EP2406851B1

EP2406851B1 - Verfahren zum betrieb einer phasengesteuerten gruppenantenne sowie einer phasenschieber-baugruppe und eine zugehörige phasengesteuerte gruppenantenne

Info

Publication number: EP2406851B1
Application number: EP10716474.1A
Authority: EP
Inventors: Maximilian Goettl; Michael Boss
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2030-04-08
Also published as: WO2010124787A1; US20120105299A1; CN102388501B; CN102388501A; US9160062B2; DE102009019557A1; EP2406851A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer phasengesteuerten Gruppenantenne nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Phasenschieber-Baugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruches 3 sowie eine zugehörige phasengesteuerte Gruppenantenne nach Anspruch 9.
Phasengesteuerte Gruppenantennen sind beispielsweise aus der Mobilfunk-Technik bekannt.
Für Basisstationen werden üblicherweise Mobilfunk-Antennen eingesetzt, die aus einer oder mehreren nebeneinander angeordneten Spalten bestehen, in denen jeweils mehrere übereinander angeordnete Strahler oder Untergruppen von Strahlern angeordnet sind. Bei den Strahlern kann es sich dabei um einfach polarisierte oder dual polarisierte Strahler handeln. Die Antennen können als Mono-Band, Dual-Band oder auch als Multi-Band Antennen ausgebildet sein, die Strahler umfassen, die in mehreren Frequenzen oder Frequenzbereichen (Frequenzbändern) senden und empfangen können. Es wird insoweit bezüglich des Aufbaus derartiger Gruppenantennen sowie Strahler und Strahleranordnungen auf vorbekannte Lösungen verwiesen, beispielsweise auf die Vorveröffentlichungen WO 00/39894 A1 , DE 197 22 742 A1 , DE 198 23 749 A1 , DE 101 50 150 A1 oder beispielsweise US 5,710,569 .
Da in einem Mobilfunksystem die Anzahl der verfügbaren Kanäle begrenzt ist, werden in gewissen Abständen die gleichen Frequenzen wieder benutzt. Von daher soll die Reichweite einer Basisstation, wodurch eine sogenannte Mobilfunk-Zelle definiert wird, begrenzt sein, damit die Zellen des Funksystems sich nicht gegenseitig stören, damit also Interferenzen unterbleiben.
Von daher ist es bekannt, die Gruppenantennen für derartige Basisstationen je nach Bedarf mit einem unterschiedlichen Down-Tilt-Winkel einzustellen.
Während in den Anfängen der Mobilfunktechnik häufig dieser Down-Tilt-Winkel durch mechanische Maßnahmen unterschiedlich einstellbar war, werden heute Systeme bevorzugt, bei denen beispielsweise ein unterschiedlicher Down-Tilt-Winkel fernsteuerbar eingestellt werden kann, je nach Bedarf und Verkehrsdichte auch stets verändert werden kann.
Vor diesem Hintergrund werden bevorzugt Phasenschieber, und zwar Phasenschiebersysteme verwendet, um die einzelnen Strahler mit unterschiedlichen Phasenlagen anzusteuern, wodurch auf elektrischem Wege ein unterschiedlicher Down-Tilt-Winkel eingestellt werden kann.
So ist es bekannt beispielsweise differenzielle Phasenschieber zu verwenden, wie sie grundsätzlich aus der EP 1 208 614 B1 bekannt geworden sind. Dabei kann eine ungeradzahlige Anzahl von Strahlern oder Untergruppen von Strahlern über einen derartigen einfachen oder einen Mehrfach-Phasenschieber angesteuert werden, wobei vorzugsweise ein mittlerer Strahler oder eine mittlere Strahlergruppe ohne Phasenverschiebung direkt angespeist wird. Z.B. über einen differentiellen Phasenschieber können an dessen Ausgängen zwei Strahler oder Strahlergruppen mit unterschiedlicher Phasenverschiebung angesteuert werden. Sollen jeweils zwei weitere Strahler oder Untergruppen von Strahlern, mit nochmals verstärkten Laufzeitenänderungen und damit mit unterschiedlicher Phasenlage angesteuert werden, wird jeweils ein weiterer einfacher Phasenschieber benötigt, oder aber es wird ein Mehrfach-Phasenschieber verwendet, wie er gemäß der EP 1 208 614 B1 vorgeschlagen ist.
Anstelle von Gruppenantennen, die zumindest einen Strahler oder eine Strahlergruppe umfassen, die ohne Phasenverschiebung betrieben werden, kommen grundsätzlich auch Gruppenantennen in Betracht, die eine geradzahlige Anzahl von Strahler oder Strahlergruppen umfassen und/oder keine Strahlergruppe aufweisen, die ohne Phasenverschiebung betrieben wird.
Die Verwendung eines Einfach-Phasenschiebers zur Ansteuerung von Untergruppen von Strahlern ist beispielsweise aus der US 5,917,455 A zu entnehmen.
Die WO 03/019723 A1 beschreibt ein einstellbares Antennen-Speise-Netzwerk mit Phasenschiebereinrichtung, das so aufgebaut ist, dass durch ein verschiebbares Dielektrikum gleiche Phasendifferenzen an den zu den Strahlern führenden Anschlüssen erzeugbar sind.
Die WO 02/35651 A1 beschreibt ebenfalls die Verwendung von Phasenschiebern, bei denen ein Dielektrikum in einer Streifenleitung verschoben wird. Der Schiebeweg ist dabei immer gleich. Da aber die effektiven Dielektrizitätszahlen unterschiedlich sind, lassen sich an den Strahler-Anschlüssen Phasenverschiebungen realisieren, die jeweils gleiche Phasenunterschiede zueinander aufweisen. Dadurch lässt sich eine im Wesentlichen gerade Wellenfront mit unterschiedlichem Down-Tilt-Winkel erzeugen.
Die entsprechenden Phasenschieberelemente, die mit dem gleichen Ziel wie vorstehend erläutert eingesetzt werden können, sind dabei grundsätzlich ebenfalls aus der WO 96/37922 A1 als bekannt zu entnehmen.
Schließlich ist eine Antennenanordnung zur Absenkung eines Down-Tilt-Winkels oder auch zur Einstellung der Abstrahlrichtung der Hauptkeule in Azimutrichtung auch aus der US 2005/0219133 A1 als bekannt zu entnehmen. In dieser Vorveröffentlichung wird einleitend eine Antennenanordnung mit einer Phasenschieberbaugruppe unter Verwendung von differenziellen Phasenschiebern beschrieben, wobei die Ausgänge einer ersten Phasenschieber-Anordnung mit den Eingängen einer jeweils zweiten Phasenschieber-Baugruppe in Verbindung stehen, um darüber die Strahlerelemente anzusteuern. Ferner ist in dieser Vorveröffentlichung eine weitere Möglichkeit eines Phasenschieber-Netzwerkes nach dem Stand der Technik beschrieben, welches eine Phasenschieberbaugruppe umfasst, die zwei teilkreisförmige Phasenschieber-Leitungsabschnitte umfasst, die konzentrisch angeordnet sind und von einem gemeinsamen Speisearm gespeist werden, der zeigerförmig um einen gemeinsamen Mittelpunkt herum verschwenkt werden kann.
Im Gegensatz dazu schlägt die vorstehend genannte Vorveröffentlichung als bessere Variante vor, Phasenschieber zu verwenden, deren jeweils beiden Ausgänge mit Strahlerelementen direkt verbunden sind. Mit anderen Worten wird also ein einstufiger Aufbau verwendet, der für jeweils zwei Strahlerelemente mehrfach vorgesehen ist. Für eine Antennenanordnung mit mehreren Strahlern, die mit unterschiedlichen Phasen gespeist werden sollen, werden von daher jeweils unterschiedliche Phasenschieber verwendet, die mittels eines Übersetzungsgetriebes so gesteuert werden, dass für die einzelnen Strahlerelemente oder Strahlergruppen unterschiedliche Phasenverzögerungen eingestellt werden können. Dabei soll entsprechend der Anzahl der verwendeten Phasenschieber und der Anordnung der Strahler ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Verschwenkung der Phasenschieber zur Erzielung eines entsprechenden fest vorgegebenen Phasen-Verzögerungswertes eingehalten werden, nämlich beispielsweise von 1:3, 1:3:5, 1:3:5:7 und so weiter. Dabei können Toleranzen von +/- 5% in Kauf genommen werden. Um ein Strahlungsmuster beispielsweise in Form von Nebenkeulen zu optimieren wird ausgeführt, dass es in einer alternativen Ausführungsform wünschenswert sein könnte, die vorstehend genannten Verhältnisse zu variieren.
Die entsprechende unterschiedliche Einstellung eines Down-Tilt-Winkels zur Veränderung der Größe einer entsprechenden Mobilfunk-Zelle führt aber nicht immer zu dem gewünschten Erfolg, da gleichwohl durch die Absenkung (Down-Tilt) der Hauptstrahlungskeule auch die Nebenkeulen verschoben werden. Dabei kann die Situation eintreten, dass beispielsweise die erste Nebenkeule oberhalb der Hauptstrahlrichtung bei zunehmender Absenkung der Hauptstrahlrichtung in die Nähe der Horizontal-Ebene (oder sogar darunter) gelangt, mit der Folge, dass dann Mobilfunkgeräte sowie Basisstationen aus einem anderen Abdeckungsbereich als Störer wirken. Somit wäre also ein niedriger Nebenkeulen-Pegel wünschenswert.
Zum anderen soll aber auch der Antennengewinn möglichst hoch sein, um die verfügbare Sendeleistung effektiv auf den gewünschten Abdeckungsbereich zu leiten. Ein hoher Antennengewinn bedeutet eine hohe Bündelung der Energie. Aus der Fachliteratur bezüglich der Speisung von Gruppenantennen ist es allerdings bekannt, dass die Optimierung des Antennengewinns häufig mit einer Erhöhung des Nebenkeulen-Pegels einhergeht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer phasengesteuerten Gruppenantenne sowie eine verbesserte phasengesteuerte Gruppenantenne selbst zu schaffen, bei der die erste Nebenkeule oberhalb der bzw. benachbart zur Hauptkeule insbesondere bei großer Strahlabsenkung (großem Down-Tilt-Winkel) bzw. großer Strahlschwenkung einen möglichst niedrigen Pegel aufweist (um Interferenzen zu unterdrücken) und/oder die bei geringer Strahlabsenkung (also bei einer großen Zell-Ausdehnung und -Ausleuchtung) oder bei einer geringen Strahlschwenkung im Allgemeinen einen möglichst hohen Antennengewinn aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Verfahrens entsprechend den im Anspruch 1 und bezüglich einer erfindungsgemäßen Phasenschieber-Baugruppe entsprechend den im Anspruch 3 und bezüglich einer phasengesteuerten Gruppenantenne entsprechend den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es ist ausgesprochen überraschend, dass im Rahmen der Erfindung mit vergleichsweise einfachen Mitteln die vorstehend genannten Ziele realisiert werden können, die sich quasi gegenseitig ausschließen. Denn eine Pegelabsenkung der ersten Nebenkeule oberhalb der Hauptkeule bei stark abgesenktem Down-Tilt-Winkel hat häufig zur Folge, dass bei weniger starker Einstellung des Absenkwinkels der Antennengewinn nicht die gewünschte Größe aufweist oder umgekehrt bei Optimierung des Antennengewinns bei Absenkung der Hauptkeule des Strahlungsdiagramms der Antenne (Senkung des Down-Tilt-Winkels) dann der Pegel der ersten Nebenkeule oberhalb der Hauptkeule sich als zu groß herausstellt.
Bei der Strahlformung mit elektronischen Mitteln könnte nunmehr das Strahlungsdiagramm vergleichsweise flexibel geändert werden, und zwar bei freier Wahl der Amplituden und der Phasen. Insbesondere bei Basisstations-Antennen für ein Mobilfunksystem stellt jedoch der Wirkungsgrad und der Preis einen entscheidenden Faktor dar. Aus diesem Grund werden in der Regel für derartige Antennensysteme häufig mechanische Phasenschieber zur unterschiedlichen Einstellung des Down-Tilt-Winkels eingesetzt. Diese mechanischen Phasenschieber können direkt die Leitungslänge in einer Speiseleitung verlängern (sogenanntes "Posaunen"-Prinzip, bei dem durch Verstellung eines Leitungsweges der gesamte Leitungsweg verkleinert oder vergrößert werden kann). Möglich ist ebenso die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle auf einem Leitungsweg zu verändern, indem beispielsweise ein dielektrisches Material im Bereich des Leitungsweges eingeschoben wird und dadurch die elektrischen Bedingungen verändert werden, oder es kann eine bewegbare oder verschiebbare Koppelstelle verwendet werden, die längs einer feststehenden Leitung verschoben werden kann, um den Abgriffspunkt zu verlagern. Die Möglichkeiten zur gemeinsamen Veränderung der einzelnen Signale sind hierbei allerdings stark eingeschränkt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Weg vorgeschlagen, der mit minimalem Aufwand gleichwohl eine Möglichkeit eröffnet, im Sinne der Lösung der Aufgabenstellung zu einem deutlich verbesserten Ergebnis zu gelangen.
Das Prinzip der Erfindung basiert darauf, dass die in einer Gruppenantenne am entferntesten sitzenden (in einer Gruppenantenne beispielsweise die zuoberst und zuunterst angeordneten Strahler oder Strahleruntergruppen) oder die mit der größten Phasendifferenz angesteuerten Strahler oder Strahlergruppen einen zusätzlichen Anteil zur Phasenverschiebung erhalten, mit anderen Worten also mit einer überproportional starken Phasenverschiebung im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen angesteuert werden. Dies erfolgt erfindungsgemäß insbesondere nicht mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Phasenverschiebung, sondern es wird eine entsprechend überproportionale Phasenverschiebung mit einem zusätzlichen Anteil zur Phasenverschiebung mit demselben Phasenschieber erzeugt, der auch sonst grundsätzlich für die Strahlsschwenkung zuständig ist.
Alternativ und ergänzend ist es genauso möglich, die in einer Gruppenantenne im mittleren Bereich am dichtesten zueinander sitzenden Strahler oder Strahlergruppen (die mit einer unterschiedlich einstellbaren Phasenlage angesteuert werden) im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen mit einer unterproportionalen Phasenverschiebung bei Einstellung eines Down-Tilt-Winkels oder eines veränderten Strahlwinkels zu betreiben, so dass insbesondere das Verhältnis der Phasenlage zwischen den Strahlern, die mit der größten Phasenverschiebung betrieben werden, zu den Strahlern, die mit der niedrigsten Phasenlagenänderung betrieben werden, durch einen überproportional großen Wert gekennzeichnet ist.
Dies kann bei Verwendung eines Mehrfach-Differenz-Phasenschiebers, wie er grundsätzlich beispielsweise aus der EP 1 208 614 B1 bekannt ist, dadurch erreicht werden, dass die zu äußerst liegende, in der Regel kreisbogenförmig gestaltete Streifenleitung zur Speisung der entferntest liegenden Strahler oder StrahlerUntergruppe vom konzentrischen Zentrum eines entsprechend verschwenkbaren, zeigerförmigen Abgriffelements entfernter liegt und/oder die dem Speiseleitungszentrum, d.h. der Verschwenkachse des Speiseleitungs-Arms am nächsten liegende, bogenförmige Streifenleitung dieser Verschwenkachse näher liegt.
Dieses Prinzip gilt grundsätzlich bei einem Antennensysteme mit einer geraden oder aber auch ungeraden Anzahl von Strahlern und/oder Strahleruntergruppen. Von einem Antennensystem mit einer ungeraden Anzahl von Strahler oder Strahlergruppen wird dann gesprochen, wenn zumindest ein Strahler oder zumindest eine Strahlergruppe vorgesehen ist, die unter Umgehung eines unterschiedlich einstellbaren Phasenschiebersystems ohne veränderbare Phasenverschiebung gespeist wird (üblicherweise im mittleren Bereich der Gruppenantenne angeordnet), so dass bei Verschwenkung der Hauptstrahlrichtung (unterschiedliche Einstellung des Down-Tilt-Winkels) an diesem Strahler oder dieser Strahlergruppe keine Phasenänderung vorgenommen wird.
Von einem geradzahligen Strahlersystem wird gesprochen, wenn eine Gruppenantenne mit einer geradzahligen Anzahl von Strahlern oder Strahleruntergruppen (oder auch hier natürlich gemischten System davon) vorgesehen ist, die über das Phasenverschiebersystem gespeist werden, also insbesondere kein mittleres System aufweisen, das ohne Phasenverschiebung angesteuert wird.
In einer ergänzenden oder alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es dabei ebenfalls möglich, die Verschwenkachse des in der Regel zeigerförmigen, verschwenkbaren Phasenschiebereinstellelementes näher an die in der Regel teilkreis- oder teilbogenförmig gestalteten Streifenleitungen heranzusetzen, so dass diese Verschwenkachse zu den Streifenleitungen näher liegt als der Mittelpunkt der teilkreisförmigen Streifenleitungen. Auch hierdurch wird durch den entferntest liegenden teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitt eine überproportional starke Laufzeitveränderung an den gegenüberliegenden Anschlussstellen erzeugt bzw. an den zuinnerst liegenden teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitten die Phasenlagenveränderung und damit die Laufzeitenveränderung proportional verringert, wodurch sich der erfindungsgemäße Erfolg einstellt.
Die Erfindung basiert nämlich insbesondere darauf, dass mindestens ein Strahler oder zumindest zwei über einen differenziellen Phasenschieber angespeiste Paare von Strahlern oder Strahleruntergruppen gegenüber den anderen Strahlern oder Strahleruntergruppen mit einer zusätzlichen Phasenverschiebung bezüglich des Sende- oder Empfangssignals betrieben werden, was einen positiven Einfluss auf eine zusätzliche Strahlformung im Sinne der Erfindung hat. Dabei ist der Betrag der zusätzlichen Phasenverschiebung abhängig von der Einstellung der Strahlschwenkung. Durch die einfachst zu erzielende zusätzliche Strahlverformung wird gewährleistet, dass bei zunehmend stärkerer Absenkung der Hauptkeule einer Gruppenantenne die Größe der darüber befindlichen Nebenkeule verglichen mit einem nicht-erfindungsgemäßen System im abgesenkten Zustand geringer ist (dadurch also Interferenzen mit benachbarten Zellen eher vermieden werden) und/oder dass bei eher in Horizontalrichtung ausgerichteter Hauptkeule (also bei nicht so starkem Absenk- oder Schwenk-Winkel) der Antennengewinn dieser Hauptkeule vergleichsweise größer ausfällt als bei herkömmlichen Antennensystemen.
Die Erfindung soll nachfolgen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigen im Einzelnen:

