigen Weg- driftens des horizontalen Gesamtstrahlungsdiagrammes in Horizontal- oder Azimutrichtung vorgesehen,- Preferably with at least one phase shifter or one phase shifter group (27, 127; 27 ', 27 ", 127', 127"), characterized by the following further features: - For at least one or preferably both polarizations, a compensation device or compensation arrangement for minimization , to prevent or overcompensate for a drift of the horizontal total radiation diagram in the horizontal or azimuth direction depending on the angle of descent,
- die Kompensationseinrichtung oder Kompensationsanordnung umfasst bezüglich der betreffenden Polarisation zumindest eine Kompensationsstrahlereinrichtung oder zumindest eine Kompensationsstrahleranordnung, deren zugehö- riges Strahlungsdiagramm bei zunehmender Absenkung des Strahlungsdiagrammes des Antennenarrays gegensinnig zum Strahlungsdiagramm der zumindest einen anderen Strahleranordnung (15, 15', 115, 115') verändert oder verschoben wird.- With regard to the polarization in question, the compensation device or compensation arrangement comprises at least one compensation emitter device or at least one compensation emitter arrangement, the associated radiation diagram of which changes as the radiation diagram of the antenna array decreases in the opposite direction to the radiation diagram of the at least one other radiator arrangement (15, 15 ', 115, 115') or is moved.
2. Dualpolarisiertes Antennenarray nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:2. Dual polarized antenna array according to claim 1, characterized by the following features:
- die Ko pen s at ions - S t rahl er e inr i chtung oder Kompensations-Strahleranordnung umfasst bezüglich der betreffenden Polarisation zumindest ein Paar von Dipolstrahlern (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c; 3d, 3'd; 113; 215, 415) , die mit einer vom Absenkwinkel des Antennenarrays abhängigen Phasendifferenz gespeist werden, und - das zumindest eine Paar von Dipolstrahlern (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c; 3d, 3'd; 215, 415) ist mit Horizontalversatz zueinander angeordnet oder weist zumindest in Horizontalrichtung betrachtet einen Abstand zueinander auf.- With regard to the polarization in question, the radiation-emitting device or compensation emitter arrangement comprises at least one pair of dipole emitters (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c ; 3d, 3'd;113; 215, 415), which are fed with a phase difference dependent on the angle of descent of the antenna array, and - The at least one pair of dipole radiators (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c; 3d, 3'd; 215, 415) is arranged with a horizontal offset to one another or at least has one viewed in the horizontal direction Distance from each other.
3. Dualpolarisiertes Antennenarray nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweisen, zumindest mit Horizontalkomponente versetzt zueinander angeordneten und mit absenkwinkel-abhängiger Phasendifferenz angesteuerten Dipolstrahler (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c; 3d, 3'd; 215, 415) eine quadratische Dipolstruktur vorzugsweise in Form eines Dipolquadrates bilden.3. Dual-polarized antenna array according to claim 2, characterized in that the paired, at least offset with respect to the horizontal component and arranged with a dip angle-dependent phase difference controlled dipole radiators (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c; 3d, 3'd; 215, 415) form a square dipole structure, preferably in the form of a dipole square.
4. Dualpolarisiertes Antennenarray nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweisen, zumindest mit Horizontalkomponente versetzt zueinander angeordneten und mit absenkwinkel-abhängiger Phasendifferenz angesteuerten Dipolstrahler (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c; 3d, 3'd; 215, 415) eine kreuzförmige Dipolstruktur vorzugsweise in Form zweier zumindest mit Horizontalkomponente versetzt zueinander angeordneter Kreuzdipole bilden.4. Dual-polarized antenna array according to claim 2, characterized in that the paired, at least offset with respect to the horizontal component to each other and controlled with a drop angle-dependent phase difference controlled dipole radiators (13; 3a, 3'a; 3b, 3'b; 3c, 3'c; 3d, 3'd; 215, 415) form a cross-shaped dipole structure, preferably in the form of two cross dipoles arranged at least offset with respect to one another by a horizontal component.
5. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprü- ehe 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:5. Dual-polarized antenna array according to one of claims 1 to 4, characterized by the following features:
- die Kompensations-Strahlereinrichtung oder Kompen- sations-Strahleranordnung umfasst bezüglich der betreffenden Polarisation zumindest einen Patchstrahler (15') mit zwei Anspeisepunkten (13') oder zumindest zwei Patchstrahler (115', 215', 415') mit zumindest einem Anspeisepunkt (13'), wobei die jeweils zumindest beiden Anspeisepunkte (13') mit Horizontalversatz zueinander oder mit einem Abstand zumindest in Horizontalrichtung zueinander angeordnet sind.- With regard to the polarization in question, the compensation radiator device or compensation radiator arrangement comprises at least one patch radiator (15 ') with two feed points (13') or at least two patch radiators (115 ', 215', 415 ') with at least one feed point (13 '), the at least two feed points (13') with a horizontal offset to one another or with a distance at least in the horizontal direction are arranged to each other.
6. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensa- tions-Strahleranordnung oder Kompensations-Strahlerein- richtung zumindest ein Paar von Vertikal- oder Horizontalstrahlern (415; 416; 415'; 416') für eine Polarisation umfasst, die mit Horizontalversatz oder unter Ausbildung eines Abstandes in Horizontalrichtung angeordnet sind, vorzugsweise symmetrisch zu einer vertikalen Mittelsymmetrieebene (245) , wobei das betreffende Paar von Vertikalstrahlern (415; 416) mit einer vom Absenkwinkel der Antenne abhängigen Phasendifferenz gespeist wird.6. Dual polarized antenna array according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compensation radiator arrangement or compensation radiator device at least one pair of vertical or horizontal radiators (415; 416; 415 '; 416') for polarization which are arranged with a horizontal offset or with a spacing in the horizontal direction, preferably symmetrically to a vertical central symmetry plane (245), the respective pair of vertical radiators (415; 416) being fed with a phase difference which is dependent on the angle of descent of the antenna.
7. Dualpolarisiertes Antennenarray nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die7. Dual polarized antenna array according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the
Kompensations-Strahler (3a - 3'd; 203a - 203d; 215; 415) und/oder die zugehörigen Anspeisepunkte von PatchstrahlernCompensation radiators (3a - 3'd; 203a - 203d; 215; 415) and / or the associated feed points of patch radiators
(15', 115', 215', 415', 416') über Phasenschieber (27; 127) vorzugsweise in Form von Phasenschieberbaugruppen mit unterschiedlich einstellbarer Phase gespeist werden.(15 ', 115', 215 ', 415', 416 ') are fed via phase shifters (27; 127), preferably in the form of phase shifter assemblies with differently adjustable phases.
8. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensa- tionseinrichtung oder Kompensationsanordnung eine Leistungsaufteilung bezüglich der Speisung der Kompensationsstrahlereinrichtungen oder Kompensations-Strahleranordnun- gen umfasst, worüber der Grad der Kompensation einstellbar ist .8. Dual-polarized antenna array according to one of claims 1 to 7, characterized in that the compensation device or compensation arrangement comprises a power distribution with respect to the supply of the compensation radiator devices or compensation radiator arrangements, by means of which the degree of compensation can be set.
9. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Antennenarrays mit einer Kompensationseinrichtung oder Kompensationsanordnung mit zumindest zwei Dipolquadraten (15) die jeweils parallelen, sich näher liegenden Dipole (3a, 3b) der beiden Dipolquadrate (15) über eine gemeinsame Verbindungsleitung (19, 119) miteinander verbunden und vorzugsweise über einen Summierpunkt (21, 121) mit einer zugehörigen Speiseleitung (31, 131) zusammengeschaltet sind.9. Dual polarized antenna array according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the case of an antenna array with a compensation device or Compensation arrangement with at least two dipole squares (15) the parallel, closer dipoles (3a, 3b) of the two dipole squares (15) connected to one another via a common connecting line (19, 119) and preferably via a summing point (21, 121) to one associated feed line (31, 131) are interconnected.
10. Dualpolarisiertes Antennenarray nach Anspruch 9, da- durch gekennzeichnet, dass im Falle eines Antennenarrays mit zumindest zwei Dipolquadraten (15) der zu den gemeinsam verschalteten Dipolen (3a, 3b; 3c, 3d) jeweils parallele Dipol (3'a, 3'b; 3'c, 3'd) mit einem separaten Eingang (27 'a, 27 'b, 127 'a, 127 'b) eines Phasenschiebers ( 21 \ 127') verbunden ist.10. Dual-polarized antenna array according to claim 9, characterized in that in the case of an antenna array with at least two dipole squares (15) of the dipoles (3a, 3b; 3c, 3d) which are respectively connected in parallel, dipoles (3'a, 3 ') b; 3'c, 3'd) is connected to a separate input (27'a, 27'b, 127'a, 127'b) of a phase shifter (21 \ 127 ').
11. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Antennenarrays mit einer Kompensationseinrichtung oder einer Kompensationsanordnung mit zumindest zwei Patchstrahlern (15') mit jeweils zwei Paaren von Anspeisepunkten (13') die für die betreffende Polarisation jeweils näher liegenden Anspeisepunkte (3a, 3b; 3c, 3d) jeweils über eine Verbindungsleitung (19, 119) miteinander verbun- den und vorzugsweise über einen Summierpunkt (21, 121) mit einer zugehörigen Speiseleitung (31, 331) zusammengeschaltet sind.11. Dual-polarized antenna array according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the case of an antenna array with a compensation device or a compensation arrangement with at least two patch radiators (15 ') each with two pairs of feed points (13') each for the polarization in question closer feed points (3a, 3b; 3c, 3d) are each connected via a connecting line (19, 119) and are preferably connected to an associated feed line (31, 331) via a summing point (21, 121).
12. Dualpolarisiertes Antennenarray nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Antennenarrays mit zumindest zwei Patchstrahlern (15') mit jeweils zwei Anspeisepunkten (13') der zu den gemeinsam verschalteten Anspeisepunkten (3a, 3b; 3c, 3d) jeweils weitere Anspeise- punkt (3'a, 3'b; 3'c, 3'd) des betreffenden Patchstrahlers (15') mit einem separaten Eingang (27 'a, 27 'b, 127 'a, 127 'b) eines Phasenschiebers (27', 127') verbunden ist.12. Dual-polarized antenna array according to claim 11, characterized in that in the case of an antenna array with at least two patch radiators (15 ') with two feed points (13') each of the feed points (3a, 3b; 3c, 3d) connected together, further feeds - point (3'a, 3'b;3'c,3'd) of the relevant patch radiator (15 ') with a separate input (27'a, 27'b, 127'a, 127'b) of a phase shifter (27th ', 127') is connected.
13. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensa- tions-Strahlereinrichtung oder die Kompensations-Strahler- anordnung aus einem Dipolquadrat (15) oder einem Patchstrahler (15') mit zwei Paaren von Anspeisepunkten (13') für jede Polarisation besteht, wobei die zueinander parallelen Dipole (13) des Dipolquadrates (15) oder die beiden für eine Polarisation vorgesehenen Anspeisepunkte (13') des Patchstrahlers (15') der Kompensations-Strahler- einrichtung oder Kompensations-Strahleranordnung mit den beiden Eingängen eines Phasenschiebers (27', 127') verbunden sind.13. Dual-polarized antenna array according to one of claims 1 to 8, characterized in that the compensation radiator device or the compensation radiator arrangement consists of a dipole square (15) or a patch radiator (15 ') with two pairs of feed points (13' ) for each polarization, with the mutually parallel dipoles (13) of the dipole square (15) or the two feed points (13 ') of the patch radiator (15') of the compensation radiator device or compensation radiator arrangement with the two provided for polarization Inputs of a phase shifter (27 ', 127') are connected.
14. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler- anordnung neben der Kompensations-Strahlereinrichtung oder Kompensations-Strahleranordnung aus Dipolstrukturen, vorzugsweise in Form von kreuzförmigen oder kreuzähnlichen Dipolen und/oder Dipolquadraten und/oder in Form von Patchstrahlern mit zumindest einem Anspeisepunkt (13') für eine Polarisation und vorzugsweise zwei Anspeisepunkten (13') für eine Polarisation bestehen.14. Dual-polarized antenna array according to one of claims 1 to 8, characterized in that the radiator arrangement in addition to the compensation radiator device or compensation radiator arrangement made of dipole structures, preferably in the form of cross-shaped or cross-like dipoles and / or dipole squares and / or in the form of Patch radiators with at least one feed point (13 ') for a polarization and preferably two feed points (13') for a polarization.
15. Dualpolarisiertes Antennenarray nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die neben der Kompensations-Strahlereinrichtung oder Kompensationsstrahleranordnung vorgesehenen weiteren Strahleranordnungen als Gruppenstrahler aufgebaut sind, die pro Polarisation zumindest zwei Dipole oder im Falle eines Patchstrah- lers zumindest zwei Anspeisepunkte (13') umfassen, die mit gleicher Phasenlage oder fest vorgegebener Phasenlage zueinander gespeist werden. 15. Dual-polarized antenna array according to one of claims 1 to 14, characterized in that the further radiator arrangements provided in addition to the compensation radiator device or compensating radiator arrangement are constructed as group radiators which have at least two dipoles per polarization or in the case of a patch beam. ler include at least two feed points (13 '), which are fed to each other with the same phase position or a fixed predetermined phase position.
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