SE536697C2 - Antennelement och anordning därav - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett antennelement, varvid antennelementet (10)innefattar en väsentligen plan ledande skiva (20) som har åtminstone fyra slitsar (30a, 30b,300, 30d) anordnade symmetriskt i förhållande till en central rotationsaxel (Z) vinkelrät motnämnda skiva (20), varvid varje slits (30a, 30b, 300, 30d) sträcker sig från en periferi (40) hosnämnda skiva (20) radiellt inåt mot nämnda axel (Z) och har en tillhörande matningspunktbelägen vid dess tillhörande slits (30a, 30b, 30c, 30d); och radiellt motsatta matningspunkterär anordnade att matas med gemensamma radiofrekvenssignaler vilka är väsentligen i fas ochmed lika amplitud så att utstrålningen från varje slits (30a, 30b, 30c, 30d) är i fas och med likaamplitud så att nämnda antennelement utstrålar längs nämnda axel (Z). Dessutom hänför sigflerbandsantennenhet, en uppfinningen också till en antenngrupp och ett bredbandsantennsystem. (Fig. 1)

Description

536 697 Emellertid, har nämnda lösningar enligt känd teknik komplicerad mekanisk struktur vilken erfordrar gjutna metalldelar med hög komplexitet. Detta betyder att nämnda antenn har en avsevärd vikt. Antennelementen enligt känd teknik är också ohanterliga (stora) med sina höj der.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att tillhandahålla en lösning vilken mildrar eller helt löser problemen med lösningarna enligt känd teknik.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en antennlösning vilken kan göras mindre men samtidigt ha goda impedansegenskaper.

Enligt en första aspekt av uppfinningen, uppnås nämnda ändamål med ett bredbandsantennelement för ett antennsystem, varvid antennelementet innefattar en väsentligen plan ledande skiva som har åtminstone fyra slitsar anordnade symetriskt i förhållande till en central rotationsaxel vinkelrät mot nämnda skiva, varvid varje slits sträcker sig från en periferi på nämnda skiva radiellt inåt mot nämnda axel och har en tillhörande matningspunkt belägen vid dess tillhörande slits; och radiellt motsatta matningspunkter är anordnade att matas med gemensamma radiofrekvenssignaler vilka är väsentligen i fas och med lika amplitud så att strålningen från varje slits är i fas och med lika amplitud så att nämnda antennelement strålar längs nämnda axel.

Olika utföringsformer av antennelementet ovan är definierade i de osj älvständiga kraven 2-17.

I enlighet med en andra aspekt av uppfinningen uppnås nämnda ändamål med en flerbandsantennenhet innefattande åtminstone ett antennelement i enlighet med uppfinningen och åtminstone ett andra bredbandsantennelement anordnat ovanför eller under nämnda första bredbandsantennelement; och vidare innefattande åtminstone ett plant parasitelement anordnat mellan nämnda första och andra bredbandsantennelement. 10 15 20 25 30 536 697 Enligt en tredje aspekt av uppfinningen uppnås nämnda ändamål med en antenngrupp innefattande ett flertal flerbandsantennenheter enligt uppfinningen och ett flertal första bredbandsantennelement i enlighet med uppfinningen och nämnda flerbandsantennenheter och nämnda första bredbandsantennelement är omväxlande anordnade i en rad så att ett avstånd dAE mellan centrum för ett första antennelement och en angränsande antennenhet i nämnda rad år konstant.

Vidare, hänför sig föreliggande uppfinning också till ett bredbandsantennsystem.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller en lösning som har en plan skiva vilken tillåter tillverkaren att använda tryckta kretskort (PCB:er) för matningsnätet vilket är bekvämt ur en anpassningssynvinkel. Dessutom kan den aktiva impedansen (impedansen som ses när de två slitsarna med samma polarisation exciteras samtidigt i fas och med lika styrka), för varje slits avstämmas till 100 ohm impedans vilket tillåter en enkel anpassning av de två matningarna till en gemensam 50 ohm sändningsledning när bredbandsdrift tillhandahålles i två ortogonala polarisationer.

Föreliggande antennelement kan också göras litet vilket minskar storleken och vikten på antenninstallationer ute på markerna.

Ytterligare fördelar och tillämpningar av föreliggande uppfinning återfinns i den följande detaljerade beskrivningen av föreliggande uppfinning.

