[0001] Die Erfindung betrifft eine Rundstrahlantenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
[0002] Antennen dieser Art sind bekannt (Neues von Rohde & Schwarz, Heft 111, Herbst 1985,
Seiten 26 bis 28). Das die gegenüberliegenden Dipole der übereinander angeordneten
Dipoleinheiten tragende Tragrohr, in welchem auch die Speisekabel geführt sind, hat
Querabmessungen, die klein gegenüber dem Durchmesser der Gesamtantenne sind. Bei Rundstrahlantennen
dieser Art, vor allem im Zusammenhang mit Mobilfunk-Antennen für das PCN-E1-Netz bei
1,8 GHz werden immer höhere Anforderungen an den Antennengewinn und auch an spezielle
Verläufe des vertikalen Strahlungsdiagrammes gestellt. Diese Anforderungen können
nur durch eine erheblich höhere Anzahl von übereinander angeordneten Dipoleinheiten
erfüllt werden. Dazu müssen in dem zentralen Tragrohr aber auch immer mehr Speisekabel
untergebracht werden. Diese Kabel können nicht beliebig dünn ausgeführt werden, da
sonst durch Kabelverluste der Antennengewinn unzulässig reduziert wird und bei Sendeantennen
außerdem Erwärmungsprobleme auftreten. Diese Vergrößerung der Anzahl der Kabel macht
jedoch auch eine Vergörßerung des Durchmessers des zentralen Tragrohres erforderlich.
Eine Vergrößerung der Durchmesserabmessungen des zentralen Tragrohres widerspricht
andererseits der Notwenigkeit nach Verkleinerung des Außendurchmessers des Schutzrohres
einerseits bedingt durch die höheren Frequenzbereiche und auch im Hinblick auf die
Verringerung der Wind- und Eislast solcher Antennen. Mit einem derart ungünstigen
Verhältnis des Tragrohr-Durchmessers zum Schutzrohr-Durchmesser können Rundstrahlantennen
mit nur zwei gegenüberliegenden Dipolen nicht mehr optimal realisiert werden. Es hat
sich nämlich gezeigt, daß sich bei solchen nur aus zwei gegenüberliegenden parallel
geschalteten Dipolen bestehenden Dipol-Einheiten und einem Tragrohr von relativ großem
Durchmesser die Feldanteile der beiden Dipole sich gegenseitig störend beeinflussen.
Ausweichlösungen bestehen nur darin, entweder mehr als zwei Dipole um das zentrale
Tragrohr herum anzuordnen, was aber höhere Kosten bedeutet und auch einen größeren
Gesamtdurchmesser und damit vergrößerte Wind- und Eislast.
[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Rundstrahlantenne der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei der jede Dipol-Einheit nur aus zwei gegentiberliegenden parallel
geschalteten Dipolen besteht und bei der trotzdem ein für mehrere Kabel geeignetes
Tragrohr von relativ großem Außendurchmesser und gleichzeitig ein Schutzrohr mit einem
Innendurchmesser der weniger als eine Betriebswellenlänge beträgt, benutzbar ist.
[0004] Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Rundstrahlantenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches
durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt
sich aus dem Unteranspruch.
[0005] Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß bei einer Rundstrahlantenne, bei der
die einzelnen übereinander angeordneten Dipol-Einheiten jeweils nur aus zwei gegenüberliegenden
parallel geschalteten Dipolen bestehen, bei Tragrohren die einen relativ großen Durchmesser
besitzen, die Felder der beiden Dipole sich gegenseitig ungünstig beeinflussen. Fig.
1 zeigt eine solche aus zwei Dipolen 1 und 2 bestehende Dipol-Einheit, die gegenüberliegend
am Umfang eines Tragmastes 3 angeordnet sind. Das zugehörige Schutzrohr aus Isoliermaterial
(Radom) ist in Fig. 1 weggelassen. Fig. 2 zeigt den zugehörigen Querschnitt. Im Inneren
des Tragrohres 3 sind mehrere schematisch angedeutete Speisekabel 4 für mehrere solche
übereinander angeordnete Dipol-Einheiten untergebracht. Nach Fig. 1 strahlt der Dipol
1 einen Teil E2 seiner Feldstärke auch auf die rechte Seite in Richtung des Dipoles
2 ab. Bei relativ dünnen zentralen Tragrohren wird dieser Feldanteil nur relativ gering
beeinflußt. Bei relativ dicken Tragrohren gemaß Fig. 1 und 2 wird dagegen der um das
Tragrohr 3 herum auf die rechte Seite übergreifende Feldanteil E2 des Dipols 1 durch
Beugung in der Amplitude und Phase so verändert, daß er sich mit dem vom Dipol 2 direkt
abgestrahlten Feldanteil E1 zu einem resultierenden Feld überlagert, durch welches
starke Diagrammverformungen und große Nebenkeulen auftreten, die den Antennengewinn
in der gewünschten Nutzrichtung reduzieren und die Realisierbarkeit spezieller Anforderungen
an den Verlauf des Vertikaldiagramms, wie dies zur optimalen Versorgung nötig ist,
beträchtlich einschränken. Ebenso werden im Horizontaldiagramm die Abweichungen von
der angestrebten Kreisform unannehmbar groß. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, zwischen den sich störenden Dipolen zusätzlich
leitende Trennflächen anzuordnen, wobei die sich aus der Außenfläche des Tragrohres
3 und diesen zusätzlichen leitenden Tragflächen ergebende Gesamtfläche, die den Dipolen
zugewandt ist, eine Breite von nur einem Bruchteil der Betriebswellenlänge λ besitzt,
diese Gesamtfläche also nicht als Reflektor wirkt, wozu eine Breite von mindestens
einer Betriebswellenlänge λ nötig wäre. Durch die beispielsweise nur insgesamt 0,6
λ breite Gesamtfläche wird verhindert, daß zwischen den Feldanteilen E1 und E2 der
beiden parallel betriebenen Dipole 1 und 2 ungünstige Phasen- und Amplitudenverhältnisse
bestehen, es werden damit die unerwünschten Diagrammverformungen vermieden, wozu bereits
die nur einen Bruchteil einer Betriebswellenlänge betragende Breite der Gesamtfläche
ausreicht.
