[0001] Die Erfindung geht aus von einer Antenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
[0002] Antennen dieser Art sind bekannt (z.B. Neues von Rohde & Schwarz, Nr. 111, Herbst
1985, S. 26 bis 28). Um bei solchen Antennen hochwertige reproduzierbare Eigenschaften
zu erreichen ist eine hohe gegenseitige Entkopplung der einzelnen übereinander angeordneten
Dipol-Einheiten erforderlich. Nachdem dies meist nicht durch Vergrößerung des gegenseitigen
Abstandes der Dipoleinheiten erreicht werden kann ist es bekannt, zwischen den benachbarten
zu entkoppelnden Dipoleinheiten ein strahlungsabsorbierendes Material anzuordnen (a.a.O.
Bild 3). Nachteil dieser bekannten Lösung ist der damit verbundene Rückgang des Antennengewinns,
bei Senderantennen für höhere Leistung können außerdem Erwärmungsprobleme auftreten.
Diese bekannte Lösung ist außerdem relativ teuer.
[0003] Bei Antennen ohne dielektrischer Umhüllung ist es an sich bekannt, zwischen einzelnen
zu entkoppelnden Antenneneinheiten eine leitende Trennfläche anzuordnen. Die im HF-
und VHF-Bereich hierfür entwickelten Dimensionierungsvorschriften (Erdnetz- oder Groundplane-Dimensionierung)
gehen davon aus, daß eine solche Trennfläche die Antennenachse mindestens um eine
Betriebswellenlänge λ überragen muß, mindestens jedoch um die Länge des Antennenelementes.
Diese für Antennen ohne dielektrischer Umhüllung (Radom) bekannte Maßnahme wäre für
Antennen der eingangs erwähnten Art, bei der die Dipol-Einheiten übereinander in einem
Rohr aus Isoliermaterial angeordnet sind, nur dann anwendbar, wenn das Rohr einen
Innendurchmesser von mindestens einer Wellenlänge λ aufweist, was bei Antennen für
den VHF-Bereich (100 bis 160 MHz) und UHF-Bereich (225 bis 400 MHz) zu einem nicht
mehr vertretbaren großen Rohrdurchmesser führen würde, der wegen der höheren Wind-
und Eislast noch dazu sehr teuer wäre.
[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für eine Antenne der eingangs erwähnten Art,
die in einem Schutzrohr aus Isoliermaterial eingebaut ist, das einen Innendurchmesser
kleiner als die Betriebswellenlänge aufweist, eine einfache und billig realisierbare
Entkopplungseinrichtung zu schaffen.
[0005] Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Antenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches
durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt
sich aus dem Unteranspruch.
[0006] Durch die erfindungsgemäße Anwendung einfacher leitender Trennflächen zwischen den
zu entkoppelnden Dipol-Einheiten ergibt sich ein sehr einfacher und billiger Gesamtaufbau,
ohne daß die Abmessungen der Antenne vergrößert werden müssen. Die Erfindung wird
dabei getragen durch die Erkenntnis, daß bei Antennen der eingangs erwähnten Art,
bei denen das Schutzrohr aus Isoliermaterial relativ dicht über den zu schützenden
Dipoleinheiten angeordnet ist, und bei denen damit zwischen den meist flächenförmigen
Dipolhälften und der Innenwand des Schutzrohres nur ein durch die Fertigungs- und
Montagetoleranzen bestimmter geringer Abstand von nur einigen Millimetern besteht,
die störende Verkopplung zwischen den übereinander angeordneten Dipoleinheiten hauptsächlich
innerhalb des schutzrohres erfolgt und vergleichsweise weniger durch die außerhalb
des Schutzrohres auftretenden Feldanteile, so daß es für solche innerhalb eines Schutzrohres
von relativ kleinem Durchmesser angeordnete Dipoleinheiten zur guten Entkopplung genügt,
nur einfache leitende Entkopplungsflächen zwischen den Dipoleinheiten vorzusehen,
die radial nur bis zu den flächenförmigen Dipolhälften der Dipoleinheiten reichen
oder diese nur unwesentlich bis zur Innenwand des Schutzrohres überragen. Durch diese
leitenden Entkopplungsflächen werden die Dipoleinheiten innerhalb des Schutzrohres
ausreichend gegeneinander entkoppelt, ohne daß der Durchmesser des schutzrohres vergrößert
werden muß, ein eventuelles Übergreifen von Feldern außerhalb des Rohres können für
die Verkopplung der Dipoleinheiten vernachlässigt werden.
[0007] Die erfindungsgemäße Maßnahme kann mit Erfolg bei Antennen sowohl im VHF- als auch
im UHF-Bereich angewendet werden, beispielsweise auch bei Flugsicherungsantennen,
sie ist auch besonders geeignet zum Aufbau von Antennen für den PCN E1-Mobilfunknetz-Bereich
(1710 bis 1880 MHz), da hierdurch sehr schlanke Antennen mit einem Durchmesser von
beispielsweise nur 95 mm herstellbar sind, die neben eng tolerierten Azimut-Diagrammen
für Rundstrahlung bzw. Sektorversorgung mit Richtantennen auch im Vertikaldiagramm
definierte Maximum-Absenkung, starke Nebenkeulenunterdrückung sowie beträchtliche
Nullstellenauffüllung aufweisen.
[0008] Die Erfindung ist für alle Antennen mit kollinear übereinander angeordneten Dipol-Einheiten
geeignet, bei denen diese Dipol-Einheiten beispielsweise aus zwei gegenüber der Rohrachse
gegenüberliegend angeordneten Dipolelementen bestehen, die flächenförmige und an die
Innenwand des Rohres angepaßt gebogene Dipolhälften aufweisen, wie sie beispielsweise
in Neues von Rohde & Schwarz, Heft 11, Seite 28 dargestellt sind.
