ITVR20090063A1 - MODULAR ANTENNA SUITABLE FOR TETRA BASE RADIO STATIONS - Google Patents
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Description
ANTENNA MODULARE PARTICOLARMENTE ADATTA PER STAZIONI RADIO BASE TETRA MODULAR ANTENNA PARTICULARLY SUITABLE FOR TETRA BASE RADIO STATIONS
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Il presente trovato riguarda un’antenna modulare particolarmente adatta per stazioni radio base TETRA. The present invention relates to a modular antenna particularly suitable for TETRA radio base stations.
Oggigiorno, i sistemi radianti utilizzati per stazioni radio base TETRA sono costituiti sostanzialmente da antenne singole e da antenne in configurazione a schiere di elementi (le cosiddette antenne a pannello). Nowadays, the radiant systems used for TETRA radio base stations are substantially constituted by single antennas and by antennas in array configuration of elements (the so-called panel antennas).
Le configurazioni a singolo elemento radiante sono utilizzate in stazioni radio base TETRA che non necessitano di alti guadagni e sono disponibili in commercio sostanzialmente due tipologie di antenna. The single radiant element configurations are used in TETRA radio base stations that do not require high gains and substantially two types of antenna are commercially available.
La prima tipologia à ̈ costituita da un elemento radiante a dipolo o a monopolo: questo tipo di stazione radio base non permette la selettività angolare in azimut e quindi non può essere disposta sulle facciate degli edifici. Inoltre non à ̈ possibile ottenere la doppia polarizzazione lineare. The first type consists of a dipole or monopole radiant element: this type of radio base station does not allow angular selectivity in azimuth and therefore cannot be placed on the facades of buildings. Furthermore, it is not possible to obtain the double linear polarization.
La seconda tipologia di antenne in commercio per le bande di frequenza in questione à ̈ costituita dalle cosiddette antenne log-periodiche. Queste ultime permettono una certa selettività angolare in azimut, irradiando la maggior parte del campo nella direzione frontale dell’antenna e consentono, di conseguenza, di poter essere posizionate in corrispondenza delle facciate degli edifici. Anche in questo caso à ̈ possibile ottenere solo una singola polarizzazione lineare. Un ulteriore inconveniente di tali antenne risiede nel loro ingombro, dovuto alla ridondanza di banda che ne aumenta le dimensioni fisiche. The second type of antennas on the market for the frequency bands in question is constituted by the so-called log-periodic antennas. The latter allow a certain angular selectivity in azimuth, radiating most of the field in the frontal direction of the antenna and consequently allow them to be positioned in correspondence with the building facades. Again, only a single linear polarization can be obtained. A further drawback of these antennas lies in their size, due to the band redundancy which increases their physical dimensions.
Come sopra riportato, sono in commercio anche stazioni radio base costituite da antenne in configurazione a schiera di elementi (antenne a pannello). As reported above, base radio stations are also on the market consisting of antennas in an array of elements (panel antennas).
Tali antenne sono realizzate da singoli elementi con basso guadagno che vengono reciprocamente uniti, mediante opportune reti di alimentazione, così da ottenere delle "schiere" a guadagno più elevato. These antennas are made up of single elements with low gain which are mutually joined, by means of suitable power supply networks, so as to obtain higher gain "arrays".
Ciò comporta, oltre all'aumento del guadagno, anche un aumento della selettività angolare del fascio d'apertura sia in elevazione che in azimut. This involves, in addition to the increase in gain, also an increase in the angular selectivity of the aperture beam both in elevation and in azimuth.
I singoli elementi che costituiscono la schiera sono solitamente realizzati da dipoli risonanti posti ad una distanza di circa λ0/4 (con λ0=lunghezza d'onda nello spazio libero alla frequenza di centro banda) dal piano di massa dell'antenna. The single elements that make up the array are usually made up of resonant dipoles placed at a distance of about Î »0/4 (with λ 0 = wavelength in free space at the center band frequency) from the ground plane of the antenna .
L'inconveniente principale delle antenne a pannello reperibili attualmente sul mercato à ̈ determinato dal fatto che risultano già assemblate e configurate dal costruttore per ottenere predeterminati guadagni e aperture del fascio di puntamento prefissate. The main drawback of the panel antennas currently available on the market is determined by the fact that they are already assembled and configured by the manufacturer to obtain predetermined gains and preset aiming beam apertures.
