EP2548262A1 - Breitbandige omnidirektionale antenne - Google Patents

Breitbandige omnidirektionale antenne

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EP2548262A1
EP2548262A1 EP11708004A EP11708004A EP2548262A1 EP 2548262 A1 EP2548262 A1 EP 2548262A1 EP 11708004 A EP11708004 A EP 11708004A EP 11708004 A EP11708004 A EP 11708004A EP 2548262 A1 EP2548262 A1 EP 2548262A1
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EP
European Patent Office
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radiator
antenna
antenna according
slot
base plate
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EP11708004A
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English (en)
French (fr)
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EP2548262B1 (de
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Tanja Hefele
Manfred Stolle
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Kathrein SE
Original Assignee
Kathrein Werke KG
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Publication date
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Publication of EP2548262A1 publication Critical patent/EP2548262A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/12—Longitudinally slotted cylinder antennas; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/16—Folded slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements

Definitions

  • the invention relates to a broadband omnidirectional antenna according to the preamble of patent claim 1.
  • Omnidirectional antennas are used, for example, as indoor antennas. They are multiband capable and preferentially emit with a vertical polarization orientation. You can do this include a ground or ground plate, which may be designed, for example, disk-shaped, on the transversely and in particular perpendicular to the base plate a monopole radiator rises. The entire assembly is usually covered by means of a protective housing, ie an antenna cover (radome).
  • a generic omnidirectional and thereby vertically polarized antenna has become known for example from EP 1 695 416 Bl.
  • the known monopole radiator rises vertically above a base plate or counterweight surface, from which it is galvanically isolated.
  • the vertically polarized monopole radiator At least approximately assumes a conical or frusto-conical radiator section (which points away from the base plate or counterweight surface with its divergent extension) and / or a cylindrical or cup-shaped radiator section.
  • the counterweight surface is adjoined first by the conical or frustoconical radiator section facing away from the counterweight surface with its diverging extension, which then merges into a tubular radiator section.
  • a preferred supply via a serial line coupling, which is formed in the central or symmetry axis of the monopole radiator.
  • Such an antenna type has proven particularly useful as an indoor antenna. It is characterized by its wide bandwidth and simultaneous operation in different frequency ranges, and this with a very low overall design.
  • omnidirectional antennas explained above, fundamentally completely different types of antenna have become known.
  • US 5,220,337 A describes. a directional radiator, which is formed, for example in the form of a cavity radiator with a plurality of circumferentially spaced slots at its circumferential side walls, wherein the slots are fed separately via separate coaxial lines.
  • an antenna for the satellite reception is known as known.
  • This antenna comprises a broadband omnidirectional antenna with a monopole radiator which is vertically polarized and extends over a base plate or counterweight surface. che rises.
  • the omnidirectional antenna is designed as a dual-polarized antenna, wherein the dual-polarized antenna in addition to the vertically polarized monopolar radiator comprises a horizontally polarized beam 1er.
  • Object of the present invention is to provide an omnidirectional antenna, which is basically broadband, opens up a wider range of applications compared to the prior art and also claim little space.
  • the antenna according to the invention now consists of a dual-polarized omnidirectional antenna and comprises a vertically polarized monopole radiator and an additional horizontally polarized radiator device.
  • the solution according to the invention can be realized in that slits extending in the circumferential direction in a conical and / or cylindrical emitter or emitter section of a vertically polarized monopole emitter are inserted in the axial longitudinal direction of the emitter.
  • this can be done by using corresponding coupling pins or coupling lines, which are preferably arranged inside in the hollow, rotationally symmetrical or at least approximately rotationally symmetrical monopole - shaped radiator so that they in the same
  • the slots in the lateral surface of the at least approximately rotationally symmetrical monopole radiator intersect.
  • the Feeding is preferably carried out by a central star-shaped distribution point in the interior of the surrounded by a lateral surface monopole radiator.
  • the feed structure can be formed differently.
  • a central feed point (on a printed circuit board) may be provided from which the feed lines for the slot radiators emanate.
  • the feed can also be made via coaxial cable or any other lines consisting of at least two conductors (two-wire line, microstrip, slotline, etc.), wherein the outer conductor of each coaxial cable (a conductor) with respect to each slot on one side of the slot and the inner conductor (the other conductor) crossing the slot is electrically (or capacitively) electrically coupled on the other side of the slot.
  • the feed structure for the horizontally polarized radiator can also take place, for example, via a microstrip line structure.
  • a disk-shaped substrate dielectric
  • a disk-shaped substrate is preferably arranged in the interior of the conical, truncated cone and / or cylindrical monopole radiator, parallel to the counterweight surface, with radial feed lines leading from a central star-shaped distribution point outside and there in the same circumferential direction partially circular in a minimum possible predetermined distance to the lateral surface of the cylindrical or frusto-conical monopole radiator are led to a terminal end, said part-circular line sections intersect the slots and thereby stimulate.
  • a multiple Vival- di-antenna arrangement is proposed as a feed structure for the slots in the shell of the monopole radiator.
  • a Vivaldi antenna is known to be a special case of a "longitudinal antenna", more particularly a special case of a “tapered slot antenna” (TSA), with the edges or edges of the slot preferably from a closed end to its open end expand in a funnel shape with a defined exponential formula.
  • TSA tapeered slot antenna
  • This funnel-shaped slot thus serves as a radiating element, wherein the feeding and excitation of the slot can take place via a feeding microstrip line crossing the slot.
  • Vivaldi antennas can be realized in a very broadband manner.
  • Vivaldi antennas or other, in particular linearly taped slot antennas have an advantage in so far as they are structurally simple to implement, can be arranged within the rotationally symmetrical hollow body of the monopole radiator (thus not to an enlargement contribute to the overall height) and, in particular, the preferred exponential funnel shapes, that is to say the various emission directions of the Vivaldi antennas, can be aligned directly with the slots in the rotationally symmetric or rotationally similar design of the shell surface of the monopole radiator.
  • the number of mentioned slots in the lateral surface of the at least approximately rotationally symmetrical monopole radiator can be chosen differently.
  • at least three or four slots extending in the circumferential direction of the lateral surface of the monopole radiator are provided.
  • the length and width of the slots can be optimized according to the frequency ranges to be used.
  • the slots open in the vertical beam direction of the raonopolformigen radiator open, but may also be formed closed in particular with correspondingly longer dimensioning.
  • the slot structure in the circumferential direction can be repetitively designed so that it is U-shaped, ie consists of a double slot, in which case the electrically conductive surface remaining between the double slot can be held by a dielectric support structure, for example for filling inserted in the slots are.
  • the feeding of the vertically polarized radiator device can be done via the central axis, i. the axis of symmetry of the monopole radiator, for example by means of a serial (capacitive) coupling for the monopole-shaped vertically polarized radiator, as described in DE 103 59 605 B4.
  • the feed of the horizontally polarized radiator is preferably realized by means of a coaxial cable which extends once through a passage opening in the mass or counterweight surface and is arranged with a predetermined cable length on the counterweight surface, until the coaxial cable passes through a further passage opening in the lateral surface of the monopole-shaped radiator, where it is electrically conductively connected to this lateral surface, for example, is guided into the interior thereof, up to an abovementioned star-shaped distributor point of a corresponding feed structure for exciting the slots.
  • the coaxial feeders for the horizontally polarized radiator device which extend outside the generally rotationally symmetrical monopole radiator, preferably have a length which is chosen such that it is not a multiple of ⁇ / 2 of an operating wavelength used by the vertically polarized radiator.
  • the feed for the vertically and horizontally polarized radiator but also vice versa, so that, for example, the supply of horizontally polarized radiator in the vertical central or symmetry axis takes place and the supply for the vertically polarized monopole radiator outside this Central or symmetry axis.
  • a spatial representation of a first embodiment according to the invention of an omnidirectional antenna a spatial flatter representation in deviation to Figure 1 only with respect to the monopole radiator with introduced in the radiator shell longitudinal or vertical slots; a schematic axial cross-sectional view perpendicular to the counterweight surface with respect to the embodiment of Figure 1 or 2; a partial schematic representation of a serial (capacitive) supply of the monopole radiator; a schematic plan view of a first inventive feed structure using multiple Vivaldi antennas; a corresponding view to Figure 5, but on the back of reproduced in Figure 5 board or dining structure; a vertical longitudinal sectional view comparable to Figure 3 but with respect to a modified monopole radiator; a perspective view of a modified embodiment of an omnidirectional antenna without playback of the counterweight surface; a partial view of a vertical slot in the lateral surface of the monopole radiator 1 in the case of a coaxial feed structure; and a modified to Figure 1 exemplary embodiment using double slots.
  • the dual-polarized omnidirectional antenna comprises a substantially vertically polarized antenna device 1 (ie a substantially vertically polarized radiator 1) and a substantially horizontally polarized antenna device 3 (ie substantially horizontally polarized radiator device). 3).
  • the entire antenna arrangement is constructed on a base, base or ground plate 5 or surface 5, which is also referred to below as a counterweight surface 5 or reflector 5.
  • this counterweight surface 5 is circular or disk-shaped. But completely different shapes are possible.
  • the counterweight surface 5 may be formed, for example, square, rectangular, oval, etc., in general also n-polygonal, etc. Other embodiments of the counterweight surface, e.g. as a grid, are conceivable.
  • the vertically polarized antenna device 1 consists essentially of the mentioned monopole-like radiator device 1, which is designed in the embodiment shown hollow cylinder linderförmig. In other words, the vertically polarized monopole radiator 1 is at least approximately rotational body 11, i.