Figur 1 :: eine schematische frontseitige Ansicht auf eine Gruppenantenne mit beispielsweise sechs in Vertikalrichtung übereinander angeordneten Strahlern oder Strahleruntergruppen;
Figur 2a :: eine vom Grundsatz her bekannte Phasenschieber-Baugruppe zur Ansteuerung einer anhand von Figur 1 gezeigten Gruppenantenne;
Figur 2b :: ein Diagramm zur Verdeutlichung der Phasenlagen an den Anschlüssen der gespeisten Strahler oder Strahleranordnungen einer Gruppenantenne gemäß Figur 1 oder Figur 2a bei zwei unterschiedlichen Phasenschieber-Einstellungen;
Figur 2c :: ein aus Figur 2b abgeleitetes Diagramm zur Verdeutlichung der Phasenverschiebungen, die sich für die einzelnen Strahler aus den beiden Einstellwerten des Phasenschiebers gemäß Figur 2b ergeben;
Figur 3a :: ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Phasenschieber-Baugruppe zur Ansteuerung einer Gruppenantenne mit einer geradzahligen Anzahl von Strahleranordnungen, die Strahler und/oder Strahleruntergruppen umfassen, also insbesondere einer Gruppenantenne, bei der kein Strahler oder keine Strahleruntergruppen ohne Phasenverschiebung bei Veränderung des Down-Tilt-Winkels eingestellt wird;
Figur 3b :: ein zu Figur 2b entsprechendes Diagramm für eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe gemäß Figur 3a;
Figur 3c :: ein zu Figur 2c entsprechendes Diagramm für eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe gemäß Figur 3a;
Figuren 4a bis 4d :: vier Beispiele mit einer zwei teilkreisförmige Streifenleitungsbögen umfassenden Phasenschieber-Baugruppe, wobei Figur 4a eine Phasenschieber-Baugruppe nach dem Stand der Technik und die Figuren 4b bis 4d eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe zeigen;
Figuren 5a bis 5d :: vier Beispiele mit einer drei teilkreisförmige Streifenleitungsbögen umfassenden Phasenschieber-Baugruppe, wobei Figur 5a eine Phasenschieber-Baugruppe nach dem Stand der Technik und die Figuren 5b bis 5d eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe zeigen;
Figuren 6a bis 6d :: vier Beispiele mit einer vier teilkreisförmige Streifenleitungsbögen umfassenden Phasenschieber-Baugruppe, wobei Figur 6a eine Phasenschieber-Baugruppe nach dem Stand der Technik und die Figuren 6b bis 6d eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe zeigen;
Figur 7a :: ein zu Figur 2a entsprechendes Beispiel einer zum Stand der Technik gehörenden vorbekannten Phasenschieber-Baugruppe zur Ansteuerung einer entsprechenden Gruppenantennen mit in Vertikalrichtung sieben übereinander sitzenden Strahleranordnungen, die jeweils aus Strahlern und/oder Strahlergruppen bestehen können, wobei eine mittlere Strahleranordnung im Zentrum der Gruppenantenne phasenneutral angesteuert wird, also keine Phasenlagenänderung bei entsprechender Verstellung der Phasenschieber-Baugruppe erfährt;
Figur 7b :: ein zu Figur 2b entsprechendes Diagramm bezüglich eines nach dem Stand der Technik bekannten Beispieles, wie in Figur 7a dargestellt;
Figur 7c :: ein zu Figur 2c entsprechendes Diagramm bezüglich des Beispiels nach dem Stand der Technik, wie in Figur 7a dargestellt;
Figuren 8a bis 8d :: vier Beispiele mit einer zwei teilkreisförmige Streifenleitungsbögen umfassenden Phasenschieber-Baugruppe, wobei Figur 8a eine Phasenschieber-Baugruppe nach dem Stand der Technik und die Figuren 8b bis 8d eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe zeigen, wobei die gezeigten Phasenschieber-Baugruppen zur Speisung einer Antenne mit einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen entsprechend der Darstellung nach Figur 7a dient;
Figuren 9a bis 9d :: vier Beispiele mit einer drei teilkreisförmige Streifenleitungsbögen umfassenden Phasenschieber-Baugruppe, wobei Figur 9a eine Phasenschieber-Baugruppe nach dem Stand der Technik und die Figuren 9b bis 9d eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe zeigen, wobei die gezeigten Phasenschieber-Baugruppen zur Speisung einer Antenne mit einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen entsprechend der Darstellung nach Figur 7a dient;
Figuren 10a bis 10d :: vier Beispiele mit einer vier teilkreisförmige Streifenleitungsbögen umfassenden Phasenschieber-Baugruppe, wobei Figur 10a eine Phasenschieber-Baugruppe nach dem Stand der Technik und die Figuren 10b bis 10d eine erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe zeigen, wobei die gezeigten Phasenschieber-Baugruppen zur Speisung einer Antenne mit einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen entsprechend der Darstellung nach Figur 7a dient;
Figur 11a :: ein zu Figur 3c entsprechendes Diagramm bezüglich einer erfindungsgemäßen Phasenschieber-Baugruppe, wie sie in Figur 11a gezeigt ist;
Figur 11b :: ein zu Figur 3c entsprechendes Diagramm bezüglich einer erfindungsgemäßen Phasenschieber-Baugruppe, wie sie anhand von Figur 11b wiedergegeben ist;
Figuren 12a bis 12d :: vier Strahlungsdiagramme zur Verdeutlichung des Pegels der ersten Nebenkeule oberhalb der Hauptkeule ohne Absenkung, bei einer entsprechenden Absenkung und bei einem erfindungsgemäß veränderten Verhältnis der Radien der Streifenleitungsabschnitte der Phasenschieber-Baugruppe für ein erstes Ausführungsbeispiel;
Figuren 13a bis 13d :: vier Strahlungsdiagramme zur Verdeutlichung des Pegels der ersten Nebenkeule oberhalb der Hauptkeule ohne Absenkung, bei einer entsprechenden Absenkung und bei einem erfindungsgemäß veränderten Verhältnis der Radien der Streifenleitungsabschnitte der Phasenschieber-Baugruppe für ein zweites Ausführungsbeispiel;
Figuren 14a und 14b :: zwei Strahlungsdiagramme zur Verdeutli-chung des Pegels der ersten Nebenkeule oberhalb der Hauptkeule bei einem erfindungsgemäß veränderten Verhältnis der Radien der Streifenleitungsabschnitte der Phasenschieber-Baugruppe für ein drittes Ausführungsbeispiel; und
Figur 15 :: eine Querschnittsdarstellung durch die Phasenschieber-Baugruppe unter zusätzlicher Verwendung von Schichten aus Dielektrikum.

