EP3955385A1 - Exciter structure for broadcasting and / or receiving radio signals - Google Patents

Exciter structure for broadcasting and / or receiving radio signals Download PDF

Info

Publication number
EP3955385A1
EP3955385A1 EP21190437.0A EP21190437A EP3955385A1 EP 3955385 A1 EP3955385 A1 EP 3955385A1 EP 21190437 A EP21190437 A EP 21190437A EP 3955385 A1 EP3955385 A1 EP 3955385A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exciter
base
roof
base element
excitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21190437.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
René RÖDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ANTONICS GMBH
Original Assignee
Antonics - Icp GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Antonics - Icp GmbH filed Critical Antonics - Icp GmbH
Publication of EP3955385A1 publication Critical patent/EP3955385A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • 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
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • 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
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • 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
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
    • 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
    • H01Q9/36—Vertical arrangement of element with top loading
    • 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
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the invention relates to an exciter structure for emitting and/or receiving radio signals with a metallic roof element and with at least one exciter element. It relates in particular to a very flat exciter structure, which is preferably designed as a multi-exciter structure, i.e. has several exciter elements to support different radio standards and, despite its low overall height, has good HF properties, in particular good efficiency and a high gain.
  • a corresponding exciter structure typically has a plurality of exciter elements which are each designed and dimensioned to support a radio standard.
  • suitable exciter structures In connection with use in train traffic, it is common to use suitable exciter structures to support various radio standards, such as different mobile radio standards, TETRA radio, WLAN or WiFi and/or Bluetooth, with regard to the transmission and reception of radio signals in accordance with these standards.
  • the active exciter element of an exciter structure i.e. one that radiates in relation to transmission signals
  • this element is customary to use this element with one half or one quarter of the wavelength (Lambda) appropriate length to interpret.
  • rod elements are rather unsuitable for sending and receiving radio signals, in particular for the preferred application already mentioned, namely, for example, mounted on the roofs of trains. Rather, in this area it is a question of designing the exciter structures with the lowest possible overall height in order to obtain an aerodynamically favorable shape for the overall technical construction of vehicle and exciter structure, which has the lowest possible air resistance even at high vehicle speeds. Despite this important boundary condition, a signal transmission that is as unimpaired as possible, that is to say in particular as low-loss as possible and has good signal quality, must of course still be ensured for all radio standards supported by the exciter structure.
  • the exciter structure described in the aforementioned publication consists of a metal element forming a flat surface for the electrical ground of the overall structure and at least one omnidirectional exciter element designed in the form of a ring structure.
  • Said excitation element consists of two closed rings which are arranged at a distance from the surface of the metal element forming the mass.
  • Above each formed by a strip-shaped element and with a Surface of this strip-shaped element arranged parallel to the arrangement ground closed rings is arranged with the ground electrically conductively connected metal disc as a roof element, which acts comparable to a roof capacity and allows a low height of the overall arrangement.
  • the ring-shaped exciter elements of this exciter structure receive essentially, that is to say predominantly, vertically polarized radio signals.
  • radio signals With regard to the reception of radio signals, however, it is desirable to be able to receive almost all radio signals completely, regardless of their polarization. It must also be taken into account here that mobile radio signals are typically cross-polarized, so that the arrangement described above often only captures part of the power of incoming radio signals transmitted according to the respective radio standard due to their reception characteristics and sends them to the downstream receiving devices for demodulation and further signal processing can be forwarded.
  • radio signals in particular of the frequencies used in mobile communications tend to change their main polarization direction over the transmission path and/or as a function of time. Irrespective of this, however, the incoming radio signals should be received with the same high quality and field strength as possible.
  • the object of the invention is to provide an exciter structure which, on the one hand, has the lowest possible overall height and whose exciter element or elements for incoming, ie received, radio signals have a high degree of diversity with regard to their polarization.
  • the flat exciter structure proposed to solve the task has a flat metal base element that forms the electrical ground of the exciter structure and has a flat surface, a flat metal roof element that is also arranged at a distance parallel to the base element and is electrically conductively connected to it, and at least one metal roof element between the Base element and the roof element arranged excitation element for radiating and / or receiving radio signals.
  • This at least one excitation element is electrically conductively connected to the end of a signal line that is routed through the base element and is insulated from it.
  • one exciter element or at least one of several exciter elements arranged between the base element and the roof element is flat and protrudes from a base point on the base element designed for its connection to the signal cable in a vertical as well as a horizontal component with respect to the base element having direction of extension, while remaining a distance from the roof element in the direction of the roof element, which, as I said, is conductively connected to the base element forming the electrical ground.
  • An electrical connection between the base element and the roof element is required for excitation structures that are required for use on the roofs of rail vehicles, particularly with overhead line operation, in order, for example, in the event of a broken overhead line (a broken contact wire) falling on the roof of the vehicle, to counteract the overhead line voltage ground (the base element).
  • the connection can be made via a metal element that also keeps the roof element at a distance from the base element and at the same time supports the roof element, which metal element is configured, for example, in the shape of a cylinder.
  • the plate or disk-shaped roof element itself can, depending on the configuration of the exciter structure and the radio standards supported by this, as well as depending on the specific design of the exciter element or elements and the resulting vote for the Overall arrangement resulting requirements in different thicknesses or as a "sandwich" structure may be formed.
  • radio signals of the most varied of polarizations can be forwarded through the exciter structure to receiving units that process them for further processing.
  • the roof element acts in a manner comparable to a roof capacitance and thus enables a comparatively short overall length of the excitation element or elements, with their essentially horizontal alignment at least in sections with respect to the base element (the electrical ground of the excitation structure) additionally promoting a low overall height of the overall arrangement, which also accompanied by an increased diversity of the polarization characteristics.
  • this has at least one exciter element consisting of at least two surface sections connected to one another in one piece.
  • a first surface section of the corresponding excitation element in relation to the base element protrudes predominantly in the vertical direction from a base point on the base element, with this first surface section being in one piece with a second surface section of the excitation element, which extends predominantly in the horizontal direction in relation to the base element connected is.
  • one surface of said second surface section is arranged parallel to the flat surface of the base element and its other, opposite surface is arranged parallel to the flat roof element.
  • the second surface section which extends predominantly in the horizontal direction in relation to the base element or is even arranged parallel to it, can be supported on the base element by means of a support element.
  • the aforesaid support element is preferably made of an electrically conductive material, in particular metal, in order to use this, if necessary, as well as a corresponding metallic connector between the roof element and the base element of the exciter structure to to be able to short-circuit voltage carried by a damaged catenary.
  • the first surface section preferably protrudes from the base point on the base element at an angle of 0° to 25° to an orthogonal line originating from the flat surface of the base element, inclined in the direction of the roof element.
  • the planar exciter structure for example in the case of an exciter element designed for the LTE mobile radio standard, specifically for LTE700, compared to a conventional quarter-wave radiator in terms of height, shortens the element to a third to reached a fifth.
  • the established mobile radio standards each support the transmission of radio signals or carrier signals in two or more frequency bands. Taking this into account, it is provided in a corresponding development of the exciter structure according to the invention that one exciter element or at least one of several exciter elements arranged between the base element and the roof element at least two, on which already repeatedly mentioned base point converging, each consisting of at least two integrally connected surface sections existing wings.
  • Each of the wings of such an excitation element has a first surface section that rises up from the base point predominantly in the vertical direction in relation to the base element and a second surface section that extends predominantly in the horizontal direction in relation to the base element and is connected to the first surface section of the same wing on.
  • the design of a corresponding excitation element is such that its at least two wings are in contact or connected to one another only at the base point in the area of the base element.
  • Each of the wings of such an exciter element is designed with regard to the dimensioning of its surface sections for a frequency range (frequency band) used by the mobile radio standard supported by the exciter element. If more than two frequency bands are supported by a mobile radio standard, this can be taken into account by designing the excitation element with more than two wings, each of which consists of two surface sections.
  • the exciter elements or their wings are preferably designed in such a way that all of them move predominantly in the horizontal direction or even parallel to the base element extending surface sections of the excitation element or elements have the same distance from the roof element. If the second surface section of a corresponding exciter element is arranged parallel to the base element and thus also parallel to the roof element, the stated distance refers to the distance between the surface of the relevant section of the exciter element facing the roof element and the roof element.
  • this additionally has at least one exciter element consisting of at least two integrally connected surface sections, in which a first surface section, which extends orthogonally to the base element in the direction of the roof element, with a second, extending at an angle from 30° to 70° or from 110° to 140° against the base element.
  • Excitation elements with a corresponding design or alignment of their surface sections have proven to be advantageous in tests in connection with the transmission of WLAN signals.
  • the excitation elements can be dimensioned and designed in such a way that they support both a first frequency band and a second frequency band, the wavelengths of which are in the range of the wavelengths of the harmonics of the first frequency band, despite their formation with only one wing.
  • an exciter structure with one or more exciter elements of the variants described above can also be supplemented by one or more exciter elements in the form of a ring.
  • LSA light signal system control
  • a corresponding ring structure in combination with the comparable a roof element acting on the roof capacitance can be reduced to 1/16 to 1/20 compared to the length of a conventional quarter-wave radiator.
  • the exciter structure presented can also be supplemented by one or more exciter elements in the form of patch elements, which is/are formed by (a) further flat element(s) arranged above the roof element, which is/are connected to a signal line which is routed through a metallic hollow web or hollow cylinder which conductively connects the base element and the roof element to one another.
  • the patch element(s) is/are galvanically connected to ground for the safety reasons already explained several times, relating to possible damage to an overhead line.
  • the base element and the roof element are preferably arranged relative to one another in such a way that their center points lie on an imaginary axis that extends orthogonally to the base element.
  • the two elements (base element and roof element) are preferably connected to one another via a cylindrical metal web extending along this axis.
  • the exciter structure also has ring-shaped exciter elements for TETRA radio or for LSA, these are preferably arranged concentrically to the aforementioned web, with the exciter elements designed in accordance with the invention with a direction of extension having a horizontal and a vertical component depending on the overall configuration and the dimensioning of the individual excitation elements can be arranged inside and/or outside the annular excitation elements.
  • the embodiments of the exciter structure 1 according to the invention that are shown are those that are intended for installation on a vehicle roof, in particular on the roof of a rail vehicle.
  • a plurality of screw bolts 21 are provided on the base element 4 for the purpose of assembly.
  • the excitation structure 1 shows a first basic embodiment of the exciter structure 1 according to the invention in a spatial representation.
  • the excitation structure 1 consists of a metal base element 4 forming the electrical ground of the arrangement with a flat surface 5, a metal roof element 6 arranged at a distance therefrom and conductively connected to the base element 4 and of several metal roof element 6 arranged between the base element 4 and the roof element 6 ( naturally also metallic excitation elements 2 connected to a signal line 17.
  • the surface 5 of the base element 4 and the flat roof element 6 have a circular shape.
  • the base member 4 and the roof member 6 are each at the midpoints Both elements attached cylindrical connecting element made of metal (hollow web 16) connected to each other and arranged parallel to each other.
  • the exciter elements 2 arranged between the base element 4 and the roof element 6 are exciter elements 2 for mobile communications. Due to the presence of the metallic roof element 6 acting in a manner comparable to a roof capacitance, the exciter elements 2 can be dimensioned relatively small while fulfilling the half-wave or quarter-wave condition, so that the entire exciter structure 1 has a low height. Due to the effect of the roof element 6 as a roof capacitance, the lengths of the excitation elements 2 are reduced to one third to one fifth compared to the lambda quarter length. In the embodiment shown, the exciter structure 1 without an additional patch element arranged above the roof element 6 has a total height of only 40 mm, for example, with even smaller designs being possible.
  • each of the excitation elements 2 is designed to support two frequency bands.
  • the excitation elements 2 are formed by two wings brought together at a base point 7, each with two surface sections 8 1 , 9 1 , 8 2 , 9 2 .
  • a first surface section 8 1 , 8 2 of a respective wing extends slightly inclined against the orthogonal to the flat surface 5 of the base element 4 in the direction of the roof element 6 , 8 2 of a wing of the excitation element 2 closes a second, present at least approximately parallel to the base element 4 running Surface section 9 1 , 9 2 .
  • This surface section 9 1 , 9 2 is supported on the base element 4 via a support element 10 1 , 10 2 and is electrically conductively connected to it and thus to the electrical ground—also for safety reasons in the event of a catenary breaking. Due to the special orientation of its surface sections 8 1 , 9 1 , 8 2 , 9 2 , each wing of a corresponding excitation element 2 has a high degree of polarization diversity with respect to incoming radio signals.
  • the 2 shows the exciter structure 1 according to the embodiment according to FIG 1 again in an illustration in which the roof element 6 has been removed, so that the individual excitation elements 2 are better visible.
  • the special shape and orientation of the surface sections 8 1 , 9 1 , 8 2 , 9 2 of the two wings of each of the excitation elements 2 can be clearly seen here.
  • the 3 shows - in a plan view - an embodiment of the exciter structure 1 according to the invention, which has two exciter elements 3 for WLAN radio signals in addition to several exciter elements 2 for mobile radio.
  • the exciter element 3 in question has only one wing, which consists of a surface section 12 that rises vertically from a foot point 11 on the base element 4 and an adjoining second surface section 13 that is designed in one piece with it and that extends at an angle of about 50° to 60 ° relative to the base member (mass) extends inclined.
  • this excitation element 3, which is designed for WLAN radio signals it is possible to support two frequency bands for WLAN transmission using just one wing.
  • the excitation element 3 connected to a signal line 18 is designed and dimensioned in such a way that it supports a first frequency band and a second frequency band whose wavelengths correspond to the wavelengths of the harmonics of the first frequency band.
  • All the excitation elements 2, 3 of the embodiment of the excitation structure 1 shown ie both the excitation elements 2 each having two wings for mobile communications and the two WLAN excitation elements 3, each extend starting from a base point 7, 11 on the base element 4 in the direction of the roof element 6 (removed here and therefore not shown) and, following the basic idea of the invention, each have a vertical component and a horizontal component with respect to their direction of extension.
  • the excitation elements 2 have a first surface section 8 1 , 8 2 , which extends vertically or predominantly in the vertical direction in relation to the base element 4 and a second surface section 9 1 , which extends horizontally or predominantly in the horizontal direction in relation to the base element 4 . 9 2 , on.
  • the 4 shows an embodiment of the exciter structure 1 according to the invention, which is supplemented by two additional exciter elements 14, 14' in the form of two flat rings, namely an open ring and a closed ring, which are arranged parallel to the base element (4) and one or more wing-shaped exciter elements 2 for cellular and/or elements 3 for WiFi.
  • the exciter element 14 connected to the signal line 19 in the form of the open ring is part of the illustrated exciter structure 1 to support TETRA radio, whereas the exciter element 14' designed as a closed ring and connected to the signal line 19' to support the LSA, i.e. in particular the transmission of radio signals of the light signal control in train traffic.
  • the embodiment shown also has above the roof element 6 a patch element 15 which is connected to a signal line 20 routed through the hollow web 16 and is arranged eccentrically in relation to this connecting element (hollow web 16).
  • several patch elements can also be arranged above the roof element, with more than one of them being able to receive GPS signals.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erregerstruktur (1) zur Abstrahlung und/oder zum Empfang von Funksignalen, mit einem metallischen Basiselement (4) zur Ausbildung der elektrischen Masse, mit einem flächigen, im Abstand parallel zu dem Basiselement (4) angeordneten und mit diesem elektrisch leitend verbundenen metallischen Dachelement (6) und mit mindestens einem in einem Zwischenraum zwischen dem Basiselement (4) und dem Dachelement (6) angeordneten Erregerelement (2; 3), mit welchem das Ende einer durch das Basiselement (4) hindurchgeführten und gegenüber diesem isolierten Signalleitung (17; 18) elektrisch leitend verbunden ist. Das oder mindestens ein Erregerelement (2; 3) ist flächig ausgebildet und ragt von einem zu seiner Verbindung mit der Signalleitung (17; 18) ausgebildeten Fußpunkt (7; 11) am Basiselement (4) in einer, in Bezug auf eine ebene Oberfläche (5) das Basiselements (4) sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Komponente aufweisenden Erstreckungsrichtung, unter Verbleib eines Abstandes zu dem Dachelement (6) in Richtung des Dachelementes (6) auf.The invention relates to an excitation structure (1) for emitting and/or receiving radio signals, with a metallic base element (4) for forming the electrical ground, with a flat surface arranged at a distance parallel to the base element (4) and electrically conductive with the latter connected metallic roof element (6) and with at least one exciter element (2; 3) arranged in a space between the base element (4) and the roof element (6), with which the end of a signal line passed through the base element (4) and insulated from it (17; 18) is electrically conductively connected. The or at least one excitation element (2; 3) is flat and protrudes from a base (7; 11) on the base element (4) designed for its connection to the signal line (17; 18) in a plane surface ( 5) the base element (4) has both a vertical and a horizontal component having a direction of extent, while remaining at a distance from the roof element (6) in the direction of the roof element (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Erregerstruktur zur Abstrahlung und/oder zum Empfang von Funksignalen mit einem metallischen Dachelement und mit mindestens einem Erregerelement. Sie bezieht sich insbesondere auf eine sehr flachbauende Erregerstruktur, welche vorzugsweise als Multierregerstruktur ausgebildet ist, das heißt über mehrere Erregerelemente zur Unterstützung unterschiedlicher Funkstandards verfügt und hierbei trotz ihrer geringen Bauhöhe gute HF-Eigenschaften, insbesondere eine guten Wirkungsgrad, respektive einen hohen Gewinn, aufweist.The invention relates to an exciter structure for emitting and/or receiving radio signals with a metallic roof element and with at least one exciter element. It relates in particular to a very flat exciter structure, which is preferably designed as a multi-exciter structure, i.e. has several exciter elements to support different radio standards and, despite its low overall height, has good HF properties, in particular good efficiency and a high gain.