[0009] Die erfindungsgemäße Maßnahme ist in gleicher Weise jedoch auch bei kollinearen Dipol-Einheiten
anwendbar, die aus einem einzigen Dipolelement mit Reflektor bestehen, wie dies für
die Erzeugung von Richtdiagrammen nötig ist. Auch in diesem Fall kann zwischen den
übereinander angeordneten Dipol-Reflektor-Einheiten innerhalb des Schutzrohres oder
der Schutzwanne aus Isoliermaterial wiederum eine erfindungsgemäße leitende Entkopplungsfläche
angeordnet sein, die in diesem Fall leitend mit der Reflektorfläche verbunden ist.
Die Erfindung ist auch für Antennen geeignet, bei denen übereinander angeordnete Dipolelemente
benachbarter Dipol-Einheiten gegeneinander verdreht sind.
[0010] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
[0011] Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antenne, Fig. 2 zeigt den
zugehörigen Querschnitt.
[0012] Die Fig. zeigen eine Sendeantenne für den PCN E1-Mobilfunk bestehend aus einem selbsttragenden
Schutzrohr 1 aus beispielsweise glasfaserverstärktem Isoliermaterial mit einem Innendurchmesser
von beispielsweise 95 mm, also einen gegenüber der Betriebswellenlänge λ dieser PCN-Mobilfunk-Antenne
kleinen Innendurchmesser und einer Gesamtlänge von etwa 2 m. Längs der Achse 2 dieses
Rohres 1 ist ein Tragrohr 3 aus Metall angeordnet, an welchem innerhalb des Schutzrohres
1 mehrere Dipoleinheiten 4 kollinear übereinander befestigt sind. Das Tragrohr 3 ist
ebenso wie das Schutzrohr 1 an einem Befestigungsflansch 11 aus Metall angebracht,
mit dem die Antenne beispielseise an einem Mast befestigt werden kann.
[0013] In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht jede Dipol-Einheit aus zwei symmetrisch
zur Rohrachse 2 gegenüberliegende angeordneten Dipolelementen jeweils bestehend aus
zwei übereinander angeordneten flächenförmigen Dipolhälften 5, deren Breite sich nach
der gewünschten Bandbreite der Antenne richtet. Die Dipolhälften 5 sind gemäß Fig.
2 entsprechend dem Radius der Innenwand 6 des Rohres 1 gekrümmt oder entsprechend
abgewinkelt, so daß zwischen der Außenfläche der Dipolhälften 5 und der diesen gegenüberliegenden
Innenwand 6 des Rohres 1 nur ein fertigungsbedingter Abstand von einigen Millimeters
besteht. Die Achsen der Dipol-Einheiten 4 sind kollinear, das heißt sie fluchten mit
der Rohrachse 2, die Dipol-Elemente jeweils gebildet durch zwei Dipolhälften 5 können
in benachbarten Dipol-Einheiten 4 jedoch gegeneinander etwas verdreht sein, wie dies
für manche Diagrammformen wünschenswert sein kann. Die Dipolhälften 5 sind über Stützen
7 am Tragmast 3 befestigt.
[0014] Zur gegenseitigen Entkopplung zwischen zwei übereinander angeordneten Dipol-Einheiten
4 ist zwischen diesen eine leitende Entkopplungsfläche 8 angeordnet, die leitend am
Tragrohr 3 befestigt ist und die mit ihrem Rand 10 mindestens bis zu der die Dipol-Einheiten
4 radial begrenzende Außenfläche 9 der gekrümmten Dipolhälften 5 und maximal bis zur
Innenwand 6 des Schutzrohres 1 reicht, maximal also einen Durchmesser von 95 mm, also
einem Bruchteil der Betriebswellenlänge λ aufweist. Diese leitende Entkopplungsfläche
8 ist im einfachsten Fall eine Metallblechscheibe oder eine Scheibe aus leitendem
oder metallisiertem Kunststoff, auch ein engmaschiges Gitter aus leitendem Material
ist hierfür geeignet. Messungen haben ergeben, daß allein mit solchen leitenden Entkopplungsfläche
8 von relativ geringem Durchmesser in Kombination mit dem die Dipol-Einheiten 4 eng
umschließenden Rohr 1 aus Isoliermaterial eine gute gegenseitige Entkopplung der übereinander
angeordneten Dipol-Einheiten 4 von ca. 30 dB erreicht wird.
1. Antenne mit mehreren an einem Tragrohr (3) kollinear übereinander angeordneten Dipol-Einheiten
(4) jeweils bestehend aus mindestens einem Dipol-Element (5), die innerhalb eines
Schutzrohres (1) aus Isoliermaterial mit einem gegenüber einer Betriebswellenlänge
(λ) kleinen Innendurchmesser angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens zwei übereinander angeordneten Dipol-Einheiten (4) senkrecht
zur Schutzrohrachse (2) eine leitende Entkopplungsfläche (8) angeordnet ist, deren
äußerer Rand (10) radial mindestens bis zu den Dipolelementen (5) und maximal bis
zur Innenwand (6) des Schutzrohres (1) reicht und die mit dem Tragrohr (3) oder einem
Reflektor der Dipoleinheit (4) leitend verbunden ist.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsfläche (8) eine Metallblechscheibe, eine Scheibe aus leitendem
oder metallisiertem Kunststoff oder ein engmaschiges Gitter aus leitendem Material
ist.
3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung gleicher elektrischer Eigenschaften aller Dipoleinheiten (4) eine
Entkopplungsfläche (8) auch am freien Ende der obersten und/oder untersten Dipoleinheit
(4) angebracht ist.