  • the rotary body 11 in particular as an inner hollow rotary body 11 with a rotary or radiator sheath IIa formed the rotationally symmetric to a central or symmetry axis 9.
  • the rotary body 11 has a predetermined height H, which measures from the counterweight surface 5 to the upper edge 13 of the cylindrical monopole radiator 1.
  • the monopole-shaped steel 1 in the embodiment shown in the form of a cylindrical radiator la, is galvanically separated from the mass or counterweight surface 5, as in particular in the very oblique perspective representation according to Figure 2 and in the axia-. len vertical sectional view of Figure 3 can be seen.
  • the cylindrical radiator device la next to the here cylindrical radiator shell IIa the cup-shaped, adjacent to the ground or counterweight surface 5 extending bottom IIb includes.
  • An insulating sleeve 21 is then placed on top, with a widened abutment flange 21a underneath, onto which then the vertically polarized radiator device 1, 1a formed with a cylindrical coupling section 11c with ih-
  • the cylindrical radiator shell 11a is electrically connected to the cylindrical coupling section 11c via the bottom IIb, that is to say is galvanically connected.
  • the radiator 1 are fed with its electrically conductive radiator shell IIa via an inner conductor 17b, which passes through an electrically connected to the counterweight surface 5 outer conductor 17a thereof, whereby a coaxial connector 17 in the area the recess of the counterweight surface 5 is formed (as seen in Figure 3).
  • an insulator is also provided between the inner and outer conductors and between the counterweight surface 5 and the base IIb, by means of which the emitter 1 is kept separate from the counterweight surface 5 and the inner conductor 17b from the outer conductor 17a.
  • Vivaldi antenna devices 25 are “tapered slot antennas" (TSAs) - ie widened slot antennas. These are therefore broadband antennas, which also serve as the sole radiating elements. For example, be used in the millimeter wave range. Often they are realized on a double-sided metallized substrate 23.
  • the dielectric 23 is disc-shaped and has a diameter which is equal to or slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical electrically conductive jacket IIa.
  • Vivaldi antennas 25 are provided on this disc-shaped substrate 23 at equal intervals in the circumferential direction, ie, in other words, they are formed offset in the circumferential direction relative to one another at a 90 'spacing.
  • Each of the slot-shaped recesses 29 begins with a circular recess 33 usually adjacent to the vicinity of the center 31 of the substrate 23, wherein of the four circular, also offset in 90 'circumferentially recesses 33 each outwardly funnel-shaped widening slot-shaped Structure 29 emanates, in the region of which the substrate 23 is freed from a conductive layer.
  • this circular space 33 which is formed by the slot-shaped recess 29 Slot line 29 'broadband completed, this circular space 33 is preferably by a quarter wavelength long.
  • the slot-shaped recesses 29, which widen outwards in the shape of a funnel extend in the radial direction, ie they are preferably symmetrical with respect to a radial vector passing through the center 31.
  • edges 29 "of the slot-shaped recess 29 delimiting the slot lines 29 ' can be designed differently for adapting the broadband of the antenna.”
  • these slot lines 29' have a funnel-shaped widening towards the outside, the curve of the edges 29 delimiting the slot lines 29 ". can follow an exponential function.
  • each slot feed line 35 initially runs with a radial line section 35a, to which a second line section 35b which extends at right angles thereto in the exemplary embodiment shown (which runs parallel to the radial vectors emanating from the center 31), and then into one to third, again right angle angled line section 35c, which cuts the respective slot line 29 'transversely and preferably vertically.
  • a radial line section 35a to which a second line section 35b which extends at right angles thereto in the exemplary embodiment shown (which runs parallel to the radial vectors emanating from the center 31), and then into one to third, again right angle angled line section 35c, which cuts the respective slot line 29 'transversely and preferably vertically.
  • Other, for example, arcuate courses of the feeders 35 are also possible.
  • the strip-line-shaped slot lines 35 on the substrate are closed with a corresponding surface element 35d, which may be triangular or circular-sector-shaped or similar.
  • the respective multiple bends of the feed slot lines 35 take place in the same direction in the circumferential direction, so that a next slot line section 35b and so on adjoin each radial line section 35a in the circumferential direction continuously in the same direction.
  • the mentioned slot supply lines 35 are formed on the upper side 23b of the substrate 23, ie opposite the slot lines 29 'of the Vivaldi antennas 25 (see Figure 6, wherein the formed on the opposite side of the substrate 25 slot lines 29' are shown by dashed lines ).
  • a coaxial feed line leading to the branching point 37 for this horizontal antenna arrangement is connected such that the outer conductor of a coaxial cable 41 is galvanically connected to the conductive layer 27 on the underside 23b of the substrate 23, whereas the inner conductor of such a coaxial cable connection passes through an opening in the substrate 23 is guided upward and galvanically connected to the central star branch point 37.
  • the individual are funnel-shaped outwardly widened Slot lines 29 'arranged so that their outwardly facing opening portions 29a each adjacent to in the lateral surface IIa of the cylindrical radiator device 1, la extending slots 43 terminate, so that via the respective Vivaldi antenna or generally the "tapered slot” antenna 25 of corresponding vertical slot 43 is excited.
  • the board or feed structure is therefore also characterized in that the slot lines 29 * resulting from the free spaces 33 outgoing slot lines 29 'on the board or the substrate 23 for all slot or Vivaldi antennas 25 a common contiguous metallized surface 27th although the metalized areas for the individual Vivaldi antennas could be separated, which is less favorable.
  • the omnidirectional characteristic can be further improved by increasing the number of corresponding Vivaldi antennas which are offset in the direction of rotation. In other words, 2, 3 or 5, 6, 7 etc.
  • Vivaldi antennas could be arranged offset in the circumferential direction, then on the opposite side a correspondingly larger number of feeders 35 would have to be provided, the individual feed line sections 35a, 35b, 35c would have to be adjusted angularly such that the last feeder line section 35c causing the actual feed intersects the associated slot-shaped recess 29, namely preferably at right angles to its radial extension.
  • the electric field propagates in each individual Vivaldi antenna from the center to the edge of the board, whereby the electric field vector in the slot is parallel to the surface of the board. In other words, the electric field vector is already horizontally polarized relative to the overall antenna. By this electric field, in turn, the individual slots 43 are excited to radiate.
  • the omnidirectional antenna is constructed so that the monopole radiator 1 faces in the vertical direction, that is, the counterweight surface is aligned horizontally. Accordingly, the feed structure 111 with the board or the substrate 23 is horizontally aligned (namely parallel to the counterweight surface and thus perpendicular to the monopole radiator), so that from the inside to the outside preferably funnel-shaped widening slot radiator (Vivaldi radiator) in the counterweight surface 5 parallel horizontal plane are aligned and thus act this radiator as a horizontal radiator.
  • the corresponding vertical and horizontal directions would point in different directions, depending on the antenna orientation.
  • a feed or Feed structure preferably proposed on a board, via which a coupling to the slots can be made from a central location, in particular capacitive.
  • the feed line 41 for feeding the Vivaldi -Antennenimplantation 25 inside lld the rotationally symmetric and inside hollow body of revolution 11 or Strahlermantel IIa run, for example, the mentioned coaxial feed cable 41 inside lld via a bore 45 through the bottom IIb or Jacket surface IIa of the vertically polarized antenna device 1 and is passed through a further bore 47 in the counterweight surface 5 on the underside of the counterweight surface 5.
  • the coaxial cable 41 may be connected to a further coaxial connector 117.
  • This portion 41a of the feeder cable 41 outside the radiator 1 and above the counterweight surface 5 is not intended to be an integer multiple of half of an operating wavelength used by the vertically polarized antenna.
  • the supply of the vertically polarized monopole radiator 1 via the aforementioned serial (capacitive) power supply in the center of the antenna array (or via the central Supply according to Figure 3 via a connector provided there) and the feeding of the horizontally polarized radiator device 3 via staggered coaxial feed cable 41 or vice versa can be made such that the Vivaldi antenna devices 25 are fed centrally via a running in the central axis 9 coaxial cable, whereas the vertically polarized monopole radiator device 1 is fed via a radially offset eccentric coaxial cable.
  • FIG. 7 schematically shows, in a vertical section, that the monopole-shaped vertically polarized antenna device 1 does not necessarily have to consist of a cylinder-shaped radiation body 1a, but alternatively also of a cone-shaped or frustoconical radiation body 1b, or preferably of one, running away from the counterweight surface 5 Radiating body may exist, the staggered offset to the ground surface 5 starting a wedge-shaped widening first antenna section lb and an adjoining cylindrical antenna section la, as is generally known from the already mentioned DE 103 59 605 B4, on the disclosure content in so far in full reference is made.
  • This also forms a rotational body 11 or at least approximately a rotational body 11 as a particularly efficient, vertically polarized monopole-shaped radiator.
  • the slots 43 running away from the counterweight surface 5 in the radiator shell IIa could be formed completely or partially at the level of the conically widening radiator 1b or radiator section 1b, although this somewhat impairs the radiation behavior. In the following, modifications are discussed in more detail.
  • a modified exemplary embodiment is shown with reference to FIG. 8, in which the feeding of the vertical slots 43 in the cylindrical or shell-shaped radiator 1a of the vertically polarized monopole radiator 1 is not via "tapered slot” antenna devices (TSA) but via, for example a microstrip radiation coupling takes place.
