EP1082782B1 - Dual polarisierte mehrbereichsantenne - Google Patents

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EP1082782B1
EP1082782B1 EP99953403A EP99953403A EP1082782B1 EP 1082782 B1 EP1082782 B1 EP 1082782B1 EP 99953403 A EP99953403 A EP 99953403A EP 99953403 A EP99953403 A EP 99953403A EP 1082782 B1 EP1082782 B1 EP 1082782B1
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EP
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dipole
antenna
dual
antenna device
frequency band
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EP99953403A
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Roland Gabriel
Georg Klinger
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Kathrein SE
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Kathrein Werke KG
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    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • 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
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    • 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
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    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/42—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more imbricated arrays

Definitions

  • the invention relates to a dual polarized multi-range antenna according to the preamble of claim 1.
  • Dual polarized multi-range antennas are used for radiation (or receiving) two linear orthogonally aligned Polarizations, for example vertical and can be aligned horizontally. In practice but such applications are particularly important, in which the polarizations by + 45 ° and -45 ° to Aligned vertically (or with respect to the horizontal) are. In the case of dual polarized multi-range antennas these are in at least two frequency bands, in the Usually with two widely spaced center frequencies operated. The upper center frequency should at least 1.5 times the lower center frequency.
  • Dual polarized antennas as such are known. She are used for the simultaneous emission or reception of two orthogonal polarizations.
  • Radiator arrangements for example, from several elements in the form of dipoles, slots, planar beam elements or so-called patch spotlights exist, such as from EP 0 685 900 A1 or from the prior publication "Antennas, Part 2, Bibliographic Institute, Mannheim / Vienna / Zurich, 1970, pp. 47 to 50 "are known.
  • the dipole arrangements are preferably cruciform arranged dipoles (cross dipoles) or double dipole arrangements, which is a square structure when viewed from above have (dipole square) used.
  • Dual polarized antennas are also, for example known from WO 98/01923.
  • Dual polarized antennas are also from the publication "Dual-Frequency Patch Antennas", IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 39, No. 6th of December 1997, page 13 ff. It is dual polarized Multi-range antennas described which different Use patch structures, but with a number of disadvantages exhibit. For example, an inadequate one Decoupling typical for both polarizations.
  • the described Versions only allow a horizontal / vertical Positional alignment. It is simple For example, a multiple array arrangement is not possible with a + 45 ° / -45 ° orientation.
  • a multi-range antenna is known from the generic US-A-4 434 425 become known, the at least two dipole squares each with several dipole elements. Within a first one formed from four dipole elements Dipole squares are concentric with a second antenna device provided with a second dipole square, which is concentric within the first dipole square is arranged to this. The inside dipole square is rotated by 45 ° to the outside. The frequency band ranges received or transmitted above are adjacent to each other or overlap light.
  • a microstrip antenna from the DE-A1 362 079 known to be used for broadcasting in two frequency ranges however suitable with only one polarization is.
  • This antenna arrangement does not have only one low profit, but it also turns out to be disadvantage that the achievable with such an antenna Radiation diagrams cannot be used for array antennas are.
  • the dual polarized multi-range antenna according to the invention has previously unimagined advantages and features. This Advantages concern both decoupling, bandwidth, the sensitivity as well as the flexibility of the antenna.
  • the antenna according to the invention is characterized in that they have at least one cross-dipole radiator module in the manner of a dipole square, which is in front of one reflector and one with dual polarization in two orthogonal orientations can be operated, which is usually, i.e. preferably an orientation of + 45 ° and -45 ° to the vertical or occupy the horizontal.
  • This radiator module in Shape of a dipole square can be in a lower frequency range operate.
  • the further provided dipoles for operation in a second upper frequency band with dual Polarization is within the dipole square arranged.
  • dipole square Arranged dipoles are according to the invention as a cross dipole educated. These are formed in the manner of a cross dipole Dipole elements are parallel or perpendicular to the Dipole elements of the dipole square aligned, point So preferably also an alignment with an X antenna from + 45 ° and -45 ° to the vertical or Horizontal on.
  • the amount of Dipoles according to their assigned frequency-dependent Wavelength no further than a wavelength of the reflector or the reflector plane arranged away are.
  • Favorable values are in a range from 1/8 to 1 ⁇ 2 of the respective operating wavelength.