In Figur 1 ist in schematischer Frontansicht eine Gruppenantenne gezeigt, die mehrere Strahler 1 vor einem Reflektor 3 aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Gruppenantenne sechs dual polarisierte Strahler oder Strahleranordnungen 1a bis 1f.
Die Strahler können dabei aus unterschiedlichen Strahlern oder Strahlertypen bestehen, aus Dipolstrahlern, Kreuzdipolen, sogenannten Vektordipolen (bekannt beispielsweise aus der WO 00/39894 A1 ), Patchstrahlern oder dergleichen. Es kann sich dabei um eine Mono-Band-Antenne, eine Dual-Band-Antenne oder Multi-Band-Antenne handeln, die in drei oder Mehrfrequenzbändern sendet und/oder empfängt. Ebenso kann es sich um einfach polarisierte oder dual polarisierte Antennen handeln. Es wird insoweit auf bekannte Lösungen verwiesen.
Eine anhand von Figur 1 schematisch gezeigte Antenne kann beispielsweise in der Basisstation einer Mobilfunk-Anlage eingesetzt werden.
Um einen Schwenkkwinkel im Allgemeinen oder einen Absenkwinkel im Besonderen, also den sogenannten Down-Tilt-Winkel, gegenüber der horizontalen Ebene unterschiedlich einstellen zu können, werden gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel mechanisch betätigbare Differenz-Phasenschieber verwendet, wie sie grundsätzlich aus der EP 1 208 614 B1 bekannt sind. Bezüglich des Detailaufbaus wird insoweit auf diese Vorveröffentlichung verwiesen.
Anhand von Figur 2a ist eine derartige, aus der vorstehend genannten Vorveröffentlichung EP 1 208 614 B1 bekannte Phasenschieber-Baugruppe dargestellt, mit der beispielsweise eine in Figur 1 gezeigte Antenne mit sechs in Vertikalrichtung übereinander angeordneten Strahlern oder Strahleruntergruppen 1 mit unterschiedlichem Absenkwinkel betrieben werden kann. Es handelt sich dabei um eine Gruppenantenne, bei der eine gerade Anzahl von Strahlern oder Strahlergruppen angesteuert werden kann. Mit anderen Worten handelt es sich um eine Gruppenantenne, die keinen Strahler oder keine Strahlergruppe (in der Regel in der Mitte) aufweist, die ohne Phasenlagenänderung betrieben wird.
Anhand von Figur 2a ist also eine vorbekannte Phasenschieber-Anordnung oder -Baugruppe 7 gezeigt, die drei um einen Mittelpunkt 9 konzentrisch angeordnete, teilkreisförmige Leitungsabschnitte 11, in der Regel sogenannte Streifenleitungsabschnitte 11a umfasst. Eine Speiseleitung 13 führt zur zentralen Speisestelle 9 des Abgriffelements 15, wobei die Speisestelle 9 im Bereich der Schwenkachse 17 des Abgriffelements 15 vorgesehen ist. Das zeigerförmige Abgriffelement 15 kann um dessen Verschwenkachse 17 über die teilkreisförmigen, konzentrisch angeordneten Leitungsabschnitte 11 hinweg verstellt werden kann. Über kapazitive Kopplungen zwischen dem Abgriffselememt 15 und den Leitungsabschnitten 11 wird dann das Speisesignal übertragen, wobei an den jeweils gegenüberliegenden Anschlüssen 19 am Ende der Leitungsabschnitte 11 je eine Verbindungsleitung 21 zu den Strahlern oder Strahlergruppen 1 führt.
Je nach Stellung des beispielsweise über eine fernsteuerbare motorische Einrichtung automatisch verschwenkbaren Abgriffelements ergeben sich dabei von dem jeweiligen Angriffs- oder Koppelpunkt 23 (also dem jeweiligen Angriffs - oder Koppelbereich 23) zwischen dem Abgriffelement 15 und dem damit gekoppelten Abschnitt der teilkreisförmigen Streifenleitungen 11a und den zu den Streifenleitungsabschnitten 11, 11a gegenüberliegenden Anschlüssen 19 unterschiedlich lange Wegstrecken, wodurch bei Verstellung des Abgriffelementes 15 die auf einer Seite des Abgriffelements 15 gespeisten Strahler eine Laufzeitverkürzung und die auf der anderen Seite angeschlossenen Strahler eine Laufzeitverlängerung oder - verzögerung entsprechend der Weglänge erfahren. Befindet sich das Abgriffelement 15 in seiner neutralen Mittellage (in Figur 2a in Horizontalrichtung), so weisen die gegenüberliegenden Anschlüsse 19 eines jeweiligen streifenleitungsförmigen Bogens 11, 11a die gleiche Phasenlage auf. Demgegenüber kann das Abgriffelement 15 im gezeigten Ausführungsbeispiel bis in die maximale vertikale obere Endlage bzw. die maximale in Vertikalrichtung verlaufende untere Endlage verstellt werden, wobei zwischen diesen beiden End- oder Extremlagen dann die maximale Phasenverschiebung mit der Phasenschiebereinrichtung erzeugt werden kann.
In Figur 2a ist ferner, wie erwähnt, zwischen den Anschlüssen 19 an den gegenüberliegenden Anschlussenenden der teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitte 11 und einem jeweiligen Strahler oder einer Strahlergruppe 1 eine entsprechende Verbindungsleitung 21 eingezeichnet, die zur Speisung jeweils eines für eine Polarisationsebene geeigneten Strahlers 1 verwendet wird, beispielsweise für die im -45 ausgerichteten dipolförmigen oder dipolähnlichen Strahler 1' der beispielsweise kreuzförmigen oder dipolquadratähnlichen oder vektordipolähnlichen Dipolstrahler 1. Von daher muss eine entsprechende zweite Phasenschieber-Baugruppe 7 für die Speisung der zweiten Polaristionsebene von z.B. +45' vorgesehen sein, also zur Speisung der Strahler 1", die in einer entsprechenden, um 90' gedrehten Polarisationsebene betrieben werden. Der Einfachheit halber ist dies in Figur 2a nicht mit dargestellt. Grundsätzlich können dabei alle geeigneten Strahler oder Strahlertypen verwendet werden, beispielsweise auch Patch-Strahler, Schlitz-Strahler, etc.. Einschränkungen bestehen insoweit nicht.
Üblicherweise sind die in Figur 1 bzw. Figur 2a dargestellten Strahler 1, 1' bzw. 1" in Anbaurichtung gemäß Pfeildarstellung 26 in gleichen Abständen D zueinander angeordnet, also in einer äquidistanten Anordnung zu einander. Diese Abstände D können aber bei Bedarf durchaus auch zwischen einigen der in Anbaurichtung 26 nebeinander oder übereinander sitzenden Strahler variieren, müssen also nicht zwangsweise stets einen festen gleichen Abstand D zueinander aufweisen.
Ferner ist in Figur 2a jeweils der Abstand S_N von der phasenneutralen Mittellage Z (also dem Zentrum Z der Antenne) und dem davon entferntest liegenden oberen bzw. entferntest liegenden unteren Strahler 1f bzw. 1a eingezeichnet, ebenso wie der Abstand S₁, der dem Abstand von der phasenneutralen Mittellage (Zentrum) Z bis zu dem diesem Zentrum Z am nächsten liegenden oberhalb bzw. unterhalb von der neutralen Mittellage Z vorgesehenen Strahler 1.
Somit wird eine derartige Gruppenantennen üblicherweise mit einer Phasenschieber-Baugruppe gemäß Figur 2a betrieben, die konzentrisch zueinander angeordnete, teilkreisförmige Leitungsabschnitte 11, insbesondere Streifenleitungen 11a umfasst, deren Radien R_N : R₂ : R₁ in einem Verhältnis von 5:3:1 angeordnet sind, und zwar auf das Zentrum 17 der teilkreisförmigen Streifenleitungen 11a bezogen, welches gleichzeitig mit der Verschwenkachse 17 der Phasenverschiebungen in einem festen Verhältnis von beispielsweise Φ, 3Φ, 5Φ etc., so dass sich beispielsweise, wie in Figur 2b gezeigt, Phasenlagen von +5Θ, +3Θ, +1Θ, -1Θ, -3Θ, -5Θ erzielen lassen, wobei Θ einen sich durch die Stellung des Abgriffelements und durch die damit verbundene Laufzeitverlängung oder Laufzeitverzögerung ergebenden Phasenwinkel darstellt.

Aufbau und Funktionsweise des Phasenschiebers sowie der gesamten Antennenanordnung ist dabei derart, dass beispielsweise ein Speisesignal zur zentralen Speisestelle 9 des Abgriffelements 15 geführt wird und sich von dort aus über das Abgriffelement 15 und die Angriffs- und Koppelbereiche 23 dann über die bogenförmigen Streifenleitungsabschnitte weiter in radialer Richtung ausbreitet. Dabei wird ein Teil auf den innersten Bogen ausgekoppelt, ein weiter Teil auf den zweiten Bogen, usw.. Da diese Ausbreitung genauso Zeit beansprucht wie die Ausbreitung auf einer bogenförmigen Streifenleitung, werden diese Bögen auch mit unterschiedlichen Phasen gespeist. Wenn das Abgriffelement 15 in Mittelposition steht, sind die Laufzeiten auf den zwei Leitungsabschnitten eines Bogens gleich. Trotzdem haben aber die Bögen 11, 11a entsprechend ihrer Radien unterschiedliche Laufzeiten, d.h. der innere Bogen hat auch diesbezüglich wieder die kürzeste Laufzeit. Insgesamt kann man also bei Mittelstellung Phasenunterschiede an den Anschlüssen der verschiedenen Bögen feststellen von z.B. 200*. Soll dann die Gruppenantenne in dieser Mittelposition der Phasenschieber eine Strahlschwenkung von 0* aufweisen, dann müssen die Phasen an den Strahler auf den gleichen Wert gebracht werden. Dies geschieht durch unterschiedlich lange Leitungen von den Phasenschieberanschlüssen 19 zu den Strahlern 1a bis 1f. Bei Mobilfunksystemen benötigt man aber üblicherweise nur eine Strahlabsenkung nach unten, d.h. der Einstellbereich soll nicht z.B. +5˙ ... -5˙ sein, sondern z.B. 0˙ ... - 10˙. In dem Fall werden die Leitungslängen 21 zu den Strahlern 1a bis 1f also so gewählt, dass die Gruppenantenne bei Mittelposition der Phasenschieber (also bei Mittelposition des Abgriffelements 15) eine Strahlabsenkung von 5˙ aufweist. Das ist gleichbedeutend mit gleichen Phasen an den Strahlern, wenn sich der Phasenschieber in der Extrempositions "minimale Strahlabsenkung" befindet. Da ein Stück Leitung natürlich immer eine Phasenverzögerung bedeutet, ist die letzte Spalte auf den größten Wert normiert, d.h. alle anderen Strahler benötigen eine entsprechend längere Zuleitung.

Strahler	Phasenschieber Grundphase (bez. auf innersten Bogen)	Gewünschte Phase am Strahler in Mittelstellun g des Phasenschiebers	Phasendiffere nz für zuleitung	Phasendiffere nz für Zuleitung (< 0)
a	-400˙	-62,5˙	337,5˙	-125˙
b	-200˙	-37,5˙	162,5˙	-300˙
c	0	-12,5˙	-12,5˙	-475˙
d	0	12,5˙	12,5˙	-450˙
e	-200˙	37,5˙	237,5'	-225˙
f	-400˙	62,5˙	462,5˙	0

Bereits an dieser Stelle wird angemerkt, dass die nachfolgend im Detail erläuterte Erfindung grundsätzlich unabhängig ist von konstanten Laufzeiten oder Phasen an einzelnen Strahlern. Dies gilt nicht nur bzgl. der Verschiebung des Schwenkwinkelbereichs (beispielsweise von +5˙ bis -5' hin zu einem Verschwenkbereich von - wie oben dargestellt - von 0˙ bis -10˙ etc.), sondern auch weitere Maßnahmen zur Diagrammformung, wie beispielsweise einer Nullstellenauffüllung unterhalb der Hauptkeulenstrahlrichtung. Erfindungsrelevant sind die variablen Phasenverschiebungen des Phasenschiebers bezogen auf die Positionen der Strahler oder Strahlergruppen.
Figur 2b zeigt die Phasen der Strahler 1a bis 1f für ein Beispiel, wie es oben beschrieben ist. Figur 2b zeigt dabei die Phasenlagen Ph-L an den Strahleranschlüssen 1a bis 1f, und zwar für zwei unterschiedliche Einstellungen des Abgriffelementes 15. Die eine Datenreihe (gekennzeichnet durch die hellen Punkte) beschreibt die Phasenlagen an den Strahleranschlüssen, wenn das Abgriffelement 15 sich in seiner einen Extremposition befindet. Die zweite Datenreihe (dunkle Punkte) betrifft die Phasenlage Ph-L an den Strahleranschlüssen 1a bis 1f, wenn das Abgriffelement 15 in seine gegenüberliegende Extremposition verstellt ist, in welcher der unterste Strahler 1a die größte Phasenverzögerung und der oberste Strahler 1f die geringste Phasenverzögerung erfährt. Dazu sind in dem Diagramm gemäß Figur 2b die entsprechenden Messpunkte für die Strahler 1a bis 1f von links nach rechts verlaufend eingetragen.
Mit anderen Worten ist dieses Beispiel so gewählt, dass bei Verstellung des Abgriffelementes 15 in die eine Extremposition (helle Messpunkte in Figur 2b) alle Strahler gleichphasig strahlen, wobei bei Verstellung des Abgriffelementes 15 in die andere Extremposition eine maximale Phasendifferenz und damit ein maximaler Down-Tilt-Winkel einstellbar ist.
Figur 2c zeigt demgegenüber die Differenzen Ph-D zwischen den jeweiligen beiden Phasenwerten für die einzelnen Strahler 1a bis 1f. Die Phasendifferenz (wie in Figur 2c gezeigt), also die Phasenverschiebung, die durch Verstellung des Abgriffelementes 15 erzeugt wird, könnte auch direkt durch Messen der Phase eines betreffenden Strahlers ermittelt werden, bei z.B. minimaler Strahlabsenkung und anschließender Messung der Phase des Strahlers bei maximaler Strahlabsenkung. Übliche Messgeräte bieten die Möglichkeit, den ersten Wert als Referenzwert für die nachfolgende Messung zu bestimmen. Damit würde die nachträgliche Berechnung der Differenz der Phasenwerte wegfallen.
Da die in dem Diagramm gemäß Figur 2c eingezeichneten Werte unabhängig von der Kabellänge zwischen den Phasenschieber-Anschlüssen 19 und den Strahlern 1 sind, treten die gleichen Werte insbesondere auch den PhasenschieberAnschlüssen auf.
Es wird ferner angemerkt, dass in den Figuren 2b und 2c auf der X-Achse die Positionen der einzelnen Strahler oder Strahlergruppen 1a bis 1f dargestellt sind, die jeweils in einem vertikalen Abstand von beispielsweise 300 mm zueinander angeordnet sind. Somit ergeben sich vom untersten Strahler 1a in Figur 2a bis zum zuoberst liegenden Strahler 1f die in Figur 2b auf der X-Achse angegebenen Abstände zwischen den Strahlern in Millimetern. Aus Figur 2c ist also zu ersehen, dass bei gleichen Abständen der Strahler zueinander durch eine entsprechende Phasenschieber-Baugruppe gleichmäßige Phasenlagenänderungen zwischen den einzelnen Strahler herstellbar sind. Die Mitte oder das Zentrum Z der Gruppenantennen wird dabei durch die phasenneutrale Mittellage definiert, die also bei Einstellung einer Phasenlagenänderung (Einstellung eines Verschwenk- oder Down-Tilt-Winkels) keine Phasenlagenänderung erfährt oder erfahren würde.
Bevor nunmehr auf die erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren eingegangen wird, wird angemerkt, dass die erfindungsgemäße Phasenschieber-Baugruppe bevorzugt für eine Antenne oder Antennenanorgung (Antennengruppe) verwendet wird, bei der die einzelnen Strahler oder Strahlergruppen, also die Strahleranordnung 1 im gleichen Abstand D zueinander angeordnet sind (also beispielsweise die Zentren der entsprechenden Strahleranordnung im gleichen Abstand D zueinander angeordnet sind, wobei diese Abstände zum Teil auch variieren können. Die einzelnen Abstände D zwischen den Strahlern, Strahleranordnungen oder Strahlergruppen sollen dabei gleich sein oder maximal 15% oder weniger als 15% voneinander abweichen. Bevorzugt sollen die Abstände D gleich sein oder weniger als 10%, insbesondere weniger als 8%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2 % und insbesondere weniger als 1% voneinander abweichen.
Im Gegensatz dazu zeigt nunmehr die Ausführungsform gemäß Figur 3a eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der der Abstand, also der Radius R_N des äußersten Streifenleitungsabschnittes 11a zum Zentrum 9 bzw. der damit zusammenfallenden Verschwenkachse und der Speisestelle 17 des Abgriffelementes 15 und dabei vor allem zu dem innersten konzentrisch angeordneten Streifenleitungsabschnitt 11a entfernter liegt als bei dem Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik, wie in Figur 2a gezeigt ist. Während die Radien R_N : R₂ : R₁ bei den Streifenleitungsabschnitten 11a bei herkömmlichen Phasenschiebern, wie anhand von Figur 2a gezeigt ist, in einem Verhältnis von 5:3:1 (von außen nach innen zum Zentrum hin berechnet) nebeneinander angeordnet sind, ist bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3a dieses Verhältnis beispielsweise zu 7:3:1 gewählt (wobei die Lage des äußersten Streifenleitungsabschnittes bei üblicher Gestaltung des Phasenschiebers, wie in Figur 2a gezeigt, in Figur 3a strichliert eingezeichnet ist).
Obgleich grundsätzlich die erfindungsgemäße Lösung auch durch Verschaltung und Verkopplung (mechanische Übersetzung etc.) von mehreren separaten Phasenschiebern möglich ist, wird erfindungsgemäß eine Phasenschieber-Baugruppe bevorzugt verwendet, die entsprechend den nachfolgenden Ausführungsbeispielen zwei oder mehrere Streifenleitungsbögen aufweist, um eine entsprechende Anzahl von Strahlern oder Strahlergruppen zu speisen. Dabei wird ferner bevorzugt ein differenzieller Phasenschieber bzw. eine differenzielle Phasenschieber-Baugruppe verwendet, bei welcher durch Verstellung des Abgriffelementes die Weglänge zu den Anschlüssen 19 auf der einen Seite der Streifenleitungsabschnitte jeweils kleiner und die Weglänge zu den jeweils gegenüberliegenden Anschlüssen 19 an den diversen Streifenleitungsbögen um ein entsprechendes Wegstück größer werden, mit anderen Worten in der einen Richtung eine Laufzeitverkürzung und in der anderen Richtung eine entsprechende Laufzeitverlängerung bewerkstelligt wird, wodurch die unterschiedliche Phasenverstellung oder Phaseneinstellung bewirkt wird.
Zur Definition der gewählten Länge der Radien R_N, R₂ bzw. R₁ (wie aber auch bei den folgenden Ausführungsbeispielen) soll angemerkt werden, dass jede der bogenförmigen Streifenleitungsabschnitte 11 aufgrund einer in Radialrichtung verlaufenden Breite letztlich durch einen inneren Radius, einen äußeren Radius und einen mittleren Radius definiert werden kann. Für die Erläuterung der Erfindung wird stets von dem "mittleren Radius" ausgegangen, der also in der Mitte des jeweils teilkreisförmig und streifenförmig gestalteten Leitungsabschnittes 11 zu liegen kommt. Dieser mittlere Radius ist entscheidend für die Länge des Bogens und damit für die Phasenverschiebung.
Die entsprechenden maximal erzielbaren Phasen-Differenzen bezüglich einer ansonsten unveränderten Gruppenantennen sind anhand von Figur 3c wiedergegeben, wobei in Figur 3b die überproportionale Phasenlagenänderung bezüglich der beiden entferntest liegenden Strahler 1a bzw. 1f zu ersehen ist.
Allgemein sollte dieses Verhältnis so gewählt sein, dass das Radiusverhältnis R_N : R₁ zwischen dem zuäußerst liegenden N-ten Streifenleitungsabschnitt und dem zuinnerst liegenden Streifenleitungsabschnitt (der also dem Mittelpunkt 9 und damit dem Speisepunkt 17 des Abgriffelementes 15 am nächsten liegt), worüber die Strahler oder Strahleruntergruppen angesteuert werden, bei Verwendung von drei Streifenleitungsabschnitten 11a ohne phasenneutrale Mittenansteuerung (also bei einer geradzahligen Gruppenantenne mit einer geradzahligen Anzahl von Strahlern und/oder Strahlergruppen) einen Wert von $≻ 5, 4 : 1$
aufweist.
Die erfindungsgemäßen Lösungen im Gegensatz zum Stand der Technik sollen nachfolgend in einem systematischen Überblick wiedergegeben werden, wobei verschiedene Beispiele nachfolgend erörtert werden. Dabei werden zunächst Beispiele gezeigt, bei denen eine Gruppenantennen mit einer Phasenschieberanordnung gespeist wird, bei der die Antennengruppe eine gerade Anzahl von Strahlern oder Strahleruntergruppen umfasst. Mit anderen Worten wird eine Gruppenantenne verwendet, die keine mittlere Strahleranordnung oder Strahlergruppe umfasst, die ohne Phasenverschiebung betrieben wird, wenn die zum Zentrum versetzt liegenden Strahler mit einer unterschiedlich einstellbaren Phasenlage angesteuert werden.

