DE19821223B4

DE19821223B4 - Hochisolierendes, doppelpolarisiertes Antennensystem mit Dipolstrahlungselementen

Info

Publication number: DE19821223B4
Application number: DE19821223.2A
Authority: DE
Inventors: Ronald J. Brandau; Russell W. Dearnley; Gang Xu
Original assignee: Andrew AG; Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies AG; Commscope Technologies LLC
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: FR2763750A1; US5952983A; BR9803695A; DE19821223A1; CN1199317C; USRE40434E1; FR2763750B1; CN1223480A; BR9803695B1

Abstract

Antenne für den Empfang elektromagnetischer Signale, die enthält: eine Grundplatte (12) mit einer Länge und mit einer vertikalen Achse (13) längs dieser Länge; eine Vielzahl von doppelpolarisierten Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Dipolstrahlungselemente erste und zweite zusammenliegende, orthogonale Dipole (14a, 14b, 16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) enthalten, und die Dipole mit einem ersten und einem zweiten, vorbestimmten Winkel (+α, –α) bezüglich der vertikalen Achse ausgerichtet sind, und die Dipolstrahlungselemente und die Grundplatte erste elektromagnetische Felder als Reaktion auf die elektromagnetischen Signale erzeugen; eine Vielzahl von nichtleitenden Trägern (24), die mit der Grundplatte verbunden sind und senkrecht zu der vertikalen Achse sind und zwischen ausgewählten Dipolstrahlungselementen der Vielzahl von Dipolstrahlungselemente angeordnet sind; eine Vielzahl von metallischen, parasitären Elementen (22), die an ausgewählten Trägern der Vielzahl von Trägern angeordnet sind, und die ersten elektromagnetischen Felder Ströme in den metallischen, parasitären Elementen erregen, wobei die Ströme zweite elektromagnetische Felder erzeugen, welche Teile der ersten elektromagnetischen Felder auslöschen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Basisstationen, die in drahtlosen Telekommunikationssystemen verwendet werden, haben die Fähigkeit, linear polarisierte, elektromagnetische Signale zu empfangen. Diese Signale werden dann durch einen Empfänger in der Basisstation verarbeitet und in das Telefonnetzwerk eingespeist.
Ein Telekommunikationssystem leidet unter dem Problem der Schwunderscheinung (Fading) beim Mehrwegempfang. Diversity-Empfang wird häufig benutzt, um das Problem der Schwunderscheinung beim ausgeprägten Mehrwegempfang zu überwinden. Eine Diversity-Technik benötigt mindestens zwei Signalwege, die dieselbe Information tragen, aber unkorreliertes Mehrweg-Fading aufweisen. Verschiedene Typen von Diversity-Empfang werden in den Basisstationen in der Telekommunikationsindustrie benutzt, einschließlich Raum-Diversity, Richtungs-Diversity, Polarisations-Diversity, Frequenz-Diversity und Zeit-Diversity. Ein Raum-Diversity-System empfängt Signale von unterschiedlichen Punkten im Raum und benötigt zwei Antennen, die durch einen deutlichen Abstand getrennt sind. Polarisations-Diversity verwendet orthogonale Polarisation, um unkorrelierte Pfade vorzusehen.
Wie in der Technik wohlbekannt ist, wird der Polarisationssinn oder die Polarisationsrichtung von einer festen Richtung gemessen und kann je nach Systemanforderungen wechseln. Insbesondere kann der Polarisationssinn von vertikaler Polarisation (0 Grad) bis horizontaler Polarisation (90 Grad) reichen. Gegenwärtig sind die häufigsten, in Systemen benutzte Typen der Polarisation diejenigen, die vertikale/horizontale und +45°/–45°-Polarisation (schräge Polarisation) verwenden. Jedoch können auch andere Winkel der Polarisation verwendet werden. Falls eine Antenne Signale zweier, normalerweise orthogonaler Polarisationen empfängt oder sendet, dann spricht man auch von dualpolarisierten Antennen.
Ein Feld von schrägen, 45°-polarisierten Strahlungselementen wird unter Verwendung von linearen oder flächigen Feldern von gekreuzten, über einer Grundplatte plazierten Dipolen konstruiert. Ein Kreuzdipol besteht aus zwei Dipolen, deren Mittelpunkte aufeinander liegen und deren Achsen zueinander orthogonal sind. Die Achsen der Dipole sind so angeordnet, daß sie zum benötigten Polarisationssinn parallel liegen. Mit anderen Worten: die Achsen jedes der Dipole sind in einen bestimmten Winkel bezüglich der vertikalen Achse des Antennenfeldes positioniert.