Kort beskrivning av ritningarna.

De bilagda ritningarna är avsedda att förtydliga och förklara olika utföringsformer av föreliggande uppfinning enligt vilken: Fig. 1A-1C visar tre olika utföringsformer av ett antennelement enligt föreliggande uppfinning; Fig. 2 visar en vy ovanifrån och sidovyer av ett singelbandbredbandsfrekvenstäckningsantennelement enligt en utföringsform av föreliggande uppfinningen; lO 15 20 25 30 536 697 Fig. 3 visar en vy ovanifrån och en sidovy av ett antennelement enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 4 visar en vy ovanifrån och sidovyer av ett antennelement med slitsstruktur med ökande bredd och symetriskt anordnade utskärningar; och Fig. 5 visar en utföringsform av en antenngrupp enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen För att uppnå tidigare nämnda och ytterligare ändamål, hänför sig föreliggande uppfinning till ett bredbandsantennelement 10 för antennsystem. Föreliggande antennelement innefattar en väsentligen plan ledande skiva 20 som har en periferi 40 och en central del. Antennelementet innefattar vidare åtminstone fyra slitsar 30a, 30b, 300, 30d anordnade symetriskt i förhållande till en central rotationsaxel Z vilken är vinkelrät mot skivan 20. Sålunda är slitsarna anordnade på lika avstånd periferiskt på skivan, vilka därigenom delar in skivan i fyra lika kvadranter 21, 22, 23, 24, i en konfiguration med fyra slitsar. Detta betyder att antalet indelningar är beroende av antalet slitsar anordnade på skivan 20.

Varje slits 30a, 30b, 30c, 30d på skivan sträcker sig från skivans 20 periferi 40 radiellt inåt och längs skivans plan mot axeln Z, och varje slits har en tillhörande matningspunkt 51a, 51b, 51c, 51d (se Fig. 2) vilken är belägen vid dess tillhörande slits (30a, 30b, 30c, 30d).

Föreliggande antennelement är anordnat så att radiellt motsatta matningspunkter (51a-51c och 51b-51d i Fig. 2) är anordnade att matas med gemensamma radiofrekvenssignaler vilka är väsentligen i fas och med lika amplitud så att strålningen från varje slits 30a, 30b, 300, 30d, är i fas och med lika amplitud så att nämnda antennelement strålar längs axelns Zl. Sålunda betyder radiellt motsatta matningspunkter ett par matningspunkter som är anordnade på var sida av den centrala axeln Z. Exempelvis visar Fig. 2 två radiellt motsatta matningspunktpar 51a-51c och 51b-51d förknippade med matningsändpunkter 50a, 50c respektive 50b, 50d.

Såsom är välkänt för fackännen inom teknikområdet, kommer en antenn med flera matningspunkter att ha aktiv impedans, också känt som drivpunktsimpedans. Om man betraktar en första slits (30a) och en andra slits (30c) hos antennelementet, kommer vi att ha strålning längs axeln Z om nämnda slitsar exciteras med samma fas och styrka. För att anpassa antennen till en önskad impedans, är det viktigt att betrakta den ömsesidiga 10 15 20 25 30 536 697 kopplingen mellan den första och andra slitsen. Den relevanta impedansen hänvisas då till som aktiv eller drivpunktsimpedans beräknad såsom följer: om impedansen för slitsarna 1 och 2 är Zll respektive Z22, och den ömsesidiga impedansen är Z12 = Z21, är den aktiva (eller drivpunkt) impedansen för slits 1 givet matningsströmmen Il och I2: Zld = Zll + Z12*I2/I1.

När Il = I2 (lika fas och styrka) är den aktiva impedansen helt enkelt: Zld = Zll + Z12.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är skivans 20 periferi 40 (se exempelvis fig. 1A) belägen vid ett första radiellt avstånd R; från rotationsaxeln Z, och varje matningspunkt är belägen vid ett andra radiellt avstånd R; från rotationsaxeln Z. Förhållandet mellan det första och andra radiella avståndet är sådant att det andra radiella avståndet R; är mindre än det första radiella avståndet Rl, dvs. R; < RI. Företrädesvis är det andra radiella avståndet R; mindre än 0,5 gånger det första radiella avståndet RI, dvs. R; < 0,5-RL Ett mindre R; tillhandahåller en mindre real del (resistans) hos slitsimpedansen. Denna kan användas för att uppnå den önskade aktiva impedansen.

