Einrichtung zum Verbessern der Entkopplung von Antennen

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Verbessern der Entkopplung von wendelförmigen Sende-und/oder Empfangsantennen wenigstens eines Paares von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden ebenen Reflektorwand senkrecht stehen. Die Einrichtung verbessert die Entkopplung bei solchen Antennenpaaren erheblich durch mindestens eine elektrisch leitende, zylindrische Trennwand, die durch die Mitte zwischen den beiden Antennen eines Antennenpaares, insbesondere zwischen einer Sende- und einer Empfangsantenne, verläuft und senkrecht auf der Reflektorwand steht sowie elektrisch leitend mit dieser verbunden ist.
Figur 1 zeigt die einfachste Ausführungsform der Einrichtung für ein einziges Antennenpaar, wobei der Zylinder der ebenen Trennwand ein Kreiszylinder mit Radius cc ist.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Verbessern der Entkopplung von wendelförmigen Sende- und/oder Empfangsantennen wenigstens eines Paares von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden ebenen Reflektorwand senkrecht stehen.

[0002] Es ist bekannt, daß die Entkopplung von wendelförmigen Sende-und Empfangsantennen eines Paares von benachbarten Antennen mit gleichsinniger Zirkularpolarisation sehr viel stärker ist als im Falle gegensinniger Zirkularpolarisation.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entkopplung im Falle gegensinniger Zirkularpolarisation erheblich zu verbessern.

[0004] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gelöst, die sich durch mindestens eine elektrisch leitende, zylindrische Trennwand auszeichnet, welche durch die Mitte zwischen den beiden Antennen eines Antennenpaares, insbesondere zwischen einer Sende- und einer Empfangsantenne,verläuft und senkrecht auf der Reflektorwand steht sowie elektrisch leitend mit dieser verbunden ist.

[0005] Diese Trennwand schirmt z.B. die Empfangsantenne von der zugehörigen Sendeantenne ab, wobei die Entkopplung hauptsächlich von der senkrecht zur Reflektorwand gemessenen Höhe der Trennwand-abhängt.

[0006] Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung zeichnen sich dadurch aus, daß die Höhe der Trennwand im wesentlichen der halben Wellenlänge entspricht. Bei dieser Dimensionierung tritt,im wesentlichen unabhängig vom Antennenabstand und von der parallel zur Reflektorwand gemessenen Länge der Trennwand, eine größtmögliche Entkopplung bei kleinstmöglichem Absinken des Antennengewinns, also eine optimale Entkopplung,auf.

[0007] Bevorzugt ist als Trennwand ein Blech oder Gitter mit im Verhältnis zur Wellenlänge kleiner Maschenweite vorgesehen, das sich leicht herstellen und anbringen läßt.

[0008] Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung für ein Antennenpaar ist vorgesehen, daß die Trennwand eben ist und ihre parallel zur Reflektorwand gemessene Länge mindestens der Wellenlänge entspricht. Dadurch wird das Nahfeld der Sendeantenne vom Nahfeld der Empfangsantenne mit Sicherheit getrennt.

[0009] Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung für zwei Antennenpaare ist vorgesehen, daß die beiden Sendeantennen einerseits und die beiden Empfangsantennen andererseits kreuzweise angeordnet sind und daß zwischen je zwei Antennen eine ebene Trennwand angeordnet ist, die in der Mitte der Antennenanordnung zusammenstoßen und elektrisch leitend verbunden sind. Dadurch ist eine einfache und daher leicht herstellbare, wirkungsvolle Anordnung geschaffen.

[0010] Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung für vier Antennenpaare ist vorgesehen, daß die vier Sende- oder Empfangsantennen die vier Ecken eines äußeren Quadrates besetzen; daß die vier Empfangs- bzw. Sendeantennen die vier Ecken eines inneren Quadrates besetzen, das um 45° gegenüber dem äußeren Quadrat verdreht ist; und daß zwischen je einer äußeren Sende- oder Empfangsantenne und zwei inneren Empfangs- bzw. Sendeantennen eine im Abstand um diese Sende- oder Empfangsantenne gebogene Trennwand vorhanden ist. Dadurch werden wie im Falle der Einrichtung für zwei Antennenpaare alle Empfangsantennen von jeder Sendeantenne auf einfache Weise abgeschirmt.

