ANTENNE, INSBESONDERE MOBILFUNKANTENNE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere Mobilfunkantenne, nach den Ansprüchen 1-4.

[0002] Mobilfunkantennen für Mobilfunk-Basisstationen sind üblicherweise so aufgebaut, dass vor einer Reflektorebene in Vertikalrichtung übereinander sitzend mehrere Strahleranordnungen vorgesehen sind. Diese Strahleranordnungen können also aus einer Vielzahl von Dipolstrahlern bestehen, beispielsweise auch in Form von Kreuzdipolen, in Form eines Dipolquadrates etc., also in Form von eine Dipolstruktur aufweisenden Strahlertypen. Ebenso sind auch Antennen als sogenannte Patchstrahler bekannt.

[0003] Bekanntermaßen sind unterschiedliche Mobilfunkfrequenzbereiche vorgesehen, beispielsweise für das sog. GSM-900-Netz des 900 MHz-Frequenzbereiches, für das sogenannte GSM-1.800-Netz des 1.800 MHz-Bereiches oder beispielsweise auch der 1.900 MHz-Frequenzbereich, wie er üblicherweise in den USA und in einer Vielzahl weiterer Staaten eingesetzt wird. Für die nächste Mobilfunkgeneration, nämlich das UMTS-Netz ist ein Frequenzbereich um 2.000 MHz vorgesehen.

[0004] Von daher ist es üblich, derartige Mobilfunkantennen zumindest als Dualband-Antennen auszubilden, wobei auch Tripelband-Antennen (beispielsweise für das 900 für das 1.800 und das 1.900 oder beispielsweise das 2.000 MHz-Band) in Frage kommen.

[0005] Darüber hinaus werden bevorzugt die Antennen als dualpolarisierte Antennen für einen Betrieb mit einer Polarisation von +45° und -45° ausgelegt. Es ist weiterhin üblich, derartige Antennen durch eine Kunststoffhaube gegen Witterungseinflüsse zu schützen. Dieses sogenannte Radom hat jedoch vorwiegend mechanische Aufgaben zu erfüllen und umhüllt gleichermaßen alle strahlenden Antennenteile. Eine derartige Antenne für den Betrieb in zumindest zwei versetzt zueinander liegenden Frequenzbändern ist beispielsweise aus der DE 198 23 749 A1 bekannt geworden.

[0006] Bei derartigen Zweiband-Antennen oder allgemein Mehrband-Antennen stellt sich dann jedoch häufig das Problem, dass die Halbwertsbreiten des Strahlungsdiagrammes in Azimutrichtung für die verschiedenen Frequenzbereiche, also für die verschiedenen Frequenzbänder unterschiedlich breit sind. Darüber hinaus besteht bei Zweiband- oder allgemein bei Mehrband-Antennen ferner das Problem, dass kreuzpolare Komponenten entstehen können, die zu einer Verschlechterung der Strahlungscharakteristik führen. Schließlich kann aber auch das VSWR-Verhältnis und/oder die Entkopplung nachteilig beeinflusst werden.

[0007] Grundsätzlich ist aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Antennen bekannt, die jedoch nur für einen einzigen Frequenzbandbereich konzipiert sind, also nur in einem Frequenzbereich empfangen und senden können. Dabei kann es sich um linear polarisierte oder auch um dualpolarisierte Antennen zur Übertragung lediglich in diesem erwähnten einen Frequenzband handeln. Derartige nur in einem Frequenzband arbeitende Antennen sind beispielsweise aus den Veröffentlichungen DE 199 01 179 A1, DE 198 21 223 A1, DE 196 27 015 C2, DE US 6,069,590 A sowie der US 6,069,586 A bekannt. Alle diese Vorveröffentlichungen befassen sich jedoch mit andersartigen Problemen, in der Regel mit der Frage der Entkopplung zweier Polarisationen in dem gleichen Frequenzband. Dazu werden in der Regel elektrisch leitende Teile verwendet um parasitärstrahlende Entkopplungselemente zu erzeugen.

[0008] Schließlich ist ein Dual-Band-Antennenarray aus der WO 99/59233 A bekannt. Dieses Antennenarray umfasst Patchantennenelemente, oberhalb derer Dipolstrahler in Form von Kreuzdipolen angeordnet sind. Die Kreuzdipole sind dabei oberhalb einer leitenden Platte angeordnet, welche als parasitäres Element für die Patchantenne und als Reflektor für die Kreuzdipole dient.