Ein mit einer solchen Konfiguration zusammenhängendes Problem ist die Wechselwirkung der elektromagnetischen Felder jedes Kreuzdipols mit den Feldern der anderen Kreuzdipole und den umgebenden Strukturen, die die Kreuzdipole tragen und behausen. Wie in der Technik wohlbekannt ist, übertragen die individuellen elektromagnetischen Felder, die die Dipole umgeben, Energie aufeinander. Diese gegenseitige Kopplung oder Streuung beeinflußt die Korrelation der zwei orthogonal polarisierten Signale; der Betrag der Verkopplung wird häufig als ”Isolation” bezeichnet. Die Isolation zwischen orthogonal polarisierten Signalen ist vorzugsweise –30 dB oder geringer.
Der visuelle Eindruck der Basisstationstürme auf die Gemeinschaft ist zu einem gesellschaftlichen Belang geworden. Es ist wünschenswert geworden, die Ausmaße dieser Funktürme zu verringern und dadurch den visuellen Eindruck der Funktürme auf die Gemeinschaft zu schmälern. Die Größe und Ausmaße der Funktürme kann durch Verwendung von Basisstationstürmen mit weniger Antennen verringert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß doppelpolarisierte Antennen und Polarisations-Diversity benutzt werden. Solche Systeme ersetzen Systeme, die Raum-Diversity verwenden, welche Paare von vertikal polarisierten Antennen benötigen. Einige Studien deuten darauf hin, daß Polarisations-Diversity für städtische Umgebungen eine gleichwertige Signalqualität wie Raum-Diversity bietet. Da die Mehrzahl der Basisstationen in städtischen Gegenden liegen, ist es wahrscheinlich, daß doppelpolarisierte Antennen statt der konventionellen Paare von vertikal polarisierten Antennen verwendet werden.
Die Druckschrift DE 19627015 A1 beschreibt eine Antenne mit einem Entkopplungsstrukturelement, das parallel zur langen Seite einer Grundplatte angeordnet ist. Dabei verläuft eine vertikale Achse parallel zur langen Seite der Grundplatte. Ebenso beschrieben ist ein Entkopplungsstrukturelement, das unter einem Winkel von 45° zur vertikalen Achse ausgerichtet ist. Es ist ferner ein elektrisch leitendes Abstandselement zwischen dem Entkopplungsstrukturelement und der Grundplatte vorhanden.
Die Druckschrift US 3541559 beschreibt eine flache Antennenstruktur, bei der alle metallischen Teile in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, so dass die Struktur auf einer Schaltungsplatine realisiert werden kann. Es sind parasitäre Elemente vorhanden, um eine symmetrische Abstrahlcharakteristik zu gewährleisten. Dipolpaare sind so miteinander verbunden, dass die Antenne zirkulär polarisiert abstrahlt.
Die Druckschrift US 5629713 A beschreibt eine horizontal polarisierende Antenne mit aktiven Dipolelementen und kollinear angeordneten parasitären Dipolelementen. Diese vergrößern den Öffnungswinkel in der E-Ebene im Vergleich zu einem einzelnen Dipol.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb ein grundsätzliches Ziel der Erfindung, ein Antennenfeld vorzusehen, das aus doppelpolarisierten Antennen besteht, die verwendet werden, um Signale für einen Empfänger für Polarisations-Diversity zu empfangen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Antennenfeld vorzusehen, bei dem die Strahlungselemente aus Kreuzdipolelementen bestehen.
Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, ein Antennenfeld vorzusehen, das die Isolation zwischen der Summe eines Satzes von gleichpolarisierten Signalen und der Summe des orthogonalen Satzes von polarisierten Signalen verbessert.
Es ist noch ein anderes Ziel der Erfindung, eine Antenne vorzusehen, die die Anzahl der benötigten Antennen minimiert, um dadurch eine ästhetisch gefällige Struktur vorzusehen, die minimale Größe und Ausmaße hat.