[0011] Im folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer durch die Zeichnung beispielhaft dargestellter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung im einzelnen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 Dargestellte;

Fig. 3 ein Doppeldiagramm, das für die erste Ausführungsform die Abhängigkeiten der Entkopplung bzw. des Absinkens des Antennengewinns von der Trennwandhöhe veranschaulicht; sowie

Fig. 4 und 5 schematisch dargestellte Draufsichten entsprechend Fig. 2 auf eine zweite bzw. dritte Ausführungsform.

[0012] Die erste Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist zur Entkopplung der zwei wendelförmigen Sende- und Empfangsantennen S bzw. E eines Paares von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden, ebenen, rechteckigen Reflektorwand R aus Metallblech senkrecht stehen, bestimmt und geeignet. Sie weist eine elektrisch leitende, ebene,rechteckige Trennwand T (Krümmungsradius des Kreiszylinders =₀₀) aus Metallblech auf, das durch die Mitte zwischen den beiden Antennen S und E verläuft und senkrecht auf der Reflektorwand R steht sowie elektrisch leitend mit dieser verbunden ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Verbindungslinie der Trennwand T mit der kürzeren Mittellinie des Rechteckes der Reflektorwand R zusammenfällt und daß die Spur der durch die längsachsen der beiden Antennen S und E bestimmten Ebene längs der längere Mittellinie des Rechtecks der Reflektorwand R verläuft.

[0013] Die senkrecht zur Reflektorwand gemessene Höhe h der Trennwand T soll der mittleren halben Betriebswellenlänge λ der von der Sendeantenne S ausgesandten und von der Empfangsantenne E empfangenen elektromagnetischen Wellen entsprechen. Die senkrecht zur Verbindungsebene der Antennen S und E gemessene Breite b der Reflektorwand R soll λ entsprechen.

[0014] Der Antennenabstand a betrage ebenfalls λ.

[0015] Aus Fig. 3 sind die Funktionen "Entkopplung" und "Absinken des Antennengewinns" der Trennwandhöhe h mit den Parametern a = 3λ/2 und b = 2λ dargestellt. Offensichtlich liegt das Optimum der Entkopplung bei dem für λ/2 auftretenden Zwischenmaximum, das eine doppelt so hohe Entkopplung wie bei fehlender Trennwand anzeigt, wobei der Antennengewinn nur um ein Geringes abgesunken ist. Beispielsweise beträgt die Entkopplungsverbesserung 23dB, nämlich 41dB anstatt 18dB, und die Antennengewinnverschlechterung 0,8dB. Diese Werte schwanken bei Änderung der Parameter a und b kaum.

[0016] Die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist zur Entkopplung von vier wendelförmigen Sende- und Empfangsantennen S1 und S2 bzw. E1 und E2 zweier Paare von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden, ebenen, quadratischen Reflektorwand R' aus Metallblech senkrecht stehen, bestimmt und geeignet. Die Reflektorwand R' besteht aus zwei zusammenhängenden,rechteckigen Hälften R' ₁ und R'₂, auf deren Verbindungslinie zwei stumpf aneinanderstoßende Trennwände T₁₂ und T₂₁ stehen, die sowohl miteinander als auch mit der Reflektorwand R' elektrisch leitend verbunden sind. Die Ebene der beiden Trennwände T₁₂ und T₂₁ verläuft in der Mitte zwischen der Sendeantenne S1 und der.Empfangsantenne E2 einerseits sowie der Sendeantenne S2 und der Empfangsantenne E1 andererseits, wobei die beiden Antennen E und S jedes Antennenpaares 1 bzw. 2 durch eine Trennwand T₁₁ bzw. T₂₂ gegeneinander abgeschirmt sind, welche längs der Stoßlinie der Trennwände T₁₂ und T₂₁ ebenfalls stumpf zusammenstoßen. Die Trennwände T₁₁, ^T₁₂, ^T₂₁ und ^T₂₂ bestehen aus ebenen Metallblechen. Die Antennenanordnung ist so getroffen, daß die vier Antennen die vier Ecken eines Rechteckes besetzen und sich gleichnamige Antennen diagonal gegenüberliegen. Es liegt also eine Verdopplung der ersten Ausführungsform mit Wendung eines Antennenpaares in Bezug auf das andere vor.