Dessutom, enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning sträcker sig varje slits 30a, 30b, 30c, 30d, radiellt inåt och slutar vid ett fjärde radiellt avstånd R4 från skivans 20 rotationsaxel Z (se Fig. 1A-1C), varvid det fjärde radiella avståndet R4 är mindre än det andra radiella avståndet R;, dvs. R4 < R;. Ett antennelement som användes av uppfinnarna hade följande struktur: R1 = 32mm, R; = 13mm, R4 = 6.5mm för drift i frekvensbandet 1710-2690 MHz.

I allmänhet påverkar den totala längden på slitsarna (dvs. R1-R4) det utstrålande elementets 10 driftsfrekvens. Exempelvis för drift i frekvensbandet från 1710 MHz till 2690 MHz, är en lämplig längd på slitsarna 20 till 35mm vilket motsvarar 0.15 till 0.25 våglängder vid centrumfrekvensen för 2200 MHz. Vidare kan bredden på slitsarna varieras för att anpassas till antennimpedansen. En bredare slits ökar antennelementets reaktans, och gör det sålunda mer induktivt, medan en smalare slits kommer att göra det mer kapacitivt. Det är också möjligt att använda varierande slitsbredd hela vägen till skivans periferi, exempelvis exponentiell slitsbreddavsmalning, linjär stegavsmalning eller linjär sluttningsavsmalning. 10 15 20 25 30 536 697 Det har också insetts av uppfinnarna att varje slits kan ha en symetriskt formad utvidgning 60.

Varje utvidgning börjar från ett tredje radiellt avstånd R; från rotationscentrumaxeln Z och sträcker sig radiellt inåt mot skivans centrum. Varje utvidgning bör starta från ett radiellt avstånd som är mindre än det andra R; radiella avståndet vilket definierar den radiella platsen för matningsavslutningspunkterna. Beroende på skivans radie R; och positionen för sändningsledningarna 30, 32 (från matningsnätet) kan det vara omöjligt att utsträcka slitsarna _ så långt som till centrum av skivan såsom önskas ur en antennimpedanssynvinkel. Det kan då vara föredraget att öka den effektiva längden på slitsarna genom att göra dem bredare i den inre änden närmast skivans centrum. Sålunda, enligt ännu en utföringsform av uppfinningen har varje utvidgning 60 en största bredd wwMax som är 0511,, (en konstant) gånger bredden wsms för varje slits. I den här speciella utföringsformen antas det att slitsarna har en minimal bICdd Wgms.

Fig. lA-lC visar tre olika utföringsformer av ett antennelement enligt föreliggande uppfinning. Det noteras att skivan i det här fallet har fyra symmetriskt anordnade slitsar varvid varje slits har en tillhörande utvidgning 60 som är spetsformad i den radiellt inåtgående riktningen. Det här tillåter bibehållandet av slitsmatningen vid matningspunkten medan den utsträcker slitsens effektiva längd.

Slitsarna indelar skivan i fyra avsnitt 21, 22, 23, 24, och slitsarna i fig. 1A och 1B har konstant bredd medan slitsarna i fig. 1B är bredare vid skivans periferi. Det noteras vidare att föreliggande antennelement har fyra matningsavslutningspunkter 50a, 50b, 50c, 50d, anordnade angränsande till sin tillhörande slits 30a, 30b, 30c, 30d. Avståndet vinkelrät i förhållande till den radiella riktningen mellan matningsavslutningspunkten och den tillhörande slitsen dpp beror på nödvändig impedansanpassning. Den totala impedansen Z_1 sedd vid slitsen (30a) är summan av den aktiva impedansen för slitsen Z_1 och serieimpendansen som uppvisas av den kortslutna stumpen (i allmänhet kort sändningsledning som används i mikrovågsingenjörsvetenskap för att anpassa kretsar eller används som filterresonatorer) som slutar i matningsavslutningspunkten (50a), dvs. Z_1 = Z_ld + Z_stump.

Om avståndet dpp är mycket litet, är serieimpedansen nära noll och Z_1 = Z_ld. Emellertid, om avståndet dpp ökar eller om avslutningen ändras från en kortslutning till en öppen krets, ändras värdet på Z_stump och detta kan tillhandahålla en bättre impedansanpassning av 10 15 20 25 30 536 697 antennelementet (tvärsnittsarean på slitsarna kan också varieras för impedansanpassning).

