WO2005018043A1 - Antennenanordnung - Google Patents

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WO2005018043A1
WO2005018043A1 PCT/EP2004/008799 EP2004008799W WO2005018043A1 WO 2005018043 A1 WO2005018043 A1 WO 2005018043A1 EP 2004008799 W EP2004008799 W EP 2004008799W WO 2005018043 A1 WO2005018043 A1 WO 2005018043A1
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WO
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radiator
antenna arrangement
antenna
groups
arrangement according
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/008799
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Gabriel
Jürgen RUMOLD
Jörg LANGENBERG
Original Assignee
Kathrein-Werke-Kg
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Publication date
Application filed by Kathrein-Werke-Kg filed Critical Kathrein-Werke-Kg
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Priority to BRPI0413320-0A priority patent/BRPI0413320A/pt
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/28—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the amplitude

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement according to the preamble of claim 1.
  • the mobile radio antennas provided for a base station usually comprise an antenna arrangement with a reflector, in front of which a plurality of radiating elements are provided, offset in relation to one another in the vertical direction, and thus form an array.
  • a reflector in front of which a plurality of radiating elements are provided, offset in relation to one another in the vertical direction, and thus form an array.
  • These can, for example, radiate and receive in one or two mutually perpendicular polarizations.
  • the radiator elements can only be designed for reception in one frequency band.
  • the antenna arrangement can also be designed as a multiband antenna, for example for transmitting and receiving two frequency bands which are offset from one another. So-called triband antennas are also known in principle.
  • the mobile radio network is designed in the form of a cell, with each cell having a corresponding base station with at least one mobile radio antenna for transmitting and receiving assigned.
  • the antennas are constructed in such a way that they generally radiate at a certain angle with respect to the horizontal with the main lobe facing downwards, as a result of which a specific cell size is defined. This lowering angle is also known as the down-tilt angle.
  • WO 01/13459 A1 has therefore already proposed a phase shifter arrangement in which, in the case of a single-column antenna array with a plurality of radiators arranged one above the other, the down-tilt angle can be set continuously differently.
  • differential phase shifters are used for this purpose, which, with different settings, have the effect that the transit time length and thus the phase shift at the two outputs of a respective phase shifter are adjusted in different directions, as a result of which the setback angle can be set.
  • phase shifter angle can be set and adjusted manually or by means of a remotely controllable retrofit unit, as is known, for example, from DE 101 04 564 C1.
  • a phase adjustment between two limit values can also be carried out continuously without any problems.
  • this is possible only through a corresponding power distribution. If, however, in addition to a power distribution, there is also a time shift of the signals that are fed to the individual radiators, then it is even possible to swivel beyond the area of the system lobes.
  • an antenna which comprises at least two radiator systems, also referred to below as radiator groups, each radiator group being composed of at least one, but usually several individual radiators, the at least two radiator groups being arranged offset from one another and thereby radiate at least in one polarization plane. If, for example, one radiator element of one radiator group with a down tilt angle of 0 ° and a second radiator element of the second radiator group - with a down tilt angle of 10 ° is inclined downwards relative to the horizontal, then any desired angle can be set using the antenna arrangement according to the invention. This means that any downtilt angle between can be set continuously. With additional consideration of a temporal shift in the signals that are supplied to the radiators, there is a swiveling beyond the area of the two system lobes realizable.
  • this is done according to the invention in that an input signal is sent to the various radiator elements, i.e. is divided into the at least two mutually offset radiator elements, the individual portions of the (correlated) signals being supplied to the radiator elements with different amplitudes. If, for example, all of the energy is supplied only to the upper radiating element which radiates at 0 ° with respect to the horizontal, the entire lobe is radiated in the horizontal direction. If the entire intensity is fed to the lower emitter device, which is preset, for example, with a downtilt angle of 10 °, the main lobe is emitted at this downward inclined 10 "angle.
  • the intensity distribution of the energy supplied to the at least two radiator elements causes a continuous change in the orientation of the main lobe, which thus in the example explained is between 0 ° and a maximum of 10 ° different radiation angles with respect to the horizontal plane can be set, but if not only a power distribution of the two individual signals is carried out, but also a lateral shift of the signals is also realized, as already pointed out, a Sch be realized beyond the area of the two system lobes.
  • the antenna array points towards conventional antennas a substantially, preferably by a factor of 2 closer coverage of the radiators.
  • the vertically-arranged radiators are alternately assigned to the two antenna element groups, ie for example the lowermost radiator is associated with means energiser the first radiator group ', the overlying radiator of the second antenna element group, the third emitters from the bottom turn of the first radiator group, etc.
  • the two antenna groups are also as sub Arrays.
  • the downtilt angle can be set differently. If the emitter elements are offset next to one another in the horizontal direction or if their emitter or polarization plane is aligned in the horizontal direction, the angle can be adjusted differently in the azimuth direction and not in the elevation direction due to the continuously different intensity supply of the signal.
  • the angle can be adjusted differently in the azimuth direction and not in the elevation direction due to the continuously different intensity supply of the signal.
  • pivoting beyond the area of the two system lobes is also possible.
  • radiator elements which radiate in two mutually perpendicular polarizations and are oriented — preferably at a + 45 ° or -45 ° angle with respect to the horizontal (or vertical).
  • the principle can be implemented not only with a single-band antenna, but also with a multi-band antenna that has appropriate radiators for two, three, etc. frequency bands.
  • the set by the basic setting of the radiating elements limit for example by mechanical adjustment - may also optionally be changed by mechanically remotely controllable different angular setting.
  • an upper or lower limit value of the antenna arrangement can also be set so differently by additionally different phase adjustment that the intermediate intensity of the main lobe alignment between the predetermined limit values can be realized by the different intensity feed.
  • the supply of a corresponding antenna arrangement takes place by means of a network, which realizes a power distribution over the provided radiator elements.
  • a network which realizes a power distribution over the provided radiator elements.
  • This can include. for example in combination with a phase shifter, which in the simplest case again consists of a differential phase shifter, which works, for example, with a 3 dB-90 ° hybrid. They are at the entrance of the hybrid Signals of the same amplitude but with a different phase. At the output of the network, this means that the signals are there in phase, but with different amplitudes.
  • the different phase control can be used to supply the same phase and different amplitudes.
  • the usability of the invention is not only limited to a variable or fixed change in the vertical alignment of the radiation diagram, but in principle an arrangement for controlling the horizontal alignment of the radiation lobe can also be implemented.
  • antennas and antenna systems are conceivable that generate two horizontal diagrams depending on the wiring of a network.
  • a suitable additional network has shown that all alignment between the directions of the two individual lobes is infinitely adjustable, similar to the vertical case by means of a power distribution, also for a horizontal arrangement of the radiators. If, in addition to a pure power distribution, a phase shift, i.e. a time shift of the signals, is also generated, pivoting can take place in both the horizontal and vertical directions via the two system culling can be performed. With a corresponding combination of vertical and horizontal control, it is also possible to carry out a continuously changed alignment in the room.
