EP1749331B1

EP1749331B1 - Mobilfunkantenne mit strahlformungselement

Info

Publication number: EP1749331B1
Application number: EP05745719A
Authority: EP
Inventors: Maximilian GÖTTL; Robert Kinker
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2025-05-19
Also published as: CN1702913B; WO2005119835A1; DE102004025904A1; EP1749331A1; CN1702913A; ES2300022T3; US7075498B2; ATE385348T1; US20050264463A1; DE502005002729D1; DE102004025904B4

Description

Antenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Antennen insbesondere in Form von stationären Mobilfunkantennen sind hinlänglich bekannt.
Aus der EP 1 082 781 B1 ist beispielsweise ein Antennenarray mit mehreren vertikal übereinander angeordneten Primärstrahler-Modulen bekannt, die in einer Position, beispielsweise mit vertikaler Ausrichtung strahlen und empfangen. Die einzelnen Strahlerelement können dabei aus Dipolstrahlern oder Dipolstrahler-Anordnungen bestehen.
Daneben sind auch Antennen, insbesondere in Form von Antennenarrays bekannt, die in zwei orthogonal aufeinander stehenden Polarisationsebenen senden und/oder empfangen können. Derartige dual polarisierte Antennen sind beispielsweise aus der DE 198 60 121 A1 bekannt. Bevorzugt sind dabei die beiden senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen in einem 45°-Winkel gegenüber der Horizontalen (bzw. Vertikalen) gedreht. Häufig wird hierbei auch von einer sogenannten X-Polarisation oder -Ausrichtung der Strahlerelemente gesprochen.
Bei diesen Antennen oder Antennenarrays werden bevorzugt ebenfalls wiederum Dipolstrahler verwendet, beispielsweise kreuzförmige Dipolstrahler oder auch Dipolquadrate. Daneben kommen auch sogenannte Vektordipole in Betracht, wie sie grundsätzlich aus der DE 198 60 121 A1 bekannt sind. Es handelt sich bei diesen Dipolstrukturen um eine dualpolarisierte Strahleranordnung, die in elektrischer Hinsicht nach Art eines Kreuzdipols aufgebaut ist und in konstruktiver Hinsicht eher einer quadratischen Struktur angenähert ist.
Strahlformungselemente zur Beeinflussung des Strahlungsdiagrammes sind grundsätzlich beispielsweise aus der US 5,629,713 A bekannt geworden. Es handelt sich hierbei um eine horizontal polarisierte Antenne, die symmetrisch zur Mittellängsachse jeweils links und rechts an einem horizontal ausgerichteten Dipolstrahler sogenannte parasitäre Strahler zeigt, die ebenfalls dipolstrahlerähnlich gestaltet sind, nämlich mit einer mittleren Tragsäule, von der in einer Horizontalebene nach links und rechts parasitäre Dipolhälften wegstehen. Diese Dipolhälften oder Dipolarme verlaufen von ihrem mittleren Befestigungs- und Haltepunkt schrägt nach unten in Richtung Reflektorebene, und zwar derart, dass zwischen den beiden Reflektorhälften ein Winkel von 90° gebildet ist.
Neben derartigen Strahlformungselementen sind im Stand der Technik auch reine Entkopplungselemente bekannt, die nicht der Strahlformung, insbesondere bei Berücksichtigung eines Fernfelddiagrammes, sondern lediglich zur Entkopplung zwischen zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationen dienen.
Derartige Entkopplungselemente zur Entkopplung zwischen zwei Polarisationen im Falle einer dualpolarisierten Antenne sind beispielsweise aus der WO 01/04991 A1 oder der WO 98/01923 A1 bekannt.
Eine gattungsbildende Strahleranordnung zur Verwendung von Patchantennen ist beispielsweise auch aus der WO 98/36472 A1 als bekannt zu entnehmen. Beschrieben wird eine Antenne mit horizontal und vertikal ausgerichteten Patchelementen, denen jeweils in Horizontalrichtung außenliegend sich gegenüber der Reflektorebene in Strahlerrichtung erhebende Wegabschnitte zugeordnet sind. In einem Ausführungsbeispiel können diese Stegabschnitte auch mit entgegengesetzten außen verlaufenden Flügelelementen versehen sein, die in Vertikalrichtung eine Länge aufweisen, entsprechend der Länge der sie tragenden und sich vom Reflektor erhebenden Stege. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind dualpolarisierte Patchstrahler gezeigt, die in der Polarisationsebene in einem +45° oder -45°-Winkel gegenüber der Horizontalen bzw. Vertikalen ausgerichtet sind.