  • the advantages according to the invention can also be achieved then realize if the antenna according to the invention is not only with a dipole square and one arranged in it Cross dipole, but in the manner of an antenna array with several such square dipoles, each with further internal ones Dipoles, preferably in the form of cross dipoles is constructed. Especially in this embodiment it is possible to between the two dipole squares Sending and receiving the lower frequency band each another radiator module to broadcast the upper one To provide frequency band.
  • this further radiator module is then preferred not as a dipole cross, but also as a dipole square educated.
  • Figures 1 and 2 is a schematic plan view or side view parallel to a reflector of a dual reproduced polarized multi-range antenna, the one first radiator module 1 for a first frequency range and a second radiator module 3 for a second frequency range includes.
  • the two radiator modules 1, 3 are in front of one shown in Embodiment almost square-shaped reflector 5 arranged.
  • the reflector is conductive.
  • On the Back of the reflector can be a dining network are what the first as well as the second ray module are electrically connected separately.
  • the first Radiator module 1, consists of several dipoles 1a, namely in the embodiment shown from four dipoles 1a, which are arranged in the manner of a dipole square.
  • the Dipoles 1a are compared via a so-called symmetry 7 the reflector or one behind it Circuit board held mechanically and over the mentioned food network electrically contacted, i.e. powered.
  • the reflector plate itself points in the horizontal direction of radiation one each, in the exemplary embodiment shown perpendicular to the plane of the reflector plate 15 in a certain height-increasing reflector edge 6, whereby influenced the radiation diagram in an advantageous manner can be.
  • the length of the dipole elements of the first radiator module is tuned so that in a lower frequency range corresponding electromagnetic waves are sent or can be received. Due to the orthogonal alignment the dipole elements is thereby in a known manner created a dual polarized antenna.
  • the alignment in the exemplary embodiment, the dipoles 1a are each in an angle of + 45 ° and -45 ° to the vertical (or equally with respect to the horizontal), namely to form what is also referred to as X-polarized for short Antenna.
  • Radiator module 1 Within the first formed like a dipole square Radiator module 1 is now the second one Radiator module 3.
  • This second radiator module 3 is in the shown embodiment not as a dipole square, but in the form of a cross dipole.
  • the two Dipoles 3a which are orthogonal to one another are also again via the symmetrization assigned to them 9 opposite the reflector or one behind it Circuit board mechanically supported and electrically powered.
  • This second radiator module 3 is in an upper frequency range operated, in the embodiment shown the upper center frequency is approximately twice the lower Center frequency of the first radiator module 1 is. With this arrangement, horizontal half-widths can be created generate in both frequency ranges of approx. 60 ° while maintaining high decoupling values of the different ⁇ 45 ° polarizations. Conceivable is also not a comparable arrangement with an X-shaped orientation, but with an orientation vertical / horizontal, where the one dipole elements 1a and 3a horizontal and the orthogonal dipole elements are aligned vertically.
  • both the first and that second radiator module 1, 3 at a distance in front of the reflector 5 are arranged, namely at different distances.
  • the height of the dipoles above the reflector should not exceed the operating wavelength of the associated operating frequency amount, preferably not more than half of the associated Operating wavelength.
  • the distance is preferably but more than 1/16, especially more than 1/8 of the associated Operating wavelength.
  • the first Radiator module consists of a dipole square and is preferred the second radiator module 3 from a cross dipole, so formed antenna so outstanding characteristic Has properties. That is for both radiator modules for both frequency ranges a similar in itself does not apply expected radiation pattern results, can possibly among other things, explain that the dipole elements 1a of the first radiator module as reflectors with respect to the second radiator module 3 act.
  • 4 is an expanded dual-polarized one Multi-range antenna shown that an embodiment for reproduces higher gain values of the antenna.
  • each first radiator modules 1 for the lower frequency range are appropriate radiator arrangements for the upper frequency range, so with additional second Radiator modules 3 'filled.
  • the generated by it Antenna has a high vertical gain, whereby for both radiator modules have the same horizontal half-width of approximately 60 ° can be achieved.