Sålunda, är avståndet dpp företrädesvis mindre än Ä /4 O» våglängd) för den lägsta driftfrekvensen för antennelementet 10, dvs. dpp < lt /4.

Fig. 2 och 3 visar olika utföringsformer av ett singelfrekvensantennelement med tillhörande stödstrukturer 80. Med hänvisning till fig. 2 har antennelementet en ledande skiva 20 positionerad ovanför en ledande reflektor 8 medelst en stödstruktur 80. Stödstrukturen 80 är i den här utföringsformen symmetriskt anordnad runt och sträcker sig längs axeln Z och är anordnad att understödja antennelementet 10 med ett förutbestämt avstånd över reflektorn 8 förknippat med antennelementet 10. Valfritt kan stödstrukturen 80 ha i sitt inre en eller flera kanaler 81 som sträcker sig åtminstone delvis längs axeln Z. Nämnda kanaler 81 omsluter (exempelvis koaxiellt) sändningsledningar 30, 32, kopplade till (band) ledningsorgan 70a, 70b, 70c, 70d, vilka kopplar matningsavslutningspunkterna 50a, 50b, 50c, 50d, till antennsystemets matningsnät.

Dessutom, är den ledande skivan 20 indelad i fyra lika kvadranter, 21, 22, 23, 24, allmänt separerade med radiellt orienterade slitsar däremellan. Radiofrekvenssignaler (RF) är kopplade via ett första par av två separata radiosignalledningsmedel 70a, 70c (exempelvis bandledningar eller vilka andra lämpliga signalledare som helst) till ett första par av två radiellt motsatt anordnade slitsar 30a, 30c. Det första paret ledningsmedel 70a, 70c innefattar i det här exemplet två bandledningar med väsentligen lika elektriska längd. På liknande sätt har ett andra par av två separata radiosignalledningsmedel 70b, 70d väsentligen lika elektrisk längd kopplade till ett andra par radiellt motstående anordnade slitsar 30b, 30d.

Fig. 3 visar en annan utföringsform av föreliggande uppfinning. Utföringsformen i Fig. 3 har en stödstruktur 80 med stödarmar 82 som sträcker sig radiellt utåt från skivans centrum och är anordnade att hålla den ledande skivan mera säkert över reflektorn 8. Även i det här fallet är ett första par ledningsmedel 70a, 70c kopplat till en första sändningsledning 30 vid en punkt nära skivans 12 centrum, och ett andra par ledningsmedel 70b, 70d, är kopplat till en andra sändningsledning 32. De två sändningsledningarna 30 och 32 är i sin tur kopplade till ett matningsnät hos antennsystemet, via lämpliga radiosignalledningar anordnade inom kanaler i 10 15 20 25 30 536 697 stödstrukturen 80. Matningsnätet är i det här fallet beläget under reflektorn 8 såsom visas i fig. 3.

I utföringsformen som visas i Fig. 3, är radiosändningsledningsmedel i form av rnikrobandledningar belägna ovanpå ett dielektriskt stödskikt 12b, och radiofrekvens- sändningsledningarna 30, 32 är i form av koaxialsändningsledningar anordnade inom kanaler hos stödstrukturen 80 och kopplade till matningsnätet. Dessutom, i utföringsformen som visas i Fig. 3 har den ledande skivan 20 samma storlek som det dielektriska stödskiktet 12b, men det är också möjligt att ha en skiva 20 som är större än det dielektriska stödskiktet 12b.

Det är föredraget, men ej nödvändigt, att använda olika karaktäristisk impedans för bandledningarna 70b, 70d och den första sändningsledningen 30 för att undvika missanpassning vid förbindningen. Exempelvis, en karaktäristisk impedans på 100 ohm för bandledningarna 70b, 70d och en karaktäristisk impedans på 50 ohm för radiofrekvensledningen 30. Det här valet minimerar vågreflektionen vid förbindningen mellan bandledningarna 70b, 70d och radiofrekvensledningen 30. Andra val av karaktäristisk impedans är möjliga om detta bättre anpassar antennimpedansen till referensimpedansen för antennsystemet. Liknande krav gäller för den andra bandledningsstmkturen för ledningsmedlen 70a, 70c och radiofrekvensledningen 32.

