DE20220086U1 - Broadband crossed dipole antenna has bent sheet metal construction - Google Patents

Abstract

A broadband crossed dipole antenna (10) has three dimensional bent sheet metal outline cross radiator (11) and ground plane (13) with polarisation selecting feed lines (12.1,2).

Description

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Huber+Suhner AG, CH-9100 Herisau, SwitzerlandHuber+Suhner AG, CH-9100 Herisau, Switzerland

H2406G-DE DeutschlandH2406G-DE Germany

Breitband-Antenne mit einem 3-dimensionalen BlechteilBroadband antenna with a 3-dimensional sheet metal part

[001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Antennen, die ein[001] The present invention relates to antennas having a

Abstrahlelement umfassen, das vor einer Reflektorfläche angeordnet werden kann.Radiating element that can be arranged in front of a reflector surface.

[002] Gekreuzte Dipolantennen zum Erzeugen linearer oder zirkularer[002] Crossed dipole antennas for generating linear or circular

Polarisierungen sind bekannt. Eine gekreuzte Dipolantenne ist aus dem Artikel „A wide-band aerial system for circularly polarized waves, suitable for ionospheric research", GJ. Phillips, IEE Proc, Vol. 98 III, 1951, S. 237 - 239 bekannt. Drehkreuzantennen sind in verschiedenen US-Patenten beschrieben. Ein Beispiel ist in dem US-Patent US 2,086,976 aus dem Jahr 1935 gezeigt. Die gezeigte Antenne umfasst einen Mast an dem mehrere gekreuzte Antennen angeordnet sind. Es gibt auch zahlreiche Lehrbücher, die sich mit Drehkreuzantennen befassen.Polarizations are known. A crossed dipole antenna is known from the article "A wide-band aerial system for circularly polarized waves, suitable for ionospheric research", GJ. Phillips, IEE Proc, Vol. 98 III, 1951, pp. 237 - 239. Turnstile antennas are described in various US patents. An example is shown in US patent US 2,086,976 from 1935. The antenna shown comprises a mast on which several crossed antennas are arranged. There are also numerous textbooks that deal with turnstile antennas.

[003] Um die Richtwirkung zu verbessern, werden die Antennenelemente[003] To improve the directivity, the antenna elements

häufig vor einer metallischen Reflektorfläche angeordnet. Dieser Ansatz ist bekannt und findet bei den folgenden beiden Antennen Anwendung. Eine dualpolarisierte Dipolantenne ist dem US-Patent US 6,313,809 (entspricht im Wesentlichen der Deutschen Offenlegungsschrift DE 198 60 121 Al) der Firma Kathrein zu entnehmen. Diese Dipolantenne zeichnet sich dadurch aus, dass sie aus einer Anzahl von einzelnen Dipolelementen besteht, die vor einem Reflektoroften arranged in front of a metallic reflector surface. This approach is well known and is used in the following two antennas. A dual-polarized dipole antenna can be found in US patent US 6,313,809 (essentially corresponds to the German laid-open specification DE 198 60 121 Al) from the company Kathrein. This dipole antenna is characterized by the fact that it consists of a number of individual dipole elements that are arranged in front of a reflector

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angeordnet sind. Die Dipolelemente sind in der Draufsicht als Dipolquadrat angeordnet und jedes Dipolelement wird über eine symmetrische Leitung individuell gespeist.The dipole elements are arranged as a dipole square in plan view and each dipole element is fed individually via a symmetrical line.

[004] Eine zweifach polarisierte multi-range Dipolantenne ist dem US-[004] A dual polarized multi-range dipole antenna is available from the US

Patent US 6,333,720 der Firma Kathrein zu entnehmen.Patent US 6,333,720 of the company Kathrein.

[005] Die Bandbreite einer Dipolantenne kann verbessert werden indem[005] The bandwidth of a dipole antenna can be improved by

man dicke Dipole oder sogenannte fliegenförmige (bow-tie) Dipolstrukturen verwendet. Eine solche breitbandige Dipolantenne ist aus dem Artikel „Broadband half-wave dipole", M.C. Bailey, IEEE Trans. Antennas Prop., Vol. 32, 1984, S. 410 - 412 bekannt. Eine breitbandige Antenne mit dicker Dipolstruktur ist in dem Antenna Engineering Handbook, R.C. Johnson und H. Jasik, editors, 2. Auflage, McGraw Hill, 1984, auf S. 28-11 erwähnt.thick dipoles or so-called bow-tie dipole structures are used. Such a broadband dipole antenna is known from the article "Broadband half-wave dipole", M.C. Bailey, IEEE Trans. Antennas Prop., Vol. 32, 1984, pp. 410 - 412. A broadband antenna with a thick dipole structure is mentioned in the Antenna Engineering Handbook, R.C. Johnson and H. Jasik, editors, 2nd edition, McGraw Hill, 1984, on pp. 28-11.

[006] Es ist ein Problem der bekannten Antennenanordnungen, die im[006] It is a problem of the known antenna arrangements, which in

Bereich der Kommunikation und insbesondere der Mobilfunkkommunikation eingesetzt werden, dass die Antennen kostspielig und schwer sind. Das führt zu teuren und komplizierten Gruppenantennen.The problem with the use of antennas in the field of communication, and in particular mobile communications, is that the antennas are expensive and heavy. This leads to expensive and complicated array antennas.