Ausgehend von diesen grundsätzlich bekannten Strahlern und Strahleranordnungen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antenne, insbesondere in Form einer dual polarisierten, stationären Antenne für eine Basisstation für den Mobilfunkbereich zu schaffen, die mit einer Einrichtung zur Durchführung einer Strahlformung ausgestattet ist. Insbesondere soll es erfindungsgemäß möglich sein, eine verbesserte Formung von Fernfelddiagrammen für derartige Antennen vornehmen zu können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechen den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr möglich, durch erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehene Maßnahmen gezielt eine Verbesserung der Formung von Fernfelddiagrammen an entsprechenden Antennen vorzunehmen.
Die Erfindung kann bei einer Strahleranordnung eingesetzt werden, die in zwei Polarisationsebenen strahlt. Die Erfindung weist Vorteile vor allem bei einer dualpolarisierten Antenne auf. Dabei ist die Erfindung nicht nur auf eine Einbandantenne beschränkt, sondern kann auch bei einer Dualband- oder allgemein einer Multibandantenne umgesetzt und realisiert werden.
Dabei zeichnet sich die vorliegende Erfindung auch dadurch aus, dass die gewünschte erläuterte Verbesserung durch vergleichsweise einfache und kostengünstige Maßnahmen realisierbar ist. Ferner können die die Verbesserung bewirkenden Maßnahmen gezielt eingesetzt und vor allem einzelnen Strahlern oder Strahlerelementen zugeordnet werden.
Dabei lassen sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht nur bei dualpolarisierten Antennen mit Dipolstrahlern, sondern beispielsweise auch bei Patchantennen verwenden und einsetzen. Grundsätzlich sind Beschränkungen auf bestimmte Strahlerformen nicht gegeben.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass zumindest vier passive elektrisch leitende Elemente vorgesehen sind, welche zumindest mittelbar mit dem elektrisch leitenden Reflektor galvanisch verbunden oder kapazitiv gekoppelt sind.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen zumindest vier passiven elektrisch leitenden Elemente, welche zumindest für einen Strahler oder eine Strahleranordnung zusätzlich vorgesehen sind, sind in zumindest zwei Teile gegliedert und umfassen jeweils einen Tragabschnitt, der bevorzugt vom Reflektor ausgeht und mit diesem elektrisch verbunden oder kapazitiv gekoppelt und dabei vorzugsweise zumindest mittelbar mechanisch mit dem Reflektor verbunden ist. An der zum Fußpunkt des Tragabschnittes (der in der Nähe des Reflektors bzw. der Reflektorebene liegt) abgewandt liegenden Seite des Tragabschnittes ist dann ein sogenannter Wirkabschnitt vorgesehen, der bevorzugt in einer parallel zum Reflektor verlaufenden Ebene angeordnet ist. Dieser Wirkabschnitt kann aber zumindest in einem Winkelbereich von weniger als ± 20°, vorzugsweise weniger als ± 10° abweichend von der Ausrichtung der Reflektorebene angeordnet sein, also winklig zur Reflektorebene verlaufen.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass dieser Wirkabschnitt eine Länge von vorzugsweise 0,2 λ bis einschließlich 1,0 λ aufweist, wobei λ der Wellenlänge in dem zu übertragenden Frequenzbereich bzw. Frequenzband, vorzugsweise der mittleren Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbereiches entspricht. Die Wirkebene selbst kann oberhalb oder unterhalb der Strahlerebene des darüber zu beeinflussenden aktiven Strahlers angeordnet sein. Eine Einschränkung ist hier nicht vorgegeben. Allerdings soll die Länge des Tragabschnittes, der größer ist als der Abstand des Wirkabschnittes des passiven elektrisch leitenden Elementes zum Reflektor ist, einen maximalen Wert entsprechend dem zweifachen der vorstehend genannten Wellenlänge nicht überschreiten.