Ausführungsbeispiel mit zwei konzentrischen Streifenleitungen:

Anhand von Figur 4a ist eine Lösung nach dem Stand der Technik und in den Figuren 4b bis 4d eine davon abweichende erfindungsgemäße Lösung gezeigt.
Bei dem zwei Bögen umfassenden Beispiel nach dem Stand der Technik gemäß Figur 4a weist der Radius R_N, also der äußerste Radius der teilkreisförmigen Streifenleitung 11a, zum inneren Radius R₁ ein Verhältnis von 3 : 1 auf.
Eine Erhöhung des Antennengewinns bei eher horizontaler Ausrichtung der Hauptkeule und eine Verringerung und Dämpfung der ersten oberhalb der Hauptkeule befindlichen Nebenkeule bei stärkerer Absenkung der Hauptkeule lässt sich dann erzielen, wenn der Radius der äußeren Streifenleitung vergrößert (gezeigt in Figur 4b), oder der innere Radius R₁ der zuinnerst liegenden teilkreisförmigen Streifenleitung verringert (gezeigt in Figur 4c), oder sowohl der äußere Radius R_N der äußeren Streifenleitung vergrößert und gleichzeitig der innere Radius R₁ zu zuinnerst liegenden Streifenleitung verkleinert wird.
Dabei ist in den Figuren 4b bis 4d (wie auch in allen weiteren Figuren) strichliert die Lage der teilkreisförmigen und konzentrisch zueinander angeordneten Streifenleitungsabschnitte 11a eingezeichnet, wenn sie wie bei Stand der Technik nach Figur 4a positioniert wären. Der in Figur 4b strichliert eingezeichnete Teilkreis entspricht also jener Lage, bei der die in Figur 4a zuäußerst liegende teilkreisförmige Streifenleitung mit dem Radius R_N angeordnet ist.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Lösung gemäß Figur 4b ist der Radius R_N des zuäußerst liegenden Streifenleitungsabschnittes vergrößert worden, so dass sich ein Verhältnis des Radius R_N zum inneren Radius R₁ von z.B. 3,8 : 1 ergibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4c ist der innerste Radius der inneren Streifenleitung verkleinert worden, so dass sich ein Verhältnis von R_N : R₁ zu 3 : 0,7, also umgerechnet von 4,29 : 1 ergibt.
In Figur 4d ist gezeigt, dass gegenüber der nach dem Stand der Technik bekannten Lösung gemäß Figur 4a der äußere Radius R_N vergrößert und gleichzeitig der innere Radius R₁ verkleinert wurde. Hier ergibt sich ein Verhältnis von beispielsweises R_N : R₁ von 3,4 : 0,9 oder umgerechnet von 3,78 : 1.
Allgemein sollte das Verhältnis zwischen äußerstem und innerstem Radius R_N : R₁ größer sein als 3,4 und vorzugsweise größer sein als 3,5 oder 3,6 bzw. 3,8. Als maximaler Wert dieses Verhältnisses bietet sich ein Wert von ≤ 7, vorzugsweise ≤ 6,5 oder ≤ 6 an.
Grundsätzlich könnte bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel nach Figur 4b sogar der Radius des im Zentrum zuinnerst liegenden Streifenleitungsabschnittes ebenfalls vergrößert werden (also nicht unverändert bleiben oder sogar verringert werden), solange nur das Verhältnis von R_N : R₁ größer als 3,4 : 1 bleibt. Das Verhältnis der Radien ist somit also entscheidend, da hierdurch die gewünschte überproportionale Phasenverschiebung für die entferntest liegenden Strahler in einem bestimmten Verhältnis der Phasenverschiebung der dem Zentrum der Antenne am nächsten liegenden Strahler gegenüber herkömmlichen Lösungen nach dem Stand der Technik unterschiedlich eingestellt oder verstellt wird, um zum einen einen möglichst hohen Antennengewinn zu realisieren und zum anderen bei Einstellung eines unterschiedlich starken Down-Tilt-Winkels vor allem die erste oberhalb der Hauptkeule befindliche Nebenkeule in ihrem Pegel zu verringern.

Ausführungsbeispiel unter Verwendung von drei Streifenleitungsbögen:

Anhand der Figuren 5a bis 5d ist nunmehr ein Beispiel einer Gruppenantenne mit sechs übereinander angeordneten Strahlern 1 oder Strahleruntergruppen 1 gezeigt, also wiederum eine gerade Anzahl von Strahlern oder Strahleruntergruppen, die also nicht mit einer phasenunabhängigen Mitteneinspeisung gespeist werden.
In Figur 5a ist wiederum das Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik gezeigt (R_N:R₂:R₁ = 5:3:1) und in den Figuren 5b bis 5d Varianten, bei denen einmal der äußerste Radius R_N des zuäußerst liegenden Streifenleitungsabschnitts vergrößert, bei Figur 5c der Radius R₁ des zuinnerst liegenden Streifenleitungsabschnitts verringert und bei Figur 5d der äußerste Radius R_N vergrößert und der innerste Radius R₁ verkleinert wurde. Das Verhältnis zwischen dem Radius R_N des zuäußerst liegenden teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnittes 11a zum zuinnerst liegenden (also dem Mittelpunkt 9 am nächsten liegenden) Radius R₁ sollte bei diesem Ausführungsbeispiel größer als 5,4 : 1 und insbesondere größer als 5,5 oder 5,6 oder 5,6 : 1 betragen. Maximale Werte liegen bei 9, vorzugsweise ≤ 8,5 oder ≤ 8. Die entsprechenden Daten sind in der Anlage in der beigefügten Tabelle wiedergegeben.

Ausführungsbeispiel mit vier Streifenleitungsbögen:

In den Figuren 6a bis 6d sind die entsprechenden Verhältnisse bezüglich der Speisung von maximal acht Strahlern oder Strahleruntergruppen mittels vier konzentrischen teilkreisförmigen Streifenleitungsbögen gezeigt, wobei Figur 6a wiederum die Lösung nach dem Stand der Technik (R_N : R₃ : R₂ : R₁ = 7:5:3:1) und die anderen Figuren die erfindungsgemäßen Lösungen beschreiben. In den Figuren 6b bis 6d ist stichliert wieder die Lage der Streifenleitungsabschnitte nach dem Stand der Technik gezeigt, wobei in Figur 6b der äußere Radius vergrößert, in Figur 6c der innerste Radius verkleinert und in Figur 6d der äußere Radius vergrößert und gleichzeitig der innerste Radius verringert wurde. Die entsprechenden Daten sind in der Anlage in der beigefügten Tabelle wiedergegeben.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel sollte das Verhältnis des Radius der äußersten Streifenleitungsbogens zum innersten einen Wert von 7,4 : 1 und mehr betragen, vorzugsweise einen Wert von 7,5 bzw. 7,6 oder 7,8 : 1 und mehr. Das maximale Verhältnis zum äußersten und zum innersten Radius sollte in der Regel den Wert 10 nicht übersteigen, vorzugsweise ≤ 10,5 oder ≤ 10 sein.
Allgemein lassen sich die Verhältnisse für eine Phasenschieber-Baugruppe so beschreiben, dass das Verhältnis des zuäußerst liegenden Radius R_N : R₁ so gewählt sein soll, dass die folgende Ungleichung gilt: $R_{N} : R_{1} \geq 2 n - 0, 6$
wobei n eine natürliche Zahl 2, 3, 4 ... N wiedergibt, und dabei n der Anzahl der in der Phasenschieber-Baugruppe verwendeten teilkreisförmigen Leitungsabschnitte, also Streifenleitungsabschnitte 11a, entspricht.
Bei den erläuterten Ausführungsbeispielen mit mehr als zwei Streifenleitungsbögen sind die zwischen dem innersten und äußersten Streifenleitungsbogen dazwischen befindlichen teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitte in ihrer Lage, wie beim Stand der Technik, unverändert geblieben. Auch diese mittleren Streifenleitungsabschnitte können aber bei Bedarf einen etwas größeren oder kleineren Radius aufweisen. Die dadurch verursachten Änderungen sind aber nur von marginaler Bedeutung. Entscheidungserheblich sind die Vergrößerungen bzw. Verkleinerungen des Radius des Streifenleitungsabschnittes mit dem größten und/oder mit dem kleinsten Radius.
Wenn beispielsweise ein Antennenarray mit einer ungeradzahligen Anzahl von Strahlern oder Strahleruntergruppen gespeist werden soll, kann eine Phasenschieber-Baugruppe verwendet werden, wie sie grundsätzlich anhand von Figur 7a gezeigt ist, bei der also ein mittlerer Strahler oder Strahleruntergruppe 1x stets ohne Phasenverschiebung gespeist wird. Dadurch ergibt sich nach dem Stand der Technik eine Phasenschieber-Baugruppe bei der die anhand von Figur 7a eingezeichneten unterschiedlichen Phasenlagenänderungen erzielbar sind.
Die erfindungsgemäßen Lösungen im Gegensatz zum Stand der Technik für unterschiedliche Anzahlen von Streifenleitungsbögen sind nunmehr anhand der nachfolgend erörterten Beispiele gezeigt.
Anhand von Figur 7a ist dazu ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das ähnlich zu Figur 2 wiedergegeben ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine ähnliche Phasenschieber-Baugruppe mit drei teilkreisförmigen Leiterbahnen 11, d.h. Streifenleitungsabschnitten 11a verwendet, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, und zwar zu einem Mittelpunkt 9. Um die damit zusammenfallende Verschwenkachse und Speisestelle 17 ist ein zeigerförmiges Abgriffelement 15 verschwenkbar. Dadurch werden die in Rede stehenden Laufzeitverzögerungen bzw. -verkürzungen realisiert, entsprechend denen die einzelnen Strahler für jede Polarisation getrennt angesteuert werden. Der in Figur 7a mittlere Strahler 1x oder eine eventuell hier vorgesehene, nicht näher gezeigte mittlere Strahlergruppe wird ohne Phasenverschiebung direkt über die Speiseleitung 13 und die nachfolgende Zweigleitung 13a gespeist. Die Radien R_N : R₂ : R₁ von außen nach innen verhalten sich hier wie 6:4:2 (bzw. 3:2:1) wenn die entsprechenden Verhältnisse in Relation zu den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2 bis 6 berücksichtigt werden, wo die Radien sich in einem Verhältnis von 5:3:1 von außen nach innen ergeben. Bei dem Beispiel nach Figur 7a lassen sich beispielsweise von dem zuäußerst liegenden zu dem zuinnerst liegenden Streifenleitungsabschnitt 11a Phasenverschiebungen von 3φ, 2φ, 1φ realisieren, also Phasenlagenänderungen bezüglich der Strahler von 6Θ, 4Θ, 2Θ, wobei Θ einen sich durch die Stellung des Abgriffelements ergebenden Phasenwinkel darstellt. In Figur 7b sind dabei, ähnlich zu Figur 2b, die Phasenlagen bei einer derart nach dem Stand der Technik betriebenen phasengesteuerten Gruppenantenne wiedergegeben.
In Figur 7c ist dazu ein Diagramm bezüglich der maximal erzielbaren Phasenverschiebungen an den einzelnen Anschlüssen 19 der teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitte 11, 11a bzw. an den Anschlüssen der Strahler oder Strahlergruppen wiedergegeben.

