Die Erfindung betrifft eine Antenne mit zumindest zwei gespeisten Strahlern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Antennen mit zumindest zwei, d.h. mit mehreren gespeisten Strahlern, ist es bekanntermaßen wichtig, zwischen den verschiedenen Strahlern eine möglichst hohe Entkopplung zu erzielen. Insbesondere bei dualpolarisierten Strahlern oder Arrays ist eine hohe Entkopplung zwischen den Strahlern der einen Polarisation und den Strahlern der anderen orthogonal dazu stehenden Polarisation erwünscht. Derartige Arrays können beispielsweise aus mehreren Elementen in Form von Dipolen, Schlitzen oder Planarstrahlerelementen bestehen, wie sie beispielsweise aus der EP 0 685 900 A1 oder aus der Vorveröffentlichung "Antennen", 2. Teil, bibliographisches Institut in Mannheim/Wien/Zürich, 1970, Seiten 47 bis 50 bekannt sind.

Daraus sind beispielsweise Rundstrahler mit horizontaler Polarisation in Form eines Dipolquadrates oder eines Dipolkreuzes bekannt, welche eine Kopplung zwischen den beiden um 90° räumlich versetzten Systemen aufweisen.

Zur Erhöhung der Richtwirkung werden derartige Strahler üblicherweise vor einem Reflektor angeordnet. Als nachteilig erweist sich dabei, dass die an sich gute Entkopplung insbesondere zwischen Strahlern mit orthogonalen Polarisationen durch die Anordnung als Array, insbesondere durch die Einflüsse des Reflektors verschlechtert wird.

Um diese vorstehend genannten Nachteile zu kompensieren, sind bereits entsprechende Entkopplungselemente vorgeschlagen worden.

Aus der DE 198 29 714 A1 ist eine zweifach polarisierte Dipolantenne, eine sogenannte Bügelschleifen-Dipolantenne, mit einer integrierten Einspeisung über eine frei liegende Leitung als bekannt zu entnehmen, welche zwischen zwei übereinander angeordneten dualpolarisierten Einzelstrahlern in der Mitte sitzend eine sogenannte Trenneinrichtung in Form eines Trennbaumes umfasst. Dieses nachfolgend auch als Entkopplungselement bezeichnete Trennelement weist eine maximale Ausdehnung parallel zum Reflektor auf. Die gesamte Anordnung sitzt auf zwei sogenannten Abstandsisolatoren, mit welchen das Trennelement auf dem Reflektor befestigt ist.

Gemäß der vorveröffentlichten DE 196 27 015 A1 ist vorgeschlagen worden, zwischen den Strahlern Entkoppeleinrichtungen in Form von Streifen oder Kreuzen anzuordnen, wobei insbesondere bei Verwendung der Streifen diese längs der Verbindungslinie zweier versetzt zueinander abgeordneter Antenneneinrichtungen eines Antennenarrays angeordnet sind. Im Gegensatz zu demgegenüber vorbekannten Lösungen sind diese Streifen nicht quer zur Verbindungsrichtung zweier Antennenanordnungen angeordnet, sondern parallel zur Verbindungslinie zwischen zwei benachbarten Antenneneinrichtungen.

Gemäß der vorveröffentlichten DE 198 21 223 A1 werden als Entkopplungselemente passive Streifenanordnungen vorgeschlagen, die zwischen jeweils zwei versetzt liegenden, nach Art eines Antennenarrays angeordneten Antenneneinrichtungen mittig zwischen diesen in Querrichtung zur Anbaurichtung der Strahler verlaufend ausgerichtet vorgesehen sind, oder aber parallel zur Anbaurichtung und dabei seitlich von den Strahlern angeordnet sind. Diese Anordnung entspricht insoweit bereits der vorveröffentlichten US 3,541,559, die ebenfalls vorschlägt, die einzelnen Entkopplungselemente nach Art eines Rahmens seitlich von den einzelnen Antennen anzuordnen.