Die zumindest vier Strahlformungs-Elemente sind erfindungsgemäß so gestaltet, dass die zumindest beiden Paare von Tragabschnitten von der Ebene des Reflektors ausgehend in Richtung Wirkebene auseinander laufen und die an dem oberen Ende des Tragabschnittes sich anschließenden Wirkabschnitte wieder aufeinander zu laufen.
Bevorzugt sollte die Materialstärke bzw. die Quermaße quer zur Erstreckungsrichtung des elektrisch leitenden zusätzlich vorgesehenen Strahlformerelementes kleiner als 0,1 der Betriebs-Wellenlänge, vorzugsweise der mittleren Betriebs-Wellenlänge des zu beinflussenden Elementes sein.
Grundsätzlich sind im Stand der Technik beispielsweise auch aus der WO 01/04991 A1 Mobilfunkantennen bekannt, welche Entkopplungselemente umfassen, die stabförmig ausgebildet sind und sich im wesentlichen senkrecht zur Reflektorebene erstrecken. Diese passiven, elektrisch leitenden Kopplungselemente sind mit dem Reflektorblech galvanisch verbunden oder an ihrem Fußpunkt kapazitiv an dem leitenden Reflektor angekoppelt. Es handelt sich bei diesen Elementen jedoch um elektrischen leitende passive Entkopplungseinrichtungen, um eine verbesserte Entkopplung zwischen zwei dual polarisierten Strahlern bzw. Strahlereinrichtungen vorzunehmen.
Rein passive, lediglich der Entkopplung zwischen zwei Polarisationen dienende Entkopplungsstrukturen sind beispielsweise auch aus der WO 98/01 923 A bekannt geworden.
Es kann sich dabei um eine stabförmige oder kreuzförmige Entkopplungsstruktur handeln, die zwischen zwei dualpolarisierten Strahlern angeordnet ist, um - wie ausgeführt - im Falle einer dualpolarisierten Antennen eine Entkopplung zwischen den beiden Polarisationen zu verbessern bzw. zu bewirken.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es aber nicht, ein Entkoppelelement zur Verbesserung der Entkoppelung zwischen zwei dualpolarisierten Strahlungsebenen zu gewährleisten. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es vielmehr, das Strahlungsdiagramm wunschgemäß zu verändern und zu formen, insbesondere in Fernfeldbetrachtung. Von daher ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass der Wirkabschnitt des erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Strahlformungselementes zumindest im wesentlichen oder näherungsweise in der oben erwähnten bevorzugt parallel zur Reflektorebene verlaufenden Wirkebene in Polarisationsrichtung des zu beeinflussenden Elementes ausgerichtet verläuft. Auch hier können Abweichungen von bevorzugt weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% auch noch den erwünschten erfindungsgemäßen Erfolg herbeiführen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Figur 1:: eine schematische räumliche Darstellung einer Antennenanordnung mit einem Dipolstrahler und einem Strahlformungselement, welches nicht Teil der Erfindung ist;
Figur 2:: eine schematische Frontansicht längs der Pfeildarstellung A in Figur 1;
Figur 3:: eine zu Figur 1 und 2 unterschiedliche Antenne mit einer erfindungsgemäßen Anordnung von zwei Strahlformungs-Elementen zur Formung des Strahlungsdiagramm für jede Polarisation;
Figur 4:: eine entsprechende Darstellung zu Figur 3 mit einer anders ausgebildeten dualpolarisierten Strahleranordnung;
Figur 5:: eine entsprechende perspektivische Darstellung einer dualpolarisierten Zwei-Band-Antennenanordnung mit der in Figur 4 wiedergegebenen Strahlformungs-Einrichtung;
Figur 6:: eine schematische Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5; und
Figur 7:: eine Querschnittsdarstellung quer zur Vertikalausrichtung des Reflektors in Figur 5 durch das mittlere Strahlerelement und das erfindungsgemäße Strahlformungs-Element.