[0009] Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von der gattungsbildenden Antenne gemäß der DE 198 23 749 A1 zumindest für den Betrieb in zwei Frequenzbereichen oder -bändern (unabhängig, ob die Antenne nur in einer Polarisation oder in mehreren Polarisationen betrieben wird) eine deutliche Verbesserung bezüglich der Halbwertsbreite und/oder der Unterdrückung der kreuzpolaren Komponente und/oder des VSWR-Verhältnisses und/oder bezüglich der Entkopplung bzw. einer Bandbreitenerhöhung zu realisieren.

[0010] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1, 2, 3 und/oder 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0011] Es muss als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, dass die vorstehend genannten Vorteile mit vergleichsweise einfachen Mitteln realisierbar sind. Dabei kann der erwähnte dielektrische Körper in Draufsicht n-polygonal gestaltet sein. Er kann sich beispielsweise oberhalb einer Dipolstrahler-Anordnung, beispielsweise in Form eines Kreuzdipoles, beispielsweise unter Verwendung von Kreuzdipolen, Dipolquadraten oder unter Verwendung von Patchstrahlern erstrecken.

[0012] Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße dielektrische Körper, der nachfolgend auch teilweise als dielektrische Abstimmplatte bezeichnet wird, in Draufsicht symmetrisch gestaltet sein, vor allem zumindest Abschnitte aufweisen, die bezüglich einer einzelnen Strahleranordnung symmetrisch zu dieser ausgebildet und angeordnet sind.

[0013] Darüber hinaus erweist es sich ferner als günstig, ergänzend oder alternativ entsprechende dielektrische Körper auch zwischen zwei in der Regel in Vertikalrichtung übereinander vor einer vertikalen Reflektorebene angeordnete Strahleranordnungen im Abstand vor dem Reflektorblech anzuordnen.

[0014] Die erfindungsgemäßen dielektrischen Körper können beispielsweise aus geeignetem Kunststoffmaterial, beispielsweise Polystyrol, Glasfaserkunststoff (GFK) etc. bestehen.

[0015] Bevorzugt wird ein Material für den dielektrischen Körper verwendet, dessen Dielektrikum keinen hohen Verlustfaktor aufweist.

[0016] Die Erfindung wirkt sich besonders günstig beispielsweise in dem Frequenzbereich von 800 bis 1.000 MHz und von 1.700 bis 2.200 MHz aus.

[0017] Bevorzugt ist der dielektrische Körper plattenförmig ausgestaltet und erstreckt sich in einer Parallelebene vor dem Reflektor. Er kann aber mit aus dem gleichen Material bestehenden Befestigungseinrichtungen oder Standfüßen (allgemein Distanzhalter etc.) versehen sein, um ihn in einem vorbestimmten, für günstig erachteten Abstand vor dem Reflektorblech anzuordnen. Bevorzugt ist die Erstreckungshöhe niedriger als λ/2.

[0018] Mit der erfindungsgemäßen Antenne lässt sich eine deutliche Verringerung der Frequenzabhängigkeit der Halbwertsbreite realisieren. Häufig sind die Mobilfunkantennen so eingestellt, dass sie eine Halbwertsbreite von 65° haben. Diese 65°-Halbwertsbreite lässt sich aber in der Regel für die zumindest beiden Frequenzbänder, vor allem wenn sie sehr breitbandig sind, normalerweise nicht völlig identisch einstellen. Von daher ist eine Abweichung bezüglich der zumindest beiden vorgesehenen Frequenzbänder von beispielsweise 65° ± 10° (oder zumindest ±7°) im Stand der Technik üblich. Erfindungsgemäß lässt sich diese Abweichung nunmehr auf 65° ± 5° (oder sogar nur ±4° und weniger) verbessern.

[0019] Bekanntermaßen werden häufig die Antennen so justiert, dass sie jeweils in einem horizontalen 120'-Sektorwinkel abstrahlen. Dieser wird auch Sektor genannt. Dadurch werden also pro Antennenmast drei Sektoren gebildet. In den Sektorgrenzen strahlt also eine entsprechende Mobilfunkantenne in einem Winkel von +60° bzw. -60° ab, wobei die Unterdrückung der kreuzpolaren Komponente, insbesondere an den Sektorgrenzen nach dem Stand der Technik vor allem bei breitbandigen Antennen schlechte Werte aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Antenne unter Verwendung des dielektrischen Abstimmkörpers lässt sich hier selbst in den Sektorgrenzen bei ± 60° ein Verhältnis von 10 dB oder noch besser bezüglich der Unterdrückung der kreuzpolaren Komponente realisieren.