Die nachfolgend beschriebene Erregerstruktur ist entsprechend dem bevorzugten Einsatzzweck zur Montage im Bereich des Daches von Fahrzeugen, insbesondere von Fahrzeugen für den Zugverkehr konzipiert, ohne dass jedoch ihre Anwendung hierauf beschränkt wäre oder sich daraus Beschränkungen des Erfindungsgegenstandes ergeben würden. Im Zusammenhang mit dem vorgenannten Einsatzzweck weist eine entsprechende Erregerstruktur typischerweise eine Mehrzahl von Erregerelementen auf, die jeweils zur Unterstützung eines Funkstandards ausgebildet und dimensioniert sind. So ist es im Zusammenhang mit dem Einsatz im Zugverkehr gebräuchlich, mittels dafür geeigneter Erregerstrukturen verschiedene Funkstandards, wie unterschiedliche Mobilfunkstandards, TETRA-Funk, WLAN beziehungsweise WiFi und/oder Bluetooth, bezüglich des Sendens und Empfangens von Funksignalen entsprechend dieser Standards zu unterstützen.The exciter structure described below is designed according to the preferred application for installation in the area of the roof of vehicles, in particular of vehicles for train traffic, but without its application being limited to this or resulting in limitations of the subject of the invention. In connection with the aforementioned application, a corresponding exciter structure typically has a plurality of exciter elements which are each designed and dimensioned to support a radio standard. In connection with use in train traffic, it is common to use suitable exciter structures to support various radio standards, such as different mobile radio standards, TETRA radio, WLAN or WiFi and/or Bluetooth, with regard to the transmission and reception of radio signals in accordance with these standards.

Das aktive, das heißt in Bezug auf Sendesignale strahlende Erregerelement einer Erregerstruktur wird, unter Berücksichtigung gegebenenfalls zur Anpassung erforderlicher Verkürzungsfaktoren, bezüglich seiner Länge in der Regel in einem definierten Verhältnis zur Wellenlänge über das jeweilige Erregerelement auszusendender und zu empfangender Funksignale ausgelegt. Üblich ist es dabei insbesondere, dieses Element mit einer der Hälfte oder einem Viertel der Wellenlänge (Lambda) entsprechenden Länge auszulegen. Man spricht insoweit von Lambda-Halbe- oder Lambda-Viertel-Strahlern.The active exciter element of an exciter structure, i.e. one that radiates in relation to transmission signals, is designed with regard to its length, taking into account any shortening factors that may be required for adaptation, as a rule in a defined ratio to the wavelength of the radio signals to be transmitted and received via the respective exciter element. In particular, it is customary to use this element with one half or one quarter of the wavelength (Lambda) appropriate length to interpret. One speaks in this respect of half-wave or quarter-wave radiators.

Insbesondere bei der Übertragung von Funksignalen nicht zu hoher Frequenz, das heißt mit Frequenzen im Megahertzbereich bis hinunter in den Kilohertzbereich, sind dabei wegen der umgekehrten Proportionalität von Frequenz und Wellenlänge sehr große Längen für das strahlende Element erforderlich. Im Hinblick auf Sendemasten, welche nach dem Grundprinzip des Stabelements ausgebildet sind, bedingt dies sehr hohe Masten mit Höhen von gegebenenfalls hundert Metern und mehr.Particularly when transmitting radio signals at frequencies that are not too high, that is to say with frequencies in the megahertz range down to the kilohertz range, very large lengths are required for the radiating element because of the inverse proportionality of frequency and wavelength. With regard to transmission masts, which are designed according to the basic principle of the rod element, this requires very high masts with heights of possibly a hundred meters and more.