Nachfolgend wird ein erstes Beispiel einer Antenne unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erläutert, welches nicht Teil der Erfindung ist.
Die Antenne gemäß Figur 1 und 2 umfasst eine Reflektoranordnung bzw. einen Reflektor 1, der leitend ist.
Zwischen den beiden Längsseitenbereichen 3 ist bevorzugt im mittleren Bereich eine Strahleranordnung 5 vorgesehen, die im gezeigten Beispiel aus einem einzelnen Strahler 5a besteht. Der einzelne Strahler 5a ist in diesem Beispiel aus einem einfach polarisierten Dipolstrahler gebildet, der in einer zur Ebene des Reflektors 1 senkrecht stehenden Ebene strahlt (also sendet und/ oder empfängt).
Der Reflektor 1 ist zumindest im Bereich der Strahleranordnung 5 im wesentlichen eben gestaltet. Im gezeigten Beispiel sind an den Längsseitenbereichen 3 quer zur Reflektorebene verlaufend in Strahlrichtung vorstehende Reflektorstege oder Wandabschnitte 1' vorgesehen. Diese müssen nicht zwingend am äußeren seitlichen Ende des Reflektors 1 angeordnet sein, sondern können auch weiter innen liegend vorgesehen sein. Zudem können zusätzliche Stege oder außen liegende Seitenbegrenzungsabschnitte angeordnet sein, wie dies beispielsweise aus den Vorveröffentlichungen WO 99/62138 A1 der US 5 710 569 A oder der EP 0 916 169 B1 bekannt ist. Die erwähnten Stege 1' können dabei rechtwinklig zur Reflektorebene, aber auch in einem abweichenden, schräg verlaufenden Winkel ausgerichtet sein.
Die erläuterte Antennenanordnung ist in der Regel so aufgestellt, dass der Reflektor 1 in einer vertikalen Ebene liegend verläuft und dabei die erwähnten im Seitenbereich angeordneten Stege 1' ebenfalls in Vertikalrichtung verlaufen. Abweichend von gezeigten Beispiel könnte der linear polarisierte Strahler oder die linear polarisierte Strahleranordnung auch anders ausgerichtet sein, z.B. so, dass die Polarisationsebene nicht in einer horizontalen Ebene, sondern davon abweichend in einer andere Ebene liegt, beispielsweise in Vertikalrichtung. In diesem Fall würde dann die Strahleranordnung mit dem nachfolgend noch zu erläuternden Abstrahlformungselement um 90° verdreht ausgerichtet sein, so dass der Dipolstrahler dann parallel zu den seitlich vorgesehenen Stegen 1' verläuft.
Der Strahler 5 ist im wesentlichen in bekannter Weise aufgebaut und umfasst zwei Dipolhälften 15, die über eine Dipoltrageinrichtung in Form einer Symmetrierung 17 gehalten ist. Im gezeigten Beispiel ist die Strahleranordnung in einem Feld 19 auf dem Reflektor 1 angeordnet, welches in Draufsicht zumindest näherungsweise quadratisch gestaltet ist und einen umlaufenden Steg oder eine umlaufende Wand 21 aufweist.
Insbesondere zur Strahlungsdiagramm-Formung vor allem bei Fernfeldbetrachtung wie aber auch zur Verbesserung der Anpassung des aktiven Elementes, also des Strahlers ist nunmehr ein passives elektrisch leitendes Element 25 vorgesehen, welches nachfolgend teilweise auch als Strahlformungselement 25 bezeichnet wird. Dieses Strahlformungselement 25 ist im gezeigten Beispiel zumindest näherungsweise in zwei Abschnitte gegliedert, nämlich einen Tragabschnitt 25a und einen sogenannten Wirkabschnitt 25b. Gleichwohl wird angemerkt, dass der Tragabschnitt 25a, der wie der Wirkabschnitt 25b elektrisch leitend ist oder mit einer elektrisch leitenden Oberfläche oder teilweise mit einer elektrisch leitenden Oberfläche versehen ist, ebenfalls zur Gesamtwirkung beiträgt, die Wirkung also nicht allein auf den sogenannten Wirkabschnitt 25b ausgelöst wird.
Der Tragschnitt 25a ist bevorzugt direkt elektrisch galvanisch auf dem Reflektor 1 angeordnet und mit diesem elektrisch und bevorzugt mechanisch verbunden. Die Anbindung kann aber auch kapazitiv erfolgen, so dass der Tragabschnitt 25a und insbesondere dessen Fußpunkt 25c kapazitiv mit dem Reflektor 1 gekoppelt ist. Die mechanisch und/oder elektrisch-galvanische bzw. elektrisch kapazitive Verbindung oder Kopplung kann aber mit dem Reflektor 1 auch mittelbar erfolgen, indem eine entsprechende Anbindung über zusätzliche Zwischenelement oder mit dem Fußpunkt der Symmetrierung 17 vorgenommen wird. Im gezeigten Beispiel ist auf dem Reflektor 1 und im Fußpunkt der Symmetrierung 17 umlaufend eine leitende Ringstruktur 29 vorgesehen, an der der Fußabschnitt des Tragabschnitts 25a mechanisch und elektrisch mit angebunden ist (oder im Falle der kapazitiven Kopplung hier unter Zwischenschaltung eines Isolators oder Dielektrikums kapazitiv gekoppelt ist).