[007] Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik stellt[007] Based on the above-mentioned prior art,

sich die Aufgabe, eine breitbandige Dipolantenne zu schaffen, die einfach und kostengünstig ist.The task was to create a broadband dipole antenna that is simple and cost-effective.

[008] Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Dipolantenne bereit[008] It is a further object of the invention to provide a dipole antenna

zu stellen, die sich für den Einbau in eine Gruppenantenne eignet.which is suitable for installation in a group antenna.

[009] Gemäss Erfindung wird eine Antenne mit einem Strahlelement bereit[009] According to the invention, an antenna with a radiating element is provided

gestellt, das vor einem leitenden Reflektor angeordnet ist und ein dreidimensionales Blechteil umfasst. Das Blechteil hat mindestens zwei Symmetrieebenen, ist leitend ausgeführt und hat eine geschlossene Umlaufstruktur mit einander abwechselnden Einschnürungen und Ausbuchtungen. Die Umlaufstruktur spannt vorzugsweise eine imaginäre Fläche auf, die von den Symmetrieebenen des Blechteils geschnitten wird. Es sindwhich is arranged in front of a conductive reflector and comprises a three-dimensional sheet metal part. The sheet metal part has at least two planes of symmetry, is conductive and has a closed circumferential structure with alternating constrictions and bulges. The circumferential structure preferably spans an imaginary surface which is intersected by the planes of symmetry of the sheet metal part.

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mindestens zwei Befestigungselemente vorhanden, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Fläche des leitenden Reflektors erstrecken und an zwei Stützpunkten - die vorzugsweise aber nicht notwendigerweise auf Schnittgeraden der Symmetrieebenen mit der imaginären Fläche liegen - die Umlaufstruktur tragen. Die mindestens zwei Befestigungselemente verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und liegen in der Zylinderfläche eines imaginäre Zylinders, dessen Zylinderlängsachse senkrecht auf der Fläche des leitenden Reflektors steht. Die genannten Symmetrieebenen schneiden einander in einer gemeinsamen Schnittgerade, die mit der Zylinderlängsachse zusammen fällt.at least two fastening elements are present which extend essentially perpendicular to the surface of the conductive reflector and support the peripheral structure at two support points - which preferably but not necessarily lie on intersection lines of the planes of symmetry with the imaginary surface. The at least two fastening elements run essentially parallel to one another and lie in the cylinder surface of an imaginary cylinder, the cylinder's longitudinal axis is perpendicular to the surface of the conductive reflector. The said planes of symmetry intersect one another in a common intersection line which coincides with the cylinder's longitudinal axis.

[0010] Vorzugsweise liegen die Befestigungselemente symmetrisch in[0010] Preferably, the fastening elements are arranged symmetrically in

Bezug auf die Symmetrieebenen, oder im Grenzfall in den Symmetrieebenen. An ihren (unteren) Enden sind die Befestigungselemente mit dem leitenden Reflektor verbunden, wobei zumindest eines der Befestigungselemente zum elektrischen Anregen des Strahlelements dient.With respect to the planes of symmetry, or in the limiting case in the planes of symmetry. At their (lower) ends, the fastening elements are connected to the conductive reflector, with at least one of the fastening elements serving to electrically excite the radiating element.

[0011] Weitere erfindungsgemässe Ausführungsformen sind den[0011] Further embodiments of the invention are described in

abhängigen Schutzansprüchen 2 bis 9 zu entnehmen.dependent protection claims 2 to 9.

[0012] Gemäss Erfindung wird eine Gruppenantenne mit mehreren[0012] According to the invention, a group antenna with several

Strahlelementen bereit gestellt, wie in Anspruch 10 beansprucht. Weitere erfindungsgemässe Ausführungsformen sind den abhängigen Schutzansprüchen 11 und 12 zu entnehmen.Beam elements are provided as claimed in claim 10. Further embodiments according to the invention can be found in the dependent claims 11 and 12.

[0013] Die Erfindung ist im Folgenden anhand in den Zeichnungen[0013] The invention is described below with reference to the drawings

dargestellter Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben. Symmetrieebenen werden in den Zeichnungen durch gestrichelten Linien und imaginäre Flächen durch gepunktete Linien angedeutet, wo dies zur deutlicheren Darstellung der Erfindung notwendig ist. Es zeigen:illustrated embodiments are described in detail. Symmetry planes are indicated in the drawings by dashed lines and imaginary surfaces by dotted lines where this is necessary for a clearer representation of the invention. They show:

Fig. IA eine Antenne gemäss Erfindung in einer schematischen Ansicht; Fig. IB die Antenne gemäss Fig. IA in einer zweiten schematischen Ansicht; Fig. 2A eine Antenne gemäss Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;Fig. 1A shows an antenna according to the invention in a schematic view; Fig. 1B shows the antenna according to Fig. 1A in a second schematic view; Fig. 2A shows an antenna according to the invention in a perspective view;

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Fig. 2B die Antenne gemäss Fig. 2A in einer zweiten perspektivischen Ansicht;Fig. 2B shows the antenna according to Fig. 2A in a second perspective view;

Fig. 2C ein Bauteil der Antenne gemäss Fig. 2A in einer Draufsicht; Fig. 3A-3F verschiedene regelmässige Umlaufstrukturen, gemäss Erfindung; Fig. 4A-4B verschiedene unregelmässige Umlaufstrukturen, gemäss Erfindung; Fig. 5 eine Gruppenantenne gemäss Erfindung in einer schematischenFig. 2C a component of the antenna according to Fig. 2A in a top view; Fig. 3A-3F various regular orbital structures according to the invention; Fig. 4A-4B various irregular orbital structures according to the invention; Fig. 5 a group antenna according to the invention in a schematic

Draufsicht.Top view.