Dessutom sträcker sig det första paret ledningsmedel 70a, 70c från den första radiofrekvenssändningsledningen 30 över ett första par motsatt anordnade slitsar 30a, 30c.

Det här kommer att excitera ett elektromagnetiskt fält över slitsarna 30a, 30c, vilket kommer att propagera bort från antennelementet 10 i en första linjär polarisation. Den radiella platsen för matningspunkterna (där ledningsmedlen korsar slitsarna) R; påverkar antennimpedansen på ett sådant sätt att en radiell position närmare skivans Z centrum, dvs. ett mindre värde för Rz, kommer att tillhandahålla en lägre resistans medan en position radiellt längre ut på skivan kommer att öka resistansen.

För att undvika skärning mellan olika ledningsmedel, om de inte är isolerade (exempelvis bandledningar), kan en luftbrygga 44 implementeras vilken visas i Fig. 3 och 4. Dessutom är det önskvärt att bibehålla samma längd (och fasförhållande) för respektive par ledningsmedel 10 15 20 25 30 536 697 70a, 70c och 70b, 70d vilket kan realiseras genom att anpassa längden på de individuella ledningsmedlen var för sig.

Föreliggande uppfinning hänför sig vidare till en flerbandsantennenhet 200 innefattande åtminstone ett första bredbandsantennelement 10 såsom beskrivits ovan och åtminstone ett andra bredbandsantennelement 100 anordnat ovanför eller under det första bredbands- antennelementet 10 beroende på driftsfrekvenserna för de två antennelementen. En utföringsform av en sådan flerbandsantennenhet visas i Fig. 4.

Antennenheten 200 innefattar också åtminstone ett lådformat parasitelement 120 anordnat mellan de första 10 och andra 100 bredbandsantennelementen (parasitelementet 120 är transparent i Fig. 4). Företrädesvis är det första bredbandsantennelementet 10 anordnat att utstråla radiosignaler i ett första frekvensband fl och det andra bredbandsantennelementet 100 är anordnat att utstråla radiosignaler i ett andra frekvensband fg. Det första frekvensbandet fl är ett högre frekvensband än det andra frekvensbandet fg, dvs. fl > f; vilket betyder att de första och andra elementen tillsammans bildar en dubbel bredbandsantennenhet.

För att styra azimutlobbredden för det första högfrekvensantennelementet 10 och impedansen för det andra lågfrekvenselementet 100 är ett parasitelement 120 som har fyra sidor 120a-d placerat på ett avstånd ovanför (i en positiv Z-riktning) en ledande platta 112 hos antennsystemet som visas i Fig. 4. Parasitelementet 120 kommer typiskt att påverka impedansen för det första högfrekvensantennelementet och samtidigt utstrålningen från det andra lågfrekvensantennelementet som verkar som en reflektor för det senare antennelementet. Det är föredraget att bredden på parasitelementet 120 är större än storleken på högfrekvensantennelementet, dvs. WL > 2Rl. Sidodimensionen WL och vägghöjden Wll på parasitelementet 120 är valt för att uppnå önskad azimutlobbredd för det första högfrekvensantennelementet. Parasitelementet 120 kan vara konstruerat med användning av flera kända metoder, såsom plåt eller alternativt upphöjda ledande stavar. Dessutom, är sidodimensionen WL på parasitelementet och höjden Hp ovanför den ledande skivan 20 valt för att tillhandahålla en god impedansanpassning för lågfrekvensantennelementet. Det har noterats att parasitelementet 120 skulle kunna ha en längd WL som är större än lt /5 men 10 15 20 25 30 536 697 mindre än 71./ 3 av centrumdriftfrekvensen för lågfrekvensantennelementet, dvs. Ä / 5 < WL < X / 3 för god prestanda.

Med hänvisning till utföringsformen av dubbelbredbandsantennenhet i Fig. 4 innefattar dubbelbredbandsantennenheten 110 ett högfrekvensbredbandsantennelement 10 (HFBAE) som tidigare beskrivits placerat ovanför ett motsvarande lågfrekvensbredbandsantennelement (LFBAE) 100 som har sina dimensioner skalade i enlighet därmed för att tillhandahålla effektiv drift i ett önskat frekvensband som i allmänhet är lägre i frekvens än frekvensen vald för HFBAE-drift. LFBAE är konstruerad på liknande sätt som HFBAE som tidigare beskrivits.