  • TSA tapeered slot antenna devices
  • a substrate or a dielectric 23 is likewise provided in the interior of the rotationally symmetrical or rotation-like radiator 1 designed as a hollow body which, starting from a central point 37, comprises a slot feed line 35 which likewise comprises a first radial line section 35a (the one of FIG mentioned star point 37 emanates), and then immediately adjacent to the hollow body-like cylindrical or frusto-conical shell IIa of the radiator device 1 merges into a part-circular slot line section 35b, which immediately adjacent to the inner wall 11 "of the radiator sheath IIa and the vertical slots 43 introduced there crossed ( preferably parallel to the counterweight surface 5).
  • the slots 43 can be excited correspondingly in principle, as is the case with slot antennas.
  • the additional feed structure 111 provided in the interior 11 'of the vertically polarized antenna device 1, la for the horizontally polarized antenna device can be arranged deeper below the upper peripheral edge 13, in particular also because in the embodiment according to FIGS 9 that the total height H of the cylindrical vertically polarized antenna device 1 may be higher than in the embodiment of FIG. 1, and therefore vertical slots 43 are also usable which are not open on one side but open in both directions , So are limited by a corresponding skirt portion of the vertically polarized antenna device 1.
  • the slot length of the slots 43 unlike the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 7, should not amount to ⁇ / 4 but K / 2.
  • FIG. 9 Notwithstanding Figure 8 is shown in an enlarged detail representation according to Figure 9 that a feed of the vertical slots 43 (regardless of whether they are closed or as the embodiments of Figures 1 to 4 are open at the top) not only via microstrip lines, but also via coaxial cable 49 or any other lines that consist of at least two conductors (two-wire line, microstrip, slotline, etc.) can take place, wherein the outer conductor 49a of the coaxial cable 49 preferably ends in front of the respective vertical slots and the inner shell 11 'of the cylindrical radiator 1 is galvanically connected, whereas the inner conductor 49b crosses the slot 43 and projects beyond in the transverse direction.
  • strip-shaped, ie in particular rectangular slots 43, 43 ' have been shown.
  • the slots may also have a different shape. It is possible, for example, that the slots are designed trapezoidal or trapezoidal apart or converge from a middle section upwards and downwards. verses modifications are feasible here.
  • the center longitudinal line of the slots 43, 43 'in the radiator shell IIa of the rotary body 11 of the monopole radiator 1, 1a will be introduced so that these mean longitudinal lines lie in the slots 43 in a vertical plane perpendicular to the counterweight face 5 , in which also the central or symmetry axis 9 of the entire omnidirectional antenna is located.
  • the slots 43 in the rotationally symmetrical jacket IIa of the monopole radiator 1 can also be designed as U-shaped double slots 43 'which are open at the top.
  • the corresponding wavelengths are in each case related to the associated operating frequencies in which the omnidirectional antenna is to be used.
  • the material portions 11x remaining between the double slots (which are metallized and / or electrically conductive) are held in the slots 43 by dielectric inserts or the entire structure is constructed on a dielectric, in which accordingly conductive surfaces are applied, with the omission of electrically conductive layers at the locations where the slots or double slots or U-shaped slots 43, 43 'are formed.
  • Such an omnidirectional antenna can be used for different operating frequencies or operating bands.
  • different frequency ranges are possible for the horizontally and vertically polarized antenna, if this brings an advantage.
  • the number of slots is selected.
  • the distance between adjacent slots on the surface of the monopole radiator should not be too large, in particular not greater than ⁇ (where ⁇ is an operating wavelength used by the horizontally polarized antenna unit) to ensure sufficient roundness of the radiation characteristic of the horizontally polarized antenna.
  • ⁇ is an operating wavelength used by the horizontally polarized antenna unit
  • the slots 43, 43 ' are excited separately by the feed structure 111, for example in the form of coaxial cables, in the form of radiation coupling using microstrip lines or in the form of slot antennas (in particular Vivaldi antennas), and be fed.
  • a linear polarization in the horizontal plane is achieved with a corresponding orientation, namely, when the board structure and the counterweight surface are aligned in the horizontal direction and the monopole radiator points in the vertical direction.

Landscapes

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

Abstract

Eine verbesserte breitbandige omnidirektionale Antenne zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: - die omnidirektionale Antenne ist als dualpolarisierte Antenne ausgebildet, - die dualpolarisierte Antenne umfasst neben dem verikalpolarisierten monopolförmigen Strahler (1; 1a, 1b) einen horizontal polarisierten Strahler (3), - der horizontal polarisierte Strahler (3) umfasst Schlitze (43, 43') die in dem Strahlermantel (11a) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (1; 1a, 1b) in Umfangsrichtung versetzt liegend vorgesehen sind, im Inneren (11d) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (1; 1a, 1b) ist eine Anspeiseeinrichtung (111) für den horizontal polarisierten Strahler (3) vorgesehen, und - die Anspeiseeinrichtung (111) umfasst für mehrere Schlitze (43, 43') separate Speiseeinrichtungen (111a), worüber die jeweils zugeordneten Schlitze (43, 43') separat angeregt werden.

Description

Breitbandige omnidirektionale Antenne
Die Erfindung betrifft eine breitbandige omnidirektionale Antenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Omnidirektionale Antennen werden beispielsweise als In- door-Antennen eingesetzt. Sie sind multibandfähig und strahlen bevorzugt mit einer vertikalen Polarisationsausrichtung. Sie können dazu eine Grund- oder Masseplatte umfassen, die beispielsweise scheibenförmig gestaltet sein kann, auf der sich quer und insbesondere senkrecht zur Grundplatte ein monopolförmiger Strahler erhebt. Die gesamte Anordnung ist in der Regel mittels eines Schutzgehäuses, d.h. einer Antennenabdeckung (Radom) abgedeckt. Eine gattungsbildende omnidirektionale und dabei vertikal polarisierte Antenne ist beispielsweise aus der EP 1 695 416 Bl bekannt geworden. Der daraus bekannte monopolförmi- ge Strahler erhebt sich senkrecht über einer Grundplatte oder Gegengewichtsfläche, von der er galvanisch getrennt ist. Der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler um- fasst dabei zumindest näherungsweise einen kegel- oder kegelstumpfförmigen Strahlerabschnitt (der mit seiner divergierenden Erweiterung von der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche weg weist) und/oder einen zylinder- oder topfförmigen Strahlerabschnitt. Vorzugsweise schließt sich an die Gegengewichtsfläche zunächst der von der Gegengewichtsfläche mit seiner divergierenden Erweiterung wegweisende kegel- oder kegelstumpfförmige Strahlerabschnitt an, der dann in einen rohrförmigen Strahlerabschnitt über- geht. Eine bevorzugte Speisung erfolgt über eine serielle Leitungskopplung, die in der Zentral- oder Symmetrieachse des Monopolstrahlers ausgebildet ist.
Ein derartiger Antennentyp hat sich insbesondere als In- door-Antenne sehr bewährt. Er zeichnet sich durch seine große Bandbreite bei gleichzeitigem Betrieb in verschiedenen Frequenzbereichen aus, und dies bei einer insgesamt sehr niedrig bauenden Gestaltung. Neben derartigen vorstehend erläuterten omnidirektionalen Antennen sind grundsätzlich auch ganz andere Antennentypen bekanntgeworden. So beschreibt die US 5 220 337 A z.B. einen Richtstrahler, der beispielsweise in Form eines Hohlraumstrahlers mit mehreren, an seinen umlaufenden Sei- tenwänden in Umfangsrichtung versetzt liegenden Schlitzen ausgebildet ist, wobei die Schlitze getrennt über separate Koaxialleitungen gespeist werden.
Aus der DE 10 2008 003 532 AI ist eine Antenne für den Satellitenempfang als bekannt zu entnehmen. Diese Antenne umfasst eine breitbandige omnidirektionale Antenne mit einem monopolförmigen Strahler, der vertikal polarisiert ist und sich über einer Grundplatte oder Gegengewichtsflä- che erhebt. Die omnidirektionale Antenne ist dabei als dualpolarisierte Antenne ausgebildet, wobei die dualpolarisierte Antenne neben dem vertikalpolarisierten mono- polförmigen Strahler einen horizontal polarisierten Strah- 1er umfasst.
Aus der Veröffentlichung "Vu T.A. et al . : UWB Vivaldi Antenna for Impulse Radio Beamforming. In: Konferenzbericht NORCHIP 2009, S. 1-5" ist eine breitbandige Vivaldi- oder vivaldi-ähnliche Antenneneinrichtung vom Grundsatz her als bekannt zu entnehmen. Die gezeigten und beschriebenen Vivaldi-Antennen sind dabei mit einer Microstrip- Struktur aufgebaut . Schließlich ist aus der US 4,763,130 eine Antennenanordnung mit einem Zylindermantel als bekannt zu entnehmen, in welchem in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende und parallel zueinander sowie zur axialen Zentralachse verlaufende Schlitze im Strahlermantel ausgebildet sind, die mittels einer im Inneren des Strahlermantels verlaufenden Anspeiseeinrichtung gespeist werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine omnidirektionale Antenne zu schaffen, die grundsätzlich breitbandig ist, eine gegenüber dem Stand der Technik noch breitere Einsatzmöglichkeit eröffnet und dabei ebenfalls wenig Bauraum beanspruchen soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An- spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben . Es kann als durchaus überraschend bezeichnet werden, dass die erfindungsgemäße Antenne - verglichen mit herkömmlichen Lösungen - weitere Vorteile offenbart, ohne dass die Antenne insgesamt beispielsweise mehr Bauraum beanspruchen würde .