Detaillierte Beschreibung:Detailed description:

[0014] Im Folgenden werden Begriffe erläutert und definiert, die in der[0014] In the following, terms are explained and defined which are used in the

Beschreibung und den Schutzansprüchen mehrfach auftauchen.Description and protection claims appear several times.

[0015] Im Folgenden Text ist von Blechteilen die Rede. Gemäss Erfindung[0015] The following text refers to sheet metal parts. According to the invention

sind unter dem Begriff Blechteil Formteile zu verstehen, die mit einem automatischen, halbautomatischen oder manuellen Biegeverfahren hergestellt wurden. Dabei werden vorzugsweise Bleche, oder blechartige Materialien verarbeitet, die in kontrollierter Art und Weise verarbreitet und gebogen werden können.The term sheet metal part refers to molded parts that have been manufactured using an automatic, semi-automatic or manual bending process. Preferably, sheets or sheet-like materials are processed that can be processed and bent in a controlled manner.

[0016] Es können gemäss Erfindung verschiedene Metallbleche (zum[0016] According to the invention, various metal sheets (for

Beispiel Messing oder Kupfer) eingesetzt werden, um daraus ein Blechteil herzustellen, dass durch entsprechendes Biegen/Falzen die gewünschte dreidimensionale Struktur ergibt.For example, brass or copper) can be used to produce a sheet metal part that, through appropriate bending/folding, produces the desired three-dimensional structure.

[0017] Die Blechteile können durch Stanzen, Laserstrahlbearbeitung,[0017] The sheet metal parts can be produced by punching, laser processing,

Plasma- und Wasserstrahlschneiden oder durch ein kombiniertes Stanz-Laserstrahlverfahren hergestellt werden.Plasma and water jet cutting or a combined punching and laser beam process.

[0018] Es können auch Blechteile verwendet werden, die ein oder mehrere[0018] Sheet metal parts can also be used which have one or more

Metalle enthalten.contain metals.

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[0019] Die drei-dimensionalen Blechteile zeichnen sich dadurch aus, dass[0019] The three-dimensional sheet metal parts are characterized by the fact that

nur wenige Fertigungsschritte ein geringer Nachbearbeitungsaufwand notwendig sind. Ausserdem sind die Dimensionen der Blechteile präzise.only a few production steps and little post-processing is required. In addition, the dimensions of the sheet metal parts are precise.

[0020] Es können Reflektoren eingesetzt werden, die vorzugsweise eine[0020] Reflectors can be used, which preferably have a

leitende Fläche aufweisen. Diese leitende Fläche kann auf Masse gelegt werden. Die Reflektorfläche kann eben oder gekrümmt ausgeführt sein.conductive surface. This conductive surface can be connected to ground. The reflector surface can be flat or curved.

[0021] Eine erste Antenne 10 gemäss Erfindung ist in den Figuren IA und[0021] A first antenna 10 according to the invention is shown in Figures IA and

IB gezeigt. Eine erfindungsgemässe Antenne 10 umfasst ein drei-dimensionales Strahlelement, das vor einem leitenden Reflektor 13 angeordnet ist. Das Strahlelement ist ein Blechteil. Das Blechteil ist leitend. Es kann optional mit einer nicht leitenden Schicht versehen sein, die das Blechteil ganz oder teilweise abdeckt.IB. An antenna 10 according to the invention comprises a three-dimensional radiating element which is arranged in front of a conductive reflector 13. The radiating element is a sheet metal part. The sheet metal part is conductive. It can optionally be provided with a non-conductive layer which covers the sheet metal part completely or partially.

[0022] Das Blechteil umfasst eine geschlossene Umlaufstruktur 11 mit[0022] The sheet metal part comprises a closed circulation structure 11 with

einander abwechselnden Einschnürungen und Ausbuchtungen. Die Umlaufstruktur 11 hat in dem gezeigten Beispiel die Form eines Kreuzes, das eine imaginäre Fläche 14 aufspannt, die von mindestens zwei Symmetrieebenen geschnitten wird. Die Symmetrieebenen schneiden die imaginäre Fläche 14 und bilden somit Schnittgeraden 15.1 und 15.3, wie in Fig. IB anhand gestrichelter Linien dargestellt. Die eigentliche Umlaufstruktur 11 weist zusätzlich zu den beiden Schnittgeraden 15.1 und 15.3 auch noch zwei Symmetrieachsen auf, die in Fig. IB mit 15.2 und 15.4 bezeichnet sind.alternating constrictions and bulges. In the example shown, the orbital structure 11 has the shape of a cross that spans an imaginary surface 14 that is intersected by at least two planes of symmetry. The planes of symmetry intersect the imaginary surface 14 and thus form intersection lines 15.1 and 15.3, as shown in Fig. IB using dashed lines. In addition to the two intersection lines 15.1 and 15.3, the actual orbital structure 11 also has two axes of symmetry, which are designated 15.2 and 15.4 in Fig. IB.