Aus der GB 2 171 257 A ist ferner ein Antennenarray bekannt, welches mehrere vertikal übereinander angeordnete Dipole aufweist, wobei jeweils über zwei übereinander angeordneten Dipolen ein vorstehendes Element angeordnet ist, welches zur Verbesserung der Entkopplung zwischen den Dipolen dienen soll. Dieses vorbekannte Antennenarray ist allerdings in Streifenleitungs- bzw. Triplatetechnik aufgebaut. Zudem weist es keinen Reflektor auf. Lediglich eine Schirmung ist für die Triplate-Struktur vorgesehen. Vor allem aber handelt es sich bei diesem vorbekannten Antennenarray nicht um ein dualpolarisiertes Antennenarray, sondern um eine Anordnung, bei welcher nur eine Polarisation empfangen oder gesendet werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es bei Antennen mit zumindest einem gespeisten dualpolarisierten Strahler (d.h. z.B. einer Antenne mit zumindest zwei Dipolstrahlern, die dualpolarisiert angeordnet sind), insbesondere bei dualpolarisierten Antennenarrays eine nochmals verbesserte Möglichkeit zur Entkopplung der diversen Strahler zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es muss als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, dass in völliger Abweichung zum gesamten vorveröffentlichten Stand der Technik nunmehr vorgeschlagen wird, leitende Entkopplungselemente zu verwenden, die sich mit ihrer Haupterstreckungsrichtung, also mit ihrer längsten Ausdehnung parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle in Fernfeldbetrachtung (d.h. parallel zur Hauptstrahlrichtung eines Einzelstrahlers, der benachbart zum Entkopplungselement am Reflektor angeordnet ist) und/oder mit ihrer längsten Ausdehnung senkrecht zu einem Reflektor ausgerichtet sind (d.h. zumindest senkrecht zum Reflektor im Bereich des Fußes des Entkopplungselementes). Dabei muss die Ausrichtung nicht exakt in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle bzw. nicht exakt der Senkrechen zur Ebene eines Reflektors entsprechen.

Erfindungsgemäß ist lediglich vorgesehen, dass die Entkoppelelemente, die vorzugsweise stabförmig gestaltet sind, mit einer Komponente in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen, d.h. insbesondere senkrecht zu Reflektorblechebene verlaufend ausgerichtet sind, wobei zumindest diese Komponenten gegenüber einer senkrecht dazu stehenden Komponente größer ist. Bei stabförmiger Ausgestaltung der Entkopplungselemente heißt dies mit anderen Worten, dass der Winkel zwischen der Längserstreckung eines Entkoppelungselementes und einer Senkrechten zur Reflektorblechebene (also zumindest einer Senkrechten senkrecht zur Reflektorblechebene im Bereich des Fußes des Entkopplungselementes) oder der Winkel zwischen der Längserstreckung eines Entkopplungselementes und der Hauptausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle eines benachbarten kleiner 45° ist.

Dabei ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, dass das Entkopplungselement entweder elektrisch galvanisch oder kapazitiv mit dem Reflektor verbunden ist.

Das erfindungsgemäße System - und dies ist besonders überraschend - weist entscheidungserhebliche Vorteile bei dualpolarisierten Antennen auf, die also insbesondere zumindest ein Kreuzdipol oder zumindest ein Dipolquadrat umfassen. Demgegenüber betreffen die aus der GB 2 171 257 A bekannten Entkopplungselemente nur eine Dipolanordnung einer Polarisation, die zudem benachbart sind.

Ein weiterer Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass bei dualpolarisierten Antennen zwei getrennte Eingänge genutzt werden, zwischen denen eine Entkopplung (oder Isolation) messbar sein muss, während bei der verbesserten Entkopplung bei einer einfacheren Anordnung mit nur einer Polarisation eine derartige Entkopplung nicht messbar ist (da ja nur ein Eingang vorliegt).

Wie erwähnt sind die erfindungsgemäßen Entkopplungselemente bevorzugt stab- und/oder zapfenförmig geformt.

Die erfindungsgemäßen Entkopplungselemente können dabei beispielsweise zwischen zwei Strahlern, beispielsweise zwischen zwei oder mehreren vertikal polarisierten oder horizontal polarisierten Strahlern jeweils im Bereich der Verbindungslinie dieser Strahler angeordnet sein.

Bei Kreuzdipolen beispielsweise können die bevorzugt senkrecht auf dem Reflektorblech sitzenden erfindungsgemäßen Entkopplungselemente in dem unmittelbaren Bereich zwischen den einzelnen Dipolhälften angeordnet sein, z.B. in Draufsicht auf einer Winkelhalbierenden einer Kreuzdipolanordnung.