  • FIG. 1 a schematic front view of an antenna arrangement with two radiator elements (dipole radiators) arranged one above the other;
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the antenna arrangement according to FIG. 1 with an upstream network with a 90 ° hybrid and a differential phase shifter for controlling the amplitude;
  • FIG. 3 shows a schematic view of the differently preset lobes of the antenna arrangement and the lobes of the overall system which can be adjusted in between and which result from superimposition;
  • Figure 4 an embodiment modified to Figure 1;
  • FIG. 5 a corresponding example for setting a different azimuth angle for the main lobe
  • FIG. 6 an example of a correspondingly different setting of a lobe created by superimposition, which can be set differently in the azimuth and elevation directions;
  • FIG. 7 a further exemplary embodiment in a schematic view.
  • FIG. 8 a further schematic exemplary embodiment of an antenna system with alternately arranged radiators, the two radiator groups each being provided with alternating successive individual radiators or radiator groups, and the associated reflectors of at least one radiator group aligned at a different angle to the reflectors of the other radiator group are.
  • each of the two radiator devices 3 consists of a radiator group 3.1 or 3.2, which in the exemplary embodiment shown each comprises a dipole radiator 3.1 or 3.2 with a vertical orientation.
  • the antenna arrangement thus radiates in a vertical polarization plane in a frequency band.
  • the antenna is now also purely schematic to illustrate the principle according to the invention. 1 shown in a side view.
  • the two radiator devices 3 are preset (for example, fixed) from the start (for example by mechanical alignment) such that the upper radiator device 3.1 is exactly in the horizontal direction and the lower radiator device 3.2 is opposite, for example with a downtilt angle ⁇ of 10 ° the horizontal plane is inclined downwards.
  • This pre-setting can also be fixed by corresponding mechanical pre-adjustment.
  • the main lobes 7.1 and 7.2 of the two emitter devices 3.1 and 3.2 are shown in FIG. 2, as is the respectively assigned horizontal plane 11.
  • the antenna arrangement formed in this way is fed via a network 13, which in the exemplary embodiment shown comprises a hybrid circuit 15, for example a 3 dB-90 ° hybrid, to which a phase shifter 17,. in the embodiment shown, a differential phase shifter 17 is upstream.
  • a network 13 which in the exemplary embodiment shown comprises a hybrid circuit 15, for example a 3 dB-90 ° hybrid, to which a phase shifter 17,. in the embodiment shown, a differential phase shifter 17 is upstream.
  • the control is to be explained in the exemplary embodiment shown below, starting from the basic position in which the phase shifter 17 ′′ is in its neutral central position, the signals coming from the phase shifter having the same amplitude being present at the input 15a or 15b of the hybrid circuit 15 If the phase shifter 17 is in its central starting or neutral position, the signals are also present at the two inputs 15a and 15b of the hybrid circuit 15 with the same phase position.
  • phase shifter is, for example, according to the arrow representations 19 shifted from the middle neutral position to the left or right, the phase position at the input 15a differs from that at the input 15b solely in that the signal coming from the phase shifter arrives earlier in the introduction branch 19a when the electrical line is shortened and in second branch 19b arrives later due to a larger path and a delay in running time caused thereby.
  • the result of this is that the corresponding signals are now again present at the same phase, but with different amplitudes, at the output of the network, that is to say at the output 15'a, 15'b.
  • the two radiator groups ie the radiator device or radiator elements 3.1 and 3.2, with the corresponding different amplitudes
  • the upper radiator group 3.1 or the lower radiator group 3.2 ie in the present case, is given If the upper radiator device or the upper radiator element 3.1. or the lower radiator device or the lower radiator element 3.2 a differently larger or smaller intensity component of the fed signal.
  • the antenna arrangement explained would radiate in exactly the horizontal direction (since no energy is supplied to the lower radiator device 3.2 at all). If the entire feed signal were fed exclusively to the lower radiator device 3.2, the entire antenna array would radiate exactly 10 ° from the exemplary embodiment shown, with the down-tilt angle. But if the signal is now Licher intensity of both the upper and the lower radiator group 3.1 or 3.2 supplied, depending on
  • a main lobe 18.3 can be set at different intermediate radiation angles.
  • Will z-. B. uses a control unit in the base station and / or a controllable additional device, for example in the form of a stepper motor, the phase shifter 17 can be controlled accordingly and a desired reduction in the resulting radiation lobe can be easily set with respect to the antenna.
  • a different radiation angle setting can also be carried out in the horizontal direction, that is to say in the azimuth direction.
  • the execution Example referred to Figure 4 in which a corresponding antenna arrangement is described with two radiator devices 3.1 and 3.2, which are now offset from each other in the horizontal direction.
  • the supply also takes place again via a network 13 explained with reference to FIG. 2.
  • the hybrid circuit 15 can receive a signal with the same intensity at the two inputs 15a and 15b different phase positions are supplied, which means at the output 15 "a and 15 'b of the hybrid circuit 15 that the ' signal present there is now supplied to the two radiator devices 3.1 and 3.2 with the same phase position but different intensity.
  • Figure 5 is intended to schematically represent the antenna arrangement with two radiator groups 3.1 and 3.2, which are arranged in a horizontal plane next to one another) that the two radiator devices 3.1 and 3.2 are each at an angle of - ⁇ and + ⁇ , at for example from -15 ° and + 15 ° compared to a medium one
  • An antenna array is now based on FIG. shown with two columns 23a and 23b, in each of which two radiator devices or radiator elements 3.11 and 3.21 arranged one above the other in the one column or 3.12 and 3.22 in the. second column are provided. In principle, there are ultimately four radiator groups 3.11-3.22.
  • An input signal is now fed to the input 17a of the first phase shifter 17, which, in accordance with its adjustment direction, generates a signal with the same phase position but different intensity at the output of the hybrid circuit 15 via the downstream hybrid circuit 15.
  • the downtilt angle of the antenna array according to FIG. 6 is set again, for example.
  • the corresponding two signals are now influenced via a corresponding circuit with a phase shifter 117a or 117b and a respective downstream hybrid circuit 115a or 115b again via the phase shifters 117a, 117b in such a way that a greater or lesser intensity at the output, depending on the position of the phase shifter of the signal to either the upper dipole radiator 3.11 or 3.12 and also a greater or lesser intensity to either the lower dipole radiator 3.21 or 3.22.
  • the two phase shifters 117a and 117b are preferably coupled to one another in the second stage, so that the intensity distribution for the radiator elements in the left and right columns 23a, 23b are divided in the same ratio to one another.
  • the downtilt angle can be adjusted or adjusted accordingly in the first stage of the network in cooperation with the downstream hybrid 15 of the first stage, and by correspondingly actuating or adjusting the phase shifters 117a and 117b with the respectively assigned hybrid circuits 115a, 115b in the second stage, a corresponding angle setting is made in the azimuth direction in order to arbitrarily set the main lobe between the radiation angles specified as a limit value in between.
  • the basic or limit values for the different adjustable downtilt angles are basically given by the two system lobes. However, these limit values can be overcome if a separate phase shift is additionally carried out for one or more radiator elements and the signal is supplied with a corresponding phase shift.
  • An antenna arrangement with a plurality of individual radiators or radiator devices 3 is shown with reference to FIG. 7, specifically for two radiator groups.