[0023] Es sind mindestens zwei Befestigungselemente 12.1, 12.2[0023] There are at least two fastening elements 12.1, 12.2

vorgesehen, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Fläche des leitenden Reflektors 13 erstrecken. Die Befestigungselemente 12.1, 12.2 sind an zwei Stützpunkten - die bei der gezeigten Ausführungsform auf der Schnittgeraden 15.1 liegen - mit der Umlaufstruktur 11 verbunden. Die mindestens zwei Befestigungselemente 12.1, 12.2 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und liegen in der Zylinderfläche eines imaginären Zylinders 9, dessen Zylinderlängsachse 8 senkrecht auf der Fläche des leitenden Reflektors 13 steht.which extend essentially perpendicular to the surface of the conductive reflector 13. The fastening elements 12.1, 12.2 are connected to the circumferential structure 11 at two support points - which in the embodiment shown lie on the intersection line 15.1. The at least two fastening elements 12.1, 12.2 run essentially parallel to one another and lie in the cylinder surface of an imaginary cylinder 9, the cylinder longitudinal axis 8 of which is perpendicular to the surface of the conductive reflector 13.

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Die genannten Symmetrieebenen 15.1 und 15.3 schneiden einander in einer gemeinsamen Schnittgerade, die mit der Zylinderlängsachse 8 zusammen fällt.The mentioned symmetry planes 15.1 and 15.3 intersect each other in a common intersection line which coincides with the cylinder longitudinal axis 8.

[0024] Wie erwähnt, sind die Befestigungselemente 12.1, 12.2 an zwei[0024] As mentioned, the fastening elements 12.1, 12.2 are attached to two

Stützpunkten, die auf der Schnittgeraden 15.1 liegen, mit der Umlaufstruktur 11 verbunden und tragen die Umlaufstruktur 11. An ihren anderen Enden 16 sind die Befestigungselemente 12.1, 12.2 mit dem Reflektor 13 verbunden. Zusätzlich zu der Tragfunktion dient mindestens eines der Befestigungselemente 12.1, 12.2 zum elektrischen Anregen des Strahlelements.Support points that lie on the intersection line 15.1 are connected to the rotating structure 11 and support the rotating structure 11. At their other ends 16, the fastening elements 12.1, 12.2 are connected to the reflector 13. In addition to the supporting function, at least one of the fastening elements 12.1, 12.2 serves to electrically excite the beam element.

[0025] Insgesamt weist das Strahlelement eine pilzartige Form auf, bei der[0025] Overall, the beam element has a mushroom-like shape, in which

die durch die Umlaufstruktur 11 aufgespannte Fläche 14 den Pilzhut und der imaginäre Zylinder 9 den Fuss des Pilzes bilden. Der Vergleich des Strahlelements mit einer pilzartige Form dient lediglich der besseren Veranschaulichung der Erfindung.the surface 14 spanned by the circumferential structure 11 forms the mushroom cap and the imaginary cylinder 9 forms the foot of the mushroom. The comparison of the beam element with a mushroom-like shape serves only to better illustrate the invention.

[0026] Besonders geeignet sind Befestigungselemente, die eine[0026] Particularly suitable are fastening elements that have a

säulenartige Struktur haben. Vorzugsweise sind die Befestigungselemente ein integraler Bestandteil der Umlaufstruktur 11.columnar structure. Preferably, the fastening elements are an integral part of the circumferential structure 11.

[0027] Eine zweite Antenne 20 gemäss Erfindung ist in den Figuren 2A und[0027] A second antenna 20 according to the invention is shown in Figures 2A and

2B gezeigt. Eine erfindungsgemässe Antenne 20 umfasst ein drei-dimensionales Strahlelement, das vor einem leitenden Reflektor angeordnet werden kann. Das Strahlelement ist ein Blechteil. Das Blechteil ist leitend. Es wird aus vier identischen Bauteilen 21 hergestellt. Ein solches Bauteil 21 ist in Fig. 2C dargestellt. Die Bauteile 21 werden aus einen Blech zum Beispiel mittels Stanzen hergestellt. In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt werden die Bauteile 21 gebogen. Bei der gezeigten Ausführungsform werden ein Teil der Elemente des Bauteils 21 um 90 Grad abgekantet. Andere Teile hingegen werden nur um 45 Grad abgekantet. Die Linien entlang denen abgekantet wird, sind als gestrichelte Linien dargestellt. Es ergibt sich nach der Montage ein drei-dimensionales Bleichteil mit insgesamt vier Symmetrieebenen.2B. An antenna 20 according to the invention comprises a three-dimensional beam element that can be arranged in front of a conductive reflector. The beam element is a sheet metal part. The sheet metal part is conductive. It is made from four identical components 21. Such a component 21 is shown in Fig. 2C. The components 21 are made from sheet metal, for example by means of punching. In a subsequent processing step, the components 21 are bent. In the embodiment shown, some of the elements of the component 21 are bent by 90 degrees. Other parts, however, are only bent by 45 degrees. The lines along which the bending takes place are shown as dashed lines. After assembly, a three-dimensional bleached part with a total of four planes of symmetry is obtained.