Im Gegensatz zu dem gattungsbildenden einfach-polarisier- ten Rundstrahler besteht die erfindungsgemäße Antenne nunmehr aus einem dualpolarisierten Rundstrahler und umfasst dazu einen vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler und eine zusätzliche horizontal polarisierte Strahlereinrichtung .
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich dadurch realisie- ren, dass in einem kegel- und/oder zylinderförmigen Strahler oder Strahlerabschnitt eines vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers in Umfangsrichtung versetzt liegend in axialer Längsrichtung des Strahlers verlaufende Schlitze eingebracht sind. Diese eröffnen die Möglich- keit, dass innerhalb des in der Regel rotationssymmetrischen monopolförmigen Strahlers eine entsprechende Anspei - seeinrichtung vorgesehen ist, worüber die Schlitze unter Erzeugung eines horizontal polarisierten Abstrahl-Diagram- mes angespeist werden können.
Erfindungsgemäß kann dies durch Verwendung entsprechender Koppelstifte oder Koppelleitungen erfolgen, die bevorzugt innenliegend in dem hohlen, rotationssymmetrischen oder zumindest näherungsweise rotationssymmetrischen monopol - förmigen Strahler so angeordnet sind, dass sie in gleicher
Umfangsrichtung von einem Speisepunkt kommend die Schlitze in der Mantelfläche des zumindest näherungsweise rotationssymmetrischen monopolförmigen Strahlers kreuzen. Die Speisung erfolgt dabei bevorzugt von einem zentralen sternförmigen Verteilungspunkt im Inneren des von einer Mantelfläche umgebenen monopolförmigen Strahlers. Die Speisestruktur kann dabei unterschiedlich gebildet sein. Es kann beispielsweise ein zentraler Speisepunkt (auf einer Leiterplatine) vorgesehen sein, von dem die Speiseleitungen für die Schlitzstrahler ausgehen. Ebenso könnte auch ein rohr- oder kegelstumpfförmiger Träger (in Anpassung an die Formgebung des monopolförmigen Strahlers) im Inneren dieses Strahlers eingefügt werden, auf welchem unter Verwendung eines galvanischen Kontaktes mit der elektrisch leitfähigen Mantelfläche des monopolförmi- gen Strahlers die entsprechenden Speiseleitungen ausge- bildet sind. Unterschiedliche Prinzipe sind dabei realisierbar. Die Einspeisung kann aber ebenso über Koaxialkabel oder beliebige andere Leitungen, die aus mindestens zwei Leitern bestehen ( Zweidrahtleitung, Microstrip, Slotline usw.) vorgenommen werden, wobei der Außenleiter eines jeden Koaxialkabels (ein Leiter) bezüglich jeden Schlitzes auf der einen Seite des Schlitzes und der den Schlitz kreuzende Innenleiter (der andere Leiter) auf der anderen Seite des Schlitzes elektrisch galvanisch (oder kapazitiv) angekoppe1t ist.
Die Speisestruktur für den horizontal polarisierten Strahler kann zudem beispielsweise über eine Mikrostrip-Lei- tungs -Struktur erfolgen. Mit anderen Worten wird bevorzugt ein scheibenförmiges Substrat (Dielektrikum) im Inneren des kegel-, kegelstumpf- und/oder zylinderförmigen monopolförmigen Strahlers angeordnet, und zwar parallel zur Gegengewichtsfläche, wobei von einem zentralen sternförmigen Verteilungspunkt aus radiale Speiseleitungen nach außen und dort jeweils in gleicher Umfangsrichtung teil- kreisförmig in einem möglichst geringen vorgegebenen Abstand zu Mantelfläche des zylinder- oder kegelstumpfförmigen monopolförmigen Strahler bis zu einem Abschlussende geführt werden, wobei diese teilkreisförmigen Leitungsabschnitte die Schlitze kreuzen und dadurch anregen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform jedoch wird als horizontale Strahlereinrichtung eine mehrfache Vival- di-Antennenanordnung als Anspeisestruktur für die Schlitze im Mantel des Monopolstrahlers vorgeschlagen.
Bei einer Vivaldi -Antenne handelt es sich bekanntermaßen um einen Spezialfall einer "Longitudinalantenne" , noch genauer um einen Spezialfall einer "tapered slot antenna" (TSA) , wobei die Kanten oder Ränder des Schlitzes sich bevorzugt von einem geschlossenen Ende aus zu ihrem offenen Ende hin mit einer definierten Exponentialformel trichterförmig aufweiten. Dieser trichterförmig aufgewei- tete Schlitz dient somit als Abstrahlelement, wobei die Speisung und Anregung des Schlitzes über eine den Schlitz kreuzende Speise-Mikrostrip-Leitung erfolgen kann.
Bei entsprechender Wahl der geometrischen Abmessungen und geschickter Dimensionierung der Anspeisung lassen sich Vivaldi-Antennen sehr breitbandig realisieren.
Im Rahmen der Erfindung weisen Vivaldi -Antennen oder andere, insbesondere linear getaperte Schlitzantennen einen Vorteil insoweit auf, als sie zum einen bautechnisch einfach zu realisieren sind, innerhalb des rotationssymmetrischen Hohlkörpers des monopolförmigen Strahlers angeordnet werden können (somit also nicht zu einer Vergrößerung der Bauhöhe beitragen) und vor allem die bevorzugt expo- nentiellen Trichterformen, also die diversen Abstrahlrichtungen der Vivaldi -Antennen unmittelbar mit den Schlitzen in der rotationssymmetrischen oder rotations- ähnlichen Ausbildung der Mantelfläche des monopolförmigen Strahlers ausgerichtet werden können. Durch diesen Aufbau und durch die zwischen der Vivaldi -Antenne und der schlitzförmigen Ausgestaltung insbesondere der zylinderförmigen Mantelfläche des monopolförmigen Strahlers ergibt sich eine besonders hohe Breitbandigkeit unter Vermeidung von Toleranzproblemen.
Die Anzahl der erwähnten Schlitze in der Mantelfläche des zumindest näherungsweise rotationssymmetrischen monopol- förmigen Strahlers kann unterschiedlich gewählt werden. Je höher die Anzahl der Schlitze ist, umso rundsymmetrischer wird das horizontale Strahlungsdiagramm. Bevorzugt werden zumindest drei oder vier in Umfangsrichtung der Mantelfläche des monopolförmigen Strahlers verlaufende Schlitze vorgesehen.
Länge und Breite der Schlitze können entsprechend den zu verwendenden Frequenzbereichen optimiert werden. Bevorzugt enden die Schlitze in vertikaler Strahlrichtung des raono- polformigen Strahlers offen, können aber insbesondere bei entsprechend längerer Dimensionierung auch geschlossen ausgebildet sein. Ebenfalls kann die Schlitzstruktur in Umfangsrichtung sich wiederholend so ausgebildet sein, dass sie U-förmig gestaltet ist, also aus einem Doppel- schlitz besteht, wobei dann die zwischen dem Doppelschlitz zurückbleibende elektrisch leitfähige Fläche durch eine dielektrische Trägerkonstruktion gehalten werden kann, die beispielsweise zur Auffüllung in die Schlitze eingefügt sind. Möglich wäre es ebenso den gesamten oder große Teile des monopolförmigen Strahlers auf einem dielektrischen Körper auszubilden, auf dem die entsprechend elektrisch leitfähige Mantelfläche als Schicht ausgebildet ist, so dass hierdurch auch entsprechende U-förmige Doppelschlitze problemlos durch Weglassung elektrisch leitfähiger Schichtabschnitte gebildet werden können.
Die Anspeisung der vertikal polarisierten Strahlerein- richtung kann über die Zentralachse, d.h. die Symmetrieachse des monopolförmigen Strahlers erfolgen, beispielsweise mittels einer seriellen (kapazitiven) Kopplung für den monopolförmigen vertikal polarisierten Strahler, wie es in der DE 103 59 605 B4 beschrieben ist. In diesem Fall wird bevorzugt die Speisung des horizontal polarisierten Strahlers mittels eines Koaxialkabels realisiert, welches einmal durch eine Durchtrittsöffnung in der Masse- oder Gegengewichtsfläche hindurch verläuft und mit einer vorgegebenen Kabellänge auf der Gegengewichtsfläche verlau- fend angeordnet ist, bis das Koaxialkabel durch eine weitere Durchtrittsöffnung in der Mantelfläche des monopol- förmigen Strahlers, an der es beispielsweise elektrisch leitend mit dieser Mantelfläche verbunden ist, in dessen Innenraum hineingeführt wird, und zwar bis zu einer er- wähnten sternförmigen Verteilerstelle einer entsprechende Speisestruktur zur Anregung der Schlitze.