LFBAE består en ledande skiva 20' placerad direkt omedelbart under ett dielektriskt stödskikt 1l2b. Den ledande skivan 20' kan vara gjord av en lämplig metallskiva skuren från plåt, såsom aluminium med användning av vilken industriell process som helst känd för en fackman. På liknande sätt som nämnda HFBAE, är den ledande skivan 20' på nämnda LFBAE i det här fallet indelad i fyra kvadranter 21', 22', 23', 24' (eller löv) med fyra slitsar 30a', 30b', 30c', 30d' med undantag för att en viss del av metallöven inte är täckta med dielektriskt stödskikt. Det har fastställts att fullständig täckning av metallöven med dielektriskt stödskikt 1l2b är onödigt och tillför ytterligare kostnad. Det har vidare fastställts att lövkantema bort från excitationsslitsarna 30a', 30b', 30c', 30d' kan skäras ut (skäras ut i uddar) med en konkav form eftersom det tillåter placering av nämnda HFBAE nära i en flerbandsantenngrupp (se också Fig. 5). Följaktligen kommer, såsom visas i Fig. 4, det diagonala avståndet Du att vara större än det i uddar utskurna tväravståndet DL; utan att negativt påverka antennelementprestanda.

Som visas är nämnda LFBAE-element placerat på avstånd H1 ovanför reflektor 8a (i en positiv Z-riktning) och kan understödjas med en korrekt konfigurerad centrumstolpe som understödstruktur 80. Centrumstolpstödstrukturen 80 är försedd med två uppsättningar radiofrekvensledare, med motsvarande par matande LFBAE- och HFBAE-utstrålare.

Avståndet H1 kan ha förhållandet till höjden Hp som ZHP < H1 < 6Hp enligt en utföringsform av uppfinningen. 10 10 15 20 25 30 536 697 Även om en dubbelbredbandsantennelementstruktur har beskrivits kan samma konstruktionsprinciper anbringas på trippelband och flerbandsantennelementsystem.

Dessutom hänför sig uppfinningen till en antenngrupp innefattande ett flertal flerbandsantennenheter 200 enligt uppfinningen och ett flertal första bredbandsantennelement 10. Föreliggande antenngrupp är konfigurerad så att flerbandsantennenheterna 100 och de första bredbandsantennelementen 10 är anordnade omväxlande i en rad så att ett avstånd dAE mellan centrum för ett första antennelement 10 och en angränsande antennenhet 200 i raden är konstant.

Med hänvisning till fig. 5 kommer en utföringsform av en dubbelbredbandsantenngrupp 300 enligt föreliggande uppfinning att beskrivas. I det här icke begränsande exemplet, är tre antennenheter som var och en innefattar en LFBAE och en HFBAE 200', och fyra HFBAE:er 10 anordnade omväxlande i en rad, längs Y-axeln (dvs. längs den longitudinella centrumlinjen CL hos reflektorn Sa). Dimensioner SD1 och SD2 är företrädesvis lika så att högfrekvensgruppen har jämn fördelning genom gruppen. Avståndet SDO är valt baserat på den totala längden som är acceptabel för antennen och om möjligt satt till ett värde nära SDI.

Såsom är välkänt för fackmän inom området, måste dimensionerna SD1 och SD2 väljas att vara mindre än 1 våglängd för att undvika närvaron av flera maxima eller gitterlober, i det vertikala mönstret. Om antenngruppens huvudlob styrs bort från horisontalplanet, måste avståndet vara ännu mindre och ett avstånd på 0,5 våglängder kommer att garantera att det inte finns några gitterlober för någon styrvinkel. l praktiken är det svårt att inpassa antennelementen med ett sådant litet inbördes avstånd och det har befunnits att ett värde SD1 = SD2 = 112 mm tillhandahåller god prestanda för drift i det lägre bandet 790-960 MHz och det högre bandet 1710-2690 MHz (som ett exempel). I det lägre frekvensbandet har vi sålunda ett gruppmellanrum på 224 mm, eller 0,65 våglängder vid centrumfrekvensen 875 MHz. I det högre frekvensbandet är mellanrummet 112 mm eller 0,82 våglängder vid centrumfrekvensen 2200 MHz.

