DE2639348C2

DE2639348C2 - Schaltungsanordnung zum gegenseitigen entkoppelten Anschalten mehrerer Sender unterschiedlicher Sendefrequenzen an ein Antennensystem

Info

Publication number: DE2639348C2
Application number: DE2639348A
Authority: DE
Inventors: Dirk Johan Dipl.-Ing. 8501 Heroldsberg Braak
Original assignee: Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1976-09-01
Filing date: 1976-09-01
Publication date: 1978-08-10
Also published as: SE437316C; FR2363936B1; ATA718576A; GB1555591A; CH623428A5; AU2844677A; AU509501B2; DK144399C; DK144399B; DK388077A; NO772983L; NO149191B; DE2639348B1; NL7709525A; US4148038A; AT359132B; SE437316B; IT1085165B; FR2363936A1; NO149191C

Description

Antennensystem w übertragen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Schaltungsanordnung ferner so auszubilden, daß sie einfach aufzubauen ist und nur einen geringen Platzbedarf erfordert

Die Erfindung erreicht das gestellte Ziel dadurch, daß zum Anschalten von vier Sendern (51 bis 54) an ein aus vier gleichen Einzelantennen (Al bis A4) mit Richtwirkung bestehendes Antennensystem vier 3-dB-Koppler (Kl bis K 4) vorgesehen sind, wobei an die Eingänge zweier Koppler (K 1, K3) je ein Sender (S t, 52 und 53, 54) und an die Ausgänge der beiden anderen Koppler (K2, KA) je eine Antenne (A 1, A 2 und Λ3, A4) angeschlossen ist und die Koppler mit ihren anderen Ein- und Ausgängen miteinander zu einem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeweils ein Ausgang eines Kopplers mit einem Eingang des benachbarten Kopplers verbunden ist und jeweils auf einen mit Sendern verbundenen Koppler ein mit Antennen verbundener Koppler folgt (F i g. 1).

Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an einc^m Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zum Anschalten von vier Funksendern an ein Antennensystem anhand der Figuren näher erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt das elektrische Schaltbild der beispielsweisen Schaltungsanordnung nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt die räumliche Anordnung der Antennen nach der F ig. 1;

F i g. 3 zeigt den stockwerkartigen Aufbau mehrerer gleicher Schaltungsanordnungen, wie in der Fig.2 dargestellt

In der Fig. 1 bezeichnen Kl bis K4 die vier 3-dB-Koppler. Die vier 3-dB-Koppler Kl bis K 4 sind jeweils mit dem einen Eingang 1 und dem diagonal gegenüberliegenden Ausgang 2 in Reihe hintereinandergeschaltet und bilden so eine zweite Brückenschaltung. Das Antennensystem, an welches die vier Sender 51 bis 54, von denen jeder auf eine andere Sendefreqrenz fest abgestimmt ist angeschaltet sind, besteht nach der Erfindung aus vier Einzelantennen A1 bis A 4. Die vier Einzelantennen Al bis A4 sowie die vier Sender 51 bis 52 sind je paarweise an den jeweils anderen Eingang 3 sowie an den jeweils anderen Ausgang 4 der 3-dB-Koppler Kl bis K 4 angeschaltet Die Anschaltung ist dabei nach der Erfindung ferner so vorgenommen, daß je zwei Sender 51,52; 53,54 bzw. je zwei Einzelantennen A1, A 2; A 3, A 4 mit dem Ein- und Ausgang 3,4 der beiden übernächsten 3-dB-Koppler K I, K 3 bzw. K 2, K <S verbunden sind

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit vier

3-dB-Kppplern unterscheidet sich somit von den z, B, aus dem Kathrein-Prospekt: »3-dB-Koppler«, herausgegeben im Oktober 1969, oder aus dem Anspruch 2 der DT-AS J219 999 bekannten Schaltungen mit 3-d3-Kopplem dadurch, daß sie keinen Belastungswiderstand aufweist Demgegenüber haben alle bekannten Schaltungsanordnungen von 3-dB-Kopplern zum rückwirkungsfreien Zusammenschalten zweier Sender und einer Antenne einen Belastungswiderstand, der einen Verlustwiderstand darstellt