Non à ̈ quindi infrequente che, in fase di planning, gli operatori siano costretti ad acquistare e ad utilizzare sistemi radianti sovradimensionati rispetto alle esigenze della particolare applicazione, oppure ad assemblare sistemi sottodimensionati non avendo la possibilità di reperire sul mercato antenne con caratteristiche radiative "ad hoc". It is therefore not uncommon that, in the planning phase, operators are forced to purchase and use radiant systems that are oversized with respect to the needs of the particular application, or to assemble undersized systems as they are unable to find antennas with radiative characteristics on the market. " hoc ".
Un ulteriore inconveniente delle antenne presenti sul mercato consiste nell'impossibilità di soddisfare le specifiche tecniche richieste dagli utilizzatori nell'intera banda di frequenza TETRA (380 - 470 MHz); ciò comporta l'obbligo di impiegare antenne diverse per la copertura delle tre bande in cui à ̈ suddiviso il sistema TETRA. A further drawback of the antennas present on the market consists in the impossibility of satisfying the technical specifications required by users in the entire TETRA frequency band (380 - 470 MHz); this entails the obligation to use different antennas to cover the three bands into which the TETRA system is divided.
Compito principale del presente trovato à ̈ quello di risolvere, o quanto meno di ridurre drasticamente, gli inconvenienti delle antenne disponibili in commercio per stazioni radio base TETRA. The main aim of the present invention is to solve, or at least to drastically reduce, the drawbacks of antennas available on the market for TETRA radio base stations.
Uno scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un'antenna per stazioni radio base TETRA che consenta di ottenere la copertura dell'intera banda TETRA. An object of the present invention is to provide an antenna for TETRA base stations which allows coverage of the entire TETRA band to be obtained.
Un altro scopo del trovato à ̈ quello di fornire un antenna modulare che consenta di ottenere, mediante la connessione di più moduli, caratteristiche del fascio di puntamento dell’antenna che meglio si adattino alle esigenze dell'utilizzatore. Another object of the invention is to provide a modular antenna which allows to obtain, by connecting several modules, characteristics of the pointing beam of the antenna which are better suited to the user's needs.
Ancora uno scopo del trovato à ̈ quello di mettere a disposizione una antenna per stazioni radio base TETRA di dimensioni e ingombro contenute così da potersi inserire adeguatamente in tutti i contesti ambientali. Another object of the invention is to provide an antenna for TETRA radio base stations of limited dimensions and bulk so as to be able to be suitably inserted in all environmental contexts.
Questo compito nonché questi e altri scopi ancora che meglio saranno descritti in seguito, vengono raggiunti da una antenna per stazioni radio base TETRA che comprenda almeno un elemento modulare radiante presentante un corpo di contenimento definente un piano di massa, fornito di una coppia di connettori d'ingresso collegati alla rete di adattamento per le due polarizzazioni di detta antenna; queste due polarizzazioni sono ottenute tramite due dipoli ripiegati sormontati da due dipoli parassiti, uniti a formare una croce, su un piano sostanzialmente parallelo al piano di massa. Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di alcuni esempi di realizzazione dell'antenna secondo l'invenzione, forniti a titolo puramente indicativo e non limitativo e illustrati negli uniti disegni in cui: This task, as well as these and other purposes which will be better described hereinafter, are achieved by an antenna for TETRA radio base stations which comprises at least one radiating modular element having a containment body defining a ground plane, provided with a pair of connectors input connected to the matching network for the two polarizations of said antenna; these two polarizations are obtained by means of two folded dipoles surmounted by two parasitic dipoles, joined to form a cross, on a plane substantially parallel to the ground plane. Further characteristics and advantages of the invention will become more evident from the description of some embodiments of the antenna according to the invention, provided purely by way of non-limiting indication and illustrated in the accompanying drawings in which:
la figura 1 mostra una vista prospettica di un elemento modulare radiante; Figure 1 shows a perspective view of a modular radiating element;
la figura 2 rappresenta, sempre in prospettiva ma da un altro punto di vista, l'elemento modulare radiante di figura 1; Figure 2 represents, again in perspective but from another point of view, the radiant modular element of Figure 1;
la figura 3 à ̈ un vista prospettica dell'elemento modulare radiante in cui, per maggiore chiarezza, si à ̈ omessa parte del corpo di contenimento; figure 3 is a perspective view of the radiant modular element in which, for greater clarity, part of the containment body has been omitted;
la figura 4 mostra, in una vista dall'alto, l'elemento modulare di figura 3; Figure 4 shows, in a top view, the modular element of Figure 3;
la figura 5 illustra una vista in alzato laterale dell'elemento modulare rappresentato in figura 3 e 4; mentre figure 5 illustrates a side elevation view of the modular element shown in figures 3 and 4; while
le figure dalla 6 alla 8 illustrano antenne per stazioni radio base TETRA ottenute mediante collegamenti tra singoli elementi modulari. Figures 6 to 8 illustrate antennas for TETRA radio base stations obtained by means of connections between individual modular elements.
Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione. In the following embodiments, single characteristics, reported in relation to specific examples, can actually be interchanged with other different characteristics, existing in other embodiments.
Con riferimento alle sopracitate figure, un’antenna modulare, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende almeno un elemento modulare radiante 10 presentante un corpo di contenimento 2. With reference to the aforementioned figures, a modular antenna, globally indicated with the reference number 1, comprises at least one radiating modular element 10 having a containment body 2.
Il corpo di contenimento 2 definisce un piano di massa 3, disposto posteriormente, e un "radome" 4 di copertura realizzato in opportuno materiale plastico. The containment body 2 defines a ground plane 3, arranged at the rear, and a covering "radome" 4 made of suitable plastic material.
Il piano di massa 3 Ã ̈ fornito di una coppia di connettori d'ingresso 5a e 5b, i quali sono collegati alla rete di adattamento 6 per le due polarizzazioni 7 dell'antenna 1. The ground plane 3 is provided with a pair of input connectors 5a and 5b, which are connected to the matching network 6 for the two polarizations 7 of the antenna 1.
Le due polarizzazioni 7 sono ottenute mediante due dipoli incrociati 8 posti su un piano parallelo al piano di massa 3. The two polarizations 7 are obtained by means of two crossed dipoles 8 placed on a plane parallel to the ground plane 3.
Per ridurre l’ingombro i due dipoli incrociati 8 sono ripiegati a formare le due estremità 9, le quali sono disposte perpendicolarmente al piano di giacitura dei due dipoli incrociati 8 e di due dipoli parassiti 8a e si estendono verso il piano di massa 3. To reduce the overall dimensions, the two crossed dipoles 8 are folded to form the two ends 9, which are arranged perpendicular to the plane of the two crossed dipoles 8 and two parasitic dipoles 8a and extend towards the ground plane 3.
Secondo un aspetto particolarmente importante della presente invenzione, à ̈ possibile prevedere che l'antenna 1 possa essere ottenuta collegando reciprocamente due o più elementi modulari radianti 10. According to a particularly important aspect of the present invention, it is possible to provide that the antenna 1 can be obtained by mutually connecting two or more radiating modular elements 10.
In particolare, come illustrato nelle Figure 6 e 7, à ̈ possibile disporre due o più elementi modulari 10 tra loro affiancati lungo almeno una prima direzione di affiancamento (100 e 101) sostanzialmente parallela al piano di massa 3. In particular, as illustrated in Figures 6 and 7, it is possible to arrange two or more modular elements 10 side by side along at least a first flanking direction (100 and 101) substantially parallel to the ground plane 3.
Nulla vieta di prevedere che l'antenna 1 sia realizzata impiegando almeno quattro elementi modulari radianti 10 , come tra l'altro illustrato in Figura 8, tra loro reciprocamente collegati e disposti a matrice. There is nothing to prevent the antenna 1 being made using at least four modular radiating elements 10, as among other things illustrated in Figure 8, mutually connected and arranged in a matrix.