Aber auch im Bereich des Daten- und Mobilfunks, für welchen typischerweise Frequenzen von mehreren hundert Megahertz bis in den Gigahertzbereich hinein genutzt werden, wäre im Falle einer Realisierung von Erregerstrukturen, wie sie beispielsweise in entsprechenden Endgeräten verbaut werden, unter Verwendung von Stabelementen eine nicht unbeträchtliche Länge für ein solches Stabelement erforderlich.But also in the field of data and mobile communications, for which frequencies from several hundred megahertz up to the gigahertz range are typically used, if excitation structures such as those installed in corresponding end devices are implemented using rod elements, this would be a not inconsiderable factor Length required for such a bar element.

Aufgrund der vorstehend erläuterten Zusammenhänge sind Stabelemente zum Senden und Empfangen von Funksignalen, insbesondere für den schon angesprochenen bevorzugten Einsatzzweck, nämlich etwa montiert auf den Dächern von Zügen, eher ungeeignet. Vielmehr geht es in diesem Bereich darum, die Erregerstrukturen mit einer möglichst geringen Bauhöhe auszuführen, um für das technische Gesamtkonstrukt aus Fahrzeug und Erregerstruktur eine aerodynamisch günstige Form zu erhalten, die auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen möglichst geringen Luftwiderstand aufweist. Trotz dieser wichtigen Randbedingung ist selbstverständlich dennoch für alle durch die Erregerstruktur unterstützten Funkstandards eine möglichst unbeeinträchtigte, das heißt insbesondere möglichst verlustarme Signalübertragung mit guter Signalqualität zu gewährleisten.Due to the relationships explained above, rod elements are rather unsuitable for sending and receiving radio signals, in particular for the preferred application already mentioned, namely, for example, mounted on the roofs of trains. Rather, in this area it is a question of designing the exciter structures with the lowest possible overall height in order to obtain an aerodynamically favorable shape for the overall technical construction of vehicle and exciter structure, which has the lowest possible air resistance even at high vehicle speeds. Despite this important boundary condition, a signal transmission that is as unimpaired as possible, that is to say in particular as low-loss as possible and has good signal quality, must of course still be ensured for all radio standards supported by the exciter structure.

Daher sind im Laufe der Zeit Konzepte entwickelt worden, bei welchen das Prinzip des Stabelements mit dem Ziel einer mechanischen Verkürzung beziehungsweise einer Erzielung kompakterer Bauformen in unterschiedlicher Weise abgewandelt wurde. Als ein Beispiel hierfür ist im Zusammenhang mit Stabelementen die Verwendung einer so genannten Dachkapazität bekannt geworden. Hierbei wird am Ende eines Erregerelementes, insbesondere eines Sendemastes, eine gitter- oder speichenförmige oder gar eine flächige Struktur aus Metall angeordnet. Diese Struktur wirkt gegenüber der elektrischen Masse der Anordnung - im Falle des Stabelementes gegenüber dem Erdboden - vergleichbar einer Kondensatorscheibe, welche über ein Dielektrikum, nämlich die Luft, von der Anordnungsmasse räumlich getrennt ist. Durch diese konstruktive Maßnahme wird, ohne die mechanische Länge eines Stabelementes beziehungsweise die Höhe eines Mastes vergrößern zu müssen, die elektrisch wirksame Länge des Erregerelements vergrößert.Concepts have therefore been developed over time in which the principle of the rod element has been modified in different ways with the aim of mechanically shortening or achieving more compact designs. As an example of this, the use of a so-called roof capacitance has become known in connection with rod elements. In this case, a lattice or spoke-shaped or even a flat structure made of metal is arranged at the end of an exciter element, in particular a transmission mast. This structure acts in relation to the electrical ground of the arrangement—in the case of the rod element in relation to the ground—comparable to a capacitor disc, which is spatially separated from the arrangement ground by a dielectric, namely the air. This design measure increases the electrically effective length of the excitation element without having to increase the mechanical length of a rod element or the height of a mast.

Die Tatsache, dass sich mit Hilfe einer Dachkapazität, das heißt eines oberhalb oder am Ende eines Stabelements angeordneten metallischen Flächenelements, unter gleichzeitiger Einhaltung HF-technischer Resonanzbedingungen, eine Verkürzung von Erregerelementen beziehungsweise eine Verringerung der Bauhöhe von Erregerstrukturen mit entsprechenden Erregerelementen erreichen lässt, ist seit längerem bekannt. Von dieser Erkenntnis macht im Grunde auch eine durch die DE 10 2012 108 600 B3 bekannt gewordene Erregerstruktur Gebrauch, welche ein in seiner Wirkung mit einer Dachkapazität vergleichbares Dachelement aufweist.The fact that a shortening of exciter elements or a reduction in the overall height of exciter structures with corresponding exciter elements can be achieved with the help of a roof capacitance, i.e. a metallic surface element arranged above or at the end of a rod element, while at the same time complying with HF-technical resonance conditions known for a long time. From this knowledge basically also makes one through the DE 10 2012 108 600 B3 become known excitation structure use, which has a roof element comparable in its effect with a roof capacity.

Die in der vorgenannten Druckschrift beschriebene Erregerstruktur besteht aus einem eine ebene Oberfläche für die elektrische Masse der Gesamtstruktur ausbildenden Metallelement und mindestens einem in Form einer Ringstruktur ausgebildeten rundstrahlendem Erregerelement. Das besagte Erregerelement besteht dabei aus zwei von der Oberfläche des die Masse ausbildenden Metallelements beabstandet angeordneten, jeweils geschlossenen Ringen. Oberhalb der jeweils durch ein streifenförmiges Element ausgebildeten und mit einer Oberfläche dieses streifenförmigen Elements parallel zur Anordnungsmasse angeordneten geschlossenen Ringe ist eine mit der Masse elektrisch leitend verbundene Metallscheibe als Dachelement angeordnet, welches vergleichbar einer Dachkapazität wirkt und eine geringe Bauhöhe der Gesamtanordnung ermöglicht. Die ringförmigen Erregerelemente dieser Erregerstruktur empfangen im Wesentlichen, das heißt ganz überwiegend vertikal polarisierte Funksignale.The exciter structure described in the aforementioned publication consists of a metal element forming a flat surface for the electrical ground of the overall structure and at least one omnidirectional exciter element designed in the form of a ring structure. Said excitation element consists of two closed rings which are arranged at a distance from the surface of the metal element forming the mass. Above each formed by a strip-shaped element and with a Surface of this strip-shaped element arranged parallel to the arrangement ground closed rings is arranged with the ground electrically conductively connected metal disc as a roof element, which acts comparable to a roof capacity and allows a low height of the overall arrangement. The ring-shaped exciter elements of this exciter structure receive essentially, that is to say predominantly, vertically polarized radio signals.

Im Hinblick auf den Empfang von Funksignalen ist es jedoch wünschenswert, nahezu alle Funksignale, unabhängig von ihrer Polarisation, vollständig empfangen zu können. Hierbei gilt es auch zu berücksichtigen, dass Funksignale des Mobilfunks typischerweise kreuzpolarisiert sind, so dass durch die zuvor beschriebene Anordnung aufgrund ihrer erläuterten Empfangscharakteristik häufig nur ein Teil der Leistung ankommender, gemäß dem jeweiligen Funkstandard übertragener Funksignale eingefangen und den nachgeordneten Empfangseinrichtungen zur Demodulation und weiteren Signalverarbeitung zugeleitet werden kann. Hinzu kommt, dass insbesondere Funksignale der im Mobilfunk verwendeten Frequenzen aufgrund ihrer verhältnismäßig kurzen Wellenlänge dazu neigen, dass sich ihre Hauptpolarisationsrichtung auf der Übertragungsstrecke und/oder zeitabhängig verändert. Ungeachtet dessen sollten jedoch die eingehenden Funksignale möglichst mit stets gleich hoher Qualität und Feldstärke empfangen werden.With regard to the reception of radio signals, however, it is desirable to be able to receive almost all radio signals completely, regardless of their polarization. It must also be taken into account here that mobile radio signals are typically cross-polarized, so that the arrangement described above often only captures part of the power of incoming radio signals transmitted according to the respective radio standard due to their reception characteristics and sends them to the downstream receiving devices for demodulation and further signal processing can be forwarded. In addition, due to their relatively short wavelength, radio signals in particular of the frequencies used in mobile communications tend to change their main polarization direction over the transmission path and/or as a function of time. Irrespective of this, however, the incoming radio signals should be received with the same high quality and field strength as possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Erregerstruktur bereitzustellen, die einerseits eine möglichst geringe Bauhöhe aufweist und deren Erregerelement oder Erregerelemente für eingehende, das heißt empfangene Funksignale hinsichtlich deren Polarisation eine hohe Diversität aufweisen.The object of the invention is to provide an exciter structure which, on the one hand, has the lowest possible overall height and whose exciter element or elements for incoming, ie received, radio signals have a high degree of diversity with regard to their polarization.

Die Aufgabe wird durch eine Erregerstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gegeben.The task is solved by an excitation structure with the features of patent claim 1 . Advantageous training and further developments are given by the dependent claims.

Die zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen flachbauende Erregerstruktur weist ein flächiges, die elektrische Masse der Erregerstruktur ausbildendes metallisches Basiselement mit einer ebenen Oberfläche, ein ebenfalls flächiges, im Abstand parallel zu dem Basiselement angeordnetes und mit diesem elektrisch leitend verbundenes metallisches Dachelement und mindestens ein, zwischen dem Basiselement und dem Dachelement angeordnetes Erregerelement zum Abstrahlen und/oder Empfangen von Funksignalen auf. Dieses mindestens eine Erregerelement ist mit dem Ende einer durch das Basiselement hindurchgeführten und gegenüber diesem isolierten Signalleitung elektrisch leitend verbunden.The flat exciter structure proposed to solve the task has a flat metal base element that forms the electrical ground of the exciter structure and has a flat surface, a flat metal roof element that is also arranged at a distance parallel to the base element and is electrically conductively connected to it, and at least one metal roof element between the Base element and the roof element arranged excitation element for radiating and / or receiving radio signals. This at least one excitation element is electrically conductively connected to the end of a signal line that is routed through the base element and is insulated from it.

Erfindungsgemäß ist das eine Erregerelement oder mindestens eines von mehreren zwischen dem Basiselement und dem Dachelement angeordneten Erregerelementen flächig ausgebildet und ragt dabei von einem zu seiner Verbindung mit dem Signalkabel ausgebildeten Fußpunkt am Basiselement in einer in Bezug auf das Basiselement sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Komponente aufweisenden Erstreckungsrichtung, unter Verbleib eines Abstands zu dem Dachelement in Richtung des Dachelements auf, welches, wie gesagt, leitend mit dem die elektrische Masse ausbildenden Basiselement verbunden ist.According to the invention, one exciter element or at least one of several exciter elements arranged between the base element and the roof element is flat and protrudes from a base point on the base element designed for its connection to the signal cable in a vertical as well as a horizontal component with respect to the base element having direction of extension, while remaining a distance from the roof element in the direction of the roof element, which, as I said, is conductively connected to the base element forming the electrical ground.