Die außerhalb des in der Regel rotationssymmetrischen mo- nopolförmigen Strahlers verlaufenden koaxialen Speiselei- tungen für die horizontal polarisierte Strahlereinrichtung haben vorzugsweise eine Länge, die so gewählt wird, dass sie nicht das Vielfache von λ/2 einer vom vertikal polarisierten Strahler benutzten Betriebswellenlänge ist. Im Rahmen der Erfindung kann die Speisung für den vertikal und den horizontal polarisierten Strahler aber auch umgekehrt erfolgen, so dass beispielsweise die Speisung der horizontal polarisierten Strahler in der vertikalen Zen- tral- oder Symmetrieachse erfolgt und die Speisung für den vertikal polarisierten monopolförmigen Strahler außerhalb dieser Zentral- oder Symmetrieachse.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen: eine räumliche Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles einer omnidirektionalen Antenne; eine räumliche flachere Darstellung in Abweichung zu Figur 1 nur bezüglich des monopolförmigen Strahlers mit im Strahlermantel eingebrachten Längs- oder Vertikalschlitzen; eine schematische axiale Querschnittsdarstellung senkrecht zur Gegengewichtsfläche bezüglich des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 oder 2 ; eine auszugsweise schematische Darstellung einer seriellen (kapazitiven) Speisung des monopolförmigen Strahlers; eine schematische Draufsicht auf eine erste erfindungsgemäße Speisestruktur unter Verwendung von mehreren Vivaldi -Antennen; eine entsprechende Ansicht zu Figur 5, jedoch auf die Rückseite der in Figur 5 wiedergegebenen Platinen- oder Speisestruktur; eine vertikale Längsschnittdarstellung vergleichbar zu Figur 3 jedoch bezüglich eines abgewandelten monopolförmigen Strahlers ; eine perspektivische Darstellung eines abgewandelten Ausführungsbeispieles einer omnidirektionalen Antenne ohne Wiedergabe der Gegengewichtsfläche; eine ausschnittsweise Darstellung auf einen Vertikalschlitz in der Mantelfläche des monopolförmigen Strahlers 1 im Falle einer koaxialen Speisestruktur; und ein zu Figur 1 abgewandeltes Ausfuhrungsbeispiel unter Verwendung von Doppel- Schlitzen . Anhand der Figuren 1 bis 4 ist zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Gemäß dieser Variante umfasst die dualpolarisierte omnidi - rektionale Antenne eine im Wesentlichen vertikal polari- sierte Antenneneinrichtung 1 (d.h. einen im Wesentlichen vertikal polarisierten Strahler 1) und eine im Wesentlichen horizontal polarisierte Antenneneinrichtung 3 (d.h. im Wesentlichen horizontal polarisierte Strahlereinrich- tung 3) .
Dabei ist die gesamte Antennenanordnung auf einer Grund- , Basis- oder Masseplatte 5 oder -fläche 5 aufgebaut, die nachfolgend teilweise auch als Gegengewichtsfläche 5 oder Reflektor 5 bezeichnet wird. Im gezeigten Ausführungsbei- spiel ist diese Gegengewichtsfläche 5 kreisförmig oder scheibenförmig gestaltet. Aber auch völlig andere Formgebungen sind möglich. So kann die Gegengewichtsfläche 5 beispielsweise quadratisch, rechteckig, oval etc. geformt sein, allgemein also auch n-polygonal etc.. Auch andere Ausführungsformen der Gegengewichtsfläche, z.B. als Gitter, sind denkbar. Die vertikal polarisierte Antenneneinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus der erwähnten monopolartigen Strahlereinrichtung 1, die im gezeigten Ausführungsbeispiel hohlzy- linderförmig gestaltet ist. Mit anderen Worten ist der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler 1 zumindest näherungsweise als Rotationskörper 11, d.h. insbesondere als innen hohler Rotationskörper 11 mit einem Rotations- oder Strahlermantel IIa ausgebildet der rotationssymmetrisch zu einer Zentral- oder Symmetrieachse 9 ist. Dazu weist der Rotationskörper 11 eine vorgegebene Höhe H auf, die sich von der Gegengewichtsfläche 5 bis zum oberen Rand 13 des zylinderförmigen monopolförmigen Strahlers 1 be- misst .
Der monopolförmige Stahler 1, im gezeigten Ausführungsbei- spiel in Form einer zylinderförmigen Strahlereinrichtung la, ist galvanisch von der Masse- oder Gegengewichtsfläche 5 getrennt, wie insbesondere auch in der sehr schrägen Perspektiven Darstellung gemäß Figur 2 sowie in der axia- len Vertikalschnittdarstellung gemäß Figur 3 zu ersehen ist.
Daraus ist auch zu entnehmen, dass die zylinderförmige Strahlereinrichtung la neben dem hier zylinderförmigen Strahlermantel IIa den topfförmigen, benachbart zur Masseoder Gegengewichtsfläche 5 verlaufenden Boden IIb umfasst.
Der Aufbau und die Anspeisung dieser so gebildeten verti- kal polarisierten monopolförmigen oder monopolartigen Strahlereinrichtung 1 kann so vorgenommen sein, wie es grundsätzlich aus der DE 103 59 605 B4 bekannt ist, auf deren Offenbarungsgehalt in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Aus dieser vorstehend genannten Vorveröffentlichung ist zu ersehen, dass, beispielsweise wie in Figur 4 dargestellt, in der Mitte der Grundplatte 5 eine Ausnehmung 15 eingearbeitet ist und dass hier eine koaxiale Steckverbindung 17 befestigt ist, deren Außenleiter 17a beispielsweise mit der Masse- oder Gegengewichtsfläche 5 galvanisch verbunden ist, und dessen Innenleiter 17b durch geeignete Maßnahmen (Isolatorscheibe) vom Außenleiter 17a getrennt ist. Der Innenleiter 17b ist durch die Ausnehmung 15 innerhalb des Außenleiters 17a hindurchgeführt und mit einem oberhalb der Grundplatte 5 sich über eine gewisse Höhe erstreckenden Innenleiter-Koppelelement 19 elektrisch-galvanisch verbunden. Dieses Koppelelement 19 erstreckt sich bevorzugt senkrecht zur Ebene der Gegengewichtsfläche 5. Darauf ist eine Isolierhülse 21 aufgesetzt, mit einem unten liegenden verbreiterten Anlageflansch 21a, auf welche dann die mit einem zylinderförmigen Koppelabschnitt 11c ausgebildete vertikal polarisierte Strahlereinrichtung 1, la mit ih- rem zylinderförmigen Strahlermantel 11a aufgesetzt ist, wobei der zylinderförmige Strahlermantel IIa über den Boden IIb mit dem zylinderförmigen Koppelabschnitt 11c elektrisch, das heißt galvanisch verbunden ist.
Ansonsten kann, wie vereinfacht in Figur 3 im Querschnitt widergegeben ist, der Strahler 1 mit seinem elektrisch leitfähigen Strahlermantel IIa über einen Innenleiter 17b gespeist werden, der einen mit der Gegengewichtsfläche 5 verbundenen Außenleiter 17a davon galvanisch getrennt durchsetzt, wodurch ein koaxialer Steckverbinder 17 im Bereich der Ausnehmung der Gegengewichtsfläche 5 gebildet ist (wie in Figur 3 zu sehen) . Üblicherweise ist dazu zwischen Innen- und Außenleiter sowie zwischen Gegengewichts- fläche 5 und Boden IIb auch noch ein Isolator vorgesehen, worüber der Strahler 1 gegenüber der Gegengewichtsfläche 5 und der Innenleiter 17b gegenüber dem Außenleiter 17a getrennt gehalten wird. Aus den weiteren Darstellungen ist zu entnehmen, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem geringen Abstand D unterhalb des oberen Randes 13 der Strahlereinrichtung 1, la ein Substrat oder ein Dielektikum 23 angeordnet ist, welches als Basisabschnitt mehrerer Vivaldi-Antennenein- richtungen 25 dient. Diese mehreren Vivaldi-Antenneneinrichtungen 25 bilden eine Speisestruktur 111 zur Anspei- sung der nachfolgend noch erläuterten Schlitze in dem Strahlermantel IIa des monopolförmigen Strahlers 1, la. Bei Vivaldi -Antenneneinrichtungen handelt es sich grundsätzlich um "tapered slot antennas" (TSAs) - also aufgeweitete Schlitzantennen. Es handelt sich also um Breitbandantennen, die auch als alleinige Strahlungselemente bei- spielsweise im Millimeterwellen-Bereich eingesetzt werden. Häufig werden sie auf einem doppelseitig metallisierten Substrat 23 realisiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dielektrikum 23 scheibenförmig gestaltet und weist einen Durchmesser auf, der gleich oder geringfügig kleiner ist als der Innen- Durchmesser des zylinderförmigen elektrisch leitfähigen Mantels IIa.
Entsprechend Figur 5 sind auf diesem scheibenförmigen Substrat 23 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen vier Vivaldi-Antennen 25 vorgesehen, die also mit anderen Worten in einem 90 '-Abstand in Umfangsrichtung versetzt zu- einander liegend ausgebildet sind.
Die Vivaldi- oder Vivaldi -ähnlichen Antenneneinrichtungen 25, also allgemein die "tapered slot" -Antennen 25 bestehen aus einem Trägermaterial oder Substrat 23 (Dielektrikum 23), bei welchem z.B. auf der der Gegengewichtsfläche 5 zugewandt liegenden Unterseite 23a eine leitfähige Schicht 27 ausgebildet ist, die um 90' in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende radiale schlitz- oder nutförmige Ausnehmungen 29 aufweist (s. Figur 5) . Jede der schlitzförmi- gen Ausnehmungen 29 beginnt mit einer kreisförmigen Ausnehmung 33 in der Regel benachbart zur Nähe des Zentrums 31 des Substrates 23, wobei von den vier kreisförmigen, ebenfalls in 90' in Umfangsrichtung versetzt liegenden Ausnehmungen 33 jeweils die nach außen sich trichterförmig erweiternde schlitzförmige Struktur 29 ausgeht, in deren Bereich das Substrat 23 von einer leitfähigen Schicht befreit ist. Durch diesen kreisförmigen Freiraum 33 wird die durch die schlitzförmige Ausnehmung 29 gebildete Schlitzleitung 29' breitbandig abgeschlossen, wobei dieser kreisförmige Freiraum 33 bevorzugt um eine viertel Wellenlänge lang ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die sich nach außen hin trichterförmig erweiternden schlitzförmigen Ausnehmungen 29 in Radialrichtung, d.h. sie sind dabei bevorzugt symmetrisch zu einem durch das Zentrum 31 verlaufenden Radialvektor.