[0020] Werden - was erfindungsgemäß nicht zwingend notwendig ist - in einer Multiband-Antennenanordnung (also zumindest in einer Dualband-Antennenanordnung) zudem kreuzweise polarisierte Strahler verwendet, so lässt sich in diesem Falle die Entkopplung ebenfalls deutlich verbessern. Die geforderte Entkopplung weist eine Größenordnung von mehr als 30 dB auf. Dies ist vor allem bei breitbandigen Antennen oder Antennen mit elektrisch einstellbarer Absenkung ein sehr großes Problem. Bei der erfindungsgemäßen Antenne wird dieser Wert deutlich übertroffen, vor allem dann auch, wenn die Antennen breitbandig und zusätzlich elektrisch einstellbar sind.

[0021] Schließlich ergibt sich auch als positiv eine Bandbreitenerweiterung insbesondere für die höheren Frequenzen.

[0022] Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass die vorstehend genannten Vorteile sich mit dem erfindungsgemäßen dielektrischen Körper positiv vor allem für den höheren Frequenzbereich oder die vorgesehenen mehreren Frequenzbereiche auswirken, wobei die erfindungsgemäßen Maßnahmen nahezu keinen Einfluss auf die niedrigeren oder jeweils niedrigsten vorgesehenen Frequenzbereiche haben.

[0023] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:

Figur 1 :

eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne für den Mobilfunkbereich mit mehreren Strahlern und einem erfindungsgemäß vorgesehenen dielektrischen Körper;

Figur 2 :

eine schematische Querseitenansicht senkrecht zur vertikalen Längserstreckung der Antenne in Figur 1;

Figur 3 :

eine vertikale Stirnseitenansicht der in Figur 1 und 2 wiedergegebenen Antenne;

Figur 4 :

ein zu Figur 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel in Draufsicht;

Figur 5 :

eine entsprechende Querseitenansicht der in Figur 4 wiedergegebenen Antenne;

Figur 6 :

eine Stirnseitenansicht (der in den Figuren 4 und 5 wiedergegebenen Antenne);

Figur 7 :

eine schematische Draufsicht auf einen aus meh- reren Teilen bestehenden dielektrischen Körper; und

Figur 8 :

eine schematische Querschnittdarstellung eines mit Distanzhaltern oder Füßen versehenen dielektrischen Körpers.

[0024] In einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3 umfasst die Antenne 1 fünf Einzelstrahler, nämlich zwei in Vertikalrichtung versetzt zueinander liegende erste Strahler 4a für einen ersten niedrigeren Frequenzbereich und drei in Vertikalrichtung versetzt liegende zweite Strahler 4b für einen höheren Frequenzbereich.

[0025] Bei den ersten Strahlern 4a handelt es sich um Dipolstrahler 7, die nach Art eines Dipolquadrates 13 angeordnet und über sogenannte Symmetrierungen 7', die zu ihrem gemeinsamen Mittelpunkt zumindest teilweise zulaufen, gehalten und an einem elektrisch leitenden Reflektor 11 befestigt sind.

[0026] Die innerhalb dieser ersten Strahler 4a angeordneten zweiten Strahler 4b sind im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Art eines Kreuzdipoles 15 mit zwei senkrecht zueinander stehenden Dipolen gebildet.

[0027] Die zwischen den ersten Strahlern 4a vorgesehene, ebenfalls zur Gruppe der zweiten Strahler 4b gehörende mittlere Strahlereinrichtung 4b besteht in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls wieder aus einem aus vier Dipolen 16 gebildeten Dipolquadrat 17, welches im Prinzip vergleichbar und ähnlich den großen Dipolquadraten der ersten Strahler 4a aufgebaut ist.

[0028] Die erwähnten Strahler sind vor dem vertikal ausgerichteten Reflektor 11 angeordnet, wobei der Reflektor 11 beispielsweise aus einem Reflektorblech 11' gebildet sein kann, und zwar mit zwei an seinen Vertikalseiten 12 aus der Reflektorebene in Abstrahlrichtung aufgestellten Randabschnitten 12'.