Es ist wiederum ein anderes Ziel der Erfindung, ein Feld von Strahlungselementen vorzusehen, bei dem elektrische ”Abwärtsneigung” benutzt wird.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden durch eine verbesserte Antenne gemäß Anspruch 1, 7 oder 13 erreicht sowie mit einem Verfahren nach Anspruch 12 oder 15.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den angefügten Zeichnungen:
1 ist ein Blockdiagramm des Gesamtsystems, das Antennen nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung verwendet;
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Felds von Empfängern zusammen mit den parasitären Elementen nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Aufsicht des Felds von 2 nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Endansicht des Felds von 2 nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Aufsicht, die die als parasitäre Elemente benutzten Entkopplungsstäbe nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Endansicht, die die als parasitäre Elemente benutzten Entkopplungsstäbe nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Aufsicht, die die als parasitäre Elemente benutzten Entkopplungsstäbe nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung zeigt; und
8 ist eine Endansicht, die die als parasitäre Elemente benutzten Entkopplungsstäbe nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Mit Bezug auf 1 sendet ein Teilnehmer mit einem zellularen Telefon 4 ein elektromagnetisches Signal zu einer Basisstation 5. Die Basisstation 5 enthält eine Vielzahl von Antennen 6a, 6b, 6c und 6d, die an einer Plattform 6e befestigt sind. Wie unten besprochen enthält jede Antenne eine Vielzahl von Strahlungselementen der Form (orthogonaler, zusammenhängender) Kreuzdipol. Alternativ können die Antennen am Turm 7 befestigt sein. Die Plattform 6e ist am Turm 7 befestigt, der die Antennen über die umgebenden Gebäude und andere Hindernisse heraushebt. Die empfangenen Signals werden über eine Vielzahl von Übertragungsleitungen 8a, 8b, 8c und 8d zu einem Basisstationsverarbeitungssystem 3 geleitet, das einen Diversity-Empfänger 9 enthält. Von dem Basisstationsverarbeitungssystem 3 werden die verarbeiteten Signals über erdgebundene Telefonleitungen und zum Telefonnetzwerk unter Benutzung von Geräten und Techniken übertragen, die den in der Technik Bewanderten wohlbekannt sind.
Mit nunmehrigem Bezug auf 2–4 ist ein Feld (Antennen) von gekreuzten, doppelpolarisierten Dipolstrahlungselementen 11a, 11b, 11c und 11d an einer Grundplatte 12 befestigt. Die Zusammensetzung und Abmessungen der Strahlungselemente 11a, 11b, 11c und 11d und der Grundplatte 12 bestimmen die Strahlungscharakteristiken, die Strahlbreite und die Impedanz der Strahlungselemente. Vorzugsweise bestehen die Strahlungselemente 11a, 11b, 11c und 11d und die Grundplatte 12 aus Metall wie etwa Aluminium. Jedoch kann ein anderes Metall benutzt werden, um die Strahlungselemente 11a, 11b, 11c und 11d und die Grundplatte 12 zu konstruieren, wie etwa Kupfer oder Messing.
Es ist den in der Technik Bewanderten bekannt, daß der Antennengewinn proportional zu der Anzahl der in dem Feld vorhandenen, mit Zwischenraum angeordneten Strahlungselemente ist. Mit anderen Worten: ein Vergrößern der Anzahl der Strahlungselemente in dem Feld vergrößert den Antennengewinn, während ein Verkleinern der Anzahl der Strahlungselemente den Antennengewinn verkleinert. Obwohl nur vier Strahlungselemente gezeigt werden, kann deshalb die Anzahl der Strahlungselemente auf jede Zahl vergrößert werden, um den Antennengewinn zu vergrößern. Umgekehrt kann die Anzahl der Strahlungselemente wunschgemäß verkleinert werden, um den Antennengewinn zu verringern.
Die Strahlungselemente 11a, 11b, 11c und 11d senden und empfangen elektromagnetische Signalübertragungen und enthalten die Dipolpaare 14a und 14b, 16a und 16b, 18a und 18b bzw. 20a und 20b. Die Dipole, die die Strahlungselemente 11a, 11b, 11c und 11d bilden, sind Kreuzdipole und mit 45-Grad-Winkeln schräg konfiguriert (bezüglich der Achse des Felds 13). D. h., die Achsen der, Dipole sind so angeordnet, daß sie parallel zu den geforderten Polarisationsrichtungen sind. Wie gezeigt sind die Neigungswinkel +α und –α Winkel mit +45 Grad bzw. –45 Grad. Obgleich sie mit Neigungswinkeln von +45 Grad bzw. –45 Grad gezeigt werden, wird von den in der Technik Bewanderten verstanden, daß diese Winkel verändert werden können, um die Leistung der Antenne zu optimieren. Darüber hinaus braucht nicht jeder Winkel dieselbe Größe zu haben. Z. B. kann +α und –α +30 Grad bzw. –60 Grad sein.