  • a signal is supplied to a group belonging to the first radiator group 3.1 via a summation or branching circuit 27.1 and a corresponding signal is supplied to a group of radiator elements belonging to a second radiator group 3.2 via a second summing or branching circuit 27.2, each alternately vertically are arranged one above the other.
  • This can be, for example, dipole emitters, but also other emitter devices, for example patch emitters, etc.
  • a down-tilt angle can then be set between the limit values specified in this way only by dividing the intensity.
  • a similar arrangement may, of course, again corresponding to the embodiment according to FIGS 4 and 5 are used for the different orientation of the 'main lobe in azimuth direction.
  • the spacing of the individual radiators should preferably be in the range of half the wavelength of the operating frequency, rather than in the range of a whole wavelength, as is known from conventional antenna arrangements.
  • This reduction in the antenna spacing distance "by a factor of 2" enables particularly useful individual diagrams with
  • the distance between the individual emitters should preferably be less than 90% based on the entire wavelength, in particular less than 80%, less than 70% or less than 60% of an entire wavelength of the operating wavelength of an operating frequency (a frequency Ba ndes, i.e. a value within the frequency band). This ultimately results in an arrangement for the antenna as a whole in which the phase centers of the at least two antenna groups are equally close to each other.
  • phase centers of the radiator groups in the exemplary embodiment shown the phase centers of the two radiator groups, ideally lie at one point. There is no direct dependence on the wavelength.
  • the structure of the antenna explains, however, that the phase centers, for example of the two radiator groups mentioned, are at a distance from one another which is less than half the wavelength of the frequency band to be transmitted, usually based on the center frequency of this frequency band.
  • the phase centers for example of the two radiator groups mentioned, are at a distance from one another which is less than half the wavelength of the frequency band to be transmitted, usually based on the center frequency of this frequency band.
  • the phase centers of the (two) radiator groups are at a distance of significantly less than ' half the wavelength, in particular at a distance of less than 80%, in particular less than 60%, less than 40%, less than 20% or even less than 10%, based on half the wavelength, which is predetermined by the center frequency of the frequency band used.
  • improved diagrams with reduced side lobes are achieved when the individual radiators of the radiator group with the main lobe lowered already have individual diagrams with a downtilt angle in the region of the desired downtilt of the entire radiator group. point.
  • Such a down tilt for the individual radiators can be achieved, for example, by the corresponding reflector region, as is shown in the exemplary embodiment according to FIG. 8, having the desired inclination.
  • a common reflector plane is not used, but instead reflectors are assigned separately to the individual radiators .
  • the arrangement is alternately constructed such that, for example, the first, third, fifth, seventh, etc. emitters 3.1 ', 3.3', 3.5 'and 3.7'. via a line system 51 with appropriate power • erzweigung 53 are fed, and that the überpul5 arranged Strahler weakness2, 4, 6, 8 etc.
  • the odd radiator groups 3.1 ', 3.3', 3.5 'etc. have, for example, assigned reflectors 1.0 which are oriented in the vertical direction (but can also have a different angle to them and be preset).
  • the respective straight radiator groups 3.2 ', 3.4', 3.6 'etc. have reflector systems 1' which are at a different angle to the first radiator groups 3.1 ', 3.3', 5 3.5 'etc., for example a preset or mechanically changeable one Angles are set.
  • the mechanical adjustment can also be carried out remotely via a remotely controllable setting module which can adjust the reflectors 1 'of the second radiator groups shown in FIG. 8 in different angular directions as required.
  • This embodiment shows that an additional adjustment of individual emitters either by electrical means can take place by different setting of a phase offset or also in the mechanical way explained.
  • the arrangement is preferably such that adjacent radiator elements are not or only insignificantly influenced by inclined reflector walls or parasitic radiator elements. With dipole radiators this can e.g. by isolating the individual dipoles from each other by partitions.
  • an arrangement with a plurality of radiator groups is therefore possible which are arranged as planar radiators in two mounting directions lying at an angle to one another , preferably in two mounting directions at right angles to each other, and are arranged nested in one another, preferably in an alternating arrangement.
  • a network 13 can then be provided, by means of which a combination of preferably vertical and horizontal control can be used to align the main lobe in space.

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Abstract

Eine verbesserte Antennenanordnung weist folgende Merkmale auf - die zumindest beiden Strahlergruppen (3.1, 3.2) sind so angeordnet und/oder so gespeist, dass die Hauptkeule (7.1) der ersten Strahlereinrichtung (3.1) und die Hauptkeule (7.2) der zweiten Strahlereinrichtung (3.2) einen Winkel (α) miteinander einschließen, - es ist ein Netzwerk (13) vorgesehen, worüber die erste Strahlergruppe (3.1) und die zweite Strahlergruppe (3.2) ein Signal mit unterschiedlich relativ zuein­ander einstellbarer Intensität zuführbar ist, wodurch eine unterschiedliche Winkel-Ausstrahlrichtung (α) der Antennenanordnung einstellbar ist.

Description

Antennenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Insbesondere die für eine Basisstation vorgesehenen Mobilfunkantennen umfassen üblicherweise eine Antennenanordnung mit einem Reflektor, vor welchem in Vertikalrichtung ver- setzt zueinander liegend eine Vielzahl von Strahlerelementen vorgesehen sind und somit ein Array bilden. Diese können beispielsweise in einer oder zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationen strahlen und empfangen. Die Strahlerelemente können dabei zum Empfang lediglich in einem Frequenzband ausgebildet sein. Die Antennenanordnung kann aber auch als Multiband-Antenne ausgebildet sein, beispielsweise zum Senden und Empfangen zwei versetzt zueinander liegenden Frequenzbändern. Auch sog. Triband- Antennen sind grundsätzlich bekannt.
Bekanntermaßen ist das Mobilfunknetz zellenförmig gestaltet, wobei jeder Zelle eine entsprechende Basisstation mit zumindest einer Mobilfunkantenne zum Senden und Empfangen zugeordnet ist. Die Antennen sind dabei so aufgebaut, dass sie in der Regel in einem bestimmten Winkel gegenüber der Horizontalen mit nach unten gerichteter Hauptkeule strahlen, wodurch eine bestimmte Zellengröße festgelegt wird. Dieser Absenkwinkel wird bekanntermaßen auch als Downtilt- Winkel bezeichnet.
Aus der WO 01/13459 AI ist bereits von daher eine Phasenschieberanordnung vorgeschlagen worden, bei welcher bei einem einspaltigen Antennenarray mit mehreren übereinander angeordneten Strahlern der Downtilt-Winkel kontinuierlich unterschiedlich einstellbar ist. Gemäß dieser Vorveröffentlichung werden dazu Differenz-Phasenschieber verwendet, die bei unterschiedlicher Einstellung bewirken, dass die Laufzeitlänge und damit die Phasenverschiebung an den beiden Ausgängen eines jeweiligen Phasenschiebers in unterschiedlicher Richtung verstellt werden, wodurch sich der Absenkwinkel einstellen lässt.
Dabei kann die Ein- und Verstellung des Phasenschieberwinkels manuell oder mittels einer fernsteuerbaren Nachrüst- Einheit durchgeführt werden, wie dies beispielsweise gemäß der DE 101 04 564 Cl bekannt ist.