Phasenschieber mit zwei teilkreisförmigen Streifenleitungen:

In den Figuren 8a bis 8d sind Ausführungsbeispiele mit einer Phasenschieber-Baugruppe gezeigt, die zwei konzentrisch zueinander angeordnete teilkreisförmige Streifenleitungsabschnitte umfassen, wobei ähnlich wie in Figur 7 ein mittlerer Strahler oder eine mittlere Strahleruntergruppe ohne Phasenverschiebung unabhängig von der Einstellung der Phasenschieber-Baugruppe angesteuert wird. Figur 8a zeigt dabei wieder die Anordnung des Standes der Technik, bei welchem der Radius R_N des äußeren Bogens zum Radius R₁ des inneren Bogens 4 : 2 oder 2 : 1 beträgt.
Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen auch ist jeweils in der zweiten Figur 8b der äußere Radius R_N vergrößert, in Figur 8c der innere Radius R₁ verringert und in Figur 8d sowohl der äußere Radius R_N vergrößert als auch der innere Radius R₁ verringert worden, und zwar im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen nach Figur 9a. Aus der Tabelle sind die entsprechenden Werte für die Verhältnisse der Radien wiedergegeben.
Die erfindungsgemäßen Verbesserungen lassen sich dann erzielen, wenn das Verhältnis zwischen äußerstem zu innerstem Radius größer als 2,2 : 1, vorzugsweise größer als 2,3 : 1, insbesondere 2,4 : 1 ist. Der maximale Wert dieses Verhältnisses sollte unter 4, vorzugsweise unter 3,5 oder 3 liegen.

Ausführungsbeispiel mit drei konzentrischen teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitten:

In den Figuren 9a bis 9d sind die entsprechenden Verhältnisse wiedergegeben (mit R_N : R₂ : R₁ = 3 : 2 : 1 bei Figur 9d nach dem Stand der Technik), wenn sieben Strahler oder Strahleruntergruppen mit einer Phasenschieber-Baugruppe mit drei konzentrisch zueinander angeordneten, teilkreisförmigen Leitungsabschnitten betrieben werden, wobei in den Figuren wieder die entsprechenden äußeren Radien im Rahmen der Erfindung vergrößert, die inneren Radien verringert, oder sowohl der äußere Radius vergrößert als auch der innere Radius verringert wird. Die entsprechenden Verhältnisse des äußersten und innersten Radius ergeben sich aus der beigefügten Tabelle. Erfindungsgemäß sollte das Verhältnis von R_N : R₁ ≥ 3,2 ausmachen, insbesondere ≥ 3,3 oder ≥ 3,4. Der maximale Wert dieses Verhältnisses sollte nicht größer als 6 sein, vorzugsweise nicht größer als 5,5, und insbesondere nicht größer als 5.

Phasenschieber-Bauqruppe mit vier teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitten:

Schließlich ist anhand der Figuren 10a bis 10d ein entsprechendes Ausführungsbeispiel einer Phasenschieber-Baugruppe mit vier konzentrisch zueinander angeordneten teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitten gezeigt, worüber letztlich eine Gruppenantenne mit elf Strahler oder Strahleruntergruppen gespeist werden kann.
Bei einer derartigen ungeradzahligen Anzahl von Strahlern oder Strahleruntergruppen sollte abweichend zum Stand der Technik das Verhältnis der Radien der Streifenleitungsabschnitte nicht 4:3:2:1 aufweisen, sondern davon abweichend sollte der Radius R_N des äußersten Streifenleitungsabschnittes vergrößert, der Radius R₁ des innersten Streifenleitungsabschnittes verringert oder sowohl der äußerste Radius vergrößert als auch der innerste Radius verkleinert werden. Optimale Werte sind der beigefügten Tabelle zu entnehmen.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel sollte das Verhältnis von R_N : R₁ erfindungsgemäß größer als 4,2 und insbesondere größer als 4,3 oder 4,4 sein. Der maximale Wert dieses Verhältnisses sollte nicht größer als 6 sein, insbesondere nicht größer als 5,5, und insbesondere nicht größer als 5 sein.
Für Antennenarrays mit ungeradzahliger Anzahl von Strahlern und/oder Strahlergruppen, also mit einer mittleren Strahleranordnung oder Strahlergruppe, die keiner Phasenlagenveränderung bei Verstellung des Abgriffelements in der Phasenschieber-Baugruppe unterzogen wird, gelten allgemein folgende Verhältnisse zwischen dem äußersten Radius R_N und dem innersten Radius R₁ der Streifenleitungsabschnitte in der Phasenschieber-Baugruppe: $R_{N} : R_{1} \geq n + 0, 2$
wobei n eine natürliche Zahl 2, 3, 4, .. N darstellt, und zwar entsprechend der Anzahl der verwendeten teilkreisförmigen Leitungsabschnitte, insbesondere Streifenleitungsabschnitte in einer entsprechenden Phasenschieber-Baugruppe.
Betrachtet man das nach dem Stand der Technik gemäß Figur 2a bekannte Beispiel und die sich daran anschließenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele, so kann die erfindungsgemäße Lösung durch die nachfolgenden Ungleichungen beschrieben werden: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1} + 0, 4$
wobei Ph_N die Phasenverschiebung, die durch zwei unterschiedliche Phasenschiebereinstellungen verursacht ist (beispielsweise auch in Form einer maximal möglichen Phasenverschiebung) an der zumindest einen vom Zentrum Z der Gruppenantenne entferntesten Strahleranordnung 1 und Ph₁ die Phasenverschiebung, die ebenfalls durch zwei entsprechende, also gleich unterschiedliche Phasenschiebereinstellungen verursacht ist (beispielsweise auch in Form einer maximal möglichen Phasenverschiebung) an der dem Zentrum Z der Gruppenantenne am nächsten liegenden phasengesteuerten Strahleranordnung 1 und S_N dem Abstand zwischen der zumindest einen entferntest liegenden Strahleranordnung 1 und dem Zentrum Z der Gruppenantenne und S₁ dem Abstand zwischen der zumindest einen dem Zentrum Z der Gruppenantenne am nächsten liegenden Strahleranordnung 1 und dem Zentrum Z der Gruppenantenne entspricht, und wobei das Zentrum Z der Gruppenantenne der phasenneutralen Mittellage entspricht, die auch bei unterschiedlich eingestellter Phasenlage unverändert bleibt.
Diese Verhältnisse können wie folgt bezüglich der Ausführungsbeispiele wiedergegeben werden:

Figuren 4a bis 4d: S_N : S₁ = 3 : 1 und Ph_N : Ph₁ > 3,4
Figuren 5a bis 5d: S_N : S₁ = 5 : 1 und Ph_N : Ph₁ > 5,4
Figuren 6a bis 6d: S_N : S₁ = 7 : 1 und Ph_N : Ph₁ > 7,4

Bei diesen Ausführungsbeispielen sollte folgende Ungleichung bezüglich der Phasenverschiebungen realisiert sein, um die erfindungsgemäßen Vorteile zu realisieren: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1} + k$
wobei k einem Wert von 0,4, insbesondere 0,5, 0,6 oder vorzugsweise 0,8 entspricht.
Dabei soll als Obergrenze für das Verhältnis der Phasenverschiebungen bzw. Abstände der Strahler bezogen auf das Zentrum Z ebenfalls folgende Ungleichung genügen: $n + m \geq {Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1}$
wobei n der Anzahl der teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitte in einer Phasenschieber-Baugruppe oder die Anzahl der Strahleranordnungen 1 auf einer Seite des Zentrums Z der Gruppenantenne entspricht und m dem Wert 2,0 oder vorzugsweise 1,5 oder 1,0 entspricht.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 7a ff mit einer ungeraden Anzahl von Strahlern oder Strahlergruppen mit einer phasenneutralen Mittelspeisung ergeben sich folgende Abstandsverhältnisse zwischen den zuäußerst liegenden Strahlern 1a bis 1f und dem in der Mitte phasenneutral gespeisten Strahler 1x:

Figuren 8a bis 8d: S_N : S₁ = 2 : 1 und Ph_N : Ph₁ > 2,2
Figuren 9a bis 9d: S_N : S₁ = 3 : 1 und Ph_N : Ph₁ > 3,2
Figuren 10a bis 10d: S_N : S₁ = 4 : 1 und Ph_N : Ph₁ > 4,2

Bei diesen Ausführungsbeispielen sollte folgende Ungleichung bezüglich der Phasenverschiebungen realisiert sein, um die erfindungsgemäßen Vorteile zu realisieren: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1} + k$
wobei k dem Wert 0,2 und insbesondere dem Wert 0,25 oder 0,30 oder vorzugsweise 0,40 entspricht.
Dabei soll als Obergrenze für das Verhältnis der Phasenverschiebungen bzw. Abstände der Strahler bezogen auf das Zentrum Z ebenfalls folgende Ungleichung genügen: $n + m \geq {Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1}$
wobei n der Anzahl der teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitte in einer Phasenschieber-Baugruppe oder die Anzahl der Strahleranordnungen 1 auf einer Seite des Zentrums Z der Gruppenantenne entspricht und m einem Wert von 4,0 oder bevorzugt 3,5 oder 3,0 aufweisen kann.
Die jeweils maximalen Werte für die Verhältnisse der Phasenverschiebungen können aus den in der Anlage beigefügten Tabellen bezüglich der Beispiele nach den Figuren 4a bis 6d, bzw. 8a bis 10d entnommen werden.
Die erfindungsgemäßen Vorteile sollen anhand einzelner exakter Beispiele belegt werden.
Ähnlich zu der Diagramm-Darstellung nach Figur 3c ist für das Ausführungsbeispiel entsprechend Figur 9b ein Diagramm in Figur 11a wiedergegeben, woraus ersichtlich ist, dass die Anschlüsse 19 des größten Streifenleitungsbogens des Phasenschiebers für die am entferntest liegenden Strahler oder Strahlergruppen eine überproportional große Phasenverschiebung erfahren. In dem Beispiel gemäß Figur 9c wird eine Phasenverschiebung bezüglich der dem Zentrum der Antenne am nächsten liegenden Strahler oder Strahlergruppen durch den kleinsten Streifenleitungsbogen erzielt, die eine unterproportionale Phasenverschiebung erfahren (in Figur 11b wiedergegeben).
Anhand von Figur 12a bis 12d sind dabei Strahlungsdiagramme für ein sechs Elemente umfassendes Array (wie anhand der Figuren 5a bis 5d allgemein beschrieben), also eine Gruppenantenne, gezeigt, die eine gerade Anzahl von Strahlern oder Strahleruntergruppen umfassen und nicht mit einer von der Einstellung des Phasenschiebers unabhängigen Phasenlage für einen mittleren Strahler oder Strahlergruppe gespeist werden.
Aus der nachfolgenden Tabelle ist für die Figuren 12a bis 12d die jeweilige Strahlabsenkung, der Winkel der ersten oberen Nebenkeule sowie der Pegel der ersten oberen Nebenkeule zu entnehmen.