Jedes der Strahlungselemente 11a, 11b, 11c und 11d empfängt Signale mit Polarisationswinkeln von +45 Grad bzw. –45 Grad. D. h. ein Dipol in dem Strahlungselement empfängt Signale mit dem Polarisationswinkel von +45 Grad, und der andere Dipol empfängt Signale mit dem Polarisationswinkel von –45 Grad. Die empfangenen Signale von parallelen Dipolen 14a, 16a, 18a und 20a oder 14b, 16b, 18b und 20b werden unter Benutzung eines Speisenetzwerks (nicht gezeigt) für jeden Polarisationswinkel kombiniert. Das Speisenetzwerk enthält koaxiale, Mikrostrip-, Stripline- oder andere Übertragungsleitungsstrukturen. Die zwei kombinierten Signale werden einem Diversity-Empfänger zugeführt, der das stärkere unter diesen zwei Signalen für die weitere Verarbeitung auswählt. Jedes der Strahlungselemente 11a, 11b, 11c und 11d kann auch unter der Voraussetzung als ein Sender arbeiten, daß das gesendete Signal eine andere Frequenz hat als das empfangene Signal.
Ein parasitäres Element 22 ist auf einem Trager 24 angeordnet. Um nichtleitend zu sein, besteht der Träger aus Polyäthylenschaum. Jedoch kann ein anderes geeignetes nichtleitendes Material, wie etwa nichtleitendes Plastik oder Schaum, den Polyäthylenschaum ersetzen und für die Konstruktion des Trägers 24 dienen. Der Träger 24 wird zuerst geformt und dann an der Rückwand 12 befestigt. Eine Rille wird dann in den Träger eingeschnitten, in die das parasitäre Element 22 eingebettet wird.
Um Ströme zu induzieren, ist das parasitäre Element vorzugsweise aus Aluminium gebildet, obgleich ein anderes Metall, wie etwa Kupfer oder Messing, auch benutzt werden kann. Eine primäre elektromagnetische Welle oder Feld, die auf die Metallstruktur einwirkt, induziert Ströme auf den Oberflächen der Kreuzdipole in jedem der Strahlungselemente des Feldes, der parasitären Elemente und der umgebenden Metallstruktur. Diese induzierten Strome erzeugen ein schwächeres, sekundäres elektromagnetisches Feld, das sich mit dem primären elektromagnetischen Feld überlagert. Es tritt ein Gleichgewichtszustand derart auf, daß das elektromagnetische Feld insgesamt unterschiedlich zum primären elektromagnetischen Feld ist. Die Abmessungen und Positionen der parasitären Elemente sind ein Faktor bei der Bestimmung des endgültigen Feldes. Mit anderen Worten: die verbesserte Isolation der vorliegenden Erfindung wird durch Ströme erreicht, die auf den parasitären Elementen erregt werden, die wiederum Energie abstrahlen, die die Energie auslöscht, welche von einer Polarisation auf die andere übergekoppelt wird, und dadurch wird die Isolation zu einem Minimum.
Die parasitären Elemente werden auf halben Weg zwischen den Kreuzdipolstrahlungselementen des Feldes angeordnet und sind senkrecht zur Achse 13 des Feldes. Jedoch sind die parasitären Elemente nicht notwendigerweise zwischen jeden der benachbarten Elemente des Feldes angebracht. Ein Netzwerkanalysator wird benutzt, um die optimale Anzahl und Position der Elemente zu bestimmen. Insbesondere wird ein Netzwerkanalysator verwendet, so daß die Isolation jeder gegebenen Konfiguration von Strahlungselementen und parasitären Elementen gemessen werden kann. Die Länge der parasitären Elemente steuert die Größe des erzeugten Stroms. Z. B. wird mit einer Länge von näherungsweise der halben Wellenlänge der maximale Betrag von Strom erzeugt. So kann die Leistung des Systems auch durch Verändern der Länge einiger oder aber der parasitären Elemente optimiert werden.
Es wurde herausgefunden, daß ein Positionieren der parasitaren Elemente oberhalb der Kreuzdipole die Isolation für diese Feldkonfiguration optimiert. Jedoch kann die Höhe der Plazierung der parasitären Elemente in Abhängigkeit von der Feldkonfiguration variieren.