Obgleich sich die Einstellung unterschiedlicher Downtilt- Winkel durch Veränderung der Phasenlage, die den einzelnen Strahlerelementen zugeführt wird, grundsätzlich bewährt hat, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine demgegenüber andersartige und zudem vereinfachte Lösung für die Einstellung unterschiedlicher Abstrahlwinkel, insbesondere Downtilt-Winkel zu schaffen und/oder neue Möglichkeiten der Einstellung des Abstrahlwinkels zu eröffnen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann problemlos auch kontinuierlich eine Phaseneinstellung zwischen zwei Grenzwerten vorgenommen werden. Dies ist im Rahmen der Erfindung alleine durch eine entsprechende Leistungsaufteilung mög- lieh. Wird aber neben einer .Leistungsaufteilung zudem auch noch eine zeitliche Verschiebung der Signale realisiert, die den einzelnen Strahlern zugeführt werden, so ist sogar ein Schwenken über den Bereich der Systemkeulen hinaus möglich.
Erfindungsgemäß wird dabei von einer Antenne ausgegangen, die zumindest zwei nachfolgend auch als Strahlergruppen bezeichnete Strahlersysteme umfasst, wobei jede Strahlergruppe aus mindestens einem, in der Regel aber aus mehre- ren Einzelstrahlern zusammengesetzt ist, wobei die zumindest beiden Strahlergruppen mit Versatz zueinander angeordnet sind und dabei zumindest in einer Polarisationsebene strahlen. Ist beispielsweise das eine Strahlerelement der einen Strahlergruppe mit einem Downtilt-Winkel von 0° und ein zweites Strahlerelement der zweiten Strahlergruppe- mit einem Downtilt-Winkel von 10° gegenüber der Horizontalen nach unten geneigt eingestellt, so kann mit der erfindungsgemäßen Antennenanordnung jeder beliebige Winkel, d.h. also jeder beliebige Downtilt-Winkel dazwi- sehen kontinuierlich eingestellt werden. Unter zusätzlicher Berücksichtigung einer zeitlichen Verschiebung der Signale, die den Strahlern zugeführt werden, ist ein Schwenken über den Bereich der beiden Systemkeulen hinaus realisierbar.
Im Detail erfolgt dies erfindungsgemäß dadurch, dass ein Eingangssignal auf die diversen Strahlerelemente, d.h. auf die zumindest beiden versetzt zueinander vorgesehenen Strahlerelemente aufgeteilt wird, wobei die einzelnen Anteile der (korrelierten) Signale den Strahlerelementen mit unterschiedlicher Amplitude zugeführt werden. Wird die gesamte Energie beispielsweise nur dem oberen mit 0° ge- genüber der Horizontalen abstrahlenden Strahlerelement zugeführt, so erfolgt die gesamte Abstrahlung der Hauptkeule in Horizontalrichtung. Wird die gesamte Intensität der unteren Strahlereinrichtung zugeführt, die beispielsweise mit einem Downtilt-Winkel von 10° voreingestellt ist-,- so erfolgt eine Abstrahlung der Hauptkeule in diesem nach unten geneigten 10"-Winkel. Wird die Energie nunmehr kontinuierlich von einem zunehmend mehr auf den anderen Strahler umgeleitet und somit beiden Strahlergruppen bzw. zumindest beiden Strahlerelementen in unterschiedlichen Anteilen zugeführt, so bewirkt die Intensitätsaufteilung der den zumindest beiden Strahlerelementen zugeführten Energie eine kontinuierliche Veränderung der Ausrichtung der Hauptkeule, die im erläuterten Beispiel somit zwischen 0° und maximal 10° mit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln gegenüber der Horizontalebene eingestellt werden kann. Wird aber nicht nur eine Leistungsaufteilung der beiden Einzelsignale vorgenommen, sondern wird zusätzlich auch noch eine seitliche Verschiebung der Signale realisiert, so kann - worauf bereits hingewiesen wurde - ein Schwenken über dem Bereich der beiden Systemkeulen hinaus realisiert werde .
Das Antennenarray weist gegenüber herkömmlichen Antennen eine wesentlich, vorzugsweise um den Faktor 2 engere Belegung der Strahler auf. Vorzugsweise werden die vertikal angeordneten Strahler alternierend den beiden Strahlergruppen zugeordnet, d.h. z.B. der unterste Strahler wird mittels Anspeisung der ersten Strahlergruppe' zugeordnet, der darüber liegende Strahler der zweiten Strahlergruppe, der dritte Strahler von unten wiederum der ersten Strahlergruppe usw. Die beiden Strahlergruppenwerden auch als Sub-Arrays bezeichnet.
Wenn die entsprechenden Strahlerelemente bzw. deren Polarisationsrichtung vertikal ausgerichtet ist, so kann dadurch eine unterschiedliche Einstellung des Downtilt-Win- kels vorgenommen werden. Sind die Strahlerelemente in Ho- rizontalrichtung nebeneinander versetzt liegend bzw. ist deren Strahler- bzw. Polarisationsebene in Horizontalrichtung ausgerichtet, so kann durch die kontinuierliche verschiedene Intensitätszuführung des Signales eine unterschiedliche Winkeleinstellung in Azimutrichtung und nicht in Elevationsrichtung vorgenommen werden. Auch hier ist wiederum bei Berücksichtigung einer zusätzlichen zeitlichen Verschiebung neben einer reinen Leistungsaufteilung ein Verschwenken über den Bereich der beiden Systemkeulen hinaus möglich.
Wird aber beispielsweise ein Antennenarray mit zumindest zwei Spalten und mit in jeder Spalte zumindest zwei Strahlerelementen verwendet, so kann eine überlagerte Einstellung sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung vorgenommen werden, um eine entsprechende Ausrichtung der Hauptkeule im Raum vorzunehmen, und dies alles nur durch unterschiedliche Intensitätszuführung, d.h. durch Speisung des Signales in unterschiedlicher Intensität für die ein- zelnen Strahlerelemente. Auch unterschiedliche Phasenlagen -■ sind denkbar.
Natürlich ist die erfindungsgemäße Lösung grundsätzlich auch bei Verwendung von Strahlerelementen möglich, die in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationen strahlen und dabei - bevorzugt in einem +45° bzw. -45° Winkel gegenüber der Horizontalen (bzw. Vertikalen) ausgerichtet sind. Ebenso ist das Prinzip nicht nur bei einer Single- Band-Antenne, sondern auch bei einer Multi-Band-Antenne umsetzbar, die entsprechende Strahler für zwei, drei etc. .Frequenzbänder aufweist.