Strahlabsenkung Winkel 1. obere Nebenkeule Pegel 1. obere Nebenkeule

Fig. 12 a 0˙ 16˙ -13,0 dB

Fig. 12 b 9˙ 7˙ -12,4 dB

Fig. 12 c 9˙ 6˙ -15,9 dB

Fig. 12 d 9˙ 7˙ -20,1 dB
Die erwähnten sechs Strahler 1 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Abstand von je 285 mm in Vertikal-Richtung positioniert. Figur 12a zeigt dabei das Strahlungsdiagramm ohne Absenkung der Hauptkeule. Die erste obere Nebenkeule zeigt in Richtung 16˙ Elevation und hat einen Pegel von -13 dB.
Figur 12b zeigt eine Variante, bei der der Phasenschieber nach dem Stand der Technik ein Radienverhältnis von 1:3:5 aufweist, d.h. dass er eine Phasenverschiebungen bezüglich der einzelnen Strahler in diesem Verhältnis erzeugt. Diese Phasenverschiebungen treten sowohl an den Phasenschieber-Ausgängen als auch an den Strahleranschlüssen auf. Da es sich um Differenzen der Phasen je eines Strahlers bei zwei verschiedenen Einstellungen handelt, sind die Werte unabhängig von den jeweiligen Zuleitungslängen der einzelnen Strahler.
Figur 12b zeigt eine Strahlabsenkung nach dem Stand der Technik. Benachbarte Strahler haben jeweils die gleiche Phasendifferenz. Wählt man als Referenz das Zentrum der Antenne, dann liegen die Phasen der Strahler bei -125˙, -75˙, -25˙, 25˙, 75˙, 125˙ (von unten nach oben). Man sieht eine um 9˙ abgesenkte Hauptkeule, wobei die erste obere Nebenkeule ebenfalls abgesenkt ist und jetzt in Elevation 7' zeigt. Der Pegel der Nebenkeule ist um 0,6 dB gestiegen auf -12,4 dB.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren - wie in Figur 12c dargestellt - wird nun ein modifizierter Phasenschieber eingesetzt, und zwar mit einem Radienverhältnis von 1:3:6. Bei einer Strahlabsenkung von 0˙ ergibt sich unverändert das Strahlungsdiagramm von Figur 12a. Bei einer Absenkung der Hauptstrahlrichtung auf 9˙ verändern sich nun die Phasen der äußeren Strahler verstärkt, und, wiederum bezogen auf das Zentrum der Antenne, liegen diese jetzt bei -135˙, -67,5˙, -22,5˙, 22,5˙, 67,5˙, 135˙. Die erste obere Nebenkeule in Figur 12c zeigt in Elevation 6˙, wobei der Pegel jetzt bei -15,9 dB liegt, also um 2,9 dB niedriger als beim Stand der Technik.
Noch deutlicher wird der Effekt bei einem Phasenschieber mit einem Radienverhältnis von 1:3:7 bzw. einem ebensolchen Phasenverschiebungsverhältnis, wobei das Ergebnis anhand von Figur 12d wiedergegeben ist. Während auch hier für eine Strahlabsenkung von 0˙ weiterhin das Strahlungsdiagramm gemäß Figur 12a gilt, erfahren die äußeren Strahler eine nochmals verstärkte Phasenänderung. Eine Absenkung von 9˙ wird erreicht, wenn die auf das Zentrum bezogenen Phasen der Strahler bei -133˙, -57˙, - 19˙, 19˙, 57˙, 133˙ liegen. Die erste obere Nebenkeule bei 7* ist jetzt sogar auf einen Pegel von -20,1 dB abgesunken, das ist eine Verbesserung von 7,7 dB gegenüber dem Stand der Technik.
Durch die geänderte Diagramm-Form verringert sich der Gewinn der Antenne geringfügig um 0,2 dB bzw. 0,3 dB gegenüber dem Stand der Technik, wenn die Hauptstrahlrichtung auf 9˙ absenkt wird. Dies ist tolerierbar, da das Versorgungsgebiet auch entsprechend klein ist. Ist keine bzw. die minimale Strahlabsenkung eingestellt, so hat das Diagramm die gleiche Form wie beim Stand der Technik, und es gibt keine Gewinneinbußen.
Weitere Darstellungen sind anhand der beigefügten Figuren 13a bis 13d wiedergegeben (die den Varianten gemäß den Figuren 9a bis 9d allgemein entsprechen), und zwar für ein 7-Element-Array, also eine Gruppenantenne mit sieben in gleichem Abstand angeordneten Strahlern oder Strahleruntergruppen, wobei ein mittlerer Strahler oder eine mittlere Strahleruntergruppe phasenneutral gespeist wird, also keine Phasenlagenänderung bei unterschiedlicher Einstellung des Abgriffelements der Phasenschieber-Baugruppe erfährt.
Die in den Figuren 13a bis 13d gezeigten unterschiedlichen Stahlabsenkungen sind anhand der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben:

Strahlabsenkung Winkel 1. obere Nebenkeule Pegel 1. obere Nebenkeule

Fig. 13 a 0˙ 14˙ -13,1 dB

Fig. 13 b 9˙ 4˙ -12,6 dB

Fig. 13 c 9˙ 4˙ -16,2 dB

Fig. 13 d 9˙ 4˙ -21,7 dB
Die erwähnten sieben Strahler sind in einem Abstand von je 285 mm in Vertikal-Richtung positioniert. Figur 13a zeigt das Strahlungsdiagramm ohne Absenkung der Hauptkeule. Die erste obere Nebenkeule zeigt in Richtung 14' Elevation und hat einen Pegel von -13,1 dB.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr ein modifizierter Phasenschieber eingesetzt, und zwar mit einem Radienverhältnis von 2:4:6 (1:2:3), bzw. er erzeugt Phasenverschiebungen je Strahler in diesem Verhältnis. Diese Phasenverschiebungen treten sowohl an den Phasenschieber-Ausgängen als auch an den Strahleranschlüssen auf. Da es sich sich um Differenzen der Phasen je eines Strahlers bei zwei verschiedenen Einstellungen handelt, sind die Werte unabhängig von den jeweiligen Zuleitungs-Längen der einzelnen Strahler.
Figur 13b zeigt eine Strahlabsenkung nach dem Stand der Technik. Benachbarte Strahler haben jeweils die gleiche Phasendifferenz. Wählt man als Referenz das Zentrum der Antenne, dann liegen die Phasen der Strahler bei -150˙, -100˙, -50˙, 0˙, 50˙, 100˙, 150˙ (von unten nach oben). Man sieht eine um 9˙ abgesenkte Hauptkeule, wobei die erste obere Nebenkeule ebenfalls abgesenkt ist und jetzt in Elevation 4˙ zeigt. Der Pegel der Nebenkeule ist um 0,5 dB gestiegen auf -12,6 dB.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr ein modifizierter Phasenschieber eingesetzt, und zwar mit einem Radienverhältnis von 2:4:7 (1:2:3,5). Bei einer Strahlabsenkung von 0˙ ergibt sich unverändert das Strahlungsdiagramm von Fig. 13a. Bei einer Absenkung der Hauptstrahlrichtung auf 9˙, wie in Figur 13c dargestellt, verändern sich nun die Phasen der äußeren Strahler verstärkt, und, wiederum bezogen auf das Zentrum der Antenne, liegen diese jetzt bei -157˙, -90˙, -45˙ 0, 45˙, 90˙, 157˙. Die erste obere Nebenkeule in Figur 13c zeigt in Elevation 4˙, wobei der Pegel jetzt bei -16,2 dB liegt, also um 3,6 dB niedriger als beim Stand der Technik.
Noch deutlicher wird der Effekt bei einem Phasenschieber mit einem Verhältnis von 2:4:8 (1:2:4) bzw. einem ebensolchen Phasenverschiebungsverhältnis. Das Ergebnis ist in Figur 13d wiedergegeben. Während auch hier für eine Strahlabsenkung von 0˙ weiterhin das Strahlungsdiagramm gemäß Figur 13a gilt, erfahren die äußeren Strahler eine nochmals verstärkte Phasenänderung. Eine Absenkung von 9˙ wird erreicht, wenn die auf das Zentrum bezogenen Phasen der Strahler bei -164˙, -82˙, -41˙, 0˙, 41˙, 82', 164' liegen. Die erste obere Nebenkeule bei 4˙ ist jetzt sogar auf einen Pegel von -21,7 dB abgesunken, das ist eine Verbesserung von 9,1 dB gegenüber dem Stand der Technik.
Durch die geänderte Diagramm-Form verringert sich der Gewinn der Antenne geringfügig um 0,2 dB bzw. 0,3 dB gegenüber dem Stand der Technik, wenn die Hauptstrahlrichtung auf 9˙ absenkt wird. Dies ist tolerierbar, da das Versorgungsgebiet auch entsprechend klein ist. Ist keine bzw. die minimale Strahlabsenkung eingestellt, so hat das Diagramm die gleiche Form wie bein Stand der Technik, und es gibt keine Gewinneinbußen.
Anhand der Figuren 14a und 14b sind in Fortführung der vorausgegangenen beiden Ausführungsbeispiele die entsprechenden Verhältnisse wiedergegeben, wenn eine Antenne mit einem 7-Element-Array verwendet wird, bei der der Radius des zu äußersten liegenden Streifenleiturigsabschnittes gegenüber herkömmlichen Lösungen vergrößert und gleichzeitig der Radius des zu innerst liegenden Streifenleitungsabschnittes verringert wird, wie dies grundsätzlich anhand der Figur 10d schematisch dargestellt wurde. Da die Strahleranordnung, wie in dem vorausgegangenen Beispiel gemäß den Figuren 13a bis 13d, ebenfalls aus sieben Strahlern besteht, entspricht das bei diesem Ausführungsbeispiel sich ergebende Strahlungsdiagramm ohne Absenkung jenem nach Figur 13a, wobei ferner ein Strahlungsdiagramm mit einer Strahlabsenkung nach dem Stand der Technik bei diesem vorliegenden Ausführungsbeispiel jenem Ausführungsbeispiel nach Figur 13b entspricht.
Von daher sind bezüglich dieses weiteren Ausführungsbeispieles nur die Figuren 14a und 14b beigefügt, die Diagramme mit den folgenden Bedingungen wiedergeben:

Strahlabsenkung Winkel 1. obere Nebenkeule Pegel 1. obere Nebenkeule

Fig. 14 a 9˙ 4˙ -15,6 dB

Fig. 14 b 9˙ 4˙ -17,8 dB
Abweichend vom Stand der Technik ist jetzt der innere Bogenradius verkleinert und das Verhältnis der Radien beträgt 1,4:4:6 (0,7:2:3). Der mittlere Strahler erhält keine variable Phasenverschiebung. Die zweiten Strahler von innen sind vom innersten Bogen des Phasenschiebers gespeist und erhalten gegenüber dem Stand der Technik also eine verringerte Phasenschiebung.
Bei einer Absenkung der Hauptstrahlrichtung auf 9˙ verändern sich nun die Phasen der äußeren Strahler verstärkt, und, wiederum bezogen auf das Zentrum der Antenne, diese liegen jetzt bei -150˙, -100˙, -35˙, 0, 35˙, 100˙, 150˙. Die erste obere Nebenkeule in Figur 14a zeigt in Elevation 4˙, wobei der Pegel jetzt bei -15,6 dB liegt, also um 3 dB niedriger als beim Stand der Technik.
Noch deutlicher wird der Effekt bei einem Phasenschieber mit einem Radienverhältnis von 1:4:8 (0,5:2:4) bzw. einem ebensolchen Phasenverschiebungsverhältnis. Die entsprechenden Ergebnisse sind in Figur 14b wiedergegeben. Während auch hier für eine Strahlabsenkung von 0˙ weiterhin das Strahlungsdiagramm gemäß Figur 13a gilt, erfahren die zweiten Strahler von innen eine nochmals verringerte Phasenänderung. Eine Absenkung von 9' wird erreicht, wenn die auf das Zentrum bezogenen Phasen der Strahler bei -150', -100˙, -25˙, 0˙, 25˙, 100˙, 150˙ liegen. Die erste obere Nebenkeule bei 4˙ ist jetzt weiter auf einen Pegel von -17,8 dB abgesunken, das ist eine Verbesserung von 5,2 dB gegenüber dem Stand der Technik.
Durch die geänderte Diagramm-Form veringert sich der Gewinn der Antenne geringfügig um 0,2 dB bzw. 0,3 dB gegenüber dem Stand der Technik, wenn die Hauptstrahlrichtung auf 9' absenkt wird. Dies ist tolerierbar, da das Versorgungsgebiet auch entsprechend klein ist. Ist keine bzw. die minimale Strahlabsenkung eingestellt, so hat das Diagramm die gleiche Form wie beim Stand der Technik, und es gibt keine Gewinneinbußen.
Die Erfindung ist für den Fall erläutert worden, dass jeweils eine Phasenschieber-Baugruppe verwendet wird, die zwei- oder mehrere teilkreisförmig zueinander angeordnete Streifenleitungsabschnitte umfasst, über die hinweg ein Abgriffelement verstellt werden kann. Eine derartige Baugruppe kann, wie erläutert, für eine geradzahlige Elemente oder ungeradzahlige Elemente umfassende Antennengruppe verwendet werden, je nachdem ob ein mittlerer Strahler oder eine Strahlergruppe ohne Phasenverschiebung angesteuert wird oder nicht.
So können beispielsweise abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen auch Streifenleitungen verwendet werden, die verschiedene Mittelpunkte aufweisen. So ist es z.B. denkbar, dass der äußerste Radius R_N gegenüber den anderen Radien vergrößert wird (also mit dem Mittelpunkt der anderen Radien nicht mehr zusammenfällt), so dass beispielsweise der äußere Radius im Extremfall unendlich wird und der Streifenleitungsabschnitt von einem Teilkreisbogen ausgehend zunehmend zu einer Geraden wird, d.h. im Extremfall exakt zu einer Geraden. Dies führt letztlich auch zu einer Verschiebung der Koppelstelle 23 auf dem Abgriffelement.
Schließlich können vergleichbare Ergebnisse auch dann erzielt werden, wenn beispielsweise das Verhältnis der Radien ausgehend von einem Standard-Radienverhältnis von beispielsweise 1:2:3 (beispielsweise bei der ungeraden Anzahl von Strahlern oder Strahlergruppen) oder mit einem Standard-Radienverhältnis von 1:3:5 (beispielsweise bei einer Antenne mit einer geraden Anzahl von Strahlern oder Strahlergruppen) beibehalten wird, wenn beispielsweise die äußerste Streifenleitung mit dem größten Radius eine oder vorzugsweise zwei (an gegenüberliegenden Seiten - also oben und unten - auf die Streifenleitung bezogen) dielektrische Zwischenlagen aufweist. Wesentlich ist dabei lediglich, dass das gewählte Dielektrikum (also abweichend von Luft) die Phasengeschwindigkeit des Signals auf der bogenförmigen Streifenleitung erniedrigt. Der erfindungsgemäße Phasenschieber kann mit oder ohne obere Abschirmung aufgebaut sein. In diesem Fall ist das Dielektrikum dann am effektivsten, wenn es sich zwischen der bogenförmigen Streifenleitung 11, 11a und deren Massefläche befindet. Ein etwaiges dielektrisches Material oberhalb der Leitung, welches die Leitung überlappt, hat einen geringeren Einfluss, da es sich nur im Streufeld der Mikrostreifenleitung befindet.
Die erwähnte eine oder die mehreren dielektrischen Zwischenlagen können beispielsweise auch nur auf einer Teillänge der bogenförmigen Streifenleitungen ausgebildet sein, über die Länge des Bögen oder eine Teillänge mit einer unterschiedlichen Dichte versehen sein, über die Länge oder eine Teillänge abnehmen oder zunehmen oder auch eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante aufweisen. Hier sind in weiteren Bereichen Einwirkungsmöglichkeiten gegeben, um im Sinne der Erfindung die Phasenlagen bei Verstellung des Phasenschiebers bzgl. des äußersten Streifenleitungsbogens zum innersten Streifenleitungsbogen nicht-linear, sondern überproportional zu ändern.
Für das Verhältnis der Phasengeschwindigkeit mit bzw. ohne eingefügtes zusätzliches Dielektrikum kann ein Faktor K definiert werden. Unter der Voraussetzung, dass die gesamte Bogenlänge derartig ausgeführt ist, ist das Verhältnis der maximalen Phasengeschwindigkeiten an den Phasenschieberanschlüssen oder an den Strahleranschlüssen dann beispielsweise: $1 : 2 : (3 / K)$
wenn es sich um eine Phasenschieber-Baugruppe mit drei Streifenleitungen handelt, worüber eine Antenne mit ungeradzahligen Strahlern oder Strahlergruppen (also sieben Strahlern oder Strahlergruppen) gespeist wird.
Bezüglich des Verhältnisses vom innersten zum äußersten Radius könnte die Formel also heißen: $1 : (N / K)$
wobei N die Anzahl der Streifenleitungsabschnitte bzw. -bögen darstellt, wie ausgeführt bei einer ungeradzahligen Anzahl von Strahlern oder Strahlergruppen.
Im Fall einer Antenne mit geradzahliger Anzahl von Strahlern oder Strahlergruppen würde die Formel allgemein bezüglich des Verhältnisses des innersten zum äußersten Streifenleitungsabschnitts lauten: $1 : (2 N / K)$
Das dielektrische Material kann beispielsweise so gewählt werden, dass es eine relative Dielektrizitätszahl ε von 30 aufweist. Damit lässt sich die Phasengeschwindigkeit maximal um einen Faktor K von 0,18 gegenüber Luft als Dielektrikum erniedrigen. Besonders interessant sind solche Fälle, wo der Radius des äußeren StreifenleitungsBogens 11, 11a nicht vergrößert wird gegenüber dem Standardfall. Hiermit wird der gesamte Platzbedarf des Phasenschiebers nicht vergrößert. Bei einem Radienverhältnis von 1:3:5 lässt sich somit ein Phasenverschiebungs-Verhältnis- von 1:3:6 erzielen, und zwar mit einem Wert für K von ca. 0,83. Würde man den Wert von K bei gleichem Radienverhältnis auf ca. 0,71 erniedrigen, ergäbe sich ein Phasenverschiebungsverhältnis von beispielsweise 1:3:7. Dies verdeutlicht, wie durch Verwendung entsprechender Dielektrika eine vergleichbare Wirkung erzielt wird, also ob die Radien der einzelnen Streifenleitungsbögen entsprechend verändert werden.
Anhand von Figur 15 ist ein schematischer Querschnitt für einen derartigen Phasenschieber wiedergegeben, der beispielsweise drei Streifenleitungsbögen 11 aufweist, die in einem Standard-Radienverhältnis von 1:2:3 angeordnet sind, wenn im Zentrum Z ein zusätzlicher Strahler oder eine zusätzliche Strahlergruppe der phasenneutralen Mittellage der Antenne gespeist wird. Die äußerste Streifenleitung weist dabei die erwähnten beiden dielektrischen Zwischenlagen 55 auf, die oberhalb und unterhalb des äußersten Streifenleitungsbogens 11 angeordnet sind.
Ferner ist in Figur 15 auch noch der Boden oder die Bodenplatte 71 sowie ein zugehöriger, elektrisch ebenfalls leitfähiger Deckel oder Gehäusedeckel 73 eingezeichnet, woraus auch ersichtlich ist, dass die dielektrischen Zwischenlagen 55 einmal auf dem Boden 71 bzw. an der Innenseite des Deckels 73 befestigt sind, der äußerste Streifenleitungsbogen 11, 11a beispielsweise auf dem auf dem Boden positionierten und gehaltenen Dielektrikum 55 aufliegt und im Abstand oberhalb das an der Innenseite des Deckels 73 befestigte Dielektrikum 55 vorgesehen ist, und zwar in einem solchen Abstand zum äußersten Streifenleitungsbogen 11, dass auch noch das Abgriffelement über den Streifenleitungsbogen 11, 11a hinweg zwischen den beiden Dielektrika 55 verstellt werden kann.
Durch den erwähnten Einsatz von dielektrischem Material bei gleichbleibendem Bogenradius wird also letztlich die resultierende Phasenverschiebung erhöht. Würde das erwähnte Dielektrikum nicht gleichförmig entlang des bevorzugt äußeren Streifenleitungsbogens platziert werden, würde die erzielbare Phasenverschiebung letztlich von der Wahl der Phasenschieberposition abhängen.
Letztlich lässt sich durch Verwendung von dielektrischem Material bei in herkömmlichen Standard-Verhältnissen angeordneten Streifenleitungsabschnitten 11 eine Situation realisieren, also ob beispielsweise der zu äußerst liegende bogenförmige Streifenleitungsabschnitt überproportional entfernter vom Mittelpunkt und/oder ein zuinnerst und dem Mittelpunkt am nächsten liegender Streifenleitungsabschnitt diesem Mittelpunkt näher liegt. Gerade der zuletzt genannte Gedanke lässt sich dadurch realisieren, dass beispielsweise nur der innerste oder kleinste Streifenleitungsbogen keine dielektrischen Schichten aufweist, wohingegen die zwischen dem innersten und dem äußersten Streifenleitungsbogen vorgesehenen Streifenleitungsabschnitte mit einem Dielektrikum versehen und/oder beispielsweise der äußerste Streifenleitungsbogen mit einem Dielektrikum mit noch höherer Dielektrizitätskonstante ausgestattet ist. Dadurch lassen sich Verhältnisse realisieren, wie sie beispielsweise in den Figuren 4d, 5d, 6d, 8d, 9d oder 10d erläutert wurden.
Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich aber mit jedweder Konstruktion erzielen, die letztlich zu einer gleichen oder ähnlichen Phasenlagenänderung beiträgt.
So lässt sich die Erfindung genauso umsetzen, wenn nicht eine Mehrfach-Phasenschieber-Baugruppe, wie erörtert und beschrieben, verwendet wird, sondern beispielsweise einzelne Phasenschieber, z.B. ein einzelner differenzieller Phasenschieber nur einem einzigen teilkreisförmigen Leitungsabschnitt und einem zugeordneten Abgriffelement, worüber nur an den beiden Anschlussenden jeweils ein Strahler oder eine Strahlergruppe gespeist werden kann. Weisen die einzelnen Phasenschieber nicht unterschiedlich dimensionierte Leitungsabschnitte (Streifenleitungsabschnitte) mit unterschiedlichen Radien auf, sondern sind gleich konzipiert, müssten dann, wie an sich bekannt, entsprechende Übersetzungsgetriebe verwendet werden, um die unterschiedlichen Phasenschieber unterschiedlich stark zu verstellen. Mit anderen Worten könnte also ein Übersetzungsgetriebe verwendet werden, das für die Speisung der zuäußerst liegenden Strahler, also der entferntest liegenden Strahler, zu einer stärkeren oder überproportionalen Phasenlagenänderung beiträgt. Das Gleiche gilt für die zuinnerst liegenden Strahler oder Strahlergruppen.
Allgemein basiert das erfindungsgemäße Prinzip darauf, bei der Ansteuerung eines zunehmend größeren Down-Tilt-Winkels gleichzeitig eine überproportionale Vergrößerung der Phasendifferenz zu erzeugen, mit der die entferntesten Strahler gespeist werden im Verhältnis zu den am innersten liegenden Strahlern.
Die Erfindung ist anhand einer Gruppenantenne insbesondere für eine Mobilfunkanlage beschrieben worden, bei der es um die Absenkung des Down-Tilt-Winkels geht. Die Erfindung kann genauso auch für ein horizontal ausgerichtetes Antennenarray verwendet werden, bei welchem der Verschwenkwinkel in einer Horizontalebene oder mit einer Komponente in Horizontalrichtung anstelle in Vertikalrichtung oder mit einer Komponente in Vertikalrichtung verschwenkt werden sollen.
Anhand der beigefügten Tabellen sind für verschiedene Phasenschieber-Baugruppen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Streifenleitungsabschnitten erfindungsgemäße und bevorzugte Verhältnisse der Radien des jeweils äußersten und innersten Radius wiedergegeben, wobei diese Verhältnisse letztlich auch die erzielbaren Phasenverschiebungen bezüglich des äußersten Streifenleitungsabschnittes zum innersten Streifenleitungsabschnittes wiedergibt.

Gerade Anzahl von Strahlern/Strahlergruppen (keine Mitteneinspeisung ohne Phasenverschiebung)

	Anzahl der Streifenleitungsabschnitte
	2 (Fig. 4a-4d)	3 (Fig. 5a-5d)	4 (Fig. 6a-6d)
	R_N : R₁	R_N : R₁	R_N : R₁
			Ph_N : Ph₁
Beispiel a	= 3 : 1	= 5 : 1	= 7 : 1
Beispiel b	= 3,8 : 1	= 5,9 : 1	= 7,5 : 1
Beispiel c	= 3 : 0,7 (= 4,29 : 1)	= 5 : 0,8 (= 6,33 : 1)	= 7 : 0,8 (= 8,75 : 1)
Beispiel d	= 3,4 : 0,9 (= 3,8 : 1)	= 5,7 : 0,9 (= 6,33 : 1)	= 7,1 : 0,8 (= 8,9 : 1)
Erfindung	> 3,4 : 1	> 5,4 : 1	> 7,4 : 1
bevorzugt	> 3,5 : 1	> 5,5 : 1	> 7,5 : 1
oder	> 3,6 : 1	> 5,6 : 1	> 7,6 : 1
oder	> 3,8 : 1	> 5,8 : 1	> 7,8 : 1
bevorzugt	< 7 : 1	< 9 : 1	< 11 : 1
oder	< 6,5 : 1	< 8,5 : 1	< 10,5 : 1
oder	< 6 : 1	< 8 : 1	< 10 : 1

Ungerade Anzahl von Strahlern/Strahlergruppen (mit Mitteneinspeisung ohne Phasenverschiebung)

	Anzahl der Leitungsabschnitte
	2 (Fig. 8a-8d)	3 (Fig. 9a-9d)	4 (Fig.10a-10d)
	R_N : R₁	R_N : R₁	R_N : R₁
			Ph_N : Ph₁
Beispiel a	= 2 : 1	= 3 : 1	= 4 : 1
Beispiel b	= 2,7 : 1	= 4,4 : 1	= 5,2 : 1
Beispiel c	= 2 : 0,7 (= 2,9 : 1)	= 3 : 0,7 (= 4,3 : 1)	= 4 : 0,7 (= 5,7 : 1)
Beispiel d	= 2,5 : 0,8 (= 3,1 : 1)	= 3,6 : 0,8 (= 4,5 : 1)	= 4,6 : 0,8 (= 5,8 : 1)
Erfindung	> 2,2 : 1	> 3,2 : 1	> 4,2 : 1
bevorzugt	> 2,25 : 1	> 3,25 : 1	> 4,25 : 1
oder	> 2,30 : 1	> 3,30 : 1	> 4,30 : 1
oder	> 2,40 : 1	> 3,40 : 1	> 4,40 : 1
bevorzugt	< 4 : 1	< 5 : 1	< 6 : 1
oder	< 3,5 : 1	< 4,5 : 1	< 5,5 : 1
oder	< 3 : 1	< 4 : 1	< 5 : 1

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich unter anderem also auch durch folgende weitere Merkmale bevorzugt aus, und zwar dadurch,

dass insbesondere bei einem Antennenarray mit einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder ohne phasenneutral angesteuerte mittlere Strahleranordnung (1x) die folgende Ungleichung erfüllt ist: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1} + 0, 4$
dass insbesondere bei einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder einer phasenneutral angesteuerten mittleren Strahleranordnung (1x) die nachfolgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1} + k$

wobei k 0,25 oder vorzugsweise 0,30 und insbesondere 0,40 ist,
dass insbesondere bei einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder ohne phasenneutral angesteuerte mittlere Strahleranordnung (1x) die nachfolgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1} + k$

wobei k 0,5 oder vorzugsweise 0,6 und insbesondere 0,8 beträgt,
dass insbesondere bei einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder einer phasenneutral angesteuerten mittleren Strahleranordnung (1x) folgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \leq n + m$

wobei n eine natürliche Zahl 2, 3, 4 .. N ist, entsprechend der Anzahl der auf einer Antennenarray-Hälfte oberhalb oder unterhalb des Zentrums (Z) des Antennenarrays vorgesehenen Anzahl von Strahleranordnungen (1), und m 2,0 oder insbesondere 1,5 oder 1,0 entspricht,
dass insbesondere bei einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder ohne phasenneutrale Mittenanspeisung einer zentrumnahen Strahleranordnung (1x) die folgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \leq 2 n + m$