Ebenso können ein oder mehrere der erfindungsgemäßen Entkopplungselemente beispielsweise bei einem Dipolquadrat innerhalb des Dipolquadrates angeordnet sein, und hierbei wiederum bevorzugt auf einer Winkelhalbierenden des Dipolquadrates.

Die erfindungsgemäßen stabförmigen Entkopplungselemente erstrecken sich wie ausgeführt mit ihrer größten Längserstreckung oder -komponente in Ausbreitungsrichtung der magnetischen Wellen und/oder senkrecht zur Reflektorebene. Dabei können die Entkopplungselemente einen gleichförmigen Querschnitt oder unterschiedlichste Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise mit rundem oder mit regelmäßigem oder unregelmäßigem n-polygonalen, beispielsweise quadratischem oder sechseckförmigem Querschnitt etc.

Der Querschnitt kann dabei aber auch über die Länge der erfindungsgemäßen Entkopplungselemente variieren. Ebenso ist es möglich, dass die Querschnittsflächen nicht rotationssymmetrisch sind, sondern beispielsweise unterschiedliche Längserstreckungen längs zweier senkrecht zueinander stehender und parallel zur Reflektorfläche verlaufende Schnittachsen aufweisen.

Schließlich ist es auch möglich, dass die erfindungsgemäßen Entkopplungselemente insbesondere auch an ihrem zum Reflektorblech gegenüberliegenden Ende mit Ausformungen oder Aufsätzen versehen sind, die sich auch quer zur vertikalen Erstreckungskomponente der Entkoppelungselemente und damit quer zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen und/oder parallel zur Ebene des Reflektorbleches erstrecken können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen

Figur 1 a :

eine schematische Draufsicht auf zwei in vertikaler Anbaurichtung versetzt zueinander angeordneten Dipolen mit dazwischen sitzendem erfindungsgemäßen Entkopplungselement.

Figur 1 b :

eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispieles nach Figur 1a längs des Pfeiles 2 in Figur 1;

Figur 2 :

ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Antenne in Draufsicht;

Figur 3 :

ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einem Kreuzdipol, bei welchem ein anhand der Figuren 1a bis 2 erläutertes erfindungsgemäßes Entkopplungselement verwendet wird;

Figur 3a :

eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3;

Figur 3b :

eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3;

Figur 3c :

eine schematische Seitenansicht des.Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 3 bis 3b längs des Pfeiles 2 in Figur 3;

Figur 4 :

ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall eines Dipolquadrates;

Figur 5 :

eine erfindungsgemäße Antenne mit zwei versetzt zueinander angeordneten Kreuzdipolen;

Figur 6 :

ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand zweier versetzt zueinander angeordneter Dipolquadrate; und

Figuren 7 bis 10:

unterschiedliche Seitendarstellungen verschiedener Ausführungsformen für ein Entkopplungselement.

Nachfolgend wird auf Figur 1a und 1b Bezug genommen, in welche in schematischer Draufsicht eine Antenne 1 mit zumindest zwei Strahlern 3 gezeigt ist, nämlich aus zwei Dipolstrahlern 3a mit jeweils zwei Dipolhälften 13', die gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in entsprechendem geeigneten Abstand vor einem Reflektor 5 oder einem Reflektorblech 5 angeordnet sind. Gemäß der schematischen Seitendarstellung nach Figur 1b sind die jeweils zugehörigen Symmetrierungen 7 ersichtlich, worüber die Dipolhälften 13' gegenüber dem Reflektorblech 5 gehalten sind.

Die Dipolstrahler 3a sind mit ihren Dipolhälften 13' im gezeigten Ausführungsbeispiel auf eine Anbaulinie 11 versetzt zueinander angeordnet.

Zwischen den beiden Strahlern 3 ist ein im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle (also bei Fernfeldbetrachtung senkrecht zur Betrachtungs- oder Zeichenebene), d.h. gleichzeitig auch senkrecht zur Ebene des Reflektors 5 ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement 17 angeordnet, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem stabförmigen und im Querschnitt sechseckigen, d.h. nach Art eines regelmäßigen Sechsecks gebildeten Entkopplungselement 17a besteht.