Die parasitären Elemente werden so angeordnet, daß sie keine unpassenden Nebenwirkungen haben, wie etwa eine Verschlechterung des Stehwellenverhältnisses (VSWR, voltage standing wave ratio), noch daß die parasitären Elemente das normale Feldstrahlungsmuster unpassend beeinflussen. Es wurde herausgefunden, daß die optimale Antennenleistung auftritt, wenn die parasitären Elemente parallel oder senkrecht zur vertikalen Achse des Felds angeordnet werden. Es wurde herausgefunden, daß eine Anordnung der parasitären Elemente mit anderen Winkeln bezüglich der vertikalen Achse des Felds eine nachteilige Wirkung auf die Antennenleistung hat. Wie oben besprochen, wird ein Netzwerkanalysator benutzt, um zu bestimmen, wann sich die Isolation verbessert, und die gemessenen Strahlungsmuster bestätigen die Leistung der Muster.
In einer anschaulichen Ausführungsform der Konfiguration von 2 wurden vier Kreuzdipolantennen auf einer Grundplatte mit 480 mm Länge und 150 mm Breite angeordnet, um im PCS/N-Band mit Frequenzen zwischen 1710–1990 MHz betrieben zu werden. Die vertikale Achse 13 des Feldes erstreckt sich längs der Länge von 480 mm. Vier doppelpolarisierte Kreuzdipolstrahlungselemente wurden benutzt. Das erste Strahlungselement wurde mit einem Abstand von 60 mm von dem Rand, das zweite Element wurde mit einem Abstand von 120 mm vom ersten Element, das dritte Element wurde mit einem Abstand von 120 mm vom zweiten Element und das vierte Element wurde mit einem Abstand von 120 mm vom dritten Element angebracht. Die Elemente wurden entlang der vertikalen Achse des Feldes und mit Neigungswinkeln von +45 Grad und –45 Grad bezüglich der vertikalen Achse 13 des Felds ausgerichtet.
Zwei Träger wurden 120 mm vom Rand der Grundplatte entfernt und senkrecht zur vertikalen Achse des Felds angebracht. Die Träger waren 75 mm hoch und hatten oben ein dünnes, rechtwinkliges parasitäres Element angebracht. Das parasitäre Element war 5 mm breit und 150 mm lang. Das parasitäre Element wurde oben auf dem Träger plaziert und erstreckte sich über die volle Länge des Trägers.
Mit nunmehrigem Bezug auf 5 und 6 ist ein Feld 210 von gekreuzten Doppeldipolstrahlungselementen 202, 203 und 204 auf der Grundplatte 201 angebracht, um im zellularen Band mit den Frequenzen von 820–960 MHz betrieben zu werden. Wie oben besprochen, bestimmen die Zusammensetzung und Abmessungen der Grundplatte 201 und der Strahlungselemente 202, 203 und 204 die Strahlungscharakteristik, Strahlbreite und Impedanz der Antennen.
Die Strahlungselemente 202, 203 und 204 senden und empfangen elektromagnetische Signalübertragungen und bestehen aus den Dipolpaaren 211a und 211b, 212a und 212b bzw. 213a und 213b. Die die Strahlungselemente 202, 203 und 204 bildenden Dipole sind gekreuzt und mit 45-Grad-Neigungswinkeln (bezüglich der Achse des Felds 215) konfiguriert. D. h., die Achsen der Dipole sind so angeordnet, daß sie parallel zu den geforderten Polarisationsrichtungen liegen. Wie gezeigt, betragen die Neigungswinkel +α und –α +45 Grad bzw. –45 Grad. Obgleich sie mit Neigungswinkeln von +45 Grad bzw. –45 Grad gezeigt sind, ist den in der Technik Bewanderten wohlbekannt, daß die Winkel verändert werden können, um die Leistung der Antenne zu optimieren. Eine vordere Seitenwand 208 trägt zur Strahlungscharakteristik der Antenne bei.
Jedes der Strahlungselemente 202, 203 und 204 empfangt Signale mit Polarisationen von +45 Grad bzw. –45 Grad. Die empfangenen Signale von den parallelen Dipolen 211a, 212a und 213a bzw. 211b, 212b und 213b werden unter Benutzung eines Speisenetzwerks für jede der Polarisationen kombiniert. Das Speisenetzwerk enthält koaxiale, Mikrostrip-, Stripline- oder andere Typen von Übertragungsleitungen. Ein mit der Antenne verbundener Diversity-Empfänger wählt dann das stärkere unter diesen zwei kombinierten Signalen für die weitere Verarbeitung aus. Jedes der Strahlungselemente 202, 203 und 204 kann auch unter der Voraussetzung als ein Sender arbeiten, daß das gesendete Signal eine andere Frequenz hat als das empfangene Signal.