Wie insbesondere aus der Seitendarstellung gemäß Figur 2 zu ersehen ist, schließt sich an einem sogenannten Übergangsbereich oder Übergangspunkt 25d an dem obere Ende des Tragabschnittes 25a der sogenannte Wirkabschnitt 25b an, der bevorzugt in einer Wirkebene WE liegt. Diese Wirkebene WE ist bevorzugt parallel zur Ebene des Reflektors 1 ausgerichtet, d.h. zumindest parallel zu jenem Reflektorabschnitt im Bereich der Strahler bzw. des Strahlerformungselementes angeordnet sind. Der Wirkabschnitt 25b oder dessen wesentliche oder überwiegende Teile müssen aber nicht zwingend exakt parallel zu dem betreffenden Reflektorabschnitt oder Reflektor 1 ausgerichtet sein. Abweichungen gegenüber dem betreffenden Abschnitt des Reflektors von vorzugsweise weniger als ± 20°, insbesondere weniger als ± 10° führen noch zu den gewünschten Effekten.
Aufgrund der Ausbildung und Anordnung des Tragabschnittes ist die Länge des Tragabschnittes von dem unten liegenden Fußpunkt 25c bis in Höhe der Wirkebene, also insbesondere zu dem Übergangsbereich 25d länger als der Abstand zwischen der Reflektorebene RE und der Wirkebene WE. Der Tragabschnitt 25a soll dabei größer sein als der Abstand der Wirkebene WE zur Reflektorebene RE zumindest im Bereich der hierüber zu beeinflussenden Strahleranordnung bzw. im Bereich des Strahlformungselementes 25. Die Länge des Trägers soll aber bevorzugt die zweifache Wellenlänge (2λ) der zugehörigen Betriebsmitten-Wellenlänge der Strahleranordnung 5 nicht übersteigen, wobei diese Wellenlänge dem unteren oder oberen Endes des zu berücksichtigenden Frequenzbandes, vorzugsweise der Wellenlänge im mittleren Frequenzband liegend entsprechen.
Die Länge des Wirkabschnittes 25b in Richtung der Wirkebene WE soll bevorzugt 0,2 λ bis einschließlich ≤ 1,0 λ, bezogen auf die Betriebs-Wellenlänge (insbesondere die mittlere Betriebs-Wellenlänge eines zu übertragenden Frequenzbandes) entsprechen.
Die Wirkebene selbst kann sowohl unterhalb, oberhalb als auch in der Höhe des aktiven Strahlerelementes, d.h. der Dipolhälften 15 liegen. Dabei soll die Wirkebene (insbesondere im Bereich des Wirkabschnittes 25b) in einem Abstand von bevorzugt 0,2 λ bis einschließlich 1,5 λ liegen, wobei λ wieder die Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes, vorzugsweise der mittleren Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes entspricht.
Aus dem Beispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist auch zu ersehen, dass der Wirkabschnitt 25b kopolar angeordnet ist, also in Richtung der Polarisationsebene ausgerichtet liegt. Bevorzugt liegt dabei der Wirkabschnitt 25b nicht nur parallel, sondern in der Polarisationsebene PE der hierüber zu beeinflussenden Strahleranordnung 5. Bei dem Beispiel gemäß Figur 1 und 2 verbleibt also die Polarisationsebene PE senkrecht zum Reflektor 1, wobei die Dipolhälften 15 in dieser Polarisationsebene PE liegen und dabei in der bevorzugten Ausführungsform letztlich auch der Tragabschnitt 25a sowie der Wirkabschnitt 25b der Strahlformungselemente 25 zu liegen kommen.
Aus dem gezeigten Beispiel ist auch zu ersehen, dass für den einzig vorgesehenen Dipolstrahler zwei Strahlformungselemente 25 vorgesehen sind, die symmetrisch zu einer senkrecht zum Reflektor 1 sowie senkrecht zur Polarisationsebene PE sowie durch die Mitte der Strahleranordnung 5 verlaufen.
Nachfolgend wird auf ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 Bezug genommen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich ebenfalls wieder um eine Strahleranordnung 5, die in diesem Ausführungsbeispiel jedoch aus zwei einzelnen Dipolstrahlern 5a und 5b besteht, die nach Art eines Dipolkreuzes gestaltet sind. Die beiden senkrecht zueinander ausgerichteten Dipolstrahler sind dabei bevorzugt in einem Winkel von +45° gegenüber der horizontalen bzw. vertikalen Ebene verdreht angeordnet, so dass diese Strahleranordnung zwei in +45° und -45° senkrecht zueinander stehende Polarisationsebenen PE umfasst.
Bei dieser Anordnung sind nunmehr für jede Dipolhälfte jeweils ein Strahlformungselement 25 vorgesehen, d.h. für jede Polarisationsebene PE jeweils zwei erfindungsgemäße Strahlformungselemente.