Den ovan beskrivna antenngruppen kan införlivas i ett bredbandsantennsystem vilket enkelt förstås av fackmän inom området. Det inses också att ett bredbandsantennsystem kan inbegripa vilket som helst av antennelementen och antennenheterna enligt uppfinningen. 11 536 697 Bredbandsantennsystemet är företrädesvis anpassat för sändning och/eller mottagning av radiosändsignaler för trådlösa kommunikationssystem såsom GSM, GPRS, EDGE, UMTS, LTE, LTE-Advanced och WiMax-System.

Slutligen bör det förstås att föreliggande uppfinning inte är begränsad till utföringsformerna som beskrivits ovan utan också avse och inbegriper alla utföringsformer inom skyddsomfånget för de bilagda självständiga patentkraven. 12

Claims (22)

1. 0 15 20 25 30 536 697 PATENTKRAV Bredbandsantennelement (10) för ett antennsystem, varvid antennelementet (10) innefattar en väsentligen plan ledande skiva (20) som har åtminstone fyra slitsar (30a, 30b, 30c, 30d) anordnade symmetriskt i förhållande till en central rotationsaxel (Z) vinkelrät mot nämnda skiva (20), varvid varje slits (30a, 30b, 30c, 30d) sträcker sig från en periferi (40) på nämnda skiva (20) radiellt inåt mot nämnda axel (Z) och har en tillhörande matningspunkt (5la, 51b, 5lc, 5ld) belägen vid dess tillhörande slits (30a, 30b, 300, 30d); och radiellt motsatta matningspunkter (51a, 5lb, 5lc, 5ld) är anordnade att matas med gemensamma radiofrekvenssignaler vilka är väsentligen i fas och med lika amplitud så att strålningen från varje slits (30a, 30b, 30c, 30d) är i fas och av lika amplitud så att nämnda antennelement strålar längs nämnda axel (Z). Bredbandsantennelement (10) enligt patentkrav 1, varvid nämnda periferi (40) är belägen vid ett första radiellt avstånd Rl från nämnda axel (Z), och varje matningspunkt (51a, 51b, 5lc, 5ld) är belägen vid ett andra radiellt avstånd R; från nämnda axel (Z), och nämnda andra radiella avstånd R; är mindre än nämnda första radiella avstånd Rl, dvs. R; < R1. Bredbandsantennelement (10) enligt patentkrav 2, varvid nänmda andra radiella avstånd R; är mindre än 0,5 gånger nämnda första radiella avstånd Rl, dvs. R; < 0,5-R;. Bredbandsantennelement (10) enligt något av föregående patentkrav, varvid varje slits (30a, 30b, 30c, 30d) slutar på ett fjärde radiellt avstånd R4 från nämnda rotationsaxel (Z), varvid nämnda fjärde radiella avstånd R4 är mindre än nämnda andra radiella avstånd R;, dvs. R4 < R;. Bredbandsantennelement (10) enligt något av föregående patentkrav, varvid varje slits (30a, 30b, 30c, 30d) har en symetriskt formad utvidgning (60) som börjar från ett tredje radiellt avstånd R; från nämnda rotationsaxel (Z) och sträcker sig radiellt 13 10 15 20 25 30 10. 11. 12. 536 697 inåt, varvid nämnda tredje radiella avstånd R3 är mindre än nämnda andra radiella avstånd Rg, dvs. R3 < RZ. Bredbandsantennelement (10) enligt patentkrav 5, varvid nämnda tredje radiella avstånd R; är större än nämnda fjärde radiella avstånd R4, dvs. R3 > R4. Bredbandsantennelement (10) enligt patentkrav 5 eller 6, varvid varje utvidgning (60) har en största bredd wMaX som är osm, gånger den minimala bredden Wsms för en slits (30a, 30b, 300, 30d), varvid 051m är en konstant. Bredbandsantennelement (10) enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda slitsar (30a, 30b, 30c, 30d) har en konstant bredd Wsms. Bredbandsantennelement ( 10) enligt något av föregående patentkrav, vidare innefattande en stödstruktur (80) som är symmetriskt anordnad runt och sträcker sig längs nämnda rotationsaxel (Z) för undanstödjande av nämnda antennelement (10) med ett förutbestämt avstånd över en reflektorstruktur (8) förbunden med nämnda antennelement ( 10). Bredbandsantennelement ( 10) enligt patentkrav 9, varvid stödstrukturen (80) innefattar, i sitt inre, åtminstone en kanal (81) som