Eine elektrische Verbindung zwischen dem Basiselement und dem Dachelement ist dabei bei Erregerstrukturen, welche für den Einsatz auf Dächern von Schienenfahrzeugen mit insbesondere Oberleitungsbetrieb zwingend erforderlich, um zum Beispiel im Falle einer auf das Dach des Fahrzeugs fallendenden gerissenen Oberleitung (eines gerissenen Fahrdrahts) die Oberleitungsspannung gegen Masse (das Basiselement) kurzzuschließen. Die Verbindung kann dabei über ein auch das Dachelement gegenüber dem Basiselement auf Abstand haltendes und das Dachelement gleichzeitig stützendes Metallelement hergestellt sein, welches beispielsweise zylinderförmig ausgebildet ist. Das platten- oder scheibenförmige Dachelement selbst kann je nach Konfiguration der Erregerstruktur und den von dieser unterstützten Funkstandards sowie in Abhängig der konkreten Ausbildung des oder der Erregerelemente und den sich hieraus für die Abstimmung der Gesamtanordnung ergebenden Erfordernisse in unterschiedlicher Materialstärke oder auch als "Sandwich"-Struktur ausgebildet sein.An electrical connection between the base element and the roof element is required for excitation structures that are required for use on the roofs of rail vehicles, particularly with overhead line operation, in order, for example, in the event of a broken overhead line (a broken contact wire) falling on the roof of the vehicle, to counteract the overhead line voltage ground (the base element). The connection can be made via a metal element that also keeps the roof element at a distance from the base element and at the same time supports the roof element, which metal element is configured, for example, in the shape of a cylinder. The plate or disk-shaped roof element itself can, depending on the configuration of the exciter structure and the radio standards supported by this, as well as depending on the specific design of the exciter element or elements and the resulting vote for the Overall arrangement resulting requirements in different thicknesses or as a "sandwich" structure may be formed.

Durch die spezielle Ausbildung und Ausrichtung ihres oder ihrer Erregerelemente, mit einer sowohl eine vertikale Komponente als auch eine horizontale Komponente aufweisenden Erstreckungsrichtung, wird für die Erregerstruktur und die durch sie unterstützten Funkstandards bezüglich der Polarisation insbesondere empfangener Funksignale, das heißt deren Trägersignal eine hohe Diversität erreicht. Hierdurch können durch die Erregerstruktur Funksignale unterschiedlichster Polarisation zur Weiterverarbeitung an sie verarbeitende Empfangseinheiten weitergleitet werden. Das Dachelement wirkt hierbei vergleichbar einer Dachkapazität und ermöglicht dadurch eine vergleichsweise kurze Gesamtlänge des oder der Erregerelemente, wobei durch deren zumindest abschnittsweise bezüglich des Basiselements (der elektrischen Masse der Erregerstruktur) im Wesentlichen horizontale Ausrichtung eine niedrige Bauhöhe der Gesamtanordnung zusätzlich begünstigt wird, was zudem mit einer erhöhten Diversität der Polarisationscharakteristik einhergeht.Due to the special design and alignment of its or their exciter elements, with a direction of extension having both a vertical component and a horizontal component, a high degree of diversity is achieved for the exciter structure and the radio standards supported by it with regard to the polarization of radio signals received in particular, i.e. their carrier signal . As a result, radio signals of the most varied of polarizations can be forwarded through the exciter structure to receiving units that process them for further processing. In this case, the roof element acts in a manner comparable to a roof capacitance and thus enables a comparatively short overall length of the excitation element or elements, with their essentially horizontal alignment at least in sections with respect to the base element (the electrical ground of the excitation structure) additionally promoting a low overall height of the overall arrangement, which also accompanied by an increased diversity of the polarization characteristics.

Entsprechend einer vorgesehenen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Erregerstruktur weist diese wenigstens ein aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Flächenabschnitten bestehendes Erregerelement auf. Hierbei ragt ein erster Flächenabschnitt des entsprechenden Erregerelements in Bezug auf das Basiselement (Masseelement) überwiegend in vertikaler Richtung von einem Fußpunkt am Basiselement auf, wobei dieser erste Flächenabschnitt mit einem zweiten, sich überwiegend in horizontaler Richtung in Bezug auf das Basiselement erstreckenden Flächenabschnitt des Erregerelements einstückig verbunden ist.According to an intended embodiment of the exciter structure according to the invention, this has at least one exciter element consisting of at least two surface sections connected to one another in one piece. In this case, a first surface section of the corresponding excitation element in relation to the base element (mass element) protrudes predominantly in the vertical direction from a base point on the base element, with this first surface section being in one piece with a second surface section of the excitation element, which extends predominantly in the horizontal direction in relation to the base element connected is.

Der letztgenannte, zweite Flächenabschnitt eines in der vorbeschriebenen Weise ausgebildeten Erregerelements kann sich bei dieser Ausbildungsform auch parallel zu dem Basiselement erstrecken. Dies heißt, dass sich dieser Flächenabschnitt aufgrund seiner Anordnung zwischen dem Basiselement und dem dazu parallelen Dachelement folglich auch parallel zu dem Dachelement erstreckt. Soweit vorstehend und in den damit korrespondierenden Patentansprüchen von Flächenabschnitten eines Erregerelements gesprochen wird, soll dies zum Ausdruck bringen, dass die betreffenden Abschnitte des Erregerelements jeweils flächig ausgebildet sind, das heißt zwei einander gegenüberliegende Oberflächen haben, die im Verhältnis zur Größe dieser Oberflächen zueinander nur einen geringen, durch die Materialstärke eines zur Ausbildung des Erregerelements verwendeten Stahlblechs bestimmten Abstand aufweisen.The latter, second surface section of an excitation element designed in the manner described above can also extend parallel to the base element in this embodiment. This means that this surface section due to its arrangement between the base element and the parallel roof element consequently also extends parallel to the roof element. Insofar as surface sections of an excitation element are mentioned above and in the corresponding patent claims, this is intended to express the fact that the relevant sections of the excitation element are each flat, i.e. have two opposite surfaces that are only one in relation to the size of these surfaces have a small distance determined by the material thickness of a sheet steel used to form the excitation element.

Insoweit ist bei der zuletzt beschriebenen Ausbildungsform eine Oberfläche des besagten zweiten Flächenabschnitts parallel zu der ebenen Oberfläche des Basiselements und seine andere, gegenüberliegende Oberfläche parallel zu dem flächigen Dachelement angeordnet. Zur mechanischen Stabilisierung kann dabei der zweite, sich in Bezug auf das Basiselement überwiegend in horizontaler Richtung erstreckende oder sogar parallel zu diesem angeordnete Flächenabschnitt mittels eines Stützelements auf dem Basiselement abgestützt sein. Sofern die Erregerstruktur für den Einsatz auf dem Dach eines Schienenfahrzeugs vorgesehen ist, besteht dabei das vorgenannte Stützelement vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus Metall, um hierüber gegebenenfalls, ebenso wie über einen entsprechenden metallischen Verbinder zwischen dem Dachelement und dem Basiselement der Erregerstruktur die von einer beschädigten Oberleitung geführte Spannung kurzschließen zu können.In this respect, in the last-described embodiment, one surface of said second surface section is arranged parallel to the flat surface of the base element and its other, opposite surface is arranged parallel to the flat roof element. For mechanical stabilization, the second surface section, which extends predominantly in the horizontal direction in relation to the base element or is even arranged parallel to it, can be supported on the base element by means of a support element. If the exciter structure is intended for use on the roof of a rail vehicle, the aforesaid support element is preferably made of an electrically conductive material, in particular metal, in order to use this, if necessary, as well as a corresponding metallic connector between the roof element and the base element of the exciter structure to to be able to short-circuit voltage carried by a damaged catenary.

Soweit im Zusammenhang mit der zuletzt beschriebenen Ausbildungsform und mit deren nachfolgen beschriebenen Varianten hinsichtlich mindestens eines Erregerelements von einem sich (in Bezug auf das Basiselement) überwiegend in vertikaler Richtung erstreckenden Flächenabschnitt und von einem sich (in Bezug auf das Basiselement) überwiegend in horizontaler Richtung erstreckenden Flächenabschnitt gesprochen wird, wird hierbei regelmäßig von flachen Flächenabschnitten ausgegangen, die sich in einem geraden (das heißt nicht in einem gebogenen oder in einem seine Richtung in sonstiger Weise ändernden) Verlauf in der betreffenden Richtung erstrecken.As far as in connection with the last-described embodiment and with its variants described below with regard to at least one excitation element of a surface section (in relation to the base element) extending predominantly in the vertical direction and of a surface section (in relation to the base element) extending predominantly in the horizontal direction When speaking of a surface section, flat surface sections are usually assumed here, which extend in a straight (i.e. not curved or otherwise changing direction) course in the relevant direction.

Im Zusammenhang mit der zuvor erläuterten Ausbildungsform und ihren Varianten, also einer Erregerstruktur mit mindestens einem Erregerelement, welches aus einem ersten, sich in Bezug auf das Basiselement überwiegend in vertikaler Richtung erstreckenden und aus einem zweiten, sich in Bezug auf das Basiselement überwiegend in horizontaler Richtung erstreckenden Flächenabschnitt besteht, ragt vorzugsweise der erste Flächenabschnitt ausgehend von dem Fußpunkt am Basiselement mit einem Winkel von 0° bis 25° gegen eine von der ebenen Oberfläche des Basiselements ausgehende Orthogonale geneigt in Richtung des Dachelements auf.In connection with the embodiment explained above and its variants, i.e. an exciter structure with at least one exciter element, which consists of a first, which extends predominantly in the vertical direction in relation to the base element, and a second, which extends predominantly in the horizontal direction in relation to the base element extending surface section, the first surface section preferably protrudes from the base point on the base element at an angle of 0° to 25° to an orthogonal line originating from the flat surface of the base element, inclined in the direction of the roof element.