Die erfindungsgemäße phasengesteuerte Gruppenantenne zeichnet sich unter anderem auch durch folgende weitere Merkmale bevorzugt aus, und zwar dadurch,

dass insbesondere bei einem Antennenarray mit einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder ohne phasenneutral angesteuerte mittlere Strahleranordnung (1x) die folgende Ungleichung erfüllt ist: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} ≻ S_{N} : S_{1} + 0, 4$
dass die Gruppenantenne aus einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) besteht und/oder keine phasenneutral angesteuerte, im Bereich des Zentrums (Z) der Gruppenantenne vorgesehene Strahleranordnung (1x) umfasst,
dass die Gruppenantenne insbesondere eine ungerade Anzahl von Strahleranordnungen (1) mit einer zentrumsnah oder im Zentrum (Z) der Gruppenantenne sitzenden phasenneutral angesteuerten Strahleranordnung (1x) ausgestattet ist,
dass insbesondere bei einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder einer phasenneutral angesteuerten mittleren Strahleranordnung (1x) die nachfolgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} ≻ S_{N} : S_{1} + k$

wobei k 0,25 oder vorzugsweise 0,30 und insbesondere 0, 40 ist,
dass insbesondere bei einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/ oder ohne phasenneutral angesteuerte mittlere Strahleranordnung (1x) die nachfolgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} ≻ S_{N} : S_{1} + k$

wobei k 0,5 oder vorzugsweise 0,6 und insbesondere 0,8 beträgt,
dass insbesondere bei einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder einer phasenneutral angesteuerten mittleren Strahleranordnung (1x) folgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} < n + m$

wobei n eine natürliche Zahl 2, 3, 4 .. N ist, entsprechend der Anzahl der auf einer Antennenarray-Hälfte oberhalb oder unterhalb des Zentrums (Z) des Antennenarrays vorgesehenen Anzahl von Strahleranordnungen (1), und m 2,0 oder insbesondere 1,5 oder 1,0 entspricht,
dass insbesondere bei einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/ oder ohne phasenneutrale Mittenanspeisung einer zentrumnahen Strahleranordnung (1x) die folgende Ungleichung gilt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} < 2 n + m$

wobei n eine natürliche Zahl 2, 3, 4 .. N ist, entsprechend der Anzahl der auf einer Antennenarray-Hälfte oberhalb oder unterhalb des Zentrums (Z) des Antennenarrays vorgesehenen Anzahl von Strahleranordnungen (1) entspricht und m 3,0 oder vorzugsweise 2,5 oder vorzugsweise 2,0 entspricht,
dass zumindest der Streifenleitungsabschnitt (11, 11a) mit dem größten Radius (R_N) auf einer oder vorzugsweise auf beiden Seiten mit einem von Luft abweichenden Dielektrikum versehen ist, welches sich über die gesamte Länge des Streifenleitungsabschnittes oder über eine oder über mehrere Teillängen mit gleicher oder unterschiedlicher oder variierender Dicke vorgesehen ist.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer phasengesteuerten Gruppenantenne, die mehrere in einer Anbaurichtung (26) angeordnete Strahleranordnungen (1) mit jeweils zumindest einem Strahler (1') oder zumindest einer Strahlergruppe (1") mit mehreren Einzelstrahlern umfasst, wobei die Abstände (D) zwischen zwei benachbarten Strahleranordnungen (1) gleich sind oder weniger als 15% voneinander abweichen und alle oder ein Teil der Strahleranordnungen (1) über einen oder mehrere Phasenschieber (7) zur Strahlschwenkung angesteuert werden, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
- zumindest eine in Anbaurichtung (26) der Strahleranordnung (1) von einem Zentrum (Z) der Gruppenantenne entferntest liegende äußerste Strahleranordnung (1) wird in Abhängigkeit von der Einstellung der Strahlschwenkung mit einer relativ überproportional größeren Phasenverschiebung und/oder zumindest eine zum Zentrum (Z) der Gruppenantenne am nächsten liegenden phasengesteuerte Strahleranordnung (1) wird mit einer relativ überproportional niedrigen Phasenverschiebung derart gespeist, dass die folgende Ungleichung erfüllt ist: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq S_{N} : S_{1} + 0, 2$

wobei Ph_N und Ph₁ die durch zwei unterschiedliche Phasenschiebereinstellungen verursachten Phasenverschiebungen darstellen, wobei Ph_N die von der Phasenschiebereinstellung abhängige Phasenverschiebung an der zumindest einen vom Zentrum (Z) der Gruppenantenne entferntesten Strahleranordnung (1) und Ph₁ die Phasenverschiebung an der dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne am nächsten liegenden Strahleranordnung (1) sowie S_N dem Abstand zwischen der zumindest einen entferntest liegenden Strahleranordnung (1) und dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne und S₁ dem Abstand zwischen der zumindest einen dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne am nächsten liegenden Strahleranordnung (1) und dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne entspricht, und wobei das Zentrum (Z) der Gruppenantenne der phasenneutralen Mittellage entspricht, die auch bei unterschiedlich eingestellter Phasenlage unverändert bleibt, und

- es wird eine Phasenschieber-Baugruppe (7) mit teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitten (11, 11a) verwendet,
a) deren Radien (R_N bis R₁) im Falle einer Gruppenantenne mit einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder einer phasenneutral angesteuerten mittleren Strahleranordnung (1x) folgende Bedingungen erfüllen: $R_{N} : R_{1} \geq n + k$

wobei n einer Zahl 2, 3, 4 .. N entspricht, und zwar entsprechend der Anzahl der von der verwendeten Phasenschieber-Baugruppe (7) umfassten Zahl von Leitungsabschnitten (11), wobei k einem Wert von 0,2 und insbesondere 0,25, 0,30 oder vorzugsweise 0,40 entspricht,
oder

b) deren Radien (R_N bis R₁) im Falle einer Gruppenantenne mit einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) und/oder ohne phasenneutral angesteuerte mittlere Strahleranordnung (1x) folgende Bedingungen erfüllen: $R_{N} : R_{1} \geq 2 n - k$

wobei n einer Zahl 2, 3, 4 .. N entspricht, und zwar entsprechend der Anzahl der von der verwendeten Phasenschieber-Baugruppe (7) umfassten Zahl von Leitungsabschnitten (11), und wobei ferner k einem Wert 0,6, insbesondere 0,5, 0,4 oder vorzugsweise 0,2 entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenschieber-Baugruppe (7) verwendet wird, bei der zumindest der Streifenleitungsabschnitt (11, 11a) mit dem größten Radius (R_N) auf der ganzen oder zumindest auf einer Teillänge des Streifenleitungsabschnittes (11, 11a) auf zumindest einer oder vorzugsweise auf beiden gegenüberliegenden Seiten mit einem von Luft abweichenden Dielektrikum (55) versehen ist, wobei das Dielektrikum auf der Länge oder Teillänge mit gleicher oder unterschiedlicher Dicke und/oder mit gleicher Dielektrizitätskonstante versehen ist.
Phasenschieber-Baugruppe mit mehreren konzentrisch um einen Mittelpunkt (9) angeordneten teilkreisförmigen Leiterbahnen (11) insbesondere in Form von Streifenleitungsabschnitten (11a), wobei zumindest ein Abgriffelement (15) über die Leitungsabschnitte (11) hinweg verschiebbar ist, wodurch an den gegenüberliegenden Anschlüsse (19) an den Leitungsabschnitten (11) ein Signal mit unterschiedlicher Phasenlage erzeugbar ist, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
a) die Phasenschieber-Baugruppe erfüllt bei Verwendung mit einer Gruppenantenne mit einer ungeraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) mit zumindest einem Strahler (1') oder zumindest einer Strahlergruppe (1") oder einer phasenneutral angesteuerten mittleren Strahleranordnung (1x) zumindest eine der beiden nachfolgenden Bedingungen: $R_{N} : R_{1} \geq n + k$

oder ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq n + k$

wobei R_N den größten Radius und R₁ den kleinsten Radius eines Leitungsabschnittes (11) bzgl. der Phasenschieber-Baugruppe (7) darstellt und n einer Zahl 2, 3, 4 .. N entspricht, und zwar entsprechend der Anzahl der von der verwendeten Phasenschieber-Baugruppe (7) umfassten Zahl von Leitungsabschnitten (11), wobei k einem Wert von 0,2 und insbesondere 0,25, 0,30 oder vorzugsweise 0,40 entspricht und Ph_N und Ph₁ die durch die Leitungsabschnitte (11) mit dem größten Radius R_N bzw. den kleinsten Radius R₁ realisierten Phasenverschiebungen darstellen, die durch zwei unterschiedliche Phasenschiebereinstellungen verursacht sind,
oder

b) die Phasenschieber-Baugruppe erfüllt bei Verwendung einer Gruppenantenne mit einer geraden Anzahl von Strahleranordnungen (1) oder ohne phasenneutrale Mitteneinspeisung zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen: $R_{N} : R_{1} \geq 2 n - k$

oder ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \geq 2 n - k$

wobei R_n den größten Radius und R₁ den kleinsten Radius eines Leitungsabschnittes (11) bezüglich der Phasenschieber-Baugruppe (7) darstellt und n einer Zahl 2, 3, 4 .. N entspricht, und zwar entsprechend der Anzahl der von der verwendeten Phasenschieber-Baugruppe (7) umfassten Zahl von Leitungsabschnitten (11), wobei k einem Wert von 0,6, insbesondere 0,5, 0,4 oder vorzugsweise 0,2 entspricht, und Ph_N und Ph₁ die durch die Leitungsabschnitte (11) mit dem größten Radius R_N bzw. den kleinsten Radius R₁ realisierten Phasenverschiebungen darstellen, die durch zwei unterschiedliche Phasenschiebereinstellungen verursacht sind.
Phasenschieber-Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei einer zusätzlich zur Phasenschieber-Baugruppe (7) vorgesehenen phasenneutralen Mitteneinspeisung für eine Gruppenantenne die Phasenschieber-Baugruppe (7) folgende Bedingungen erfüllt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \leq n + m$

beträgt, wobei n eine natürliche Zahl 2, 3, 4 .. N ist, entsprechend der Anzahl der teilkreisförmigen Leitungsabschnitte (11) und m 2,0 oder insbesondere 1,5 oder vorzugsweise 1,0 entspricht.
Phasenschieber-Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschieber-Baugruppe (7) insbesondere ohne phasenneutrale Mitteneinspeisung für eine Gruppenantenne folgende Bedingung erfüllt: ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} \leq 2 n + m$

beträgt, wobei n eine natürliche Zahl 2, 3, 4 .. N ist, entsprechend der Anzahl der teilkreisförmigen Leitungsabschnitte (11) und m 3,0 oder vorzugsweise 2,5 oder vorzugsweise 2,0 entspricht.
Phasenschieber-Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien (R_N bis R₁) der teilkreisförmigen Leitungsabschnitte (11) insbesondere im Falle der Speisung einer Gruppenantenne mit einer phasenneutrale Mitteneinspeisung folgende Bedingung erfüllt: $R_{N} : R_{1} \geq n + k$

wobei n einer Zahl 2, 3, 4 .. N entspricht, und zwar entsprechend der Anzahl der von der verwendeten Phasenschieber-Baugruppe (7) umfassten Zahl von Leitungsabschnitten (11), wobei k einem Wert von 0,2 und insbesondere 0,25, 0,30 oder vorzugsweise 0,40 entspricht.
Phasenschieber-Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien (R_N bis R₁) der teilkreisförmigen Leitungsabschnitte (11) insbesondere im Fall einer Gruppenantenne ohne phasenneutrale Mitteneinspeisung folgende Bedingung erfüllt: $R_{N} : R_{1} \geq 2 n - k$

wobei n einer Zahl 2, 3, 4 .. N entspricht, und zwar entsprechend der Anzahl der von der verwendeten Phasenschieber-Baugruppe (7) umfassten Zahl von Leitungsabschnitten (11), und wobei ferner k einem Wert 0,6, insbesondere 0,5, 0,4 oder vorzugsweise 0,2 entspricht.
Phasenschieber-Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifenleitungsabschnitt (11, 11a) mit dem größten Radius (R_N) an einer Seite und vorzugsweise an beiden gegenüberliegenden Seiten über seine Gesamtlänge oder eine Teillänge mit einem von Luft abweichenden Dielektrikum versehen ist, welche vorzugsweise mit gleicher oder unterschiedlicher Dicke und/oder mit gleicher oder unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante versehen ist.
Phasengesteuerte Gruppenantenne mit folgenden Merkmalen:
- die Gruppenantenne umfasst mehrere in einer Anbaurichtung (26) vorzugsweise in gleichen Abständen (D) zueinander vorgesehene Strahleranordnungen (1), die aus zumindest einem Strahler (1') oder einer Strahleruntergruppe (1") bestehen oder diese umfassen,

- die Gruppenantenne enthält einen oder mehrere Phasenschieber (7) zur Strahlschwenkung,

- zumindest eine in Anbaurichtung (26) der Strahleranordnung (1) von einem Zentrum (Z) der Gruppenantenne entferntest liegende äußerste Strahleranordnung (1) erhält in Abhängigkeit von der Einstellung der Strahlschwenkung eine relativ überproportional größere Phasenverschiebung und/oder zumindest eine dem Zentrum der Gruppenantenne am nächsten liegende phasenschiebergesteuerte Strahleranordnung (1) erhält eine relativ überproportional niedrige Phasenverschiebung derart, dass die folgende Ungleichung erfüllt ist, ${Ph}_{N} : {Ph}_{1} ≻ S_{N} : S_{1} + 0, 2$

wobei Ph_N und Ph₁ Phasenverschiebungen, die durch zwei unterschiedliche Phasenschiebereinstellungen verursacht sind, oder die maximale Phasenverschiebung darstellen und dabei Ph_N die Phasenverschiebung an der zumindest einen vom Zentrum (Z) der Gruppenantenne entferntesten Strahleranordnung (1) und Ph₁ die Phasenverschiebung an der dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne am nächsten liegenden phasengesteuerten Strahleranordnung (1) sowie S_N dem Abstand zwischen der zumindest einen entferntest liegenden Strahleranordnung (1) und dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne und S₁ dem Abstand zwischen der zumindest einen dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne am nächsten liegenden Strahleranordnung (1) und dem Zentrum (Z) der Gruppenantenne entspricht, und wobei das Zentrum (Z) der Gruppenantenne der phasenneutralen Mittellage entspricht, die auch bei unterschiedlich eingestellter Phasenlage unverändert bleibt,
gekennzeichnet durch eine Phasenschieber-Baugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 8.