Die die Schlitzleitungen 29' begrenzenden Ränder 29" der schlitzförmigen Ausnehmung 29 können zur Anpassung der Breitbandigkeit der Antenne unterschiedlich gestaltet sein. Bevorzugt sind diese Schlitzleitungen 29' nach außen hin trichterförmig sich erweiternd gestaltet, wobei der Kurvenverlauf der die Schlitzleitungen 29' begrenzenden Ränder 29" einer exponentialen Funktion folgen kann.
Die Speisung jeder Schlitzleitung 29' erfolgt über jeweils eine Schlitz-Speiseleitung 35, die von einem Verzweigungsoder Kreuzungspunkt 37 (Sternverzweigung 37) im Zentrum 31 des Substrats 23 sitzend ausgeht, der von der Zentral- und Symmetrieachse 9 durchsetzt wird. Davon ausgehend verläuft jede der Schlitz-Speiseleitungen 35 zunächst mit einem radialen Leitungsabschnitt 35a, an den sich im gezeigten Ausführungsbeispiel dann ein dazu rechtwinklig verlaufen- der zweiter Leitungsabschnitt 35b anschließt (der parallel zu den vom Zentrum 31 ausgehenden Radialvektoren verläuft) , um dann in einen dazu dritten, nochmals rechtwinklig abgewinkelten Leitungsabschnitt 35c überzugehen, der die jeweilige Schlitzleitung 29' quer und bevorzugt senk- recht schneidet. Andere, beispielsweise bogenförmige Verläufe der Speiseleitungen 35 sind ebenfalls möglich. Entscheidend ist, dass sie von einem Sternpunkt ausgehen und die Schlitzleitung 29 queren. Um die Breitbandigkeit dieser Vivaldi -Antennen zu verbessern ist vorgesehen, dass die auf dem Substrat streifen- leitungsförmige Schlitzleitungen 35 mit einem entsprechenden Flächenelement 35d abgeschlossen sind, welches drei- eck- oder kreissektorförmig oder ähnlich ausgebildet sein kann .
Die jeweiligen mehrfachen Abwinkelungen der Speiseschlitz - leitungen 35 erfolgt in Umfangsrichtung jeweils im glei- chen Sinne verlaufend, so dass sich an jeden radialen Leitungsabschnitt 35a in Umfangsrichtung fortlaufend in gleicher Richtung ein nächster Schlitzleitungsabschnitt 35b usw. anschließt. Die erwähnten Schlitzspeiseleitungen 35 sind dabei auf der oberen Seite 23b des Substrats 23, also gegenüberliegend zu den Schlitzleitungen 29' der Vivaldi-Antennen 25 ausgebildet (s. Figur 6, wobei die auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats 25 ausgebildeten Schlitzleitungen 29' strichliert eingezeichnet sind) .
Eine zu dem Verzweigungspunkt 37 führende koaxiale Speise- leitung für diese horizontale Antennenanordnung ist so angeschlossen, dass der Außenleiter eines Koaxialkabels 41 mit der leitfähigen Schicht 27 auf der Unterseite 23b des Substrates 23 galvanisch angeschlossen ist, wohingegen der Innenleiter einer derartigen koaxialen Kabelverbindung durch eine Öffnung im Substrat 23 nach oben hindurchgeführt und mit dem zentralen Sternverzweigungspunkt 37 galvanisch verbunden ist.
Wie aus den Zeichnungen ferner zu ersehen ist, sind die einzelnen nach außen hin trichterförmig erweiterten Schlitzleitungen 29' so angeordnet, dass deren nach außen weisende Öffnungsbereiche 29a jeweils benachbart zu in der Mantelfläche IIa der zylinderförmigen Strahlereinrichtung 1, la verlaufenden Schlitzen 43 enden, so dass über die jeweilige Vivaldi-Antenne oder allgemein die " tapered slot " -Antenne 25 der entsprechende Vertikal-Schlitz 43 angeregt wird.
Die Platinen- oder Anspeisestruktur zeichnet sich also auch dadurch aus, dass auf der Platine oder dem Substrat 23 die die Schlitzleitungen 29* ergebenden, von den Freiräumen 33 ausgehenden Schlitzleitungen 29' für alle Schlitz- oder Vivaldi-Antennen 25 eine gemeinsame zusammenhängende metallisierte Fläche 27 bilden, auch wenn die metallisierten Flächen für die einzelnen Vivaldi -Antennen getrennt sein könnten, was allerdings nicht so vorteilhaft ist. Die Rundstrahlcharakteristik kann weiter verbessert werden, wenn die Anzahl der entsprechenden Vivaldi -Antennen erhöht wird, die in Umlaufrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten könnten auch 2, 3 oder 5, 6, 7 etc. Vivaldi -Antennen in Umfangsrichtung versetzt liegend angeordnet werden, wobei dann auf der gegenüberliegenden Seite eine entsprechend größere Anzahl von Speiseleitungen 35 vorgesehen sein müsste, deren einzelne Speiseleitungs -Abschnitte 35a, 35b, 35c winkelmäßig so angepasst werden müssten, dass der letzte, die eigentliche Anspeisung bewirkende Speiseleitungs-Abschnitt 35c jeweils die zugehörige schlitzförmige Ausnehmung 29 schneidet, nämlich vorzugsweise rechtwinklig zu deren radialer Er- Streckung.
Zusammenfassend kann also erwähnt werden, dass die Speise- struktur 111 mit einem auf der Oberseite der Platine 23 vorgesehenen Speisenetzwerk in der Mitte durch ein Koaxialkabel 41 von unten gespeist wird (über einen Innenleiter des Koaxialkabels) , wobei über die leerlaufenden Microstrip-Leitungen mit breitbandigen Stubs als Abschluss je- weils eine Vivaldi-Antenne 25 (als Spezialfall einer TSA) gespeist wird, die sich auf der Unterseite der Platine befinden. Das elektrische Feld breitet sich in jeder einzelnen Vivaldi -Antenne von der Mitte zum Rand der Platine hin aus, wobei der elektrische Feldvektor im Schlitz dabei parallel zur Oberfläche der Platine steht. Mit anderen Worten ist der elektrische Feldvektor also bezogen auf die Gesamtantenne bereits horizontal polarisiert. Durch dieses elektrische Feld wiederum werden die einzelnen Schlitze 43 zum Strahlen angeregt .
Üblicherweise wird die omnidirektionale Antenne so aufgebaut, dass der monopolförmige Strahler 1 in Vertikalrichtung weist, also die Gegengewichtsfläche horizontal ausgerichtet ist. Entsprechend ist auch die Speisestruktur 111 mit der Platine oder dem Substrat 23 horizontal (nämlich parallel zur Gegengewichtsfläche und damit senkrecht zum monopolförmigen Strahler) ausgerichtet, so dass die sich von innen nach außen hin vorzugsweise trichterförmig erweiternden Schlitzstrahler (Vivaldi-Strahler) in der zur Gegengewichtsfläche 5 parallelen Horizontalebene ausgerichtet sind und dadurch dieser Strahler als Horizontalstrahler wirken. Bei einer entsprechend anderen Ausrichtung der Antenne würden die entsprechenden Vertikal- und Horizontalrichtungen je nach Antennenausrichtung in andere Richtungen weisen.
Mit anderen Worten wird also für die in Rede stehenden Schlitz- und/oder Wanderwellenantennen eine Speise- bzw. Anspeisestruktur bevorzugt auf einer Platine vorgeschlagen, worüber eine Ankopplung an die Schlitze von einer zentralen Stelle aus erfolgen kann, insbesondere kapazitiv. Durch die Verwendung der Vivaldi-Antennen erfolgt eine doppelte strahlungsgekoppelte Anspeisung an den Schlitzen 43, nämlich über die Speiseschlitzleitung 35 bezüglich der Schlitzleitung 29' und hierüber dann bezüglich der Anspeisung an den in der Mantelfläche IIa vorgesehenen, von der Gegengewichtsfläche 5 weg laufenden Schlitzen 43.
Wie bereits erwähnt kann die Speiseleitung 41 zur Speisung der Vivaldi -Antennenelemente 25 im Inneren lld der rotationssymmetrischen und innen hohlen Rotationskörper 11 bzw. Strahlermantel IIa verlaufen, wobei beispielsweise das erwähnte koaxiale Speisekabel 41 im Inneren lld über eine Bohrung 45 durch den Boden IIb oder die Mantelfläche IIa der vertikal polarisierten Antenneneinrichtung 1 und über eine weitere Bohrung 47 in der Gegengewichtsfläche 5 auf die Unterseite der Gegengewichtsfläche 5 hindurchgeführt wird. An der Unterseite der Gegengewichtsfläche 5 kann das Koaxialkabel 41 an einem weiteren koaxialen Steckverbinder 117 angeschlossen sein. Dieser Abschnitt 41a des Speisekabels 41 außerhalb des Strahlers 1 und oberhalb der Gegengewichtsfläche 5 soll dabei nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Hälfte einer von der vertikal polarisierten Antenne genutzten Betriebswellenlänge betragen. Der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass die Speisung des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 1 über die erwähnte serielle (kapazitive) Speisung im Zentrum der Antennenanordnung (oder über die zentrale Speisung entsprechend Figur 3 über einen dort vorgesehene Steckverbinder) und die Speisung der horizontal polarisierten Strahlereinrichtung 3 über dazu versetzt liegendes koaxiales Speisekabel 41 oder umgekehrt derart erfolgen kann, dass die Vivaldi-Antenneneinrichtungen 25 zentral über einen in der Zentralachse 9 verlaufendes Koaxialkabel gespeist werden, wohingegen die vertikal polarisierte monopolförmige Strahlereinrichtung 1 über ein dazu radial versetzt liegendes außermittiges Koaxialkabel gespeist wird.