Ein parasitäres Element 205 wird durch ein Paar von stabformigen Trägern 206a und 206b getragen und herausgehoben. Das parasitäre Element 205 wirkt vorzugsweise als ein Entkopplungsstab. Das parasitäre Element steht senkrecht zur vertikalen Achse 215 des Felds. Die stabförmigen Träger sind aus nichtleitendem Material hergestellt. Obgleich ein parasitäres Element gezeigt wird, ist zu verstehen, daß die genaue Anzahl der parasitären Elemente verändert werden kann und von der genauen Konfiguration und anderen geforderten Charakteristiken der Antenne abhängt.
Mit nunmehrigem Bezug auf 7 und 8 ist ein Feld 310 von gekreuzten Doppeldipolstrahlungselementen 302, 303 und 304 auf der Grundplatte 301 angebracht, um im zellularen Band mit den Frequenzen von 820–960 MHz betrieben zu werden. Wie oben besprochen, bestimmen die Zusammensetzung und Abmessungen der Grundplatte 301 und der Strahlungselemente 302, 303 und 304 die Strahlungscharakteristik, Strahlbreite und Impedanz der Antennen.
Die Strahlungselemente 302, 303 und 304 senden und empfangen elektromagnetische Signalübertragungen und bestehen aus den Dipolpaaren 311a und 311b, 312a und 312b bzw. 313a und 313b. Die die Strahlungselemente 302, 303 und 304 bildenden Dipole sind gekreuzt und mit 45-Grad-Neigungswinkeln (bezüglich der Achse des Felds 315) konfiguriert. D. h., die Achsen der Dipole sind so angeordnet, daß sie parallel zu den geforderten Polarisationsrichtungen liegen. Wie gezeigt, betragen die Neigungswinkel +α und –α +45 Grad bzw. –45 Grad. Obgleich sie mit Neigungswinkeln von +45 Grad bzw. –45 Grad gezeigt sind, ist den in der Technik Bewanderten wohlbekannt, daß diese Winkel verändert werden können, um die Leistung der Antenne zu optimieren. Eine vordere Seitenwand 307 und eine hintere Seitenwand 308 tragen zur Strahlungscharakteristik der Antenne bei.
Jedes der Strahlungselemente 302, 303 und 304 empfängt Signale mit Polarisationen von +45 Grad bzw. –45 Grad. Die empfangenen Signale von den parallelen Dipolen 311a, 312a und 313a bzw. 311b, 312b und 313b werden unter Benutzung eines Speisenetzwerks für jede der Polarisationen kombiniert. Das Speisenetzwerk enthält koaxiale, Mikrostrip-, Stripline- oder andere Typen von Übertragungsleitungen. Ein mit der Antenne verbundener Diversity-Empfänger wählt dann das stärkere unter diesen zwei kombinierten Signalen für die weitere Verarbeitung aus. Jedes der Strahlungselemente 302, 303 und 304 kann auch unter der Voraussetzung als ein Sender arbeiten, daß das gesendete Signal eine andere Frequenz hat als das empfangene Signal.
Ein erstes parasitäres Element 305a wird durch stabförmige Träger 306a und 306b getragen und herausgehoben. Das parasitäre Element 305a steht parallel zur vertikalen Achse 315 des Felds. Zusätzlich wird ein zweites parasitäres Element 305b durch stabförmige Träger 306c und 306d getragen und herausgehoben. Das parasitäre Element 305b steht ebenfalls parallel zur vertikalen Achse 315 des Felds und wirkt als Entkopplungsstab. Die stabförmigen Träger sind aus nichtleitendem Material hergestellt. Obgleich zwei parasitäre Elemente in dieser Ausführungsform gezeigt werden, ist zu verstehen, daß die Anzahl der parasitären Elemente entsprechend der genauen Konfiguration und Betriebscharakteristiken des Felds verändert werden kann.
So wird ein Antennenfeld vorgesehen, das doppelpolarisierte Strahlungselemente enthält und zwei orthogonal polarisierte Signale erzeugt. Ferner sieht die Erfindung ein Antennenfeld vor, bei dem die Antennen aus Kreuzdipolelementen bestehen, und das die Isolation zwischen den elektromagnetischen Feldern der Kreuzdipolelemente verbessert. Auch wird eine Antenne vorgesehen, die die Anzahl der für ein drahtloses Telekommunikationssystem erforderlichen Antennen minimiert, und dadurch wird eine ästhetisch gefällige Struktur vorgesehen, die minimale Größe und Ausmaße hat.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist von den in der Technik Bewanderten zu erkennen, daß viele Veränderungen dabei gemacht werden können, ohne daß vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, wie sie durch die folgenden Ansprüche vorgestellt werden.