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Abstract

Eine verbesserte dual polarisierte Mehrbereichsantenne, mit einem ersten und zweiten Strahlermodul (1, 3) zum Senden bzw. Empfangen eines vom ersten Frequenzband und einem dazu versetzt liegenden zweiten Frequenzband, zeichnet sich durch die folgende Merkmale aus: das für den oberen Frequenzbereich vorgesehene weitere zweite Strahlermodul (3) ist in Draufsicht auf die Antenne innerhalb des Dipolquadrates des ersten Strahlermoduls (1) angeordnet; das zweite Strahlermodul (3) besteht aus Dipolelementen (3a), die orthogonal zueinander ausgerichtet sind; die Dipolelemente (3a) des zweiten Strahlermoduls (3) sind parallel bzw. senkrecht zu den Dipolelementen (1a) des ersten Strahlermoduls (1) in Form eines Dipolquadrates ausgerichtet; und das Verhältnis der Mittenfrequenz des oberen zum unteren Frequenzbandes liegt zwischen 1,5 und 4.

Description

Die Erfindung betrifft eine dual polarisierte Mehrbereichsantenne nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Dual polarisierte Mehrbereichsantennen dienen zum Abstrahlen (oder Empfangen) von zwei linearen orthogonal ausgerichteten Polarisationen, welche beispielsweise vertikal und horizontal ausgerichtet sein können. In der Praxis sind aber insbesondere auch solche Einsatzfälle von Bedeutung, in denen die Polarisationen um +45° und -45° zur Vertikalen (bzw. gegenüber der Horizontalen) ausgerichtet sind. Im Falle von dual polarisierten Mehrbereichsantennen werden diese in mindestens zwei Frequenzbändern, in der Regel mit zwei weit auseinander liegenden Mittenfrequenzen betrieben. Hierbei sollte die obere Mittenfrequenz zumindest das 1,5-fache der unteren Mittenfrequenz betragen.
Bei einem derartig großen Frequenzabstand werden üblicherweise zwei räumlich voneinander getrennt angeordnete Antennenmodule oder Antennenarrays, nämlich zur Ausstrahlung bzw. zum Empfang in dem einen und zur Ausstrahlung bzw. zum Empfang in dem anderen Frequenzbandbereich (Frequenzband) verwendet.
Dual polarisierte Antennen als solche sind bekannt. Sie dienen zum gleichzeitigen Abstrahlen oder Empfangen von zwei orthogonalen Polarisationen. Dabei können derartige Strahleranordnungen beispielsweise aus mehreren Elementen in Form von Dipolen, Schlitzen, Planarstrahlelementen oder sogenannten Patchstrahlern bestehen, wie sie beispielsweise aus der EP 0 685 900 Al oder aus der Vorveröffentlichung "Antennen, 2. Teil, Bibliographisches Institut, Mannheim/ Wien/Zürich, 1970, S. 47 bis 50" bekannt sind. Bei den Dipolanordnungen werden bevorzugt kreuzförmig angeordnete Dipole (Kreuzdipole) oder Doppeldipolanordnungen, welche in der Draufsicht eine quadratische Struktur aufweisen (Dipolquadrat) verwendet.
Dual polarisierte Antennen sind ferner beispielsweise auch aus der WO 98/01923 bekannt.
Dual polarisierte Antennen sind ebenfalls aus der Veröffentlichung "Dual-Frequency Patch Antennas", IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 39, No. 6, Dezember 1997, Seite 13 ff. bekannt. Darin werden dual polarisierte Mehrbereichsantennen beschrieben, welche verschiedene Patchstrukturen verwenden, jedoch eine Reihe von Nachteilen aufweisen. So ist beispielsweise eine unzureichende Entkopplung für beide Polarisationen typisch. Die beschriebenen Ausführungen ermöglichen nur eine horizontale/vertikale Positionsausrichtung. Es ist mit einfachen Mitteln beispielsweise nicht möglich, eine Mehrfach-Array-Anordnung mit einer +45°/-45°-Ausrichtung zu erzeugen.
Weitere bekannt gewordene Antennenformen nutzen wiederum zwei übereinander getrennt angeordnete Antennen für den jeweiligen Frequenzbereich.