[0006] Die Erfindung wird anhand der Fig. 3 und 4 an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert,
die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rundstrahlantenne,
die wiederum aufgebaut ist aus einer Vielzahl von an einem Tragmast 3 übereinander
angeordneten Dipoleinheiten, von denen in Fig 1 nur eine dargestellt ist. In dem Schnittbild
nach Fig. 3 besitzt der Tragmast 3 einen Außendurchmesser von beispielsweise 0,25
λ, die übereinander angeordneten Dipol-Einheiten jeweils bestehend aus zwei gegenüberliegenden
Dipolen 1 und 2 sind in einem Schutzrohr 5 aus Isoliermaterial angeordnet, das in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser von nur 0,6 λ besitzt. Die
beiden Dipole 1 und 2 sind in ihrer Krümmung an die Innenfläche des Schutzrohres 5
angepaßt, ihre die Bandbreite bestimmende mechanische Breite beträgt in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel beispielsweise ca. 0,5 λ. Der Abstand zwischen den beiden Speisepunkten
6 und 7 der Dipole beträgt A und wiederum ca. 0,6 λ.
[0007] Gemäß der Erfindung sind am Außenumfang des Tragerohres 3 zwei radial gegenübeliegend
abstehende Trennflächen 8 und 9 in Form von Blechstreifen angebracht, die sich zwischen
die beiden Dipole 1 und 2 erstrecken. Die Gesamtbreite B der sich aus den beiden Trennflächen
8 und 9 und der jeweiligen Umfangsfläche 10 des Schutzrohres 3 ergebenden Gesamtfläche,
die den Dipolen 1 und 2 gegenübersteht, ist mindestens so groß wie der Abstand A der
beiden Speisepunkte 6 und 7 der Dipole 1 und 2 gewählt, die Gesamtbreite B ist maximal
so groß wie der Innendurchmesser des Schutzrohres 5. Durch diese zusätzlichen Trennflächen
8 und 9 werden die erwähnten ungünstigen Interferenzen der Felder der beiden Dipole
1 und 2 vermieden, ohne daß der Durchmesser des Schutzrohres 5 vergrößert werdn muß.
[0008] Fig. 4 zeigt eine Abwandlung dieser trennenden Gesamtfläche, hier besitzt das Tragrohr
3 einen mehreckigen Querschnitt und auch die zusätzlichen Trennflächen 8 und 9 werden
hier teilweise durch entsprechende Ausformungen am Querschnitt des Tragrohres 3 verwirklicht.
Auf diese Weise wird eine abgestufte Gesamtfläche 11 erreicht, die eine Verbesserung
der Strahlungsdiagramme bewirkt.
1. Rundstrahlantenne mit mehreren an einem Tragrohr kollinear übereinander angeordneten
Dipoleinheiten jeweils bestehend aus zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Tragrohres
angeordneten parallelgeschalteten Dipolen, die innerhalb eines Schutzrohres aus Isoliermaterial
mit einem gegenüber einer Betriebswellenlänge kleinen Innendurchmesser angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß für Tragrohre, die einen das Vertikaldiagramm der Dipoleinheiten storend beeinflussenden
relativ großen Außendurchmesser aufweisen, an dem Tragrohr zusätzliche leitende Trennflächen
angeordnet sind, die sich zwischen die sich störend beeinflussenden Dipole der Dipoleinheiten
erstrecken, wobei die sich aus Außenfläche des Tragrohres und den zusätzlichen Trennflächen
ergebende, den Dipolen zugewandte Gesamtfläche eine Breite (B) besitzt, die mindestens
so groß wie der Abstand (A) der Speisepunkte der beiden gegenüberliegenden Dipole
und maximal so groß wie der Innendurchmesser des Schutzrohres ist.
2. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich aus Außenfläche des Tragrohres und den zusätzlichen Trennflächen ergebende,
den Dipolen zugewandte Gesamtfläche so geformt sind, daß sie ein gewünschtes Strahlungsdiagramm
ergeben.