In Versuchen hat sich gezeigt, dass die in zuvor beschriebener Weise ausgebildeten und angeordneten Erregerelemente einer Erregerstruktur, insbesondere bei einer entsprechenden Auslegung und Dimensionierung für das Senden und Empfangen von Funksignalen nach einem Mobilfunkstandard, eine hohe Polarisationsdiversität aufweisen. Demgemäß werden mit ihnen Funksignale des entsprechenden Mobilfunkstandards unabhängig von ihrer Polarisation im Moment des Auftreffens auf das Erregerelement gut empfangen. Das heißt, die Funksignale werden mit hoher Feldstärke und sehr geringen Verlusten aus der Umgebung aufgenommen und den nachfolgenden Einheiten zugeleitet. Im Zusammenhang mit dem oberhalb der Erregerelemente angeordneten Dachelement wird dabei durch die planare Erregerstruktur beispielsweise bei einem für den LTE-Mobilfunkstandard, konkret für LTE700 ausgelegten Erregerelement im Vergleich zu einem herkömmlichen Lambda-Viertel-Strahler bezüglich der Höhe eine Verkürzung des Elements auf ein Drittel bis ein Fünftel erreicht.Experiments have shown that the exciter elements of an exciter structure, designed and arranged in the manner described above, have a high polarization diversity, in particular with a corresponding design and dimensioning for the transmission and reception of radio signals according to a mobile radio standard. Accordingly, radio signals of the corresponding mobile radio standard are received well with them, regardless of their polarization at the moment they strike the excitation element. This means that the radio signals are picked up from the environment with high field strength and very low losses and forwarded to the downstream units. In connection with the roof element arranged above the exciter elements, the planar exciter structure, for example in the case of an exciter element designed for the LTE mobile radio standard, specifically for LTE700, compared to a conventional quarter-wave radiator in terms of height, shortens the element to a third to reached a fifth.

Die etablierten Mobilfunkstandards unterstützen jeweils die Übertragung von Funksignalen beziehungsweise Trägersignalen in zwei oder mehr Frequenzbändern. Dem Rechnung tragend, ist es bei einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Erregerstruktur vorgesehen, dass das eine Erregerelement oder mindestens eines von mehreren zwischen dem Basiselement und dem Dachelement angeordneten Erregerelementen wenigstens zwei, an dem schon mehrfach erwähnten Fußpunkt zusammenlaufende, jeweils aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Flächenabschnitten bestehende Flügel aufweist.The established mobile radio standards each support the transmission of radio signals or carrier signals in two or more frequency bands. Taking this into account, it is provided in a corresponding development of the exciter structure according to the invention that one exciter element or at least one of several exciter elements arranged between the base element and the roof element at least two, on which already repeatedly mentioned base point converging, each consisting of at least two integrally connected surface sections existing wings.

Jeder der Flügel eines solchen Erregerelements weist hierbei wiederum einen ersten, in Bezug auf das Basiselement überwiegend in vertikaler Richtung von dem Fußpunkt aufragenden Flächenabschnitt und einen zweiten, sich in Bezug auf das Basiselement überwiegend in horizontaler Richtung erstreckenden, mit dem ersten Flächenabschnitt desselben Flügels verbundenen Flächenabschnitt auf. Die Gestaltung eines entsprechenden Erregerelements ist hierbei so, dass dessen mindestens zwei Flügel nur an dem Fußpunkt im Bereich des Basiselements miteinander in Kontakt beziehungsweise verbunden sind. Jeder der Flügel eines solchen Erregerelements ist dabei hinsichtlich der Dimensionierung seiner Flächenabschnitte für jeweils einen durch den von dem durch das Erregerelement unterstützten Mobilfunkstandard verwendeten Frequenzbereich (Frequenzband) ausgelegt. Soweit durch einen Mobilfunkstandard mehr als zwei Frequenzbänder unterstützt werden, kann dem Rechnung getragen werden durch eine Ausbildung des Erregerelements mit mehr als zwei Flügeln, welche jeweils aus zwei Flächenabschnitten bestehen.Each of the wings of such an excitation element has a first surface section that rises up from the base point predominantly in the vertical direction in relation to the base element and a second surface section that extends predominantly in the horizontal direction in relation to the base element and is connected to the first surface section of the same wing on. The design of a corresponding excitation element is such that its at least two wings are in contact or connected to one another only at the base point in the area of the base element. Each of the wings of such an exciter element is designed with regard to the dimensioning of its surface sections for a frequency range (frequency band) used by the mobile radio standard supported by the exciter element. If more than two frequency bands are supported by a mobile radio standard, this can be taken into account by designing the excitation element with more than two wings, each of which consists of two surface sections.

Bei einer Erregerstruktur mit mehreren jeweils aus zwei Flächenabschnitten bestehenden Erregerelementen und/oder mit mindestens einem, wenigstens zwei Flügel mit jeweils zwei Flächenabschnitten aufweisenden Erregerelement sind die Erregerelemente oder deren Flügel vorzugsweise derart ausgebildet, dass alle sich in Bezug auf das Basiselement überwiegend in horizontaler Richtung oder sogar parallel zu dem Basiselement erstreckenden Flächenabschnitte des oder der Erregerelemente den gleichen Abstand gegenüber dem Dachelement aufweisen. Soweit der zweite Flächenabschnitt eines entsprechenden Erregerelements parallel zu dem Basiselement und damit auch parallel zu dem Dachelement angeordnet ist, bezieht sich der genannte Abstand auf den Abstand zwischen der dem Dachelement zugewandten Oberfläche des betreffenden Abschnitts des Erregerelements und dem Dachelement. Weist ein zweiter Flächenabschnitt eines entsprechenden Erregerelements einen nicht exakt parallelen Verlauf zu dem Basiselement, sondern einen in Bezug auf dieses nur überwiegend horizontalen Verlauf auf, so ist in diesem Falle der Abstand zwischen der Kante am freien Ende des betreffenden Flächenabschnitts und dem Dachelement gemeint. Durch die zuvor beschriebene Ausbildung der Erregerstruktur lassen sich in besonders einfacher Weise alle von gegebenenfalls mehreren Erregerelementen beziehungsweise deren Flügel mit der Montage des Dachelements gleichzeitig abstimmen.In the case of an exciter structure with a plurality of exciter elements each consisting of two surface sections and/or with at least one exciter element having at least two wings each with two surface sections, the exciter elements or their wings are preferably designed in such a way that all of them move predominantly in the horizontal direction or even parallel to the base element extending surface sections of the excitation element or elements have the same distance from the roof element. If the second surface section of a corresponding exciter element is arranged parallel to the base element and thus also parallel to the roof element, the stated distance refers to the distance between the surface of the relevant section of the exciter element facing the roof element and the roof element. Has a second surface section of a corresponding exciter element does not run exactly parallel to the base element, but only predominantly horizontal in relation to this, in this case the distance between the edge at the free end of the relevant surface section and the roof element is meant. Due to the above-described design of the exciter structure, all of possibly several exciter elements or their wings can be coordinated simultaneously with the assembly of the roof element in a particularly simple manner.

Bei einer ebenfalls möglichen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Erregerstruktur weist diese zusätzlich wenigstens ein aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Flächenabschnitten bestehendes Erregerelement auf, bei dem ein erster Flächenabschnitt, welcher sich orthogonal zu dem Basiselement in Richtung des Dachelements erstreckt, mit einem zweiten, sich in einem Winkel von 30° bis 70° oder von 110° bis 140° gegen das Basiselement geneigten Flächenabschnitt verbunden ist. Erregerelemente mit entsprechender Ausbildung beziehungsweise Ausrichtung ihrer Flächenabschnitte haben sich in Versuchen im Zusammenhang mit der Übertragung von WLAN-Signalen als vorteilhaft erwiesen. Die Erregerelemente können hierbei, trotz ihrer Ausbildung mit nur einem Flügel, so dimensioniert und ausgelegt werden, dass sie sowohl ein erstes Frequenzband als auch ein zweites Frequenzband, dessen Wellenlängen im Bereich der Wellenlängen der Oberwellen des ersten Frequenzbands liegen, unterstützen.In a likewise possible embodiment of the exciter structure according to the invention, this additionally has at least one exciter element consisting of at least two integrally connected surface sections, in which a first surface section, which extends orthogonally to the base element in the direction of the roof element, with a second, extending at an angle from 30° to 70° or from 110° to 140° against the base element. Excitation elements with a corresponding design or alignment of their surface sections have proven to be advantageous in tests in connection with the transmission of WLAN signals. The excitation elements can be dimensioned and designed in such a way that they support both a first frequency band and a second frequency band, the wavelengths of which are in the range of the wavelengths of the harmonics of the first frequency band, despite their formation with only one wing.

In Weiterbildung der Erfindung kann eine Erregerstruktur mit einem oder mehreren Erregerelementen der zuvor beschriebenen Varianten noch durch ein oder mehrere Erregerelemente in der Form eines Rings ergänzt sein. Erregerelemente in Form eines geschlossenen Rings dienen hierbei als Sende- und Empfangselemente für den TETRA-Funk, solche, die als offenerer Ring ausgebildet sind, zur Unterstützung des LSA-Funkstandards (LSA = Licht-Signal-Anlagensteuerung) im Schienenverkehr. Für ein LSA unterstützendes Erregerelement kann durch eine entsprechende Ringstruktur in Kombination mit dem vergleichbar einer Dachkapazität wirkenden Dachelement gegenüber der Länge eines herkömmlichen Lambda-Viertel-Strahlers eine Verkürzung auf 1/16 bis 1/20 erreicht werden.In a development of the invention, an exciter structure with one or more exciter elements of the variants described above can also be supplemented by one or more exciter elements in the form of a ring. Excitation elements in the form of a closed ring are used here as transmitting and receiving elements for TETRA radio, those designed as an open ring to support the LSA radio standard (LSA = light signal system control) in rail traffic. For an LSA supporting excitation element, a corresponding ring structure in combination with the comparable a roof element acting on the roof capacitance can be reduced to 1/16 to 1/20 compared to the length of a conventional quarter-wave radiator.

Die vorgestellte Erregerstruktur kann zudem noch durch ein oder mehrere Erregerelemente in Form von Patchelementen ergänzt sein, welche(s) durch (ein) oberhalb des Dachelements angeordnete(s) weitere(s) flächige(s) Element(e) ausgebildet wird/werden, das/die mit einer Signalleitung verbunden ist/sind, die durch einen das Basiselement und das Dachelement leitend miteinander verbindenden metallischen Hohlsteg oder Hohlzylinder geführt ist. Im Falle einer für den Einsatz im Bahnverkehr vorgesehenen Konfiguration einer solchen Ausbildungsform ist das/sind die Patchelement(e) aus den schon mehrfach erläuterten sicherheitstechnischen Gründen, betreffend eine eventuelle Beschädigung einer Oberleitung, galvanisch mit Masse verbunden.The exciter structure presented can also be supplemented by one or more exciter elements in the form of patch elements, which is/are formed by (a) further flat element(s) arranged above the roof element, which is/are connected to a signal line which is routed through a metallic hollow web or hollow cylinder which conductively connects the base element and the roof element to one another. In the case of a configuration of such an embodiment intended for use in rail traffic, the patch element(s) is/are galvanically connected to ground for the safety reasons already explained several times, relating to possible damage to an overhead line.