Aus der gattungsbildenden US-A-4 434 425 ist eine Mehrbereichsantenne bekannt geworden, die zumindest zwei Dipolquadrate mit jeweils mehreren Dipolelementen umfasst. Innerhalb eines ersten aus vier Dipolelementen gebildeten Dipolquadrates ist konzentrisch dazu eine zweite Antenneneinrichtung mit einem zweiten Dipolquadrat vorgesehen, welches innerhalb des ersten Dipolquadrates konzentrisch zu diesem angeordnet ist. Das innenliegende Dipolquadrat ist gegenüber dem äußeren um 45° verdreht liegend angeordnet. Die darüber empfangenen oder gesendeten Frequenzbandbereiche liegen benachbart zueinander oder überdecken sich leicht.
Ferner ist beispielsweise eine Microstrip-Antenne aus der DE-A1 362 079 bekannt, die zur Ausstrahlung in zwei Frequenzbereichen allerdings mit nur einer Polarisation geeignet ist. Diese Antennenanordnung weist nicht nur einen niedrigen Gewinn auf, sondern es erweist sich ferner als nachteilig, dass die mit einer derartigen Antenne erzielbaren Strahlungsdiagramme nicht für Arrayantennen einsetzbar sind.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine dual polarisierte, insbesondere eine sogenannte X-polarisierte Mehrbereichsantenne zu schaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet. Diese soll also zumindest in zwei vorzugsweise weit auseinanderliegenden Frequenzbereichen betreibbar sein. Zudem soll sie bevorzugt eine hohe Entkopplung zwischen beiden Polarisationen besitzen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße dual polarisierte Mehrbereichsantenne weist bisher ungeahnte Vorteile und Merkmale auf. Diese Vorteile betreffen sowohl die Entkopplung, die Bandbreite, die Empfindlichkeit als auch die Flexibilität der Antenne. Die erfindungsgemäße Antenne zeichnet sich dadurch aus, dass sie zumindest ein kreuzdipolförmiges Strahlermodul nach Art eines Dipolquadrates aufweist, welches sich vor einem Reflektor befindet und welches mit dualer Polarisation in zwei orthogonal zueinander stehenden Ausrichtungen betrieben werden kann, die in der Regel, d.h. vorzugsweise eine Ausrichtung von +45° und -45° gegenüber der Vertikalen bzw. Horizontalen einnehmen. Dieses Strahlermodul in Form eines Dipolquadrates kann in einem unteren Frequenzbereich betrieben werden. Die ferner vorgesehenen Dipole zum Betrieb in einem zweiten oberen Frequenzband mit dualer Polarisation sind dabei innerhalb des Dipolquadrates angeordnet. Diese weiteren innerhalb des Dipolquadrates angeordneten Dipole sind erfindungsgemäß als Kreuzdipol ausgebildet. Diese nach Art eines Kreuzdipols gebildeten Dipolelemente sind dabei parallel bzw. senkrecht zu den Dipolelementen des Dipolquadrates ausgerichtet, weisen also vorzugsweise bei einer X-Antenne ebenfalls eine Ausrichtung von +45° und -45° gegenüber der Vertikalen bzw. Horizontalen auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige Halterung der Dipole des unteren Frequenzbereiches, welche gleichzeitig als sogenannte Symmetrierung arbeiten, so gestaltet und/oder geneigt, ausgerichtet und/oder angeordnet und/oder dimensioniert ist, dass dadurch keine Resonanz im oberen Frequenzbereich oder zumindest keine relevante Resonanz im oberen Frequenzbereich auftritt.
Es hat sich ferner als günstig erwiesen, wenn die Höhe der Dipole entsprechend der ihnen zugeordneten frequenzabhängigen Wellenlänge nicht weiter als eine Wellenlänge von dem Reflektor bzw. der Reflektorebene entfernt angeordnet sind. Günstige Werte liegen in einem Bereich von 1/8 bis ½ der jeweiligen Betriebs-Wellenlänge.
Überraschend ist bei der erfindungsgemäßen Antenne vor allem, dass sie zum einen breitbandig ist und zum anderen dabei eine hohe Entkopplung zwischen beiden Polarisationen besitzt. Sie zeichnet sich vor allem auch dadurch aus, dass es mit der erfindungsgemäßen Antenne möglich ist zu gewährleisten, dass die horizontalen Halbwertsbreiten beider Strahlermodule sowohl im unteren als auch im oberen Frequenzbandbereich identisch oder nahezu identisch sind, also im wesentlichen gleich groß sind.
Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich vor allem auch dann realisieren, wenn die erfindungsgemäße Antenne nicht nur mit einem Dipolquadrat und einem darin angeordneten Kreuzdipol, sondern nach Art eines Antennenarrays mit mehreren derartigen Quadratdipolen mit jeweils weiteren innenliegenden Dipolen, vorzugsweise in Form von Kreuzdipolen aufgebaut ist. Insbesondere bei dieser Ausführungsform ist es möglich, zwischen den beiden Dipolquadraten zum Senden und Empfangen des unteren Frequenzbandes jeweils ein weiteres Strahlermodul zur Ausstrahlung des oberen Frequenzbandes vorzusehen.
Dieses weitere Strahlermodul ist dann jedoch bevorzugt nicht als Dipolkreuz, sondern ebenfalls als Dipolquadrat ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Figur 1 :
eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer dual polarisierten Mehrbereichsantenne;
Figur 2 :
eine schematische Seitenansicht parallel zum Reflektor;
Figur 3 :
eine schematische perspektivische Darstellung des in Figur 1 und Figur 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiels;
Figur 4 :
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit mehreren zu einem Array zusammengestellten Antennenmodul;
Figur 5 :
ein zu Figur 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel;
Figur 6 :
eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5; und
Figur 7 :
eine Seitenansicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 und 6.
In den Figuren 1 und 2 ist in schematischer Draufsicht bzw. Seitenansicht parallel zu einem Reflektor einer dual polarisierten Mehrbereichsantenne wiedergegeben, die ein erstes Strahlermodul 1 für einen ersten Frequenzbereich und ein zweites Strahlermodul 3 für einen zweiten Frequenzbereich umfasst.
Die beiden Strahlermodule 1, 3 sind vor einem, im gezeigten Ausführungsbeispiel nahezu quadratisch geformten Reflektor 5 angeordnet. Der Reflektor ist leitend. Auf der Rückseite des Reflektors kann sich ein Speisenetzwerk befinden, worüber das erste wie auch das zweite Strahlennodul getrennt elektrisch angeschlossen sind. Das erste Strahlermodul 1, besteht dabei aus mehreren Dipolen 1a, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel aus vier Dipolen 1a, die nach Art eines Dipolquadrates angeordnet sind. Die Dipole 1a werden über eine sogenannte Symmetrierung 7 gegenüber dem Reflektor oder einer dahinter befindlichen Platine mechanisch gehalten und über das erwähnte Speisenetzwerk elektrisch kontaktiert, also gespeist.
Das Reflektorblech selbst weist in horizontaler Abstrahlrichtung jeweils einen, im gezeigten Ausführungsbeispiel sich senkrecht von der Ebene des Reflektorbleches 15 in einer gewissen Höhe erhebenden Reflektorrand 6 auf, wodurch das Abstrahlungsdiagramm in vorteilhafter Weise beeinflusst werden kann.
Die Länge der Dipolelemente des ersten Strahlermoduls ist so abgestimmt, dass darüber in einem unteren Frequenzbereich entsprechende elektromagnetische Wellen gesendet oder empfangen werden können. Durch die orthogonale Ausrichtung der Dipolelemente wird dadurch in bekannter Weise eine dualpolarisierte Antenne geschaffen. Die Ausrichtung der Dipole 1a erfolgt im Ausführungsbeispiel jeweils in einem Winkel von +45° und -45° gegenüber der Vertikalen (bzw. gleichermaßen gegenüber der Horizontalen), und zwar unter Bildung einer auch kurz als X-polarisierten bezeichneten Antenne.
Innerhalb des ersten nach Art eines Dipolquadrates gebildeten Strahlermoduls 1 befindet sich nunmehr das zweite Strahlermodul 3. Dieses zweite Strahlermodul 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel nicht als Dipolquadrat, sondern in Form eines Kreuzdipols gebildet. Die beiden orthogonal aufeinander stehenden Dipole 3a werden ebenfalls wieder über die ihnen zugeordnete Symmetrierung 9 gegenüber dem Reflektor oder einer dahinter befindlichen Platine mechanisch abgestützt und elektrisch gespeist.