Vantaggiosamente, il piano di massa 3 Ã ̈ associato, sostanzialmente in corrispondenza della propria cornice periferica 3a, ad una dentellatura periferica 11 che permette di ottenere una forte riduzione della radiazione posteriore. Advantageously, the ground plane 3 is associated, substantially in correspondence with its peripheral frame 3a, to a peripheral indentation 11 which allows to obtain a strong reduction of the rear radiation.
Entrando maggiormente nei dettagli, la dentellatura periferica 11 comprende una pluralità di dentelli 12 reciprocamente distanziati che si estendono dalla cornice periferica 3a del piano di massa 3 verso i dipoli incrociati 8 lungo rispettive direzione di sviluppo sostanzialmente perpendicolari al piano di massa 3. Going more into the details, the peripheral indentation 11 comprises a plurality of mutually spaced teeth 12 which extend from the peripheral frame 3a of the ground plane 3 towards the crossed dipoles 8 along respective development directions substantially perpendicular to the ground plane 3.
Opportunamente la rete di adattamento 6 comprende una coppia di profilati di sostegno 13 che si ergono dal piano di massa 3 per supportare, in corrispondenza delle proprie estremità opposte a quelle di collegamento dal piano di massa 3, i dipoli incrociati 8. Conveniently, the adaptation network 6 comprises a pair of support profiles 13 which rise from the ground plane 3 to support the crossed dipoles 8 at their ends opposite to those of connection from the ground plane 3.
Più in particolare, i profilati di sostegno 13 supportano, lungo il proprio sviluppo longitudinale, la rete di alimentazione per le due polarizzazioni 14 dell'antenna 1. More specifically, the support profiles 13 support, along their longitudinal development, the power supply network for the two polarizations 14 of the antenna 1.
Tale rete di alimentazione 14 comprende una coppia (una per ogni polarizzazione) di micro-strisce sospese 15 di collegamento tra i connettori d'ingresso 5a e 5b e i dipoli incrociati 8. This power supply network 14 comprises a pair (one for each polarization) of suspended micro-strips 15 for connection between the input connectors 5a and 5b and the crossed dipoles 8.
La coppia di profilati di sostegno 13 Ã ̈ atta a realizzare, inoltre, il balun dell'alimentazione per il bilanciamento dei dipoli incrociati 8 stessi. The pair of support profiles 13 is also suitable for realizing the power supply balun for balancing the crossed dipoles 8 themselves.
Il presente trovato riguarda, inoltre, un kit per l'assemblaggio di una antenna 1, particolarmente adatta per stazioni radio-base TETRA. The present invention also relates to a kit for assembling an antenna 1, particularly suitable for TETRA radio-base stations.
Tale kit comprende, in particolare, almeno due elementi modulari radianti 10, mezzi di collegamento reciproco e di taratura 20 per il collegamento tra i due o più elementi modulari 10. Il funzionamento di un’antenna secondo il presente trovato discende in maniera evidente da quanto sopra esposto. This kit comprises, in particular, at least two radiating modular elements 10, reciprocal connection and calibration means 20 for the connection between the two or more modular elements 10. The operation of an antenna according to the present invention clearly derives from the above.
Tutte le caratteristiche del trovato, su indicate come vantaggiose, opportune o simili, possono anche mancare o essere sostituite da equivalenti. Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo. All the characteristics of the invention, indicated above as advantageous, convenient or the like, can also be missing or be replaced by equivalents. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.
Si à ̈ in pratica constatato come in tutte le forme realizzative il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi ad esso preposti. In practice it has been found that in all embodiments the invention has achieved the intended aim and objects.
In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze. In practice, the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to requirements.
Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
Laddove le caratteristiche tecniche nelle rivendicazioni sono seguite riferimenti numerici e/o sigle, detti riferimenti numerici e/o sigle sono stati aggiunti all’unico scopo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni e pertanto detti riferimenti numerici e/o sigle non producono alcun effetto sull’ambito di ciascun elemento identificato solo a titolo indicativo da detti riferimenti numerici e/o sigle. Where the technical characteristics in the claims are followed by numerical references and / or abbreviations, said numerical references and / or abbreviations have been added for the sole purpose of increasing the intelligibility of the claims and therefore said numerical references and / or abbreviations do not produce any effect on the scope of each element identified only as an indication by said numerical references and / or abbreviations.
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