Eine besonders kompakte Bauform ergibt sich für die Erregerstruktur, wenn deren Basiselement und das Dachelement, entsprechend einer möglichen Ausbildungsform der Erregerstruktur, die Form einer Scheibe mit einem der Kreisform folgenden Außenumfang aufweisen. Es hat sich zudem gezeigt, dass eine solche Form im Hinblick auf eine omnidirektionale Abstrahlung beziehungsweise auf omnidirektional gleiche Empfangseigenschaften besonders günstig ist. Das Basiselement und das Dachelement sind hierbei vorzugsweise zueinander so angeordnet, dass ihre Mittelpunkte auf einer gedachten, orthogonal zu dem Basiselement aufragenden Achse liegen. Zudem sind die beiden Elemente (Basiselement und Dachelement) hierbei vorzugsweise über einen sich entlang dieser Achse erstreckenden zylinderförmigen metallischen Steg miteinander verbunden. Soweit die Erregerstruktur hierbei auch ringförmige Erregerelemente für den TETRA-Funk oder für LSA aufweist, sind diese vorzugsweise konzentrisch zu dem vorgenannten Steg angeordnet, wobei die in erfindungsgemäßer Weise mit einer eine horizontale und eine vertikale Komponente aufweisenden Erstreckungsrichtung ausgebildeten Erregerelemente in Abhängigkeit von der Gesamtkonfiguration und der Dimensionierung der einzelnen Erregerelemente innerhalb und/oder außerhalb der ringförmigen Erregerelemente angeordnet sein können.A particularly compact design results for the exciter structure if its base element and the roof element, corresponding to a possible embodiment of the exciter structure, have the shape of a disc with an outer circumference following the circular shape. It has also been shown that such a shape is particularly favorable with regard to omnidirectional emission or omnidirectionally identical reception properties. The base element and the roof element are preferably arranged relative to one another in such a way that their center points lie on an imaginary axis that extends orthogonally to the base element. In addition, the two elements (base element and roof element) are preferably connected to one another via a cylindrical metal web extending along this axis. If the exciter structure also has ring-shaped exciter elements for TETRA radio or for LSA, these are preferably arranged concentrically to the aforementioned web, with the exciter elements designed in accordance with the invention with a direction of extension having a horizontal and a vertical component depending on the overall configuration and the dimensioning of the individual excitation elements can be arranged inside and/or outside the annular excitation elements.

Nachfolgend sollen anhand von Zeichnungen und zugehöriger Erläuterungen einige Ausführungsbeispiele für die Erfindung gegeben werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1:
eine mögliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Erregerstruktur,
Fig. 2:
die Ausbildungsform gemäß Fig. 1 bei entferntem Dachelement,
Fig. 3:
eine mögliche Ausbildungsform der Erregerstruktur mit Erregerelementen für WLAN-Funksignale,
Fig. 4:
eine weitere mögliche Ausbildungsform der Erregerstruktur mit zusätzlichen ringförmigen Erregerelementen und einem Patchelement,
Some exemplary embodiments of the invention are to be given below with the aid of drawings and associated explanations. The figures show in detail:
Figure 1:
a possible embodiment of the exciter structure according to the invention,
Figure 2:
according to the form of training 1 with removed roof element,
Figure 3:
a possible embodiment of the exciter structure with exciter elements for WLAN radio signals,
Figure 4:
another possible embodiment of the exciter structure with additional ring-shaped exciter elements and a patch element,

Bei den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Erregerstruktur 1 handelt es sich um solche, die zur Montage auf einem Fahrzeugdach, insbesondere auf dem Dach eines Schienenfahrzeugs vorgesehen sind. Zum Zweck der Montage ist an dem Basiselement 4 eine Mehrzahl von Schraubbolzen 21 vorgesehen.At the in the Figures 1 to 4 The embodiments of the exciter structure 1 according to the invention that are shown are those that are intended for installation on a vehicle roof, in particular on the roof of a rail vehicle. A plurality of screw bolts 21 are provided on the base element 4 for the purpose of assembly.

Die Fig. 1 zeigt eine erste grundsätzliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Erregerstruktur 1 in einer räumlichen Darstellung. Die Erregerstruktur 1 besteht aus einem die elektrische Masse der Anordnung ausbildenden metallischen Basiselement 4 mit einer ebenen Oberfläche 5, einem im Abstand dazu angeordneten, mit dem Basiselement 4 leitend verbundenen metallischen Dachelement 6 und aus mehreren, zwischen dem Basiselement 4 und dem Dachelement 6 angeordneten (selbstverständlich ebenfalls metallischen), mit einer Signalleitung 17 verbundenen Erregerelementen 2. In dem gezeigten Beispiel weisen die Oberfläche 5 des Basiselements 4 und das flächige Dachelement 6 eine Kreisform auf. Das Basiselement 4 und das Dachelement 6 sind über ein jeweils an den Mittelpunkten beider Elemente befestigtes zylinderförmiges Verbindungselement aus Metall (Hohlsteg 16) miteinander verbunden und zueinander parallel angeordnet.the 1 shows a first basic embodiment of the exciter structure 1 according to the invention in a spatial representation. The excitation structure 1 consists of a metal base element 4 forming the electrical ground of the arrangement with a flat surface 5, a metal roof element 6 arranged at a distance therefrom and conductively connected to the base element 4 and of several metal roof element 6 arranged between the base element 4 and the roof element 6 ( naturally also metallic excitation elements 2 connected to a signal line 17. In the example shown, the surface 5 of the base element 4 and the flat roof element 6 have a circular shape. The base member 4 and the roof member 6 are each at the midpoints Both elements attached cylindrical connecting element made of metal (hollow web 16) connected to each other and arranged parallel to each other.

Aufgrund der galvanischen Verbindung zwischen dem Dachelement 6 und dem Basiselement 4 wird, im Hinblick auf den Einsatz der Erregerstruktur 1 auf dem Dach eines Schienenfahrzeugs, die von einer elektrischen Oberleitung (einem Fahrdraht) geführte Spannung im Falle eines Reißens der Oberleitung über das Dachelement 6 der Erregerstruktur 1 und den elektrisch leitenden Hohlsteg 16 gegen die Masse des Basiselements 4 kurzgeschlossen.Due to the galvanic connection between the roof element 6 and the base element 4, with regard to the use of the excitation structure 1 on the roof of a rail vehicle, the voltage carried by an electrical overhead line (a contact wire) in the event of a tearing of the overhead line via the roof element 6 of the Excitation structure 1 and the electrically conductive hollow web 16 short-circuited to the ground of the base element 4 .

Bei den zwischen dem Basiselement 4 und dem Dachelement 6 angeordneten Erregerelementen 2 handelt es sich um Erregerelemente 2 für den Mobilfunk. Aufgrund des Vorhandenseins des vergleichbar einer Dachkapazität wirkenden metallischen Dachelements 6 können die Erregerelemente 2 unter Erfüllung der Lambdahalbe- beziehungsweise der Lambdaviertel-Bedingung verhältnismäßig klein dimensioniert werden, so dass die gesamte Erregerstruktur 1 eine geringe Höhe aufweist. Durch die Wirkung des Dachelements 6 als Dachkapazität verkürzen sich die Längen der Erregerelemente 2 gegenüber der Lambda-Viertel-Länge auf ein Drittel bis ein Fünftel. Bei der dargestellten Ausbildungsform besitzt die, ohne oberhalb des Dachelements 6 angeordnetes zusätzliches Patchelement ausgeführte Erregerstruktur 1 eine Gesamthöhe von beispielsweise nur 40 mm, wobei sogar noch kleinere Bauformen möglich sind.The exciter elements 2 arranged between the base element 4 and the roof element 6 are exciter elements 2 for mobile communications. Due to the presence of the metallic roof element 6 acting in a manner comparable to a roof capacitance, the exciter elements 2 can be dimensioned relatively small while fulfilling the half-wave or quarter-wave condition, so that the entire exciter structure 1 has a low height. Due to the effect of the roof element 6 as a roof capacitance, the lengths of the excitation elements 2 are reduced to one third to one fifth compared to the lambda quarter length. In the embodiment shown, the exciter structure 1 without an additional patch element arranged above the roof element 6 has a total height of only 40 mm, for example, with even smaller designs being possible.

Jedes der Erregerelemente 2 ist zur Unterstützung zweier Frequenzbänder ausgebildet. Hierzu sind die Erregerelemente 2 durch zwei an einem Fußpunkt 7 zusammengeführte Flügel mit jeweils zwei Flächenabschnitten 81, 91, 82, 92 ausgebildet. Ein erster Flächenabschnitt 81, 82 eines jeweiligen Flügels erstreckt sich leicht geneigt gegen die Orthogonale zur ebenen Oberfläche 5 des Basiselements 4 in Richtung des Dachelements 6. An diesen, sich folglich in Bezug auf das Basiselement 4 überwiegend in vertikaler Richtung erstreckenden Flächenabschnitt 81, 82 eines Flügels des Erregerelements 2 schließt sich ein zweiter, vorliegend zumindest annähernd parallel zu dem Basiselement 4 verlaufender Flächenabschnitt 91, 92 an. Dieser Flächenabschnitt 91, 92 ist jeweils über ein Stützelement 101, 102 auf dem Basiselement 4 abgestützt sowie mit diesem und damit mit der elektrischen Masse - ebenfalls aus Sicherheitsgründen, für den Fall einer reißenden Oberleitung - elektrisch leitend verbunden. Jeder Flügel eines entsprechenden Erregerelements 2 weist durch die spezielle Ausrichtung seiner Flächenabschnitte 81, 91, 82, 92 bezüglich eingehender Funksignale eine hohe Polarisationsdiversität auf.Each of the excitation elements 2 is designed to support two frequency bands. For this purpose, the excitation elements 2 are formed by two wings brought together at a base point 7, each with two surface sections 8 1 , 9 1 , 8 2 , 9 2 . A first surface section 8 1 , 8 2 of a respective wing extends slightly inclined against the orthogonal to the flat surface 5 of the base element 4 in the direction of the roof element 6 , 8 2 of a wing of the excitation element 2 closes a second, present at least approximately parallel to the base element 4 running Surface section 9 1 , 9 2 . This surface section 9 1 , 9 2 is supported on the base element 4 via a support element 10 1 , 10 2 and is electrically conductively connected to it and thus to the electrical ground—also for safety reasons in the event of a catenary breaking. Due to the special orientation of its surface sections 8 1 , 9 1 , 8 2 , 9 2 , each wing of a corresponding excitation element 2 has a high degree of polarization diversity with respect to incoming radio signals.