Dieses zweite Strahlermodul 3 wird in einem oberen Frequenzbereich betrieben, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die obere Mittenfrequenz etwa das doppelte der unteren Mittenfrequenz des ersten Strahlermoduls 1 beträgt. Mittels dieser Anordnung lassen sich horizontale Halbwertsbreiten in beiden Frequenzbereichen von ca. 60° erzeugen und gleichzeitig hohe Entkopplungswerte bezüglich der unterschiedlichen ±45° Polarisationen erreichen. Denkbar ist aber ebenfalls eine vergleichbare Anordnung nicht mit einer X-förmigen Ausrichtung, sondern mit einer Ausrichtung vertikal/horizontal, bei der die einen Dipolelemente 1a bzw. 3a horizontal und die orthogonalen Dipolelemente dazu vertikal ausgerichtet sind.
Wie es sich aus der Seitendarstellung gemäß Figur 2 ergibt, ist ersichtlich, dass sowohl das erste wie auch das zweite Strahlermodul 1, 3 in Abstand vor dem Reflektor 5 angeordnet sind, und zwar in unterschiedlichem Abstand. Die Höhe der Dipole über dem Reflektor soll nicht mehr als die Betriebswellenlänge der zugehörigen Betriebsfrequenz betragen, vorzugsweise nicht mehr als der halben zugehörigen Betriebswellenlänge. Bevorzugt beträgt der Abstand aber mehr als 1/16, insbesondere mehr als 1/8 der zugehörigen Betriebswellenlänge.
Das überraschende ist, dass trotz der ineinander verschachtelten Anordnung der Strahlermodule, wobei das erste Strahlermodul aus einem Dipolquadrat besteht und bevorzugt das zweite Strahlermodul 3 aus einem Kreuzdipol, die so gebildete Antenne derart überragende charakteristische Eigenschaften aufweist. Dass sich für beide Strahlermodule für beide Frequenzbereiche ein ähnliches an sich nicht zu erwartendes Abstrahlungsdiagramm ergibt, lässt sich eventuell unter anderem damit erklären, dass die Dipolelemente 1a des ersten Strahlermoduls als Reflektoren bezüglich des zweiten Strahlermoduls 3 wirken.
Anhand von Figur 4 ist eine erweitere dualpolarisierte Mehrbereichsantenne gezeigt, die eine Ausführungsform für höhere Gewinnwerte der Antenne wiedergibt.
Dazu ist es notwendig, mehrere der anhand der Figuren 1 bis 3 erläuterten Dipolanordnungen entsprechend zu kaskadieren. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die so gebildete dualpolarisierte Mehrbereichsantenne aus zwei anhand der Figuren 1 bis 3 erläuterten Antennenanordnungen, bei denen die Strahlermodule wieder in ±45° Richtung zueinander ausgerichtet sind und die Anbaurichtungen der beiden in Figur 1 einzeln wiedergegebenen Antennenanordnungen in Vertikalrichtung übereinander angeordnet sind. Genauso können die Antennenmodule aber auch in horizontaler Anbaurichtung zu einem Antennenarray zusammengebaut werden. Schließlich können auch in mehreren Reihen und Spalten mehrere Antennenmodule seitlich neben- und übereinander kaskadiert werden.
In den dabei entstehenden Zwischenräumen zwischen den jeweils ersten Strahlermodulen 1 für den unteren Frequenzbereich werden entsprechende Strahleranordnungen für den oberen Frequenzbereich, also mit zusätzlichen zweiten Strahlermodulen 3' aufgefüllt. Mit anderen Worten sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Strahlermodule 1 und ein zweites Strahlermodul 3 mit Dipolelementen 3b vor einem Reflektorblech angeordnet. Die dadurch erzeugte Antenne weist einen hohen vertikalen Gewinn auf, wobei für beide Strahlermodule die gleiche horizontale Halbwertsbreite von ca. 60° erzielbar ist.