.• Dabei ist es ferner auch möglich, dass beispielsweise der durch die Grundeinstellung der Strahlerelemente festgelegte Grenzwert beispielsweise durch mechanische Verstellung,- gegebenenfalls auch durch mechanisch fernsteuerbare unterschiedliche Winkeleinstellung verändert werden kann. Zudem kann auch durch zusätzlich unterschiedliche Phasenein- Stellung ein oberer oder unterer Grenzwert der Antennenanordnung so unterschiedlich eingestellt , werden, dass durch die unterschiedliche Intensitäts-Zuführung wiederum jeder beliebige Zwischenwert der Hauptkeulen-Ausrichtung zwischen den so vorgegebenen Grenzwerten realisierbar ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Speisung einer entsprechenden Antennenanordnung mittels eines Netzwerkes, welches eine Leistungsaufteilung auf die vorgesehenen Strahlerelemente realisiert. Dies kann bei- . spielsweise in Kombination mit einem Phasenschieber erfolgen, der im einfachsten Fall wiederum aus einem Differenzphasen-Schieber besteht, der z.B. mit einem 3 dB-90°- Hybrid zusammenarbeitet. Am Eingang des Hybrids liegen die Signale gleicher Amplitude jedoch mit unterschiedlicher Phase an. Dies bewirkt am Ausgang des Netzwerkes, dass die Signale dort gleichphasig vorliegen, allerdings mit unterschiedlichen Amplituden. Somit kann also durch unter- schiedliche Einstellung des dem Netzwerk vorgelagerten Phasenschiebers durch die unterschiedliche Phasensteuerung eine Speisung mit gleicher Phase und unterschiedlichen Amplituden realisiert werden.
Es ist aber nicht nur eine vertikale Anordnung der einzelnen Strahler und die Zusammenfügung zu Strahlergruppen z.B. mit einer alternierenden Aufteilung möglich, sondern auch eine Anordnung der Strahler bzw. Strahlergruppe, die nicht übereinander, sondern nebeneinander angeordnet sind. Grundsätzlich sind auch andere Anordnungen denkbar, die von einer nur vertikal oder nur horizontal versetzten Anordnung abweichen. Von daher beschränkt sich die Nutzbarkeit- der Erfindung nicht nur auf eine variable oder feststehende Veränderung der vertikalen Ausrichtung des Strahlungsdiagramms, sondern es kann grundsätzlich auch eine Anordnung zur Steuerung der horizontalen Ausrichtung der Strahlungskeule realisiert werden. So sind beispielsweise Antennen und Antennensysteme denkbar, die je- nach Beschaltung eines Netzwerkes zwei Horizontal-Diagramme erzeugen. Durch ein geeignetes zusätzliches Netzwerk erwiesen sich ähnlich wie für den vertikalen Fall mittels einer Leistungsaufteilung auch für eine horizontale Anordnung der Strahler sämtliche Ausrichtung zwischen den Richtungen der beiden Einzelkeulen stufenlos einstellbar. Wird neben einer reinen Leistungsaufteilung auch noch eine Phasenverschiebung, also eine zeitliche Verschiebung der Signale erzeugt, so kann sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung ein Verschwenken über die beiden System- keulen hinaus durchgeführt werden. Mit einer entsprechenden Kombination von vertikaler und horizontaler Steuerung ist es dabei auch möglieh, eine stufenlos veränderte Ausrichtung im Raum vorzunehmen.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : eine schematische frontseitige Ansicht auf eine Antennenanordnung mit zwei übereinander angeordneten Strahlerelementen (Dipolstrahlern) ;
Figur 2 : eine schematische Seitendarstellung der Antennenanordnung nach Figur 1 mit vorgeschaltetem Netzwerk mit einem 90°-Hybrid und einem Differenzphasenschieber zur Am- plitudensteuerung;
Figur 3 : eine schematische Ansicht der unterschiedlich voreingestellten Keulen der Antennenanordnung und der dazwischen beliebig ein- stellbaren, sich durch Überlagerung ergebenden Keule des Gesamtsystems;
Figur 4 : ein zu Figur 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel;
Figur 5 : ein entsprechendes Beispiel zur Einstellung eines unterschiedlichen Azimutwinkels für die Hauptkeule; Figur 6 : ein Beispiel einer entsprechenden unterschiedlichen Einstellung einer durch Überlagerung entstehenden Keule, die in Azimut- und in Elevationsrichtung unter- schiedlich einstellbar ist;
Figur 7 : ein weiteres Ausführungsbeispiel in sche- matischer Ansicht; und
Figur 8 : ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel für ein Antennensystem mit wechselweise übereinander angeordneten Strahlern, wobei die beiden Strahlergruppenjeweils mit abwechselnd aufeinander folgenden Ein- zelstrahlern oder Strahlergruppen versehen sind, und die zugehörigen Reflektor zumindest einer Strahlergruppe in einem anderen Winkel zu den Reflektoren der anderen Strahlergruppe ausgerichtet sind.
In Figur 1 ist in schematischer Frontansicht eine Antennenanordnung mit einem vertikal ausgerichteten Reflektor 1 dargestellt, vor welchem zwei Strahlereinrichtungen 3 vertikal übereinander angeordnet sind. Im gezeigten Aus- führungsbeispiel besteht jeder der beiden Strahlereinrichtungen 3 aus einer Strahlergruppe 3.1 bzw. 3.2, die im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils einen Dipolstrahler 3.1 bzw. 3.2 mit Vertikalausrichtung umfasst. Die Antennenanordnung strahlt somit in einer vertikalen Polarisa- tionsebene in einem Frequenzband.
In Figur 2 ist nunmehr ebenfalls nur rein schematisch zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Prinzips die Anten- nenanordnung gemäß Figur 1 in Seitendarstellung wiedergegeben. Die beiden Strahlereinrichtungen 3 sind dabei bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel von Hause aus (z.B. fix) so voreingestellt (beispielsweise durch mechanische Ausrichtung), dass die obere Strahlereinrichtung 3.1 exakt in Horizontalrichtung und die untere Strahlereinrichtung 3.2 beispielsweise mit einem Downtilt-Winkel α von 10° gegenüber der Horizontalebene nach unten geneigt strahlt. Diese Voreinstellung kann ebenfalls durch entsprechend mechanische Vorjustierung fest eingestellt sein. Die Hauptkeulen 7.1 und 7.2 der beiden Strahlereinrichtungen 3.1 und 3.2 sind in Figur 2 eingezeichnet, ebenso wie die jeweils zugeordnete Horizontalebene 11.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die so gebildete Antennenanordnung über ein Netzwerk 13 gespeist, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Hybrid-Schaltung 15, beispielsweise ein 3 db-90°-Hybrid umfasst, welchem ein Phasenschieber 17, . im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Differenzphasenschieber 17, vorgelagert ist.
Die Steuerung soll im gezeigten Ausführungsbeispiel nachfolgend erläutert werden, wobei von der Grundstellung ausgegangen wird, in der sich der Phasenschieber 17" in seiner neutralen Mittellage befindet, wobei an dem Eingang 15a bzw. 15b der Hybridschaltung 15 die vom Phasenschieber kommenden Signale mit gleicher Amplitude anliegen. Befindet sich der Phasenschieber 17 in seiner mittleren Ausgangs- oder Neutrallage, so liegen an den beiden Eingängen 15a und 15b der Hybrid-Schaltung 15 die Signale auch mit gleicher Phasenlage an.