Die Fig. 2 zeigt die Erregerstruktur 1 entsprechend der Ausbildungsform gemäß Fig. 1 nochmals in einer Darstellung, bei welcher das Dachelement 6 entfernt wurde, so dass die einzelnen Erregerelemente 2 besser sichtbar sind. Gut erkennbar ist hierbei die spezielle Form und Ausrichtung der Flächenabschnitte 81, 91, 82, 92 der jeweils zwei Flügel jedes der Erregerelemente 2.the 2 shows the exciter structure 1 according to the embodiment according to FIG 1 again in an illustration in which the roof element 6 has been removed, so that the individual excitation elements 2 are better visible. The special shape and orientation of the surface sections 8 1 , 9 1 , 8 2 , 9 2 of the two wings of each of the excitation elements 2 can be clearly seen here.

Die Fig. 3 zeigt - in einer Draufsicht - eine Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Erregerstruktur 1, welche neben mehreren Erregerelementen 2 für den Mobilfunk zwei Erregerelemente 3 für WLAN-Funksignale aufweist. Das betreffende Erregerelement 3 weist nur einen Flügel auf, welcher aus einem von einem Fußpunkt 11 an dem Basiselement 4 vertikal aufragenden Flächenabschnitt 12 und einen sich daran anschließenden, mit ihm einstückig ausgebildeten zweiten Flächenabschnitt 13 besteht, der sich in einem Winkel von etwa 50° bis 60° gegenüber dem Basiselement (Masse) geneigt erstreckt. Bei diesem, für WLAN-Funksignale ausgebildeten Erregerelement 3 ist es möglich, auch mittels nur eines Flügels zwei Frequenzbänder für die WLAN-Übertragung zu unterstützen. Das mit einer Signalleitung 18 verbundene Erregerelement 3 ist dabei so ausgebildet und dimensioniert, dass es ein erstes Frequenzband und ein zweites Frequenzband, dessen Wellenlängen den Wellenlängen der Oberwellen des ersten Frequenzbandes entsprechen, unterstützt.the 3 shows - in a plan view - an embodiment of the exciter structure 1 according to the invention, which has two exciter elements 3 for WLAN radio signals in addition to several exciter elements 2 for mobile radio. The exciter element 3 in question has only one wing, which consists of a surface section 12 that rises vertically from a foot point 11 on the base element 4 and an adjoining second surface section 13 that is designed in one piece with it and that extends at an angle of about 50° to 60 ° relative to the base member (mass) extends inclined. With this excitation element 3, which is designed for WLAN radio signals, it is possible to support two frequency bands for WLAN transmission using just one wing. The excitation element 3 connected to a signal line 18 is designed and dimensioned in such a way that it supports a first frequency band and a second frequency band whose wavelengths correspond to the wavelengths of the harmonics of the first frequency band.

Alle Erregerelemente 2, 3 der gezeigten Ausbildungsform der Erregerstruktur 1, also sowohl die jeweils zwei Flügel aufweisenden Erregerelemente 2 für den Mobilfunk als auch die beiden WLAN-Erregerelemente 3, erstrecken sich jeweils ausgehend von einem Fußpunkt 7, 11 am Basiselement 4 in Richtung des (hier entfernten und daher nicht gezeigten) Dachelements 6 und weisen dabei, dem Grundgedanken der Erfindung folgend, bezüglich ihrer Erstreckungsrichtung jeweils eine vertikale Komponente und eine horizontale Komponente auf. Die Erregerelemente 2 weisen dabei einen ersten, sich in Bezug auf das Basiselement 4 vertikal oder überwiegend in vertikaler Richtung erstreckenden Flächenabschnitt 81, 82 und einen zweiten, sich in Bezug auf das Basiselement 4 horizontal oder überwiegend in horizontaler Richtung erstreckenden Flächenabschnitt 91, 92, auf.All the excitation elements 2, 3 of the embodiment of the excitation structure 1 shown, ie both the excitation elements 2 each having two wings for mobile communications and the two WLAN excitation elements 3, each extend starting from a base point 7, 11 on the base element 4 in the direction of the roof element 6 (removed here and therefore not shown) and, following the basic idea of the invention, each have a vertical component and a horizontal component with respect to their direction of extension. The excitation elements 2 have a first surface section 8 1 , 8 2 , which extends vertically or predominantly in the vertical direction in relation to the base element 4 and a second surface section 9 1 , which extends horizontally or predominantly in the horizontal direction in relation to the base element 4 . 9 2 , on.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Erregerstruktur 1, welche um zwei zusätzliche Erregerelemente 14, 14' in Form zweier flacher Ringe, nämlich eines offenen Rings und eines geschlossenen Rings, ergänzt ist, die parallel zu dem Basiselement (4) angeordnet und ein oder mehrere flügelförmigen Erregerelemente 2 für den Mobilfunk und/oder Elemente 3 für WLAN umgeben. Das mit der Signalleitung 19 verbundene Erregerelement 14 in Form des offenen Rings ist zur Unterstützung des TETRA-Funks Bestandteil der dargestellten Erregerstruktur 1, wohingegen das als geschlossener Ring ausgebildete, mit der Signalleitung 19' verbundene Erregerelement 14' zur Unterstützung der LSA, das heißt insbesondere der Aussendung von Funksignalen der Licht-Signal-Steuerung im Zugverkehr, dient.the 4 shows an embodiment of the exciter structure 1 according to the invention, which is supplemented by two additional exciter elements 14, 14' in the form of two flat rings, namely an open ring and a closed ring, which are arranged parallel to the base element (4) and one or more wing-shaped exciter elements 2 for cellular and/or elements 3 for WiFi. The exciter element 14 connected to the signal line 19 in the form of the open ring is part of the illustrated exciter structure 1 to support TETRA radio, whereas the exciter element 14' designed as a closed ring and connected to the signal line 19' to support the LSA, i.e. in particular the transmission of radio signals of the light signal control in train traffic.

Die gezeigte Ausbildungsform weist zudem oberhalb des Dachelements 6 ein, mit einer durch den Hohlsteg 16 geführten Signalleitung 20 verbundenes sowie in Bezug auf dieses Verbindungselement (Hohlsteg 16) außermittig angeordnetes Patchelement 15 auf. Es handelt sich hierbei um ein zusätzliches Erregerelement, zum Beispiel für den Empfang von GPS-Signalen, welches durch eine gegenüber dem Dachelement 6 kleinere Metallscheibe ausgebildet ist. Je nach Konfiguration und unterstützten Funkstandards können auch mehrere Patchelemente oberhalb des Dachelementes angeordnet sein, wobei auch mehr als eines davon dem Empfang von GPS-Signalen dienen kann.The embodiment shown also has above the roof element 6 a patch element 15 which is connected to a signal line 20 routed through the hollow web 16 and is arranged eccentrically in relation to this connecting element (hollow web 16). This is an additional exciter element, for example for receiving GPS signals, which is formed by a metal disc that is smaller than the roof element 6 . Depending on the configuration and the wireless standards supported, several patch elements can also be arranged above the roof element, with more than one of them being able to receive GPS signals.

Claims (12)