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[0028] Die Elemente 22 bilden jeweils eine Hälfte eines[0028] The elements 22 each form one half of a

Befestigungselements. Die beiden Elemente 22 zweier benachbarter Bauteile bilden ein Befestigungselement.Fastening element. The two elements 22 of two adjacent components form a fastening element.

[0029] Nach dem Abkanten der Bauteile 21, werden diese zusammen[0029] After bending the components 21, they are assembled

gefügt. Um die Bauteile 21 miteinander zu verbinden, können diese zum Beispiel an den schwarz gekennzeichneten Punkten punktgeschweisst werden. Man kann die Bauteile 21 aber auch durch Löten, Kleben, Verschrauben, Vernieten oder durch andere Verbindungstechniken miteinander verbinden.joined. In order to connect the components 21 to one another, they can be spot welded at the points marked in black, for example. However, the components 21 can also be connected to one another by soldering, gluing, screwing, riveting or using other joining techniques.

[0030] Wie aus den Figuren 2A bis 2C ersichtlich ist, besteht das[0030] As can be seen from Figures 2A to 2C, the

Strahlelement im montierten Zustand aus einem drei-dimensionalen Blechteil. Das Blechteil umfasst eine Umlaufstruktur 23 und in dem gezeigten Beispiel vier Befestigungselemente 22.Beam element in the assembled state made of a three-dimensional sheet metal part. The sheet metal part comprises a circumferential structure 23 and, in the example shown, four fastening elements 22.

[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die[0031] In a preferred embodiment, the

Befestigungselemente am unteren Ende Befestigungsmittel auf, die es erlauben die Umlaufstruktur samt den Befestigungselementen an dem Reflektor zu befestigen. Zu diesem Zweck können die Befestigungselemente zum Beispiel mit einem Schnappmechanismus oder einer Steckverbindung versehen sein, die es ermöglichen, die Befestigungselemente in Löcher des Reflektors einzusetzen und dort einrasten zu lassen. Statt einer Schnappverbindung können auch Schraub-, Lot- oder andere -verbindungen vorgesehen werden. Ideal sind Verbindungen, die neben einer mechanischen Verbindung auch eine elektrisch leitende Verbindung herstellen.Fastening elements at the bottom end have fastening means that allow the peripheral structure including the fastening elements to be attached to the reflector. For this purpose, the fastening elements can be provided with a snap mechanism or a plug connection, for example, which allows the fastening elements to be inserted into holes in the reflector and locked into place. Instead of a snap connection, screw, solder or other connections can also be provided. Connections that create an electrically conductive connection in addition to a mechanical connection are ideal.

[0032] Einige der Antennen gemäss Erfindung zeichnen sich dadurch aus,[0032] Some of the antennas according to the invention are characterized in that

dass sich die von der Umlaufstruktur aufgespannte imaginäre Fläche im Wesentlichen parallel zu dem Reflektor erstreckt. Die imaginäre Fläche kann eben oder gekrümmt sein.that the imaginary surface spanned by the orbiting structure extends essentially parallel to the reflector. The imaginary surface can be flat or curved.

[0033] Der Reflektor kann leicht gekrümmt sein.[0033] The reflector may be slightly curved.

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[0034] Je nach Ansteuerung des erfindungsgemässen Strahlelements[0034] Depending on the control of the beam element according to the invention

können verschiedene Polarisierungen, zum Beispiel horizontale, vertikale, zirkuläre oder elliptische erzielt werden.Different polarizations can be achieved, for example horizontal, vertical, circular or elliptical.

[0035] Die Ansteuerung des Strahlelements kann über eine[0035] The control of the beam element can be done via a

Versorgungsschaltung, zum Beispiel (Kombinations-) Netzwerke und Verzögerungsleitungen, erfolgen. Die Versorgungsschaltung kann so ausgelegt sein, dass sie aus einem Signal bis zu vier verschiedene Ansteuersignale zum Ansteuern des Abstrahlelements erzeugt.supply circuit, for example (combination) networks and delay lines. The supply circuit can be designed in such a way that it generates up to four different control signals from one signal for controlling the radiating element.

[0036] Gemäss Erfindung kann die Umlaufstruktur eine beliebige Form[0036] According to the invention, the circulation structure can have any shape

aufweisen, welche die folgenden Bedingungen erfüllt:which meets the following conditions:

- Die Umlaufstruktur ist eine geschlossene Umlaufstruktur mit einander abwechselnden Einschnürungen und Ausbuchtungen. Die Umlaufstruktur spannt eine imaginäre Fläche auf, die durch mindestens zwei Symmetrieebenen des Blechteils geschnitten wird. Die Symmetrieebenen schneiden sich in einer gemeinsamen Schnittgerade, die in etwa senkrecht zum Reflektor verläuft.- The circumferential structure is a closed circumferential structure with alternating constrictions and bulges. The circumferential structure spans an imaginary surface that is cut by at least two planes of symmetry of the sheet metal part. The planes of symmetry intersect in a common intersection line that runs approximately perpendicular to the reflector.