Anhand von Figur 7 ist im Vertikalschnitt schematisch gezeigt, dass die monopolförmige vertikal polarisierte Antenneneinrichtung 1 nicht zwingend aus einem zylinderför- migen Stahlungskörper la bestehen muss, sondern alternativ auch aus einem von der Gegengewichtsfläche 5 weg verlaufenden kegel- oder kegelstumpfförmigen Strahlungskörper lb oder bevorzugt aus einem Strahlungskörper bestehen kann, der versetzt zur Massefläche 5 ausgehend einen sich ke- gelförmig erweiternden ersten Antennenabschnitt lb und einen sich daran anschließenden zylinderförmigen Antennenabschnitt la umfasst, wie dies grundsätzlich aus der bereits erwähnten DE 103 59 605 B4 bekannt ist, auf deren Offenbarungsgehalt in soweit in vollem Umfange Bezug ge- nommen wird. Auch dadurch wird ein Rotationskörper 11 oder zumindest näherungsweise ein Rotationskörper 11 als besonders effizienter, vertikal polarisierter monopolförmi- ger Strahler gebildet. In diesem Falle könnten die von der Gegengewichtsfläche 5 weg laufenden Schlitze 43 in dem Strahlermantel IIa ganz oder teilweise in Höhe des sich kegelförmig erweiternden Strahlers lb oder Strahlerabschnittes lb ausgebildet sein, obgleich dadurch das Abstrahlverhalten etwas beeinträchtigt wird. Nachfolgend wird auf Abwandlungen näher eingegangen.
Anhand von Figur 8 ist ein abgewandeltes Ausführungsbei- spiel gezeigt, bei dem die Speisung der Vertikal-Schlitze 43 in dem zylinder- oder mantelförmigen Strahler la des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers 1 nicht über "tapered slot" -Antenneneinrichtungen (TSA) , sondern beispielsweise über eine microstrip-Strahlungskopplung erfolgt .
Bei dieser Ausführungsform ist im Inneren des als Hohlkörper ausgebildeten rotationssymmetrischen oder rotationsähnlichen Strahlers 1 ebenfalls ein Substrat oder ein Dielektrikum 23 vorgesehen, welches von einem Zentralpunkt 37 ausgehend eine Schlitz-Speiseleitung 35 umfasst, die ebenfalls wieder einen ersten radialen Leitungsabschnitt 35a umfasst (der von dem erwähnten Sternpunkt 37 ausgeht) , und der dann unmittelbar benachbart zu dem hohlkörperähnlichen zylinderförmigen oder kegelstumpfförmigen Mantel IIa der Strahlereinrichtung 1 in einen teilkreisförmigen Schlitzleitungsabschnitt 35b übergeht, der unmittelbar benachbart zur Innenwandung 11" des Strahlermantels IIa verläuft und die dort eingebrachten Vertikal-Schlitze 43 kreuzt (bevorzugt parallel zur Gegengewichtsfläche 5) . Da- durch können die Schlitze 43 wie bei Schlitzantennen grundsätzlich üblich entsprechend angeregt werden.
In diesem Falle kann die im Inneren 11' der vertikal polarisierten Antenneneinrichtung 1, la vorgesehene zusätzli- che Speisestruktur 111 für die horizontal polarisierte Antenneneinrichtung tiefer unterhalb des oberen umlaufenden Randes 13 angeordnet werden, insbesondere auch deshalb, da bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 8 und 9 gezeigt ist, dass hier die Gesamthöhe H der zylinderförmigen vertikal polarisierten Antenneneinrichtung 1 höher als bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sein kann und von daher auch Vertikal-Schlitze 43 verwendbar sind, die nicht einseitig nach oben hin offen, sondern in beiden Richtungen geschlossen sind, also durch einen entsprechenden Mantelabschnitt der vertikal polarisierten Antenneneinrichtung 1 begrenzt sind. Von daher sollte die Schlitz - länge der Schlitze 43 in Abweichung zu dem Ausführungsbei- spiel gemäß Figuren 1 bis 7 auch nicht um λ/4 , sondern um K/2 betragen.
Abweichend zu Figur 8 ist in einer vergrößerten Detaildarstellung gemäß Figur 9 gezeigt, dass eine Speisung der Vertikalschlitze 43 (unabhängig davon ob sie geschlossen oder wie den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 4 nach oben hin geöffnet sind) nicht nur über Microstrip- Leitungen, sondern auch über Koaxialkabel 49 oder beliebige andere Leitungen, die aus mindestens zwei Leitern be- stehen (Zweidrahtleitung, Microstrip, Slotline usw.) erfolgen kann, wobei der Außenleiter 49a der Koaxialkabel 49 bevorzugt vor den jeweiligen Vertikal-Schlitzen endet und am Innenmantel 11' des zylinderförmigen Strahlers 1 galvanisch angeschlossen ist, wohingegen der Innenleiter 49b den Schlitz 43 kreuzt und in Querrichtung überragt.
Anhand der bisherigen Ausführungsbeispiele sind streifenförmige, d.h. insbesonders rechteckförmige Schlitze 43, 43' gezeigt gewesen. Die Schlitze können aber auch eine davon abweichende Form aufweisen. Möglich ist beispielsweise, dass die Schlitze trapezförmig gestaltet sind oder von einem mittleren Abschnitt nach oben und nach unten trapezförmig auseinander- oder zusammenlaufen etc.. Di- verse Abwandlungen sind hier realisierbar. In der Regel wird jedoch die Mittellängslinie der Schlitze 43, 43' im Strahlermantel IIa der Rotationskörpers 11 des monopolför- migen Strahlers 1, la so eingebracht sein, dass diese mittlere Längslinie in den Schlitzen 43 in einer vertikalen, zur Gegengewichtsfläche 5 senkrecht stehenden Ebene liegen, in der auch die Zentral- oder Symmetrieachse 9 der gesamten omnidirektionalen Antenne liegt. Schließlich ist anhand von Figur 10 noch ausschnittsweise dargestellt, dass die Schlitze 43 im rotationssymmetrischen Mantel IIa des monopolförmigen Strahlers 1 auch als U- förmige Doppel-Schlitze 43' ausgebildet sein können, die jeweils nach oben hin offen sind.
Die entsprechenden Wellenlängen sind jeweils bezogen auf die zugehörigen Betriebsfrequenzen, in denen die omnidi- rektionale Antenne verwendet werden soll. In diesem Falle bietet es sich an, dass die zwischen den Doppel-Schlitzen verbleibenden Materialabschnitte llx (die metallisiert und/oder elektrisch leitfähig sind) durch dielektrische Einsätze in den Schlitzen 43 gehalten werden oder die gesamte Struktur auf einem Dielektrikum aufgebaut ist, in dem entsprechend leitfähige Flächen aufgebracht werden, und zwar unter Auslassung von elektrisch leitfähigen Schichten an den Stellen, an denen die Schlitze oder Doppel-Schlitze oder U- förmigen Schlitze 43, 43' ausgebildet sind.
Eine derartige omnidirektionale Antenne kann für unterschiedliche Betriebsfrequenzen oder Betriebsbänder eingesetzt werden. Insbesondere sind im Rahmen des zur Verfü- gung stehenden Gesamtvolumens der Antenne unterschiedliche Frequenzbereiche für die horizontal und für die vertikal polarisierte Antenne möglich, falls dies einen Vorteil bringt .
Abhängig vom Durchmesser des Monopols wird die Anzahl der Schlitze gewählt. Der Abstand zwischen benachbarten Schlitzen auf der Mantelfläche des monopolförmigen Strahlers sollte nicht zu groß, insbesondere nicht größer als λ sein (wobei λ eine von der horizontal polarisierten Antenneneinheit genutzte Betriebswellenlänge ist) , um eine ausreichende Rundheit der Strahlungscharakteristik der horizontal polarisierten Antenne zu gewährleisten. Allen erläuterten Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, dass die Schlitze 43, 43' durch die Speisestruktur 111 beispielsweise in Form von Koaxialkabeln, in Form einer Strahlungskopplung unter Verwendung von Microstrip-Leitungen oder in Form von Schlitzantennen (insbesondere Vival- di-Antennen) jeweils separat angeregt und gespeist werden. Dadurch wird eine lineare Polarisation in der Horizontalebene bei entsprechender Ausrichtung erzielt, wenn nämlich die Platinen-Struktur und die Gegengewichtsfläche in Horizontalrichtung ausgerichtet sind und der monopolförmige Strahler in Vertikalrichtung weist.