Die zugehörigen Tragabschnitte 25a liegen dabei bevorzugt wiederum jeweils in einer der betreffenden Polarisationsebenen der zugehörigen Dipolanordnung. Der sich am oberen Ende des jeweiligen Tragabschnittes 25a anschließende Wirkabschnitt 25b ist dabei zu der Polarisationsebene, in der der zugehörige Tragabschnitt 25a verlaufend angeordnet ist, in einer senkrecht stehenden Polarisationsebene verlaufend ausgerichtet, d.h. parallel zur anderen Polarisationsebene verlaufend ausgerichtet. Die Längen- und Größenverhältnisse sind vergleichbar dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2. Bei dieser Anordnung verlaufen also die beiden seitlichen Tragabschnitte 25a von der Reflektorebene ausgehend in Richtung Wirkebene WE auseinander, wobei dann die an dem oberen Ende des Tragabschnittes 25a sich anschließenden Wirkabschnitte 25b in einer gemeinsamen Wirkebene WE liegend wieder aufeinander zu laufen und im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem geringen Abstand A zueinander enden.
In Figur 1 und 2 wie aber auch in Figur 3 kann abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel die Anordnung auch so sein, dass der Tragabschnitt 25a nicht zwingend in der jeweils zugehörigen Polarisationsebene PE liegt, sondern zwischen seinem Fußpunkt und seinem Übergangsbereich zum zugehörigen Wirkabschnitt 25b auch aus dieser Ebene heraus verläuft oder insgesamt schiefwinklig zur Polarisationsebene angeordnet ist. Abweichungen von weniger als ±20°, insbesondere von weniger als ±10° sind dabei möglich. Entscheidender ist vor allem, dass die Wirkabschnitte 25b jeweils parallel zu einer zugehörigen Polarisationsebene PE verlaufen (mit Seitenabstand zur Polarisationsebene des zugehörigen Strahlers liegen), wobei auch hier Abweichungen von weniger als ±20°, insbesondere weniger als ±10° gegenüber der Polarisationsebene möglich sind. Im gleichen Bereich können sich auch Abweichungen der Wirkebene WE bzw. der Ausrichtung der Wirkabschnitte 25b gegenüber der Reflektorebene bewegen, also auch diese Abweichung beträgt weniger als ±20°, insbesondere ±10°, betragen sollen.
Anhand von Figur 4 ist nochmals ein abweichendes Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich von demjenigen nach Figur 3 dadurch unterscheidet, dass als kreuzförmig polarisierte Strahleranordnung 5 ein quadratischer Kompaktstrahler verwendet wird. Es handelt sich hierbei um eine Strahleranordnung, wie sie grundsätzlich aus der DE 198 60 121 A1 bekannt ist. Die außen liegenden Eckpunkte der leitenden Struktur können dabei offen (wie in der DE 198 60 121 A1 beschrieben wurde) oder mittels eines Isolators oder Dielektrikums oder auch elektrisch leitend geschlossen sein. Es wird hier auf bekannte Lösungen verwiesen. Auch in diesem Fall sind die Polarisationsebenen in einem Winkel von +45° bzw. -45° gegenüber einer Horizontalen oder Vertikalen ausgerichtet. Bei der in elektrischer Hinsicht kreuzförmigen Dipol-Strahlerstruktur gemäß Figur 4 handelt es sich um eine Strahleranordnung, die teilweise auch als Vektor-Strahler oder Kreuzvektor-Strahler oder Strahleranordnung bezeichnet wird.
Anhand von Figur 5 bis 7 ist lediglich gezeigt, dass beispielsweise ein Dualband-Antennenarray, insbesondere für eine stationäre Mobilfunkantenne eine herkömmliche Strahleranordnung mit Strahlern 115 für ein höheres Frequenzband und Strahleranordnungen 215 zur Übertragung in einem niedrigeren Frequenzband umfassen kann. Die Strahleranordnung 215 zur Übertragung in dem niedrigeren Frequenzband besteht aus jeweils zwei Paaren parallel zueinander angeordneter Dipole 215' und 215", die so angeordnet sind, dass ein Dipolquadrat entsteht. In diesen Dipolquadraten zentrisch angeordnet sind in diesem Falle die für die Übertragung im höheren Frequenzband vorgesehenen Strahler, deren Dipolstrahler-Elemente auf einer zur Reflektorebene RE näheren Ebene liegen als die Dipolelemente 215' und 215" der im höheren Frequenzband strahlenden Strahlerelemente. Die Strahleranordnung 215 ist zum Senden und/oder Empfangen in dem niedrigeren Frequenzband vorgesehen (vorzugsweise kann es sich hierbei um ein Frequenzband handeln, mit dem beispielsweise mit halber Frequenz bezogen auf die Frequenz im höheren Frequenzband gearbeitet wird. Eine Beschränkung hierauf ist aber nicht zwingend notwendig). Sowohl die innen liegenden Strahler 115 wie die außen liegenden Strahler 215 sind so angeordnet und ausgerichtet, dass beide Strahlertypen in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen strahlen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von +45° bzw. -45° gegenüber einer Horizontal- oder Vertikalebene ausgerichtet sind.