Wird nunmehr aber der Phasenschieber beispielsweise gemäß den Pfeildarstellungen 19 aus der mittleren Neutrallage nach links oder rechts verschoben, so unterscheidet sich die Phasenlage am Eingang 15a von jener am Eingang 15b allein dadurch, dass das vom Phasenschieber kommende Sig- nal im Einleitungszweig 19a bei einer Verkürzung der elektrischen Leitung früher eintrifft und im zweiten Zweig 19b aufgrund eines größeren Weges und einer dadurch verursachten LaufZeitverzögerung ■ später eintrifft. Dies hat zur Folge, dass am Ausgang des Netzwerkes, also am Ausgang 15'a, 15'b-die entsprechenden Signale nunmehr wiederum mit gleicher Phase anstehen, allerdings mit unterschiedlichen Amplituden. Werden diese nunmehr gleichphasig vorliegenden Signale mit den entsprechenden- unterschiedlichen Amplituden an die beiden Strahlergruppen, d.h. die Strahlerein- richtung oder Strahlerelemente 3.1 und 3.2, gegeben, so erhält je nach Stellung des Phasenschiebers die obere Strahlergruppe 3.1 oder die untere Strahlergruppe 3.2, d.h. im vorliegenden Fall die obere Strahlereinrichtung oder das obere Strahlerelement 3.1. bzw. die untere Strah- lereinrichtung oder das untere Strahlerelement 3.2 einen unterschiedlich größeren oder kleineren Intensitätsanteil des gespeisten Signals.
Würde das Signal mit seiner gesamten Intensität aus- schließlich nur der oberen Strahlereinrichtung 3.1 zugeführt werden, so würde die erläuterte Antennenanordnung in exakt Horizontalrichtung strahlen (da der unteren Strahlereinrichtung 3.2 überhaupt keine Energie zugeführt wird) . Würde das gesamte Speisesignal ausschließlich der unteren Strahlereinrichtung 3.2 zugeführt werden, so würde das gesamte Antennenarray exakt mit dem Downtilt-Winkel von dem gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise 10° abstrahlen. Wird aber nunmehr das Signal mit unterschied- licher Intensität sowohl der oberen als auch der unteren Strahlergruppe 3.1 bzw. 3.2 zugeführt, so kann je nach
• Stellung des Phasenschiebers und damit in Abhängigkeit der . unterschiedlichen Intensitätsaufteilung nunmehr eine Ab- Senkung des Strahlungsdiagramm.es und damit eine Absenkung der Hauptstrahlkeule in dem Grenzintervall von 0° und = 10° beliebig eingestellt werden. In Figur 3 ist dabei schematisch jeweils die Hauptkeule 18.1 und 18.2 dargestellt, die die beiden von Hause aus • fix eingestellten Abstrahlwinkel für das obere Strahlerelement 3.1 und das untere Strahlerelement 3.2 wiedergeben. Durch die entsprechende Intensitätsaufteilung auf das obere und untere Strahlersystem 3.1, 3.2- kann nunmehr in Fernfeldbetrach-
• tung durch Überlagerung der unterschiedlich einstellbaren Intensitäten der Hauptkeule 18.1 und 18.2 eine Hauptkeule 18.3 in unterschiedlichen dazwischen liegenden Abstrahlwinkeln eingestellt werden.
Wird z-. B. ein Steuergerät in der Basisstation und/oder ein steuerbares Zusatzgerät beispielsweise in Form eines Schrittmotors verwendet, so kann hierüber der Phasenschieber 17 entsprechend angesteuert und bezüglich der Antenne eine gewünschte Absenkung der resultierenden Strahlungskeule einfachst eingestellt werden.
Anhand des erläuterten Ausführungsbeispiels gemäß der Figuren 1 bis 3 ist also eine unterschiedliche Einstellung der durch Überlagerung entstehenden Hauptkeule der Antennenanordnung in Elevationsrichtung möglich.
Ebenso kann aber auch eine unterschiedliche Abstrahl-Win- keleinstellung in Horizontalrichtung, also in Azimutrichtung, vorgenommen werden. Dazu wird auf das Ausführungs- beispiel gemäß Figur 4 verwiesen, in der eine- entsprechende Antennenanordnung mit zwei Strahlereinrichtungen 3.1 und 3.2 beschrieben ist, die allerdings nunmehr in Horizontalrichtung versetzt zueinander liegen. Dass die Pola- risationsebene dabei nicht in Längsrichtung des Reflektors angeordnet sein muss, sondern auch in anderer Richtung, beispielsweise quer zur Längserstreckungsrichtung des Reflektors verlaufen kann, wird ebenfalls anhand von Figur 4 verdeutlicht, indem dort die beiden in Horizontalrich- tung mit Seitenversatz angeordneten Strahlereinrichtungen 3.1 und 3.2 ebenfalls wieder vertikal ausgerichtet sind, also in einer vertikalen Polarisationsebene strahlen.
Die Speisung erfolgt gemäß Figur 5 ebenfalls wieder über ein anhand von Figur 2 erläutertes Netzwerk 13. Auch hier kann durch entsprechende Verstellung des Phasenschiebers aus seiner mittleren Neutrallage heraus der Hybrid-Schaltung 15 an den beiden Eingängen 15a und 15b ein Signal mit gleicher Intensität, aber unterschiedlichen Phasenlage zugeführt werden, was am Ausgang 15" a und 15 'b der Hybrid- Schaltung 15 bedeutet, dass das ' dort anstehende Signal nunmehr mit gleicher Phasenlage, aber unterschiedlicher Intensität den beiden Strahlereinrichtungen 3.1 und 3.2 zugeführt wird. Ist beispielsweise in diesem Ausführungs- beispiel (Figur 5 soll dabei schematisch die Antennenanordnung mit zwei Strahlergruppen 3.1 und 3.2 wiedergeben, die in einer Horizontalebene nebeneinander' angeordnet sind) vorgesehen, dass die beiden Strahlereinrichtungen 3.1 und 3.2 jeweils in einem- Winkel von -α und +α, bei- spielsweise von -15° und +15° gegenüber einer mittleren
- Vertikalebene nach außen strahlen, so kann nunmehr durch entsprechende Intensitätsaufteilung die Strahlrichtung der Hauptkeule zwischen diesen beiden Extremwerten von -15° bis +15° unterschiedlich eingestellt werden.
Anhand von Figur 6 ist nunmehr ein Antennenarray. mit zwei Spalten 23a und 23b gezeigt, bei welchem jeweils zwei übereinander angeordnete Strahlereinrichtungen bzw. Strahlerelemente 3.11 und 3.21 in der einen Spalte bzw. 3.12 und 3.22 in der. zweiten Spalte vorgesehen sind. Vom Prinzip her handelt es sich hierbei letztlich um vier Strahlergruppen 3.11- 3.22.