[0029] Wie sich aus den Darstellungen gemäß den Figuren 1 bis 3 ergibt, ist ferner zur Verbesserung diverser Antenneneigenschaften ein dielektrischer Körper 21 vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel plattenförmig gestaltet ist und sich zumindest im Wesentlichen parallel zur Reflektorebene erstreckt. Er liegt bevorzugt in einem Abstand vor der Reflektorebene, der kleiner als λ/2 des höchsten übertragenen Frequenzbereiches oder kleiner als λ/2 der zugehörigen Mittenfrequenz des höchsten Frequenzbereiches ist. Die Dicke des dielektrischen Körpers kann in weiten Bereichen unterschiedlich gewählt werden. Gute Werte liegen zwischen 2 % bis 30 %, insbesondere 5 % bis 10 % des Abstandes der Strahlerelemente der ersten Strahler 4a vom zugehörigen Reflektor 11.

[0030] Wie es sich insbesondere aus der Draufsicht gemäß Figur 1 im Verhältnis zu den beiden Seitenansichten gemäß Figuren 2 und 3 ergibt, weist der dielektrische Körper 21 zumindest eine Erstreckungskomponente 22 auf, die parallel zur Ebene des Reflektors 11 verläuft, die größer ist als seine Dicke und/oder größer ist als der Abstand seiner Mittelebene zur Ebene des Reflektors 11 und/oder größer ist als der Abstand der Strahlerelemente 4b, 15 der für den oberen Frequenzbereich vorgesehenen Strahlerelemente zur zugehörigen Ebene des Reflektors 11.

[0031] Der in Rede stehende dielektrische Körper 21 oder zumindest die Größe der Fläche des dielektrischen Körpers 21, wie sie sich in senkrechter Projektion auf die Ebene des Reflektors 11 ergibt, kann dabei ebenfalls größer als das Quadrat aus dem Abstandsmaß sein, welches sich ergibt

• aus dem Abstand zwischen der Ebene des Reflektors 11 und dem dielektrischen Körper 21, oder
• aus dem Abstand zwischen der Ebene des Reflektors 11 und einer durch den dielektrischen Körper 21 hindurch verlaufenden Mittelebene, oder
• aus dem Abstand zwischen der Ebene des Reflektors 11 und der zur Reflektorebene abweisend liegenden äußeren Begrenzungsfläche des dielektrischen Körpers 21.

[0032] Wie aus den Zeichnungen auch zu ersehen ist, ist der nicht eine Schutzhaube bildende dielektrische Körper so vorgesehen, dass er sich zumindest teilweise oberhalb von Teilen der Strahleranordnung in Abstand vor dem Reflektor 11 parallel erstreckt.

[0033] Der sich dabei parallel zum Reflektor 11 erstreckende dielektrische Körper 21 kann dabei bei senkrechter Draufsicht auf den Reflektor ein flächiges Erstreckungsmaß aufweisen, das größer ist als das sich parallel zur Ebene des Reflektors 11 ergebende flächige Erstreckungsmaß möglicher Distanzhalter, Füße oder sonstiger zum dielektrischen Körper 21 gehörender oder mit diesem verbundener oder zum Reflektor 11 verlaufender Befestigungselemente.

[0034] Schließlich erweist es sich ebenfalls als günstig, wenn der dielektrische Körper ganz oder zumindest mit einem Abschnitt in Abstand vor dem Reflektor 11 angeordnet ist, und zwar oberhalb der für den oberen Frequenzbereich vorgesehenen Strahleranordnung. Ebenfalls erweist es sich als günstig, wenn sich der dielektrische Körper ganz oder zumindest mit einem Abschnitt unterhalb der für den unteren Frequenzbereich vorgesehenen Strahleranordnung befindet. Beide vorstehend genannten Bedingungen sollen bevorzugt gleichzeitig erfüllt sein, wobei die Wirkung dann besonders günstig ist, wenn sich der dielektrische Körper 21 also ganz oder mit zumindest einem Abschnitt oberhalb der für den oberen Frequenzbereich vorgesehenen Strahleranordnung und gleichzeitig unterhalb der für den unteren Frequenzbereich vorgesehenen Strahleranordnung befindet und sich dabei ganz oder im wesentlichen parallel zum Reflektor erstreckt. Wenn sich der dielektrische Körper nicht ganz oberhalb der für den oberen Frequenzbereich vorgesehenen Strahler und nicht ganz unterhalb der für den unteren Frequenzbereich vorgesehenen Strahler befindet, so ist die Wirkung dann besonders vorteilhaft, wenn sich der dielektrische Körper 21 bezogen auf sein Gesamtvolumen und/oder sein Gesamtgewicht zumindest im ausreichendem Maße in dieser Position befindet, also sich z.B. mit mehr als zumindest 30%, 40%, 50% oder vor allem mit mehr als 60%, 70%, 80% oder 90% seines gesamten Gewichtes und/oder Volumens im angegebenen Bereich befindet.