Für die Übertragung im höheren Frequenzband sind dann zwischen den Zentren der beiden Strahleranordnungen 215 auf dem Reflektor 1 noch eine zusätzliche Strahleranordnung 115 angeordnet (insbesondere bei Übertragung in einem doppelt so hohem höheren Frequenzband als dem niedrigem Frequenzband ist somit also die Strahlerfolge und damit der Strahlerabstand zwischen den Strahlern für das höhere Frequenzband nur halb so groß wie für das nierigere Frequenzband). Wird dabei für die mittlere Strahleranordnung 115, d.h. also für die jeweils zwischen zwei für den niedrigen Frequenzbereich vorgesehene Strahleranordnung 215 liegende Strahleranordnung 115 jene Strahlformungs-Elemente 25 mit verwendet, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 beschrieben worden sind, so ergibt sich eine Struktur entsprechend dem Beispiel gemäß Figur 5.
Aus der entsprechenden Draufsicht gemäß Figur 6 lässt sich ersehen, dass die Strahlformungselemente 25 mit dem jeweiligen Tragabschnitt 25a und dem sich daran anschließenden Wirkabschnitt 25b in diesem Ausführungsbeispiel so geformt sind, dass der jeweilige Tragabschnitt 25a dem einen Teil des Trägers oder der Symmetrierung 17 mit einer entsprechenden Dipolanordnung für die in dem niedrigeren Frequenzband strahlenden Strahleranordnung 115 und der sich dann an den Tragabschnitt 25a anschließenden Wirkabschnitt 25b einer jeweils zugehörigen Dipolhälfte 215' einer benachbarten Strahleranordnung 215 entspricht, also vorzugsweise parallel dazu verlaufend ausgerichtet ist. Dabei ist also der Tragabschnitt 25'a im Wesentlichen in gleicher Länge, gleicher Ausrichtung und Steigung parallel zu dem einen Teil des Tragabschnittes oder der Symmetrierung 17' und der weitere Tragabschnitt 25"a in entsprechender, in Draufsicht um 90° versetzt liegender Ausrichtung und ansonsten gleicher Steigung und ähnlicher oder vergleichbarer Länge wie der zugehörige Teil des Tragabschnittes oder der Symmetrierung 17" der Strahler 215 angeordnet und positioniert, also auch im gleichen Abstand vom vertikalen Seitenrand 1' des Reflektors 1 bzw. im gleichen Seitenabstand von einem der mittleren senkrecht zur Reflektorebene verlaufenden Vertikalebene etc. In diesem Ausführungsbeispiel sind also die Wirkabschnitte 25b in einer Wirkebene WE parallel zum Reflektor angeordnet, in der auch die Dipolelemente 215' der für das niedrigere Frequenzband vorgesehenen Dipolstrahler 215 zu liegen kommen. Auch die Länge der Wirkabschnitte 25b entspricht in etwa der Länge der jeweiligen Dipolhälfte für das niedrigere Frequenzband oder weicht um weniger als 40%, insbesondere weniger als 30%, weniger als 20% oder sogar weniger als 10% davon ab. Schließlich ist auch die Anordnung der Wirkabschnitte in Relation zum Reflektor vergleichbar der Anordnung der Dipolhälften der benachbarten Strahler für die Übertragung in dem niedrigen Frequenzband. Mit anderen Worten sind die Wirkabschnitte oberhalb des Reflektors so angeordnet, dass beispielsweise die Dipolhälfte 215" etwa im gleichen Abstand von der benachbarten Seitenbegrenzung in 1' des Reflektors beginnt und endet, in welchem auch die entsprechend parallele Dipolhälfte 215" des Strahlerelementes für das höhere Frequenzband ebenfalls beginnt bzw. endet. Entsprechend ist für den jeweils dazu senkrecht stehenden zweiten Wirkabschnitt 25b' entsprechend gleiche Relativlage in Querrichtung des Reflektors angeordnet ist, wie die parallele Dipolhälfte 215' eines benachbarten Strahlers für das niedrigere Frequenzband.
Hierdurch lassen sich besonders günstige Ergebnisse realisieren, da hierdurch nicht nur eine Formung des Fernfelddiagramms bei einer, sondern auch bei mehreren Polarisationen möglich ist und durch die Verwendung der entsprechenden Strahlformungs-Elemente 25 zudem eine Verbesserung der Isolation zwischen den Polarisationen und damit eine Verbesserung der Anpassung des jeweils für die höheren Frequenzen aktiven Elementes realisierbar ist.