Das so gebildete Entkopplungselement 17 bzw. 17a ist an seinem Fuß 21 mit dem Reflektor 5 leitend verbunden, beispielsweise galvanisch leitend verbunden oder kapazitiv.

Die Länge des stabförmigen Elementes, d.h. seine Erstreckungsrichtung parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen der so gebildeten Antenne 1, d.h. senkrecht zum Reflektor 5 beträgt bevorzugt 0,05- bis 1-fache der Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbereiches der Antenne.

Der Durchmesser des stabförmigen Elementes kann ebenfalls in weiten Bereichen differieren und beträgt vorzugsweise ca. das 0,01- bis 0,2-fache der zu übertragenden Wellenlängen.

Anhand von Figur 2 ist gezeigt, dass ein entsprechendes Entkopplungselement 17, 17a zwischen zwei zu Figur 1 unterschiedlichen Strahlern vorgesehen sein kann. Es handelt sich bei Figur 2 um jeweils zwei Dipolstrahler, die jeweils paarweise in Parallelausrichtung oberhalb und unterhalb des Entkopplungselementes sitzen. Es ergibt sich dabei eine Seitenansicht gemäß Pfeil 2 in Figur 2, wie sie bezüglich des Ausführungsbeispieles nach Figur 1b wiedergegeben ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sowie den weiteren Figuren 3a bis 3c ist eine Antenne 1 gezeigt, die zwei zu einem Kreuzdipol 3b zusammengefügte Dipolstrahler umfasst. Auf einer Winkelhalbierenden 27 bei der in Draufsicht kreuzförmig angeordneten Dipolstrahler sind im Bereich des Kreuzdipoles 3b liegend jeweils ein entsprechendes Entkopplungselement 17, 17a angeordnet. Es handelt sich hier also um eine dualpolarisierte Antennenanordnung mit einem Kreuzdipol, wobei besonders überraschend ist, dass das Entkopplungsprinzip bereits bei einem derartigen Kreuzdipol funktioniert. Wie bei Kreuzdipolen (oder beispielsweise Dipolquadraten) grundsätzlich bekannt ist, werden also zwei getrennte Eingänge zur Ansteuerung benutzt, zwischen denen eine Entkopplung (oder Isolation) messbar ist, wobei die Verwendung der erfindungsgemäßen Entkopplungseinrichtung auf diesem Wege nachweisbar ist. Dabei ist ferner überraschend, dass das erfindungsgemäße Prinzip der Entkopplungselemente auch dann funktioniert, wenn eine asymmetrische Anordnung verwendet wird, also beispielsweise in den Figuren 3 bis 3c nur eines der beiden Entkopplungselemente verwendet wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist in Draufsicht ein Dipolquadrat 3c in entsprechendem Abstand vor einem Reflektor 5 gezeigt, wobei auf einer Winkelhalbierenden 27 im Bereich des Kreuzdipoles 3c liegend zwei Entkopplungselemente 17, 17 a gezeigt sind, die jeweils in einem Bereich zwischen den Eckpunkten 29 des Dipolquadrates und dem Mittelpunkt 31 des Dipolquadrates liegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind zwei vertikal übereinander angeordnete Strahlereinrichtungen in Form von zwei Kreuzstrahlern 36 vor einem vertikal verlaufenden Reflektor 5 gezeigt, wobei auf der vertikalen Anbau- oder Verbindungslinie 11 mittig ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement 17, 17a gezeigt ist, welches sich ebenfalls wieder parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen der Strahler, mit anderen Worten senkrecht zur Ebene des Reflektors 5 erstreckt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 sind zwei anhand von Figur 4 gezeigte Dipolquadrate 3, 3c im Vertikalabstand längs einer Vertikalverbindungsachse 11 vor einem Reflektor 5 angeordnet, und zwar jeweils mit zwei innerhalb des Dipolquadrates entsprechend anhand von Figur 4 erläuterten Entkopplungselementen 17, 17a. Zusätzlich ist längs der vertikalen Verbindungslinie 11 im gezeigten Ausführungsbeispiel mittig zwischen den beiden aufeinander zuweisenden Eckpunkten 35 der so gebildeten Dipolquadrate 3c ein fünftes senkrecht zum Reflektor 5 sitzendes stabförmiges Entkopplungselement eingezeichnet.