Ein Eingangssignal wird nunmehr dem Eingang 17a des ersten Phasenschiebers 17 zugeführt, der entsprechend seiner Verstellrichtung über die nachgeordnete Hybrid-Schaltung 15 am Ausgang der Hybridschaltung 15 ein Signal mit glei- eher Phasenlage, aber unterschiedlicher Intensität erzeugt. Darüber wird beispielsweise wieder der Downtilt- Winkel des Antennenarrays gemäß Figur 6 eingestellt. Die entsprechenden beiden Signale werden aber nunmehr über eine entsprechende Schaltung mit einem Phasenschieber 117a bzw. 117b und einer jeweils nachgeordneten Hybridschaltung 115a bzw. 115b nochmals über die Phasenschieber 117a, 117b so beeinflusst, dass am Ausgang je nach Stellung des Phasenschiebers eine größere oder kleinere Intensität des Signals entweder dem oberen Dipolstrahler 3.11 oder 3.12 und ebenso eine größere oder kleinere Intensität entweder dem unteren Dipolstrahler 3.21 oder 3.22 zugeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 6 sind dabei bevorzugt die beiden Phasenschieber 117a und 117b in der zweiten Stufe miteinander gekoppelt, so dass die Intensi- tätsverteilung für die Strahlerelemente in der linken bzw. rechten Spalte 23a, 23b im gleichen Verhältnis zueinander aufgeteilt werden. Durch diese Anordnung kann durch entsprechende Ein- oder Verstellung des Phasenschiebers 17 in der ersten Stufe des Netzwerkes in Zusammenwirkung mit dem nachgeschalteten Hybrid 15 der ersten Stufe der Downtilt-Winkel und durch entsprechende Betätigung bzw. Einstellung der Phasenschieber 117a und 117b mit den jeweils zugeordneten Hybridschaltungen 115a, 115b in der zweiten Stufe eine entsprechende Winkeleinstellung in Azimutrichtung vorgenommen werden, um die Hauptkeule zwischen den systembedingt vor- gegebenen Abstrahlwinkeln als Grenzwert dazwischen liegend beliebig einzustellen. Die Eck- oder Grenzwerte für die- unterschiedliche einstellbaren Downtilt-Winkel sind grundsätzlich durch die beiden Systemkeulen vorgegeben. Diese Grenzwerte können aber überwunden werden, wenn zusätzlich noch für einen oder mehrere Strahlerelemente eine separate Phasenverschiebung vorgenommen und das Signal mit einer entsprechenden Phasenverschiebung zugeführt wird.
Anhand von Figur 7 ist eine Antennenanordnung mit mehreren einzelnen Strahlern oder Strahlereinrichtungen 3 gezeigt, und zwar beispielhaft für zwei Strahlergruppen. Über eine Summen- bzw. Verzweigungsschaltung 27.1 wird ein Signal jeweils einer zur ersten Strahlergruppe 3.1 gehörenden Gruppe und über eine zweite Summen- bzw. Verzweigungs- Schaltung 27.2 ein entsprechendes Signal einer zu einer zweiten Strahlergruppe 3.2 gehörenden Gruppe von Strahlerelementen zugeführt, die jeweils abwechselnd vertikal übereinander angeordnet sind. Es kann sich hier beispielsweise um Dipolstrahler handeln, aber auch um andere Strah- lereinrichtungen, beispielsweise Patchstrahler etc. Durch eine entsprechende Hybridschaltung und eine Phasenschieberanordnung vergleichbar Figur 2 kann dabei eine Winkeleinstellung vorgenommen werden, wobei die erste Strahler- gruppe von Hause aus mit einem vorgegebenen Downtilt-Winkel von beispielsweise α=0°, 2°, 4° etc. und die zweite Strahlergruppe mit der zweiten Strahlereinrichtung 3.2 beispielsweise auf einen festen Downtilt-Winkel von 10°, 12°, 16° etc. eingestellt seih kann. Zwischen den so vorgegebenen Grenzwerten kann dann allein- nur durch die Intensitätsaufteilung ein Downtilt-Winkel eingestellt werden. Eine gleiche Anordnung kann natürlich auch wieder entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 und 5 zur unterschiedlichen Ausrichtung der' Hauptkeule in Azimutrichtung verwendet werden.
Wesentlich bei der Anordnung nach Figur 7 ist, dass gegenüber herkömmlichen Antennen eine wesentlich engere Bele- gung der Strahler realisiert wird, vorzugsweise ist der Stockungsabstand um den Faktor 2" geringer als bei bekannten Antennenanordnungen. Der wesentliche Unterschied zur bestehenden Antennenanordnung liegt also nunmehr darin, dass der Abstand der Einzelstrahler vorzugsweise im Be- reich der halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz liegen sollte, statt im Bereich einer ganzen Wellenlänge, wie es von üblichen Antennenanordnungen bekannt ist. Durch diese Reduzierung des Antennenstockungsabstandes "etwa um den Faktor 2" können besonders brauchbare Einzeldiagramme mit möglichst geringen Nebenkeulen erzeugt werden. Der Abstand der Einzelstrahler soll dabei bevorzugt weniger als 90% bezogen auf die ganze Wellenlänge, insbesondere weniger als 80%, weniger als 70% oder weniger als 60% einer ganzen Wellenlänge der Betriebswellenlänge einer Betriebsfrequenz (eines Frequenzbandes, also eines Wertes innerhalb des Frequenzbandes) beziehen. Dadurch ergibt sich letztlich für die Antenne insgesamt eine Anordnung, bei der die Phasenzentren der zumindest beiden Antennengruppen ver- gleichsweise dicht zueinander liegen.
Durch den anhand von Figur 7 und anhand der nachfolgend erläuterten Figur 8 beschriebenen Aufbau einer Antenne ergibt sich vor allem der wesentliche Vorteil, dass die Phasenzentren der Strahlergruppen, im gezeigten Ausführungsbeispiel die Phasenzentren der beiden Strahlergruppen, im Idealfall in einem Punkt liegen. Eine direkte Abhängigkeit von der Wellenlänge besteht dabei nicht. Durch den erläuterten Aufbau der Antenne ergibt sich aber, dass die Phasenzentren beispielsweise der beiden erwähnten Strahlergruppen in einem Abstand zueinander liegen, der kleiner ist als die halbe Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes, üblicherweise bezogen auf die Mittenfre- quenz dieses Frequenzbandes. Vor allem liegen bei einer derartig aufgebauten Antenne (entsprechend der Figur 7 und entsprechend der nachfolgend erläuterten Figur 8) die Phasenzentren der (beiden) Strahlergruppen in einem Abstand von deutlich weniger als' der halben Wellenlänge, insbesondere in einem Abstand von weniger als 80 %, insbesondere weniger als 60 %, weniger als 40 %, weniger als 20 % oder sogar weniger als 10 %, bezogen auf die halbe Wellenlänge, die durch die Mittenfrequenz des genutzten Frequenzbandes vorgegeben ist.
Nachfolgend wird auch noch auf ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 Bezug genommen.
Gemäß Figur 8 werden verbesserte Diagramme mit reduzierten Nebenkeulen dann erzielt, wenn die Einzelstrahler der Strahlergruppe mit abgesenkter Hauptkeule bereits Einzeldiagramme mit einem Downtilt-Winkel im Bereich des gewünschten Downtilts der gesamten Strahlergruppe auf- weisen.