Claims

Antenne mit folgenden Merkmalen:
- mit einem Reflektor (1),

- mit einer Strahleranordnung, die zumindest einen Strahler (115, 215) für einen Betrieb in zwei Polarisationsebenen (PE) umfasst,

- mit zumindest vier passiven, elektrisch leitenden Elementen, welche mit dem Reflektor (1) zumindest mittelbar elektrisch-galvanisch verbunden oder elektrischkapazitiv gekoppelt sind,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
- die passiven und elektrisch leitfähigen Elemente bestehen aus Strahlformungs-Elementen (25),

- die zumindest vier vorgesehenen Strahlformungs-Elemente (25) sind in zumindest zwei Abschnitte gegliedert, nämlich einen Tragabschnitt (25a) und einen Wirkabschnitt (25b), welcher sich an dem zum Reflektor (1) entfernter liegenden Bereich des Tragabschnittes (25a) an diesen anschließt,

- der Wirkabschnitt (25b) liegt in einer Wirkebene (WE), die zumindest im Bereich des Strahlformungs-Elementes (25) und/oder des darüber zu beeinflussenden Strahlers (15, 115, 215) parallel zum Reflektor (1) verläuft oder davon um weniger als ± 20° abweicht,

- die Länge des Wirkabschnittes (25b) liegt zwischen 0,2 λ bis 1,0 λ,

- der Wirkabschnitt (25b) oder die Wirkebene (WE) im Bereich des Wirkabschnittes (25b) weist zum Reflektor (1) einen Abstand auf, der größer oder gleich 0,2 λ und kleiner oder gleich 1,5 λ ist,

- die Länge des Tragabschnittes (25a) ist kleiner als die zweifache Wellenlänge 2 λ, wobei Lambda (λ) eine Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes ist,

- der Wirkabschnitt (25b) ist parallel zur zugehörigen Polarisationsebene (PE) des hierüber zu beeinflussenden Strahlers (115, 215) ausgerichtet oder weicht davon weniger als ± 20° ab,

- die Länge des Tragabschnittes (25a) ist größer als der Abstand des Wirkabschnittes (25b) zum Reflektor (1), und

- die zumindest vier vorgesehenen Tragabschnitte (25a) mit den zugehörigen Wirkabschnitten (25b) sind so angeordnet, dass jeweils zwei Tragabschnitte (25a) von der Ebene des Reflektors (1) ausgehend in Richtung Wirkebene (WE) auseinander laufen und die an dem oberen Ende der Tragabschnitte (25a) sich anschließenden Wirkabschnitte (25b) in einer gemeinsamen Wirkebene (WE) liegend wieder aufeinander zu laufen.
Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke oder das Querschnittsmaß des Tragabschnittes (25a) und/oder des Wirkabschnittes (25b) kleiner 0,1 λ ist, wobei Lambda die Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes ist.
Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragabschnitt (25a) zumindest im Wesentlichen in einer Polarisationsebene (PE) der Strahleranordnung liegt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußpunkt (25c) des Tragabschnittes (25a) sowie sein dem Reflektor (1) entfernt liegender Übergangsbereich oder Übergangspunkt (25d), an welchem der Wirkabschnitt (25b) beginnt, zumindest näherungsweise in einer Polarisationsebene (PE) des Strahlers (15, 115, 215) liegt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass pro Polarisation zumindest zwei Strahlformungs-Elemente (25) vorgesehen sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wirkabschnitt (25b) parallel zu einer der beiden senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen (PE) und zumindest ein weiterer Wirkabschnitt (25b) parallel zu der anderen Polarisationsebene (PE) verläuft.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zu einem Strahlformungselement (25) gehörende Tragabschnitt (25a) zu einer der beiden senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen (PE) parallel ist und dass der über diesen Tragabschnitt (25a) gehaltene Wirkabschnitt (25b) parallel zu der dazu senkrecht stehenden anderen Polarisationsebene (PE) verläuft.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkabschnitt (25b) rechtwinklig oder zumindest näherungsweise rechtwinklig zu dem ihn tragenden Tragabschnitt (25a) ausgerichtet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Draufsicht auf eine Dual- oder Multibandantenne zumindest Teile der Wirkabschnitte (25b) so angeordnet sind, dass sie zumindest näherungsweise in gleichem Seitenabstand zur Seitenbegrenzung (1') des Reflektors (1) wie die zugehörigen parallelen Dipolhälften (215', 215") benachbarter Strahlerelemente (215) zur Übertragung in einem niedrigeren Frequenzband liegen.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkabschnitte (25b, 25b', 25b") parallel zu den Dipolhälften (215', 215") benachbarter Strahler (215) angeordnet sind, die für die Übertragung in einem niedrigeren Frequenzband vorgesehen sind.
Antenne nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkabschnitte (25b) in einer Wirkebene (WE) liegen, die der Strahlerebene der Strahler (215) entsprechen, die in einem niedrigeren Frequenzband strahlen.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkabschnitt (25b) kopolar zu dem jeweils zu beeinflussenden Strahler (215) ausgerichtet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine stationäre Mobilfunkantenne ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragabschnitte (25'a, 25"a) und/ oder die Wirkabschnitte (25b, 25b', 25b") in gleichem Abstand von einer Vertikalebene angeordnet sind, die mittig zum Reflektor (1) und senkrecht zur Reflektorebene verläuft.