Erregerstruktur (1), nämlich Anordnung zur Abstrahlung und/oder zum Empfang von Funksignalen mit einem eine ebene Oberfläche (5) aufweisenden metallischen Basiselement (4) zur Ausbildung der elektrischen Masse der Erregerstruktur (1), mit einem flächigen, im Abstand parallel zu dem Basiselement (4) angeordneten und mit diesem elektrisch leitend verbundenen metallischen Dachelement (6) und mit mindestens einem in einem Zwischenraum zwischen dem Basiselement (4) und dem Dachelement (6) angeordneten Erregerelement (2; 3), mit welchem das Ende einer durch das Basiselement (4) hindurchgeführten und gegenüber diesem isolierten Signalleitung (17; 18) elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Erregerelement (2; 3) oder mindestens eines von mehreren zwischen dem Basiselement (4) und dem Dachelement (6) angeordneten Erregerelementen (2; 3) flächig ausgebildet ist und von einem zu seiner Verbindung mit der Signalleitung (17; 18) ausgebildeten Fußpunkt (7; 11) am Basiselement (4) in einer, in Bezug auf die ebene Oberfläche (5) das Basiselements (4) sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Komponente aufweisenden Erstreckungsrichtung, unter Verbleib eines Abstandes zu dem Dachelement (6) in Richtung des Dachelementes (6) aufragt.Exciter structure (1), namely an arrangement for emitting and/or receiving radio signals, with a metallic base element (4) having a flat surface (5) for forming the electrical ground of the exciter structure (1), with a flat surface spaced parallel to the base element (4) and connected to this metallic roof element (6) in an electrically conductive manner and with at least one excitation element (2; 3) arranged in a space between the base element (4) and the roof element (6), with which the end of a signal line (17; 18) that is passed through the base element (4) and is insulated from it, characterized in that one exciter element (2; 3) or at least one of several is arranged between the base element (4) and the roof element (6). Excitation elements (2; 3) is flat and formed by a foot point (7; 11) at the base for its connection to the signal line (17; 18). The element (4) protrudes in a direction of extension which has both a vertical and a horizontal component in relation to the flat surface (5) of the base element (4), while remaining at a distance from the roof element (6) in the direction of the roof element (6). . Erregerstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens ein aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Flächenabschnitten (81; 91; 82; 92) bestehendes Erregerelement (2) aufweist, wobei ein erster, in Bezug auf das Basiselement (4) überwiegen in vertikaler Richtung von dem Fußpunkt (7) aufragender Flächenabschnitt (81; 82) mit einem zweiten, sich in Bezug auf das Basiselement (4) überwiegend in horizontaler Richtung erstreckenden Flächenabschnitt (91; 92) des Erregerelements (2) verbunden ist.Exciter structure (1) according to Claim 1, characterized in that it has at least one exciter element (2) consisting of at least two surface sections (8 1 ; 9 1 ; 8 2 ; 9 2 ) connected to one another in one piece, with a first, with respect to the The base element (4) predominates in the vertical direction from the base (7) protruding surface section (8 1 ; 8 2 ) with a second surface section (9 1 ; 9 2 ) extending predominantly in the horizontal direction in relation to the base element (4). Excitation element (2) is connected. Erregerstruktur (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Flächenabschnitt (91; 92) des mindestens einen Erregerelements (2) sowohl parallel zu dem Basiselement (4) als auch zu dem Dachelement (6) erstreckt, also eine Oberfläche dieses Flächenabschnitts (91; 92) parallel zu dem Basiselement (4) und eine ihr gegenüberliegende Oberfläche parallel zu dem Dachelement (6) angeordnet ist.Exciter structure (1) according to Claim 2, characterized in that the second surface section (9 1 ; 9 2 ) of the at least one exciter element (2) extends both parallel to the base element (4) and to the roof element (6), i.e. one surface of this surface section (9 1 ; 9 2 ) is arranged parallel to the base element (4) and a surface opposite it is arranged parallel to the roof element (6). is. Erregerstruktur (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, sich in Bezug auf das Basiselement (4) überwiegend in horizontaler Richtung oder parallel zu diesem erstreckende Flächenabschnitt (91; 92) des mindestens einen Erregerelements (2) mittels eines Stützelements (101; 102) auf dem Basiselement (4) abgestützt ist.Exciter structure (1) according to Claim 2 or 3, characterized in that the second surface section (9 1 ; 9 2 ) of the at least one exciter element (2), which extends predominantly in the horizontal direction or parallel to the base element (4) is supported by means of a support element (10 1 ; 10 2 ) on the base element (4). Erregerstruktur (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der abgestützte Flächenabschnitt (91; 92) durch das Stützelement (101; 102) leitend mit dem Basiselement (4) verbunden ist.Exciter structure (1) according to Claim 4, characterized in that the supported surface section (9 1 ; 9 2 ) is conductively connected to the base element (4) by the support element (10 1 ; 10 2 ). Erregerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flächenabschnitt (81; 82) des mindestens einen Erregerelements (2), ausgehend von dem Fußpunkt (7) und mit einem Winkel von 0° bis 25° gegen eine von der ebenen Oberfläche (5) des Basiselements (4) ausgehende Orthogonale geneigt, in Richtung des Dachelements (6) aufragt.Exciter structure (1) according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the first surface section (8 1 ; 8 2 ) of the at least one exciter element (2), starting from the base point (7) and at an angle of 0° to 25 ° inclined against a plane surface (5) of the base element (4) emanating orthogonal, towers in the direction of the roof element (6). Erregerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Erregerelement (2) oder mindestens eines von mehreren zwischen dem Basiselement (4) und dem Dachelement (6) angeordneten Erregerelementen (2) wenigstens zwei, an dem Fußpunkt (7) zusammenlaufende, jeweils aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Flächenabschnitten (81; 91; 82; 92) bestehende Flügel aufweist, mit je einem in Bezug auf das Basiselement (4) in überwiegend vertikaler Richtung von dem Fußpunkt (7) aufragenden ersten Flächenabschnitt (81; 82) und mit je einem, sich in Bezug auf das Basiselement (4) überwiegend in horizontaler Richtung erstreckenden, mit dem ersten Flächenabschnitt (81; 82) desselben Flügels verbundenen zweiten Flächenabschnitt (91; 92), wobei die wenigstens zwei Flügel des Erregerelements (2) miteinander nur an dem Fußpunkt (7) in Kontakt kommen und für das Senden und Empfangen von Signalen in unterschiedlichen, durch einen Funkstandard unterstützen Frequenzbändern ausgebildet sind.Exciter structure (1) according to one of Claims 2 to 6, characterized in that one exciter element (2) or at least one of several exciter elements (2) arranged between the base element (4) and the roof element (6) has at least two, at the base point (7) has converging wings, each consisting of at least two integrally connected surface sections (8 1 ; 9 1 ; 8 2 ; 9 2 ), each with one in relation to the base element (4) in a predominantly vertical direction from the base (7 ) projecting first surface section (8 1 ; 8 2 ) and each with a second surface section ( 9 1 ; 9 2 ), wherein the at least two wings of the excitation element (2) come into contact with each other only at the base (7) and are designed to transmit and receive signals in different frequency bands supported by a radio standard. Erregerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, mit mehreren, jeweils aus zwei Flächenabschnitten (81; 91; 82; 92) bestehenden Erregerelementen (2) und/oder mit mindestens einem, wenigstens zwei Flügel mit jeweils zwei Flächenabschnitten (81; 91; 82; 92) aufweisenden Erregerelement (2), dadurch gekennzeichnet, dass alle sich in Bezug auf das Basiselement (4) überwiegend in horizontaler Richtung oder parallel zu dem Basiselement (4) erstreckenden Flächenabschnitte (91; 92) des oder der Erregerelemente (2) den gleichen Abstand gegenüber dem Dachelement (6) aufweisen.Exciter structure (1) according to one of Claims 2 to 7, with a plurality of exciter elements (2) each consisting of two surface sections (8 1 ; 9 1 ; 8 2 ; 9 2 ) and/or with at least one, at least two wings each with two Excitation element (2) having surface sections (8 1 ; 9 1 ; 8 2 ; 9 2 ), characterized in that all surface sections (9 1 ; 9 2 ) of the excitation element or elements (2) have the same distance from the roof element (6). Erregerstruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens ein aus mindestens zwei einstückig miteinander verbundenen Flächenabschnitten (12; 13) bestehendes Erregerelement (3) aufweist, wobei ein erster Flächenabschnitt (12), welcher sich orthogonal zum Basiselement (4) in Richtung des Dachelements (6) erstreckt, an einem Fußpunkt (11) mit einem zweiten sich in einem Winkel von 40° bis 70° oder von 110° bis 140° gegen das Basiselement (4) geneigten Flächenabschnitt (13) verbunden ist.Exciter structure (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that it has at least one exciter element (3) consisting of at least two surface sections (12; 13) connected to one another in one piece, with a first surface section (12) which extends orthogonally to the base element ( 4) extends in the direction of the roof element (6), is connected at a base (11) to a second surface section (13) inclined at an angle of 40° to 70° or of 110° to 140° against the base element (4). . Erregerstruktur (1) nach Anspruch 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese zusätzlich mindestens ein Erregerelement (14; 14') in Form eines Rings aufweist.Exciter structure (1) according to Claim 2 or 9, characterized in that it additionally has at least one exciter element (14; 14') in the form of a ring. Erregerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Dachelements (6) und parallel zu diesem mindestens ein scheibenförmiges Patchelement (15; 15') als zusätzliches Erregerelement angeordnet ist.Exciter structure (1) according to one of Claims 2 to 10, characterized in that at least one disk-shaped patch element (15; 15') is arranged as an additional exciter element above the roof element (6) and parallel to it. Erregerstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (4) und das flächige Dachelement (6) als kreisförmige flächige Elemente ausgebildet sind, deren Kreismittelpunkte auf einer gemeinsamen, orthogonal zu ihnen verlaufenden Achse angeordnet sind.Exciter structure (1) according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the base element (4) and the flat roof element (6) as circular planar elements are formed, the centers of which are arranged on a common axis running orthogonally to them.
EP21190437.0A 2020-08-10 2021-08-09 Exciter structure for broadcasting and / or receiving radio signals Pending EP3955385A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020120985.1A DE102020120985B4 (en) 2020-08-10 2020-08-10 Excitation structure for emitting and/or receiving radio signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3955385A1 true EP3955385A1 (en) 2022-02-16

Family

ID=77274678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21190437.0A Pending EP3955385A1 (en) 2020-08-10 2021-08-09 Exciter structure for broadcasting and / or receiving radio signals

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3955385A1 (en)
DE (1) DE102020120985B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023104265A1 (en) 2023-02-21 2024-08-22 Antonics Gmbh Multi-band antenna arrangement with cross-polar characteristics

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29506693U1 (en) * 1995-04-20 1995-06-29 Fuba Hans Kolbe & Co, 31134 Hildesheim Flat antenna arrangement
US20100295736A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Silitek Electronic (Guangzhou) Co., Ltd. Built-in multi-antenna module
DE202012103520U1 (en) * 2012-09-14 2012-11-27 Antonics-Icp Gmbh channel cover
DE102012108600B3 (en) 2012-09-14 2014-06-26 Antonics-Icp Gmbh Antenna array has inner ring whose height distance from flat surface is adjusted corresponding to specific wavelength of antenna element, and metal plate whose height distance is set corresponding to height distance of inner ring
CN103066379B (en) * 2013-01-18 2015-09-09 西安电子科技大学 A kind of broad band low profile conic sleeve monopole antenna
WO2016175171A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 原田工業株式会社 Composite antenna device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200805777A (en) 2006-07-14 2008-01-16 Advanced Connectek Inc Integrated multi-band antenna device with wide band function

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29506693U1 (en) * 1995-04-20 1995-06-29 Fuba Hans Kolbe & Co, 31134 Hildesheim Flat antenna arrangement
US20100295736A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Silitek Electronic (Guangzhou) Co., Ltd. Built-in multi-antenna module
DE202012103520U1 (en) * 2012-09-14 2012-11-27 Antonics-Icp Gmbh channel cover
DE102012108600B3 (en) 2012-09-14 2014-06-26 Antonics-Icp Gmbh Antenna array has inner ring whose height distance from flat surface is adjusted corresponding to specific wavelength of antenna element, and metal plate whose height distance is set corresponding to height distance of inner ring
CN103066379B (en) * 2013-01-18 2015-09-09 西安电子科技大学 A kind of broad band low profile conic sleeve monopole antenna
WO2016175171A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 原田工業株式会社 Composite antenna device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020120985A1 (en) 2022-02-10
DE102020120985B4 (en) 2024-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69901026T2 (en) DOUBLE BAND ANTENNA
EP1470615B1 (en) Dual-polarized radiating assembly
EP1749331B1 (en) Mobile radio antenna with beam-forming element
EP1493206B1 (en) Dual band antenna
DE4318869C2 (en) Radio antenna arrangement on the window pane of a motor vehicle and method for determining its wiring
EP2929589B1 (en) Dual polarized, omnidirectional antenna
EP2784874B1 (en) Broadband monopole antenna for vehicles for two frequency bands separated by a frequency gap in the decimeter wavelength
DE102017103161A1 (en) Antenna device and antenna array
EP3306742A1 (en) Mobile radio antenna
DE102012003460A1 (en) Multiband receiving antenna for the combined reception of satellite signals and terrestrial broadcasting signals
DE102014013926A1 (en) Multi-structure broadband monopole antenna for two frequency bands separated by a frequency gap in the decimeter wave range for vehicles
DE112019000636T5 (en) Antenna device, window glass for a vehicle, and window glass structure
WO2019162345A1 (en) Multiband antenna array for mobile radio applications
DE102015007503A1 (en) Dipole radiator arrangement
EP1593180A1 (en) Wideband monopole antenna
EP3955385A1 (en) Exciter structure for broadcasting and / or receiving radio signals
EP3474374B1 (en) Antenna system for circular polarised satellite radio signals on a vehicle
DE102010015823A1 (en) Antenna module for vehicle, has feeding pin extended to top surface of substrate, where pin has pin extension extending over patch antenna surface, which forms antenna structure for radiating or receiving electromagnetic waves
DE60019412T2 (en) ANTENNA WITH VERTICAL POLARIZATION
EP1297590A1 (en) Slot antenna
WO2007048258A1 (en) Antenna arrangement having a broadband monopole antenna
DE102019108901A1 (en) Antenna arrangement for mobile radio systems with at least one dual-polarized crossed dipole
DE102012108600B3 (en) Antenna array has inner ring whose height distance from flat surface is adjusted corresponding to specific wavelength of antenna element, and metal plate whose height distance is set corresponding to height distance of inner ring
WO2004102742A1 (en) Multiband antenna
EP4429024A1 (en) Multiband capable antenna assembly with cross-polar characteristic

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220815

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ANTONICS GMBH