Dies hat zur Folge, daß die von den Sendern auf die Antennen übertragene Sendeleistung um etwa 6 dB gedämpft wird. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind hingegen diese Belastungswiderstände jeweils durch einen Sender oder eine Antenne ersetzt Die Sendeleistung wird infolgedessen nahezu ungedämpft auf das Antennensystem übertragen. Dies bedeutet, daß zum Erreichen der gleichen abgestrahlten Antennenleistung wie bei den bisher bekannten 3-dB-Kopplern die Sendeleistung eines jeden Senders 51 bis S4 nur etwa den vierten Teil derjenigen betragen muß, die bei den bekamrten Anordnungen erforderlich ist

In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind die vier Brückenzweige der vier 3-dB-Koppler Kl bis K4 jeweils mit drei Leitungen der Länge λ/4 sowie einer Leitung der Länge 3 A/4 aufgebaut Vorzugsweise werden als Leitungen Koaxialleitungen verwendet Die Leitungen stellen für die zu übertragenden Frequenzen jeweils nur eine sehr geringe Dämpfung dar.

Die Eingangs- bzw. Ausgangswiderstände der Einzelantennen At bis Λ 4 und der Sender 51 bis 54 sind untereinander gleich und an den Wellenwiderstand der 3-dB-KoppIerX:i bis K 4 angepaßt

Als Einzelantennen A 1 bis A 4 sind weiter Richtantennen vorgesehen. Die Richtantennen sind insbesondere als λ/2 Dipole ausgebildet die als 90°-Winkelreflektorstrahler mit senkrechter Polarisation ausgelegt sind.

Jede dieser Richtantennen hat somit innerhalb eines Sektors von etwa 90" eine keulenförmige Charakteristik der Strahlung, die in den beiden ±45°-Strahlrichtungen zur Hauptstrahlrichtung urn 3 dB geringer ist Die Richtantennen At bis A4 sind räumlich so aufgestellt daß die Hauptstrahlrichtungen von je zwei Richtantennen Ai, A3 bzw. A2, A4 zueinander entgegengesetzt sind. Ferner so, daß die Hauptstrahlrichtungen beider Antennengruppen Al, A3 bzw. A 2, A 4 senkrecht zueinander stehen.

Die getroffene Anordnung der Richtantennen ergibt für die vier Sender 51 bis 54 folgende relativen Phasenlagen an den Richtantennen A 1 bis A 4:

5,:

Ai	0	S₂:	A₁	π	S₃.	A,	0	S₄:	Α\	0
A₂	0		A₂	π		A₂	π		A₂	π
A₃	π		A₃	η		A₃	π		A₃	0
Aa	0		A₄	0		A₄	π		A₄	0

In den Zentren der Überschneidungsgebiete je zweier Richtantennen z. B. A MA 2; A 31A 4 können somit Strahlungsminima und damit Feldstärkeminima auftreten. Diese werden vermieden, wenn in Weiterbildung der erfindungsgemaßen Schaltungsanordnung zwei der in entgegengesetzter Rirhtung strahlenden Richtantennen, z. B. A 2, A 4, über ein Laufzeitglied L etwa um A/4 größere Leitungslänge an die 3-dB-Koppler K 2, K 4 angeschlossen werden als die beiden anderen Richtantennen/4 1./4 3.

An den vier Richtantennen A 1 bis A 4 ergeben sich dann folgende relativen Phasenlagen:

S₁: A_s O .V_::

A₁ r.ll

Ay -

A_x nil

In den Überlappungsgebieten der Richtantennen A 1 bis A 4 treten damit um /Z größere Feldstärken auf, als sie an der gleichen Stelle von einer Richtantenne erzeugt werden. Die vier Richtantennen erzeugen dann ein annähernd kreisförmiges Summen-Richtdiagramm.

Ein besonders günstiger platzsparender sowie übersichtlicher Aufbau der Schaltungsanordnung wird erreicht, wenn die vier als Winkelreflektorantennen ausgebildeten Richtantennen A 1 bis A 4 sowie die vier 3-dB-Koppler K 1 bis K 4, wie die F i g. 2 zeigt, zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Die vier 3-dB-Koppler Ki bis K 4 sind hierbei zweckmäßig zwischen den im rechten Winkel zueinander aufgestellten vier Richtantennen A 1 bis A 4 angeordnet. Die zugehörigen vier Sender 5 t bis S4 können von der Baueinheit entfernt an günstiger Stelle aufgestellt werden und sind über Verbindungskabel an die 3-dB-Koppler angeschlossen.