Claims

Antenne für den Empfang elektromagnetischer Signale, die enthält: eine Grundplatte (12) mit einer Länge und mit einer vertikalen Achse (13) längs dieser Länge; eine Vielzahl von doppelpolarisierten Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Dipolstrahlungselemente erste und zweite zusammenliegende, orthogonale Dipole (14a, 14b, 16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) enthalten, und die Dipole mit einem ersten und einem zweiten, vorbestimmten Winkel (+α, –α) bezüglich der vertikalen Achse ausgerichtet sind, und die Dipolstrahlungselemente und die Grundplatte erste elektromagnetische Felder als Reaktion auf die elektromagnetischen Signale erzeugen; eine Vielzahl von nichtleitenden Trägern (24), die mit der Grundplatte verbunden sind und senkrecht zu der vertikalen Achse sind und zwischen ausgewählten Dipolstrahlungselementen der Vielzahl von Dipolstrahlungselemente angeordnet sind; eine Vielzahl von metallischen, parasitären Elementen (22), die an ausgewählten Trägern der Vielzahl von Trägern angeordnet sind, und die ersten elektromagnetischen Felder Ströme in den metallischen, parasitären Elementen erregen, wobei die Ströme zweite elektromagnetische Felder erzeugen, welche Teile der ersten elektromagnetischen Felder auslöschen.
Antenne nach Anspruch 1, wobei der erste vorbestimmte Winkel (+α) im wesentlichen +45 Grad bezüglich der vertikalen Achse (13) hat und der zweite vorbestimmte Winkel (–α) im wesentlichen –45 Grad bezüglich der vertikalen Achse (13) hat.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die parasitären Elemente (22) aus Aluminium bestehen.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die Träger (24) eine obere Oberfläche haben und die parasitären Elemente (22) entlang der oberen Oberfläche des jeweiligen Trägers positioniert sind.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Träger (24) auf halbem Wege zwischen den Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d) plaziert ist.
Antenne nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d) genau vier Dipolstrahlungselemente enthält.
Antenne für den Empfang elektromagnetischer Signale, die enthält: eine Grundplatte (12) mit einer Länge und mit einer vertikalen Achse (13) längs dieser Länge; eine Vielzahl von doppelpolarisierten Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Dipolstrahlungselemente erste und zweite zusammenliegende, orthogonale Dipole (14a, 14b, 16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) enthalten, und die ersten Dipole mit einem Winkel (+α) von im wesentlichen +45 Grad bezüglich der vertikalen Achse ausgerichtet sind, und die zweiten Dipole mit einem Winkel (–α) von im wesentlichen –45 Grad bezüglich der vertikalen Achse ausgerichtet sind, und die Dipolstrahlungselemente und die Grundplatte ein erstes elektromagnetisches Feld erzeugen; eine Vielzahl von nichtleitenden Trägern (24), die mit der Grundplatte verbunden sind und senkrecht zu der vertikalen Achse sind und zwischen ausgewählten Dipolstrahlungselementen der Vielzahl von Dipolstrahlungselementen angeordnet sind; eine Vielzahl von metallischen, parasitären Elementen (22), die an ausgewählten Trägern der Vielzahl von Trägern angeordnet sind, und die ersten elektromagnetischen Felder Ströme in den metallischen, parasitären Elementen erregen, wobei die Ströme zweite elektromagnetische Felder erzeugen, welche Teile der ersten elektromagnetischen Felder auslöschen; und eine Diversity-Empfangseinrichtung (9) mit der Vielzahl von Dipolstrahlungselementen verbunden ist, um zwischen der Vielzahl von elektrischen Signalen auszuwählen.
Antenne nach Anspruch 7, wobei die parasitären Elemente (22) aus Aluminium bestehen.
Antenne nach Anspruch 7, wobei die parasitären Elemente (22) entlang einer oberen Oberfläche des jeweiligen Trägers (24) positioniert sind.
Antenne nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl der Träger (24) auf halbem Wege zwischen den Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d) plaziert ist.
Antenne nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d) genau vier Dipolstrahlungselemente enthält.