Claims

Patentansprüche ;
1. Breitbandige omnidirektionale Antenne mit folgenden Merkmalen
mit einem monopolförmigen Strahler (1; la, lb) , der monopolförmige Strahler (1; la, lb) ist vertikal- polarisiert,
der vertikalpolarisierte Strahler (1; la, lb) erhebt sich über einer Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) ,
der monopolförmige Strahler (1; la, lb) weist einen Strahlermantel (IIa) auf, der sich von der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) weg erstreckt,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
die omnidirektionale Antenne ist als dualpolarisierte Antenne ausgebildet,
- die dualpolarisierte Antenne umfasst neben dem veri- kalpolarisierten monopolförmigen Strahler (1; la, lb) einen horizontal polarisierten Strahler (3) ,
der horizontal polarisierte Strahler (3) umfasst Schlitze (43, 43') die in dem Strahlermantel (IIa) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (1; la, lb) in Umfangsrichtung versetzt liegend vorgesehen sind,
im Inneren (lld) des vertikal polarisierten monopol- förmigen Strahlers (1; la, lb) ist eine Anspeiseein- richtung (111) für den horizontal polarisierten Strahler (3) vorgesehen, und
die Anspeiseeinrichtung (111) umfasst für mehrere Schlitze (43, 43') separate Speiseeinrichtungen (lila), worüber die jeweils zugeordneten Schlitze (43,
43') separat angeregt werden.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung des monopolförmigen Strahlers (1; la, lb) zumindest drei oder zumindest vier Schlitze (43, 43') in gleichen Abständen in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegend' angeordnet sind.
3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (43) im Strahlermantel (11) des vertikal polarisierten monopolförmigen Strahlers (1; la, lb) so verlaufend angeordnet sind, dass sie jeweils parallel zu einer Ebene liegen, in der auch eine die Antenne durchsetzende und senkrecht zur Gegengewichtsfläche (5) stehen- de Symmetrie- oder Zentralachse (9) liegt.
4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (43, 43') zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) versetzt in dem Stahlermantel (11) von der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) weg verlaufend gebildet sind und auf der zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) entfernt liegenden Seite am oberen Rand (13) des monopolförmigen Strahlers (1; la, lb) offen enden .
5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (43, 43') eine Länge von etwa λ/4 aufweisen.
6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (43, 43') versetzt zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) versetzt in dem Stahlermantel (IIa) von der Grundplatte oder Gegenge- wichtsfläche (5) weg verlaufend gebildet sind und auf der zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) entfernt liegenden Seite benachbart zum oberen Rand (13) des mono- polförmigen Strahlers (1; la, lb) abgeschlossen sind.
7. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (43) eine Länge von etwa λ/2 aufweisen.
8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (43, 43') im Strahlerman- tel (11) streifenförmig oder vorzugsweise von ihrer Mitte ausgehend zur Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) hin bzw. davon weg trapezförmig verlaufend ausgestaltet sind.
9. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspeiseeinrichtung (111) mehrere in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Schlitz -Antenneneinrichtungen (TSA) umfasst.
10. Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspeiseinrichtung (111) aus mehreren zu einer
Zentral-Symmetrieachse (9) der Antenne in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Vivaldi- oder Vivaldi- ähnlichen Antenneneinrichtungen (25) besteht oder diese umfasst .
11. Antenne nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vivaldi- oder vivaldiähnlichen Antenneein- richtungen ein Substrat (23) umfassen, auf dessen einer Seite (23a) eine metallisierte oder elektrisch leitfähige Schicht (27) ausgebildet ist, in deren Bereich in Umfangs- richtung versetzt liegend von innen nach außen verlaufende schlitzförmige Ausnehmungen (29) unter Ausbildung einer jeweiligen Schlitzleitung (29 ') vorgesehen sind, die sich von innen nach außen bevorzugt trichterförmig erweitern.
12. Antenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der gegenüberliegenden Seite (23b) auf dem Substrat (23) mehrere Speiseleitungen (35) zur separaten Anspeisung einer jeweiligen Schlitzleitung (29') vorgesehen sind.
13. Antenne nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Zentrum (31) auf dem Substrat (23) ausgehend in Umfangsrichtung versetzt zueinander ausgebildete Speiseleitungen (35) zu den Schlitzleitungen (29') verlaufen, und dazu vom Zentrum (31) ausgehend jeweils einen ersten radial oder näherungsweise radial verlaufenden Leitungsabschnitt (25a) , einen daran sich in einem Winkel anschließenden zweiten Leitungsabschnitt (35b) und vorzugsweise einen dritten nochmals winkelig dazu verlaufenden Leitungsabschnitt (35c) umfassen, der die auf der gegenüberliegenden Seite (23a) des Substrats (23) ausgebildete Schlitzleitung (29') überbrückt.
14. Antenne nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzleitungen (29 ') benachbart zum Zentrum (31) des Substrats (23) von einem vorzugsweise kreisförmigen Freiraum (33) ausgehen.
15. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Vivaldi- oder Vivaldi- ähnlichen Antennen (25) in einer Ebene und/oder in einer zur Gegengewichtsfläche (5) parallelen Ebene angeordnet sind, insbesondere in einer Horizontalebene.
16. Antenne nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Speiseleitungen (41) in einem Flächenelement (35b) enden, welches bevorzugt dreieckförmig oder teilkreisförmig gestaltet ist.
17. Antenne nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Schlitzleitung (29') einer jeden
Vivaldi- oder vivaldiähnlichen Antenne (25) mit ihrem offenen Bereich benachbart zu einem zugeordneten Schlitz (43, 43') in dem Strahlermantel (11) des monopolförmigen Strahlers (1; la, lb) endet.
18. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspeiseeinrichtung (111) Koaxialkabel (49) umfasst, die vorzugsweise von einem Zentrum (31) von einem dort ausgebildeten Verzweigungspunkt (37) ausgehend verlaufen und daran angeschlossen sind, wobei der Außenleiter (49a) eines jeden Koaxialkabels (49) auf der einen Seite eines Schlitzes (43, 43') galvanisch angeschlossen und der den Schlitz (43, 43') überbrückende Innenleiter (49b) auf der gegenüberliegenden Seite des gleichen Schlitzes (43, 43') galvanisch angeschlossen ist.
19. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspeiseeinrichtung (111) aus einer Strahlungskopplungs -Anordnung insbesondere in Form einer Microstrip-Speisestruktur besteht, bei welcher entsprechende Speiseleitungen (35) vorzugsweise von einem Verzweigungspunkt (37) ausgehend so angeordnet sind, dass sie in unmittelbarer Nähe an einem zugehörigen Schlitz (43, 43') im Strahlermantel (IIa) des monopolförmigen Strahlers (1, la) den Schlitz (43, 43') kreuzend vorbei laufen.
20. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge- kennzeichnet, dass der vertikal polarisierte Strahler (1; la, lb) zentral über eine Ausnehmung (15) in der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) gespeist wird.
21. Antenne nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Speisung des monopolförmigen Strahlers (1; la, lb) seriell und/oder kapazitiv erfolgt.
22. Antenne nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) eine Aus- nehmung (15) aufweist, durch die hindurch ein Innenleiter (17b) einer koaxialen Speiseleitung hindurchgeführt und mit einem oberhalb der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) sich über eine gewisse Höhe erstreckenden Innenleiter-Koppelelement (19) galvanisch verbunden ist, wobei das Innenleiter-Koppelelement (19) zur Bewirkung einer seriellen und/oder kapazitiven Speisung des mono- polförmigen Strahlers (1; la, lb) von einem zylinderförmigen Koppelabschnitt (11c) umgeben ist, welcher mit dem monopolförmigen Strahler (1; la, lb) galvanisch verbunden ist.
23. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung des horizontal polarisier- ten Strahlers (1; la, lb) über eine Koaxialleitung (41, 41a) erfolgt, die sich auf der dem vertikal und horizontal polarisierten Strahler (1, 3) zugewandt liegenden Seite der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) verlaufend erstreckt, und zwar zwischen einer Durchführungsöffnung (47) in der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) und einer Durchführungsöffnung (45) im Strahlermantel (IIa) , wobei die in diesem Bereich verlaufende Länge des Koaxialkabels (41a) so gewählt ist, dass sie nicht ein ganzzah- liges Vielfaches von λ/2 einer Betriebsfrequenz des vertikal polarisierten Strahlers ist.
24. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal polarisierte Strahler- einrichtung (3) zentral über eine Ausnehmung (15) in der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (1; la, lb) gespeist wird.
25. Antenne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Speisung der horizontal polarisierten Strahlereinrichtung (3) seriell oder kapazitiv erfolgt.
26. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19 oder 24, 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung des vertikal po- larisierten Strahlers (1; la, lb) über eine Koaxialleitung (41, 41a) erfolgt, die sich auf der dem vertikal und horizontal polarisierten Strahler (1, 3) zugewandt liegenden Seite der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) verlaufend erstreckt, und zwar zwischen einer Durchführungs- Öffnung (47) in der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche (5) und einer Durchführungsöffnung (45) im Strahlermantel (IIa) , wobei die in diesem Bereich verlaufende Länge des Koaxialkabels (41a) so gewählt ist, dass sie nicht ein ganzzahliges Vielfaches von λ/2 einer Betriebsfrequenz des vertikal polarisierten Strahlers ist.
27. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch ge- kennzeichnet, dass der monopolförmige Strahler (1; la, lb) einen zumindest näherungsweise kegel- oder kegelstumpf - förmigen Strahlerabschnitt (11) , der mit seiner divergierenden Erweiterung von der Grundplatte oder Gegengewichts - fläche (5) wegweist, und/ oder einen zylinder- oder topf- förmigen Strahlerabschnitt (11) umfasst .
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