Sind in einem Funkverkehrsbereich eine größere Zahl von Sprechkanälen vorgesehen und dementsprechend mehrere Sender und Sendeantennen mit 3-dB-Kopplern erforderlich, so werden mehrere der vorstehend beschriebenen Baueinheiten stockwerkartig übereinander aufgestellt. Vorteilhafterweise werden dazu die

	26	39	348	A,	O	nil	6	A₁	O
				A₂	3		Sy		3,τ/2
A₁	η		*Sy:*	Ay	IT	nil		Ay	O
A)	in/2			A,	3			Ai	nil
Ay	.7
Ai	*η/1*

jeweils vier Richtantennen A \ bis A 4 jeder Gruppe untereinander in gleicher Höhe an einem als Tragrohr vorgesehenen Hohlrohr geeigneten Durchmessers

to sowie passender Wandstärke befestigt. Die zu jeder Antennengruppe gehörenden vier 3-dB-Koppler, die z. B. mit konzentrischen Leitungen aufgebaut sind, werden im Innern des mit Durchführungen versehenen Tragrohres angebracht. Um möglichst kurze Verbin-

r, dungsleitungen zwischen den 3-dB-Kopplern K 1 bis K4 und den angeschlossenen Sendern Sl bis 54 zu erhalten, empfiehlt es sich, in diesem Falle die Sender auf der gleichen Stockwerkshöhe wie die 3-dB-Koppler und die Sendeantennen aufzustellen.

>o Liegen die verwendeten Sendelrequenzen im Bereich von etwa 450 MHz, so können beispielsweise zwölf der beschriebenen Baueinheiten mit je vier Sendern, vier Richtantennen und vier 3-dB-Kopplern in einem Turm von nur etwa 3 in Hohe untergebracht werden.

_>-, Verwendet man ferner als Richtantennen A \ bis /\ 4 Winkelreflektoramennen, die den bekannten Corner-Reflektorantennen ähnlich sind, mit einem öffnungswinkel von etwa 0,7 χ 0,7 Metern, so ergeben sich als Grundflacne für den Turm etwa 2 χ 2 m.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung _mm gegeneinander entkoppelten Anschalten mehrerer Sender unterschied- lieber Sendefrequenzen an ein Antennensystem mittels 3-dB-Kopplern mit je zwei Eingängen und Ausgängen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschalten von vier Sendern (S 1 bis 54) an ein aus vier gleichen Einzelantennen (At bis A 4) mit Richtwirlcung bestehendes Antennensystem vier 3-dB-Koppler (K ibis K 4} vorgesehen sind, wobei an die Eingänge zweier Koppler (Kt, K 3) je ein Sender (Sl, S2 und S3,54) und an die Ausgänge der beiden anderen Koppler (K% KA) je eine Antenne (Ai, A 2 und A3, Λ4) angeschlossen ist und die Koppler mit ihren anderen Ein- und Ausgängen miteinander zu einem Ring zusammengeschaltet sind, wobei jeweils ein Ausgang eines Kopplers mit ernenn Eingang des benachbarten Kopplers i-irbunden ist und jeweils auf einen mit Sendern verbundenen Koppler ein mit Antennen verbundener Koppler folgt (F i g. 1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einzelantennen (A 1—A4) mit Richtwirkung vertikal polarisierte Winkelreflektorantennen mit keulenförmigem Richtdiagramm vorgesehen sind, die so aufgestellt sind, daß die Richtdiagramme je zweier Winkelreflektorantennen entgegengesetzt zueinander sowie senkrecht zu den Richtdiagrammen der beiden anderen Winkelreflektorantennen ausgerichtet sind

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel des Richtdiagramms jeder Winkelreflektorantenne (Al-A4)90° ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel der Richtdiagramme jeder Winkelreflektorantenne (At-A4) größer als 90° so gewählt ist, daß die Strahlungsintensität der Richtdiagramme bei ±45° Abweichung von der Haupt- und Symmetrieachse annähernd um 3 dB kleiner als diejenige der Hauptachse ist

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen eines annähernd kreisförmigen Richtdiagramms der vier Winkelreflektorantennen (Ai-A4) zwischen zwei der Winkelreflektorantennen entgegengesetzter Strahlungsrichtung und den Eingang bzw. den Ausgang des mit diesen Winkelreflektorantennen beschalteten 3-dB-Kopplers je ein λ/4-Laufzeitglied eingeschaltet ist