Der grundsätzlich Aufbau der Antenneneinrichtung und die Verwendung von entsprechenden Entkopplungselementen 17, 17a ist für verschiedene Antennentypen beschrieben worden. Es sind hier noch beliebig weitere Abwandlungen von Antennen, d.h. insbesondere andere Antennentypen und der Aufbau und die Anordnung unterschiedlicher Strahler denkbar, bei denen allesamt die erläuterten Entkopplungselemente 17, 17a eingesetzt werden können.

Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen können die Entkopplungselemente 17, 17a auch in weiten Bereichen anders geformt sein, insbesondere auch mit einem anderen Querschnitt versehen sein. Der Querschnitt der Entkopplungselemente 17, 17a kann beispielsweise n-polygonal, rund, elliptisch, mit teilweise konvexen und konkaven aufeinanderfolgenden Umfangsabschnitten oder auch in sonstiger Weise ausgebildet sein, wobei die gesamte Längserstreckung des so gebildeten Entkopplungselementes 17, 17a bzw. dessen Erstreckungskomponente senkrecht zum Reflektor 5 und/oder parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen der Antenne 1 ein Maß aufweist, welches größer ist als das Querschnittsmaß in einer beliebigen Querrichtung parallel zur Ebene des Reflektors 5. So kann die Querschnittsform quer zur Erstreckungsrichtung oder parallel zum Reflektor 5 über die Länge des Entkopplungselementes 17, 17a nicht nur von dessen Erstreckungsgröße sondern auch von der Form her variieren. Insbesondere kann an dem oben liegenden Ende des Entkopplungselementes 17, 17a, also gegenüberliegend zu seinem auf dem Reflektor 5 sitzenden Fuß 21 noch weitere Strukturelemente vorgesehen sein, beispielsweise kegel- oder kugelförmige Aufsätze, oder unsymmetrische Ansätze, balkenförmige Ansätze etc., wobei diese Ansätze ein Maß in Parallelrichtung zum Reflektor 5 oder quer zur Ausbreitungsrichtung elektromagnetischen Wellen aufweisen, welches kürzer ist, als die Erstreckungskomponente in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen, also senkrecht zum Reflektor 5.

Von daher ist die Haupterstreckungsrichtung 25 (Figur 1a) des erfindungsgemäßen Entkopplungselementes 17 in einem Winkelbereich von mehr als 45° gegenüber der Ebene des Reflektors 5 bis hin zu bevorzugt 90°, also senkrecht zur Ebene des Reflektors 5 verlaufend vorgesehen.

Anhand von Figur 7 werden weitere Variationsmöglichkeiten bzgl. der Entkopplungselemente 17 gezeigt. Figur 7 zeigt dabei eine Querschnittsdarstellung die Reflektorebene 5 und ein darauf sitzendes Entkopplungselement 17, welches wie erläutert auch schräg, also nicht senkrecht zur Ebene des Reflektorbleches 5 angeordnet sein kann. Der Winkel α, d.h. der von der Senkrechten 41 auf die Ebene des Reflektors 5 zur Erstreckungsrichtung 43 des Entkopplungselements 17 gebildete Winkel α ist dabei kleiner als 45°, vorzugsweise kleiner als 30° oder 15°, bevorzugt eben 0°. Die Normale 41, bezogen auf die Ebene des Reflektors 5, entspricht dabei in der Fernfeldbetrachtung der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen.

Anhand von Figur 8 ist gezeigt, dass das Entkopplungselement auch über seine Längserstreckung in der Höhe unterschiedliche Querschnittsformen und -maße aufweisen kann.

Anhand von Figur 9 ist gezeigt, dass an dem Entkopplungselement Auf- oder Ansätze 45 insbesondere am oberen Ende des Entkopplungselements 17 ausgebildet sein können, die zudem auch das Außenmaß des darunter befindlichen Teils des Entkopplungselements 17 überragen. Anhand von Figur 9 ist z. B. ein kugelförmiger Aufsatz gezeigt.

Anhand von Figur 10 ist demgegenüber ein kurzer stabförmiger Aufsatz 45 angedeutet, dessen maximale Quererstreckung aber geringer ist als die Gesamthöhe des Entkopplungselements 17.