[0037] Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Umlaufstruktur hat[0037] A particularly advantageous embodiment of the circulation structure has

vier Flügelelemente, die symmetrisch angeordnet sind. Liegen die am weitesten voneinander entfernten Punkte (Ausbuchtungen) der Umlaufstruktur etwa eine halbe Wellenlänge auseinander, wirkt dieselbe wie zwei gekreuzte Dipolelemente. Vorzugsweise liegen die zwei Symmetrieebenen des Blechteiles senkrecht zueinander.four wing elements that are arranged symmetrically. If the furthest apart points (bulges) of the orbital structure are about half a wavelength apart, it acts like two crossed dipole elements. Preferably, the two planes of symmetry of the sheet metal part are perpendicular to each other.

[0038] Jedes Dipolelement der gekreuzten Dipolantenne wird vorzugsweise[0038] Each dipole element of the crossed dipole antenna is preferably

symmetrisch gespeist.fed symmetrically.

[0039] Verschiedene regelmässige Umlaufstrukturen sind in den Figuren 3A[0039] Various regular circulation structures are shown in Figures 3A

bis 3D schematisch angedeutet, wobei anzumerken ist, dass es zahlreiche andere Formen gibt, die auch als Umlaufstruktur geeignet sind. Diese regelmässigen Umlaufstrukturen weisen vier Symmetrieebenen auf.to 3D are schematically indicated, although it should be noted that there are numerous other shapes that are also suitable as orbital structures. These regular orbital structures have four planes of symmetry.

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[0040] Weitere erfindungsgemässe Umlaufstrukturen, nunmehr mit drei[0040] Further circulation structures according to the invention, now with three

Symmetrieebenen sind in Fig. 3E und 3F dargestellt. Die Umlaufstruktur von Fig. 3E besitzt drei Flügelelemente, welche um je 120° gegeneinander verdreht angeordnet sind. Werden an den drei Einschnürungen Signale gleicher Amplitude und mit 0°, 120° und 240° Phasenverschiebung eingespeist, erhält man rechts oder links zirkulär polarisierte Abstrahlung. Fig. 3F zeigt eine ebenfalls zur Erzeugung zirkulär polarisierter Abstrahlung geeignete Umlaufstruktur.Planes of symmetry are shown in Fig. 3E and 3F. The orbital structure of Fig. 3E has three wing elements, each of which is rotated by 120° relative to one another. If signals of the same amplitude and with a phase shift of 0°, 120° and 240° are fed into the three constrictions, circularly polarized radiation is obtained to the right or left. Fig. 3F shows an orbital structure that is also suitable for generating circularly polarized radiation.

[0041] Verschiedene unregelmässige Umlaufstrukturen sind in den Figuren[0041] Various irregular orbital structures are shown in Figures

4A und 4B schematisch angedeutet. Diese unregelmässigen Umlaufstrukturen weisen mindestens zwei Symmetrieebenen auf. Eine weitere vorteilhafte Anwendung der Umlaufstrukturen in den Figuren 4A und 4B ist die vereinfachte Erzeugung zirkularer Polarisation durch Anlegen gegenphasiger Speisesignale an zwei einander gegenüberliegenden Einschnürungen.4A and 4B are indicated schematically. These irregular circular structures have at least two planes of symmetry. A further advantageous application of the circular structures in Figures 4A and 4B is the simplified generation of circular polarization by applying antiphase feed signals to two opposing constrictions.

[0042] Vorzugsweise wird die Umlaufstruktur so konzipiert, dass[0042] Preferably, the circulation structure is designed so that

Flügelelemente vorhanden sind, die mindestens einen Resonanzkreis ergeben, der durch die Abstrahlung belastet ist.Wing elements are present which result in at least one resonance circuit which is loaded by the radiation.

[0043] Die Befestigungselemente sind vorzugsweise so ausgeführt, dass[0043] The fastening elements are preferably designed so that

sich Transformatoren von den Anregungsimpedanzen auf die Resonatorimpedanzen ergeben.Transformers result from the excitation impedances to the resonator impedances.

[0044] Gemäss Erfindung wird die Abstrahlcharakteristik im Wesentlichen[0044] According to the invention, the radiation characteristic is essentially

durch den Abstand des Strahlelements gegenüber dem Reflektor bestimmt. Als Abstand des Strahlelements gegenüber dem Reflektor wird vorzugsweise zwischen 1/10 und 1/3 der abgestrahlten Wellenlänge in Luft gewählt.determined by the distance of the beam element from the reflector. The distance of the beam element from the reflector is preferably between 1/10 and 1/3 of the emitted wavelength in air.