[0017] Die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist zur Entkopplung von acht wendelförmigen Sende- und Empfangsantennen S1, S2, S3 und S4 bzw. E1, E2, E3 und E4 von vier Antennenpaaren mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden, ebenen, quadratischen Reflektorwand R" aus Metallblech senkrecht stehen, bestimmt und geeignet. Die Antennenanordnung ist hier so getroffen, daß die vier Sendeantennen S die vier Ecken eines größeren Quadrates besetzen und dabei auf den Diagonalen der Reflektorwand R" stehen und daß die vier Empfangsantennen E die vier Ecken eines kleineren Quadrates besetzen und dabei auf den Mittellinien der Reflektorwand R" stehen, wobei die Antenne E1 der Verbindungsebene der Antennen S1 und S2 nahe steht. Das gilt entsprechend für die Antenne E2 in Bezug auf die Antenner S2 und S3, die Antenne E3 in Bezug auf die Antennen S3 und S4 sowie die Antenne E4 in Bezug auf die Antennen S4 und S1. Die Einrichtung zum Verbessern der Entkopplung dieser symmetrischen Antennenanordnung ist selbst symmetrisch ausgebildet und besteht aus vier gleichen zylindrischen Trennwänden T aus Metallblech, die um je eine Sendeantenne S konzentrisch herumgebogen sind, wobei eine Trennwand T₁₂₂ durch die Mitten zwischen der Antenne S2 einerseits und der Antenne E1 bzw. E2 andererseits, eine Trennwand T₂₃₃ durch die Mitten zwischen der Antenne S3 einerseits und der Antenne E2 bzw. E3 andererseits, eine Trennwand T₃₄₄ durch die Mitten zwischen der Antenne S4 einerseits und der Antenne E3 bzw. E4 andererseits sowie eine Trennwand T₄₁₁ durch die Mitten zwischen der Antenne S1 einerseits und der Antenne E4 bzw. E1 andererseits verläuft. Die Trennwände T122. ^T_233' ^T₃₄₄ und T₄₁₁ stehen senkrecht auf der Reflektorwand R" und sind elektrisch leitend mit dieser verbunden.

Ansprüche

1. Einrichtung zum Verbessern der Entkopplung von wendelförmigen Sende- und/oder Empfangsantennen wenigstens eines Paares von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden ebenen Reflektorwand senkrecht stehen, gekennzeichnet durch mindestens eine elektrisch leitende, zylindrische Trennwand (T), welche durch die Mitte zwischen den beiden Antennen eines Paares, insbesondere zwischen einer Sende- und einer Enpfangsantenne (S, E), verläuft und senkrecht auf der Rsflektorwand (R) steht sowie elektrisch leitend mit dieser verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Reflektorwand (R) gemessene Höhe (h) der Trennwand (T) im wesentlichen der halben Wellenlänge (n) entspricht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennwand (T) ein Blech oder Gitter mit im Verhältnis zur Wellenlänge (λ) kleiner Maschenweite vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für ein Antennenpaar, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (T) eben ist und ihre parallel zur Reflektorwand (R) gemessene Länge (b) mindestens der Wellenlänge (λ) entspricht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für zwei Antennenpaare, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sendeantennen (S1, S2) einerseits und die beiden Empfangsantennen (E1, E2) andererseits kreuzweise angeordnet sind und daß zwischen je zwei Antennen eine ebene Trennwand (T₁₁, T₁₂, T21) angeordnet ist, die in der Mitte der Antennenanordnung zusammenstoßen und elektrisch leitend verbunden sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für vier Antennenpaare, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Sende-oder Empfangsantennen (S1, S2, S3, S4) die vier Ecken eines äußeren Quadrates besetzen; daß die vier Empfangs- bzw. Sendeantennen (E1, E2, E3, E4) die vier Ecken eines inneren Quadrates besetzen, das um 45° gegenüber dem äußeren Quadrat verdreht ist; und daß zwischen je einer äußeren Sende- oder Empfangsantenne (S1, S2, S3, S4) und zwei inneren Empfangs- bzw. Sendeantennen (E1 und E4, E1 und E2, E2 und E3, E3 und E4) eine im Abstand um diese Sende- oder Empfangsantenne ge- _bog_ene Trennwand (T₁₂₂, T₂₃₃, T₃₄₄, T₄₁₁) vorhanden ist.

Zeichnung