Verfahren für das Vorsehen einer großen Isolation für ein Feld von Strahlungselementen, das die Schritte enthält: Empfangen elektromagnetischer Signale; Vorsehen einer Grundplatte (12) mit einer Länge und mit einer vertikalen Achse (13) längs dieser Länge; Vorsehen einer Vielzahl von doppelpolarisierten Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Dipolstrahlungselemente erste und zweite zusammenliegende, orthogonale Dipole (14a, 14b, 16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) enthalten, und die Dipole mit einem vorbestimmten Winkel (+α, –α) bezüglich der vertikalen Achse ausgerichtet sind; Erzeugen erster elektromagnetischer Felder in den Dipolstrahlungselementen in Reaktion auf die elektromagnetischen Signale; Vorsehen einer Vielzahl von nichtleitenden Trägern (24), die mit der Grundplatte verbunden sind, und Plazieren der Träger senkrecht zu der vertikalen Achse und zwischen ausgewählten Dipolstrahlungselementen der Vielzahl von Dipolstrahlungselementen; Vorsehen einer Vielzahl von metallischen, parasitären Elementen (22), die an ausgewählten Trägern der Vielzahl von Trägern plaziert sind; Erregen von Strömen in den metallischen, parasitären Elementen; Erzeugen von zweiten elektromagnetischen Felder, die von den parasitären Elementen ausstrahlen; und Auslöschen von Teilen der ersten elektromagnetischen Felder mit den zweiten elektromagnetischen Feldern.
Antenne für den Empfang elektromagnetischer Signale, die enthält: eine Grundplatte (12) mit einer Länge und mit einer vertikalen Achse (13) längs dieser Länge; eine Vielzahl von doppelpolarisierten Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Dipolstrahlungselemente erste und zweite zusammenliegende, orthogonale Dipole (14a, 14b, 16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) enthalten, und die Dipole mit einem ersten und einem zweiten vorbestimmten Winkel (+α, –α) bezüglich der vertikalen Achse ausgerichtet sind, und die Dipolstrahlungselemente erste elektromagnetische Felder als Reaktion auf die elektromagnetischen Signale erzeugen; eine Vielzahl von nichtleitenden Trägern (24), die mit der Grundplatte verbunden sind und benachbart zu ausgewählten Dipolstrahlungselementen der Vielzahl von Dipolstrahlungselementen angeordnet sind; eine Vielzahl von metallischen, parasitären Elementen (22), die an ausgewählten Trägern der Vielzahl von Trägern parallel zu der vertikalen Achse angeordnet sind, und die ersten elektromagnetischen Felder Ströme in den metallischen, parasitären Elementen erregen, wobei die Ströme zweite elektromagnetische Felder erregen, welche Teile der ersten elektromagnetischen Felder auslöschen.
Antenne nach Anspruch 13, wobei der erste vorbestimmte Winkel (+α) im wesentlichen +45 Grad bezüglich der vertikalen Achse hat und der zweite vorbestimmte Winkel (–α) im wesentlichen –45 Grad bezüglich der vertikalen Achse hat.
Verfahren für das Vorsehen einer großen Isolation für ein Feld von Strahlungselementen, das die Schritte enthält: Empfangen elektromagnetischer Signale; Vorsehen einer Grundplatte (12) mit einer Länge und mit einer vertikalen Achse (13) längs dieser Länge; Vorsehen einer Vielzahl von doppelpolarisierten Dipolstrahlungselementen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Dipolstrahlungselemente erste und zweite zusammenliegende, orthogonale Dipole (14a, 14b, 16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) enthalten, und die Dipole mit einem vorbestimmten Winkel (+α, –α) bezüglich der vertikalen Achse ausgerichtet sind; Erzeugen erster elektromagnetischer Felder in den Dipolstrahlungselementen in Reaktion auf die elektromagnetischen Signale; Vorsehen einer Vielzahl von nichtleitenden Trägern (24) und Plazieren der Träger benachbart zu ausgewählten Dipolstrahlungselementen der Vielzahl von Dipolstrahlungselementen; Vorsehen einer Vielzahl von metallischen, parasitären Elementen (22), die an ausgewählten Trägern der Vielzahl von Trägern parallel zu der vertikalen Achse plaziert sind; Erregen von Strömen in den metallischen, parasitären Elementen; Erzeugen von zweiten elektromagnetischen Felder, die von den parasitären Elementen ausstrahlen; und Auslöschen von Teilen der ersten elektromagnetischen Felder mit den zweiten elektromagnetischen Feldern.