Einen solchen Downtilt für die Einzelstrahler kann man z.B. dadurch erreichen, dass der entsprechende Reflektor- 5. bereich, wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 8 dargestellt ist, die gewünschte Neigung aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 wird also nicht eine gemeinsame Reflektorebene verwendet, sondern es sind den einzelnen Strahlern separat zugeordnete Reflektoren vor-0 .„gesehen. Dabei ist die Anordnung wieder alternierend derart aufgebaut, dass beispielsweise der erste, dritte, fünfte, siebte etc. Strahler 3.1', 3.3', 3.5' und 3.7' . über ein Leitungssystem 51 mit entsprechender Leistungs- • erzweigung 53 gespeist werden, und dass die übereinander5 angeordneten Strahlergruppen2, 4, 6, 8 etc. (also die Strahlergruppen3.2 ' , 3.4', 3.6' und 3.8') über ein Leitungssystem 55 mit nachfolgender Leistungsverzweigung 57 gespeist wird. Die ungeraden Strahlergruppen3.1 ' , 3.3', 3.5' etc. haben beispielsweise zugeordnete Reflektoren 1,0 die in Vertikalrichtung ausgerichtet sind (können aber auch einen abweichenden Winkel dazu aufweisen und voreingestellt sein). Die jeweils geraden Strahler- gruppen3.2', 3.4', 3.6' etc. weisen Reflektorsysteme 1' auf, die gegenüber den ersten Strahlergruppen 3.1', 3.3',5 3.5' etc. in einem anderen Winkel, beispielsweise einem voreinstellbaren oder mechanisch veränderbaren Winkel eingestellt sind. Die mechanische Verstellung kann dabei ebenfalls wieder fernsteuerbar über ein fernsteuerbares Einstellmodul erfolgen, welches die in Figur 8 gezeigten0 Reflektoren 1' der zweiten Strahlergruppenje nach Bedarf in unterschiedliche Winkelrichtung einstellen kann. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, dass eine zusätzliche Verstellung einzelner Strahler entweder auf elektrischem Wege durch unterschiedliche Einstellung eines Phasenversatzes oder auch auf dem erläuterten mechanischen Wege erfolgen kann.
Weitere Möglichkeiten -zur Absenkung der Einzeldiagramme sind z.B. durch das Hinzufügen parasitärer Strahlerelemente in der Umgebung der jeweiligen Dipole denkbar.
Bevorzugt ist die Anordnung jeweils derart, dass benach- barte Strahlerelemente nicht oder nur unwesentlich von geneigten Reflektorwänden oder parasitären Strahlerelementen beeinflusst werden. Bei Dipolstrahlern kann man dies z.B. dadurch erreichen, dass die einzelnen Dipole durch Trennwände voneinander isoliert werden.
Bezug nehmend auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele gemäß Figuren 7 und 8, vor allem aber auch im Hinblick auf das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist von daher eine Anordnung mit mehreren Strahlergruppen möglich, die als flächenhaft angeordnete Strahler in zwei winklig zueinander liegenden Anbaurichtungen angeordnet sind, vorzugsweise in zwei rechtwinkelig zueinander stehenden Anbaurichtungen, und dabei ineinander verschachtelt angeordnet sind, vorzugsweise in einer al- ternierenden Anordnung. Dabei kann dann ein Netzwerk 13 vorgesehen ist, worüber mittels einer Kombination von vorzugsweiser vertikaler und horizontaler Ansteuerung eine Ausrichtung der Hauptkeule im Raum vornehmbar ist.

Claims

Ansprüche :
1. Antennenanordnung mit den folgenden Merkmalen
- es sind zumindest zwei Strahlergruppen (3.1, 3.2) vor- gesehen, die. jeweils zumindest ein Strahlerelement umfassen, die zumindest beiden Strahlergruppen (3.1, 3.2) sind mit Versatz in Horizontal- und/oder Vertikalrichtung zueinander angeordnet, vorzugsweise vor einem Reflek- tor (2) ,
- die zumindest beiden Strahlergruppen (3.1, 3.2) strahlen zumindest in einer Polarisationsebene, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale die zumindest beiden Strahlergruppen (3.1, 3.2) sind so angeordnet und/oder so gespeist, dass die Hauptkeule (7.1) der ersten Strahlereinrichtung (3.1) und die Hauptkeule (7.2) der zweiten Strahlereinrichtung (3.2) einen Winkel' (α) miteinander einschließen, - es ist ein Netzwerk (13) vorgesehen, worüber dem ers- ten Strahlersystem (3.1) und dem zweiten Strahlersystem (3.2) ein Signal mit unterschiedlich relativ zueinander einstellbarer Intensität zuführbar ist, wodurch eine unterschiedliche Winkel-Ausstrahlrichtung (α) der Antennenanordnung einstellbar ist.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strahiergruppen (3.1, 3.2) vertikal übereinander angeordnet sind.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest beiden Strahlergruppen (3.1, 3.2) mit Horizontalversatz zueinander angerodnet sind.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Spalten (23.1, 23.2) vorgesehen sind, wobei in jeder Spalte (23.1, 23.2) zumindest zwei Strahlereinrichtungen (3.1, 3.2) übereinander angeordnet sind, wodurch die Ausstrahlrichtung der durch Überlagerung entstehenden Hauptkeule der Antennenanordnung in Elevations- und Azimutrichtung einstellbar ist.
5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk eine Hybridschaltung (15, 115a, 115b) und eine Phasenschieberanordnung (17, 117a, 117b) umfasst, dergestalt, dass durch die Phasenschieberanordnung (17, 117a, 117b) ein Signal mit bevorzugt gleicher Intensität, aber unterschiedlicher Phasenlage den Eingängen (15a, 15b) der Hybridschaltung (15, 115a, 115b) zugeführbar ist, so dass am Ausgang (15' a, 15 'b) der Hybridschaltung (15, 115a, 115b) jeweils ein Signal mit gleicher Phasenlage aber unterschiedlicher Intensität ansteht.
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschieberanordnung (17, 117a, 117b) aus einem Differenz-Phasenschieber besteht .
7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschieberanordnung (17, 117a, 117b) aus einer Anordnung mit unterschiedlich langen Leitungsweglängen besteht.
8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenanordnung zu- mindest zwei Strahlergruppen umfasst, wobei jede Strahlergruppe (3.1 bzw. 3.2) zumindest zwei Strahlerelemente umfasst, wobei die Strahlerelemente der ersten Strahlergruppe (3.1) zu den Strahlerelementen der zweiten Strahlergruppe (3.2) jeweils versetzt zueinander, vorzugsweise in Vertikalrichtung oder in Horizontalrichtung abwechselnd zueinander angeordnet sind..
9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest beiden Strah- lergruppen (3.1, 3.2) jeweils zumindest zwei, vorzugsweise mehrere Strahler oder Strahlerelemente (3.1, 3.2) umfassen, die in Anbaurichtung ineinander verschachtelt, vorzugweise alternierend angeordnet sind.
10. Antennenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der einzelnen verschachtelt angeordneten Strahler oder Strahlerelemente (3.1, 3.2) im Bereich der halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz liegt.
11. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest beiden Strahlergruppen mehrere Strahler und Strahlerelemente (3.1, 3.2) umfassen, die als flächenhaft angeordnete Strahler in zwei winklig zueinander liegenden Anbauricht'ungen, vor- zugsweise in zwei rechtwinkelig zueinander stehenden Anbaurichtungen, ineinander verschachtelt und vorzugsweise alternierend angeordnet sind, und dass ein Netzwerk (13) vorgesehen ist, worüber mittels einer Kombination von vorzugsweiser vertikaler und horizontaler Steuerung eine Ausrichtung der Hauptkeule im Raum vornehmbar ist.
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