[0045] Gemäss Erfindung kann eine metallische Schirmanordnung[0045] According to the invention, a metallic shielding arrangement

vorgesehen werden, die ganz, teilweise oder gar nicht mit der leitenden Reflektorfläche verbunden ist. Die Schirmanordnung weist vorzugsweise die gleichen Symmetrieebenen auf wie das durch sie umgebene Strahlelement. Sie kann einstückig sein oder unter Beachtung der Symmetrieebenen aus einer entsprechenden Anzahl einzelner Elemente aufgebaut sein. Eine besonderswhich is completely, partially or not at all connected to the conductive reflector surface. The shield arrangement preferably has the same planes of symmetry as the radiating element it surrounds. It can be in one piece or, taking the planes of symmetry into account, can be constructed from a corresponding number of individual elements. A particularly

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vorteilhafte Anordnung besteht aus einer umlaufenden elektrisch leitenden Wand, welche je nach gewünschter Strahlbündelung unterhalb oder auch oberhalb des am weitesten von der Reflektorfläche abgewandten Punktes des Strahlelementes endet. Die Schirmanordnung kann darüber hinaus eingesetzt werden, um die gegenseitige Verkopplung zwischen benachbarten Strahlelementen in einer Gruppenantenne zu reduzieren.An advantageous arrangement consists of a surrounding electrically conductive wall which, depending on the desired beam bundling, ends below or above the point of the beam element furthest away from the reflector surface. The shield arrangement can also be used to reduce the mutual coupling between adjacent beam elements in a group antenna.

[0046] Eine Gruppenantenne gemäss Erfindung zeichnet sich dadurch aus,[0046] A group antenna according to the invention is characterized in that

dass mehrere Antennen in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Eine beispielhafte Gruppenantenne 70 ist in Fig. 5 gezeigt. Die Gruppenantenne 70 umfasst zwei Spalten mit je drei Antennen 71. Die Strahlelemente der Antennen 71 sind in dem gezeigten Beispiel um 45 Grad gedreht angeordnet. Die Strahlelemente können aber auch jede andere Orientierung einnehmen. Darüber hinaus kann es erforderlich oder sinnvoll sein, den horizontalen Abstand zwischen den einzelnen Antennen anders als den vertikalen Abstand zu wählen. Hinter den Stahlelementen ist eine Reflektorfläche 73 angeordnet. Es ist eine Versorgungsmatrix (nicht in Fig. 5 sichtbar) vorhanden, die es erlaubt die Antennen zeilen- und/oder spaltenweise zusammenzufassen. Vorzugsweise umfasst jede Antenne 71 ein Strahlelement und eine individuelle Versorgungsschaltung. Die genannte Versorgungsmatrix stellt dann die notwendigen Verbindungen zwischen Gesamteingängen der Gruppenantenne und den Speisungseingängen der Versorgungsschaltungen her. Die Versorgungsmatrix, die Versorgungsschaltung und das Speisungssignal ist in dem gezeigten Beispiel so ausgelegt, dass sich eine lineare Polarisierung in vertikaler Richtung ergibt, wie durch die &Egr;-Felder angedeutet.that several antennas are arranged in rows and columns. An example group antenna 70 is shown in Fig. 5. The group antenna 70 comprises two columns with three antennas 71 each. In the example shown, the beam elements of the antennas 71 are arranged rotated by 45 degrees. However, the beam elements can also have any other orientation. In addition, it may be necessary or useful to choose a different horizontal distance between the individual antennas than the vertical distance. A reflector surface 73 is arranged behind the steel elements. There is a supply matrix (not visible in Fig. 5) which allows the antennas to be grouped together in rows and/or columns. Each antenna 71 preferably comprises a beam element and an individual supply circuit. The supply matrix then establishes the necessary connections between the overall inputs of the group antenna and the feed inputs of the supply circuits. In the example shown, the supply matrix, the supply circuit and the feed signal are designed to result in a linear polarization in the vertical direction, as indicated by the ε-fields.

[0047] Die beschriebenen und gezeigten Antennen eignen sich besonders[0047] The antennas described and shown are particularly suitable

für den Betrieb im Gigahertz-Frequenzbereich, wobei die Speisungseingänge mit Signalen beaufschlagt werden, die eine Mittenfrequenz aufweisen, die grosser als 1 GHz ist. Besonders geeignet sind die Antennen für Mobilfunk- und andere Kommunikationssysteme.for operation in the gigahertz frequency range, with the feed inputs being fed with signals that have a center frequency greater than 1 GHz. The antennas are particularly suitable for mobile radio and other communication systems.

[0048] Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass die Strahlelemente relativ[0048] It is an advantage of the invention that the beam elements are relatively

einfach herstellbar sind, wobei eine gute Formtreue gewährt wird. Dieare easy to manufacture, while maintaining good shape accuracy.

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beschriebenen Ausführungsformen des das Strahlelement bildenden Blechteils ermöglichen die Einhaltung der zur Erzielung einer Kreuzpolarisations-Entkopplung notwendigen Spiegelsymmetrien, obwohl das Strahlelement aus mehreren (vorzugsweise identischen) Teilen zusammengesetzt ist.The described embodiments of the sheet metal part forming the beam element enable the mirror symmetries necessary to achieve cross-polarization decoupling to be maintained, even though the beam element is composed of several (preferably identical) parts.