6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß die vier Winkelreflektorantennen (Al-A4) in einer Ebene liegend an einem Tragrohr befestigt und die vier zugehörigen 3-dB-Koppler im Innern des Tragrohres untergebracht sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von je vier Winkelreflektorantennen (Ai-A4) mit den dazugehörenden 3-dB-Kopplern übereinander an einem gemeinsamen Tragrohr angeordnet sind. _b5

Pie Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zum gegenseitigen entkoppelten Anschalten mehrerer Sender unterschiedlicher Sendefrequenzen an ein Antennensystem mittels 3-dB-Koppler mit je zwei Eingängen und Ausgängen,

Funknetze, die ein dicht besiedeltes Gebiet, beispielsweise eine Großstadt, mit sehr vielen beweglichen Funkteünehmern funkmäßig versorgen sollen, benötigen dementsprechend viele Funksprechkanäle, Nur dadurch kann ein reibungsloser Funkverkehr mU kurzen Wartezeiten beim Aufbau einer Funksprechverbindung zwischen einem Drahtteilnehmer des Fernsprechnetzes und einem Funkteilnehmer des Funknetzes und umgekehrt erreicht werdea Eine Vielzahl von Sprechkanälen bedingt aber auch den Einsatz entsprechend vieler Funksender und Funkempfänger, da für jeden Sprechkanal ein eigener Funksender und Funkempfänger erforderlich sind

Sieht man für jeden Funksender eine eigene Sendeantenne vor, so bereitet die Ankopplung eines Senders an seme Sendeantenne keine Schwierigkeiten. Auch ist die Ankopplungsdämpfung gering, und es können Sender kleinerer Leistung eingesetzt werden. Jedoch sind in diesem Falle bei vielen Funksendern entsprechend viele Sendeantennen erforderlich. In dicht besiedelten Gebieten und daher beschränkten Platzverhältnissen ist es aber sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, mehrere* Sendeantennen auf engstem Räume so aufzustellen, daß zum einen im gesamten Sendegebiet eine gleichmäßige Feldstärkeverteilung erreicht wird und daß zum anderen die Sendeantennen sich gegenseitig nicht beeinflussen und somit Rückwirkungen auf die angeschlossenen Funksender auftreten, die z. B. Intermoduiationen in den Endstufen hervorrufen.

Schaltet man, um die Zahl der Sendeantennen herabzusetzen, mehrere Funksender an eine gemeinsame, entsprechend breitbandige Sendeantenne, so muß das Anschalten über Entkopplungsglieder erfolgen, um Rückwirkungen auf die Endstufen sr-i vermeiden. Ist der Frequenzabstand zwischen den einzelnen Sendefrequenzen hinreichend groß, können als Entkopplungsglieder Frequenzweichen, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 7 11 668 und der DE-AS12 33 513 bekannt sind die nur eine geringe Durchlaßdämpfung aufweisen, vorgesehen werden. Die Leistung der Funksender kann dann ebenfalls klein gehalten werden. Liegen die Sendefrequenzen jedoch dicht beeinander, so ist eine Entkopplung mit Frequenzweichen nicht mehr möglich. In diesen Fällen sind zum Anschalten mehrerer Funksender an eine gemeinsame Sendeantenne sogenannte 3-dB-Koppler erforderlich, beispielsweise bekannt aus der FR-PS14 55 139. Diese haben aber wieder den Nachteil, daß sie eine Kopplungsdämpfung von 3 dB aufweisen, so daß nur etwa ein Viertel der vom Funksender abgegebenen Leistung an die Sendeantennen gelangt Um im Sendegebiet die gleiche Feldstärke wie bei direkter Ankopplung von vier Funksendern an vier einzelne Sendeantennen zu erhalten, muß deshalb die Leistung der Sender um etwa das Vierfache höher sein.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher eine Schaltungsanordnung zum gegenseitigen entkoppelten Anschalten mehrerer Funksender unterschiedlicher Sendefrequenzen an ein gemeinsames Antennensystem mittels 3-dB-Kopplern mit je zwei Eingängen und Ausgängen, die es ermöglicht, die volle Ausgangsleistung der Funksender nahezu ungeschwächt auf das