sträcker sig åtminstone delvis längs nämnda axel (Z), vilken kanal (81) är anordnad att hålla ledningsorgan (70a, 70b, 70c, 70d) för nämnda matningspunkter. Bredbandsantennelement (10) enligt patentkrav 10, varvid nämnda stödstruktur (80) innefattar stödarmar (82) som sträcker sig radiellt utåt från nämnda axel (Z), vilka stödarmar (82) är anordnade att hålla nämnda ledande skiva (20). Bredbandsantennelement (10) enligt något av föregående patentkrav, varvid varje matningspunkt (5 1 a, 5 lb, 5 lc, 5 1 d) matas medelst ett tillhörande ledningsorgan (70a, 70b, 70c, 70d), varvid nämnda tillhörande ledningsorgan (70a, 70b, 70c, 70d) slutar vid tillhörande matningsavslutningspunkter (50a, 50b, 50c, 50d). 14 10 15 20 25 30 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 536 697 Bredbandsantennelement (10) enligt patentkrav 12, varvid nämnda ledningsorgan (70a, 70b, 70c, 70d) är bandledningar eller koaxialkablar. Bredbandsantennelement (10) enligt patentkrav 12 eller 13, varvid varje matningsavslutningspunkt (50a, 50b, 50c, 50d) är belägen på ett avstånd dn» från dess tillhörande slits (30a, 30b, 30c, 30d), varvid nämnda avstånd dpp är mindre än Ä /4 av den lägsta driftfrekvensen för nämnda antennelement (10), dvs. dpp < Ä /4. Bredbandsantennelement (10) enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda antennelement (10) är anordnat att utstråla radiofrekvenssignaler i två ortogonala polarisationer. Bredbandsantennelement (10) enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda skiva (20) är väsentligen cirkulär, och/eller nämnda skiva (20) har konkava utskärningar som sträcker sig radiellt inåt från nämnda periferi (40) och nämnda utskärningar är anordnade mellan nämnda slitsar (30a, 30b, 30c, 30d). Flerbandantennenhet (200) för en bredbandsantenn, innefattande åtminstone ett första bredbandsantennelement (10) enligt något av föregående patentkrav och åtminstone ett andra bredbandsantennelement (100) anordnat ovanför eller under nämnda första bredbandsantennelement (10); och vidare innefattande åtminstone ett plant parasitelement (120) anordnat mellan nämnda första (10) och andra (100) bredbandsantennelement. Flerbandantennenhet (200) enligt patentkrav 17, varvid nämnda parasitelement (120) är lådformat och sträcker sig parallellt med nämnda skiva (20) och har en väsentligen rektangulär eller kvadratisk form. Flerbandsantennenhet (200) enligt patentkrav 18, varvid nämnda parasitiska element (120) har en längd WL som är större än Ä /5 men mindre än 7» /3 av 15 10 15 20 20. 21. 22. 536 697 centerdriftsfrekvensen för nämnda andra bredbandsantennelement (10), dvs. X /5 < WL<)\./3. Flerbandsantennenhet (200) enligt något av patentkraven 17-19, varvid nämnda första bredbandsantennelement (10) är anordnat att utstråla radiosignaler i ett första frekvensband f; och nämnda andra bredbandsantennelement (100) är anordnat att utstråla radiosignaler i ett andra frekvensband f2, varvid nämnda första frekvensband fl är ett högre frekvensband än nämnda andra frekvensband f2, dvs. f 1 > fg. Antenngrupp (300) innefattande ett flertal flerbandsantennenheter (200) enligt något av patentkraven 17-20 och ett flertal första bredbandsantennelement (10) enligt något av patentkraven 1-16, och nämnda flerbandsantennenheter (100) och nämnda första bredbandsantennelement (10) är omväxlande anordnade i en rad så att ett avstånd d AE mellan centrum av ett första antennelement (10) och en angränsande antennenhet (200) i nämnda rad är konstant. Bredbandsantennsystem, anordnat för trådlösa kommunikationssystem, innefattande åtminstone ett bredbandsantennelement enligt något av patentkraven 1-16, och/eller åtminstone en flerbandsantennenhet enligt något av patentkraven 17-20, och/eller åtminstone en antenngrupp enligt patentkrav 21. 16