Claims (12)

1. Antenne (10; 20; 70) mit einem Strahlelement, das dazu ausgelegt ist vor einem leitenden Reflektor (13; 73) angeordnet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlelement ein dreidimensionales Blechteil umfasst, - das mindestens zwei Symmetrieebene (15.1, 15.3) aufweist, - das eine geschlossene Umlaufstruktur (11; 23; 71) mit einander abwechselnden Einschnürungen und Ausbuchtungen aufweist, wobei die Umlaufstruktur (11; 23; 71) eine imaginäre Fläche (14) aufspannt, die von den mindestens zwei Symmetrieebenen (15.1, 15.3) geschnitten wird, und - das mindestens zwei Befestigungselemente (12.1 bis 12.4) aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der imaginären Fläche (14) erstrecken und Punkten, die auf mindestens einer der Symmetrieebenen (15.1, 15.3) liegen die Umlaufstruktur (11; 23; 71) tragen und an deren Enden (16) mit dem Reflektor (13) verbindbar sind, wobei mindestens eines der zwei Befestigungselemente (12.1, 12.2) zum elektrischen Anregen des Strahlelements dient. 1. Antenna ( 10 ; 20 ; 70 ) with a radiating element which is designed to be arranged in front of a conductive reflector ( 13 ; 73 ), characterized in that the radiating element comprises a three-dimensional sheet metal part, - which has at least two planes of symmetry ( 15.1 , 15.3 ), - which has a closed peripheral structure ( 11 ; 23 ; 71 ) with alternating constrictions and bulges, wherein the peripheral structure ( 11 ; 23 ; 71 ) spans an imaginary surface ( 14 ) which is intersected by the at least two planes of symmetry ( 15.1 , 15.3 ), and - which has at least two fastening elements ( 12.1 to 12.4 ) which extend substantially perpendicular to the imaginary surface ( 14 ) and support the circumferential structure ( 11 ; 23 ; 71 ) at points which lie on at least one of the planes of symmetry ( 15.1 , 15.3 ) and can be connected to the reflector ( 13 ) at the ends ( 16 ), wherein at least one of the two fastening elements ( 12.1 , 12.2 ) serves to electrically excite the beam element. 2. Antenne nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (13; 73) eine ebene Fläche umfasst, die eine leitende Seite (17.2) hat, die zu dem Blechteil hingewandt ist. 2. Antenna according to claim 1, characterized in that the reflector ( 13 ; 73 ) comprises a flat surface having a conductive side (17.2) facing the sheet metal part. 3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich die durch die Umlaufstruktur (11; 23; 71) aufgespannt imaginäre Fläche (14) im Wesentlichen parallel zu dem Reflektor (13; 73) erstreckt. 3. Antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the imaginary surface ( 14 ) spanned by the circumferential structure ( 11 ; 23 ; 71 ) extends substantially parallel to the reflector ( 13 ; 73 ). 4. Antenne nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Umlaufstruktur (11; 23; 71) aufgespannt imaginäre Fläche (14) eben oder gekrümmt ist. 4. Antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the imaginary surface ( 14 ) spanned by the circumferential structure ( 11 ; 23 ; 71 ) is flat or curved. 5. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil durch Stanzen, Laserstrahlbearbeitung, Plasma- und Wasserstrahlschneiden oder durch ein kombiniertes Stanz- Laserstrahlverfahren hergestellt wurde. 5. Antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet metal part was produced by punching, laser beam processing, plasma and water jet cutting or by a combined punching-laser beam process. 6. Antenne nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil durch biegen in die dreidimensionale Form gebracht wurde. 6. Antenna according to claim 5, characterized in that the sheet metal part was brought into the three-dimensional shape by bending. 7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil Aluminium oder Kupfer umfasst. 7. Antenna according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sheet metal part comprises aluminum or copper. 8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungsschaltung vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, dass je nach Speisung die Polarisierung der von dem Strahlelement abgestrahlten Signale beeinflussbar ist. 8. Antenna according to one of claims 1 to 6, characterized in that a supply circuit is provided which is designed such that, depending on the supply, the polarization of the signals emitted by the radiating element can be influenced. 9. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil durch eine Schirmanordnung umgeben ist, die vorzugsweise metallisiert ist. 9. Antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet metal part is surrounded by a shield arrangement, which is preferably metallized. 10. Gruppenantenne mit mehreren Antennen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen in Zeilen und Spalten angeordnet sind und vorzugsweise eine Versorgungsmatrix vorhanden ist, durch welche die Antennen zeilen- und/oder spaltenweise zusammenfassbar sind. 10. Group antenna with several antennas according to one of the preceding claims, characterized in that the antennas are arranged in rows and columns and preferably a supply matrix is present by which the antennas can be combined row by row and/or column. 11. Gruppenantenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Antennen eine Versorgungsschaltung mit Speisungseingängen aufweist. 11. Group antenna according to claim 10, characterized in that each of the antennas has a supply circuit with feed inputs. 12. Gruppenantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Versorgungsmatrix Verbindungen zwischen Gesamteingängen der Gruppenantenne und den Speisungseingängen der Versorgungsschaltungen herstellbar sind. 12. Group antenna according to claim 11, characterized in that connections between total inputs of the group antenna and the feed inputs of the supply circuits can be established by the supply matrix.