Schließlich ist anhand des Ausführungsbeispiels von Figur 5 gezeigt, dass die in den ersten Strahlermodulen 1 angeordneten Strahlermodule 3 sich von zweiten Strahlermodulen 3' unterscheiden können, die in den Zwischenräumen 15 zwischen den ersten Dipolquadraten 1 angeordnet sind. Denn wie aus den Figuren 4 und 5 zu ersehen ist, besteht das zwischen zwei Strahlermodulen 1 angeordnete zusätzliche Strahlermodul 3 in Figur 4 aus einem Kreuzdipol, d.h. einer kreuzförmigen Dipolanordnung, und bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 aus einem Dipolquadrat, d.h. allgemein einer dipolquadratähnlichen Dipolanordnung 3" mit Dipolelementen 3b. Durch diese Feinanpassung und Abstimmung kann eine verbesserte Angleichung der Halbwertsbreite der Strahleranordnung für den oberen und unteren Frequenzbereich erzielt werden.

Claims (9)

  1. Dualpolarisierte Mehrbereichsantenne zur Abstrahlung und/oder zum Empfang elektromagnetischer Wellen mit zwei linearen orthogonalen Polarisationen in einem unteren und einem oberen Frequenzbandbereich, mit folgenden Merkmalen
    mit einer ersten Antenneneinrichtung (1) in Form eines Dipolquadrates, welches orthogonal zueinanderstehende Dipole (1a) umfasst,
    mit einer zweiten Antenneneinrichtung (3), welche orthogonal zueinanderstehende Dipole (3a) umfasst, die innerhalb der ersten, nach Art eines Dipolquadrates gebildeten Antenneneinrichtung (1) konzentrisch zu dieser angeordnet ist, und
    die erste und zweite Antenneneinrichtung (1, 3) sind vor einem Reflektor (5) angeordnet,
    gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
    die zweite Antenneneinrichtung (13) besteht aus einem Kreuzdipol (3),
    die Dipole (3a) des Kreuzdipols (3) sind parallel bzw. senkrecht zu den Dipolen (1a) der ersten Antenneneinrichtung (1) ausgerichtet, und
    das Verhältnis der Mittenfrequenz des oberen und unteren Frequenzbandes liegt zwischen 1,5 und 4.
  2. Dualpolarisierte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe oder der Maximalabstand der Dipolelemente (1a, 3a) über dem Reflektor (5) kleiner ist als die dem jeweiligen Dipolelement (1a, 3a) zugeordnete Betriebswellenlänge, vorzugsweise kleiner ist als die halbe Betriebswellenlänge.
  3. Dualpolarisierte Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand der Dipolelemente (1a, 3a) über dem Reflektor (5) gleich oder größer 1/16 der zugehörigen Betriebswellenlänge, vorzugsweise größer als 1/8 der zugehörigen Betriebswellenlänge ist.
  4. Dualpolarisierte Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Dipolelemente (1a) der ersten für den unteren Frequenzbandbereich vorgesehenen Antenneneinrichtung (1) eine Halterung in Form von Symmetrierungen (7) vorgesehen ist.
  5. Dualpolarisierte Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne so aufgebaut ist, dass die Dipolelemente (1a, 3a) zu einer senkrecht zum Reflektor (5) stehenden und durch die Ecken des Dipolquadrates der ersten Antenneneinrichtung (1) gelegten Ebene symmetrisch zu liegen kommen.
  6. Dualpolarisierte Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antenneneinrichtungen (1) mit im Inneren angeordneter zweiten Antenneneinrichtung (3) in Anbaurichtung, vorzugsweise in vertikaler Anbaurichtung übereinander vor einem Reflektor (5) angeordnet sind,
  7. Dualpolarisierte Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zwischenräumen (15) zwischen zwei benachbarten ersten Antenneneinrichtungen (1) eine weitere zweite Antenneneinrichtung (3', 3") vorgesehen ist.
  8. Dualpolarisierte Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Zwischenräumen (15) sitzende weitere zweite Antenneneinrichtung (3') aus einem Kreuzdipol besteht.
  9. Dualpolarisierte Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Zwischenräumen (15) angeordnete zweite Antenneneinrichtung (3") in Form eines Dipolquadrates ausgebildet ist.
EP99953403A 1998-05-27 1999-05-20 Dual polarisierte mehrbereichsantenne Expired - Lifetime EP1082782B1 (de)

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DE19823749A DE19823749C2 (de) 1998-05-27 1998-05-27 Dualpolarisierte Mehrbereichsantenne
DE19823749 1998-05-27
PCT/EP1999/003484 WO1999062139A1 (de) 1998-05-27 1999-05-20 Dual polarisierte mehrbereichsantenne

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