[0035] In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist dabei ferner zu ersehen, dass der zumindest eine dielektrische Körper 21 in der Projektion senkrecht zu dem darunter befindlichen Reflektor 11 kleiner als das Reflektorblech ist. Allerdings kann der dielektrische Körper auch eine Größe aufweisen, die letztlich der Größer des Reflektors 11 entspricht.

[0036] Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der dielektrische Körper 21 mit einem ersten Abschnitt symmetrisch innerhalb der ersten Strahler 4a und damit oberhalb der darin befindlichen zweiten Strahler 4b angeordnet, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel - da die ersten Strahler 4a aus einem Dipolquadrat gebildet sind - in quadratischer Form.

[0037] Der so gebildete dielektrische Körper 21, also die dielektrische Abstimmplatte 21, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit mittlerem Vertikalabschnitt 21b versehen, der die Abschnitte 21a im Bereich der Dipolquadrate 13 der im gezeigten Ausführungsbeispiel versetzt zueinander liegenden beiden ersten Strahleranordnungen 4a verbindet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist also die so gebildete dielektrische Abstimmplatte 21 einstückig gestaltet. Sie könnte aber auch aus mehreren Teilen bestehen, die zumindest näherungsweise der in Figur 1 wiedergegebenen Form entsprechen, also beispielsweise zwei Abschnitte 21a umfassen, die quadratisch gestaltet und entsprechend dem Dipolquadrat 13 jeweils konzentrisch zu diesem parallel zur Reflektorebene angeordnet sind. Zwischen diesen beiden Abschnitten 21a könnte dann der längere Verbindungsabschnitt 21b verlaufend vorgesehen sein.

[0038] Insbesondere für die höheren Frequenzen z.B. von 1.700 bis 2.200 MHz (beispielsweise bis 2.170 MHz) lässt sich dadurch die Halbwertsbreite, der Wert für die Unterdrückung der kreuzpolaren Komponente, die Entkopplung, wie aber auch die Bandbreitenerhöhung in vorteilhafter Weise verbessern. Nachteilige Einflüsse für den niedrigeren Frequenzbereich oder die niedrigen Frequenzbänder sind praktisch nicht feststellbar.

[0039] Wie aus den Zeichnungen nur indirekt zu entnehmen ist, ist der dielektrische Körper bevorzugt mechanisch an den Strahlern befestigt, beispielsweise an deren Symmetrierungen.

[0040] Das Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 4 bis 6 unterscheidet sich von demjenigen nach Figuren 1 bis 3 dadurch, dass hier für die zweiten Strahler 4b (anstelle der Kreuzstrahler 15) Patchstrahler 27 verwendet werden, also Flächenstrahler, beispielsweise in Form eines quadratischen Strahlerelementes, welche in geeigneter Abstandshöhe vor dem Reflektor 11 mittig und symmetrisch mit gleicher Polarisationsausrichtung zu den ersten Strahlern 4a ausgerichtet sind. Zwischen den beiden, jeweils im ersten Strahler 4a vorgesehenen Patchstrahlern 27 ist in der Mitte liegend noch ein weiterer Patchstrahler 27 vorgesehen, der in anderer Höhe liegen kann, wie sich insbesondere aus der Längsseitendarstellung gemäß Figur 5 und der stirnseitigen Ansicht gemäß Figur 6 ergibt. Aber auch die noch verbleibenden ersten, nach Art eines Dipolquadrates gebildeten Dipolstrahler 4a könnten ebenfalls durch Patchstrahler ersetzt werden, so dass die Antenne insgesamt als Patch-Antenne aufgebaut ist.

[0041] Auch bei dieser Antenne ist ein entsprechender dielektrischer Körper 21 als dielektrisches Abstimmelement oder als dielektrische Abstimmplatte 21 vorgesehen, wie aus den Darstellungen zu entnehmen ist.

[0042] Der dielektrische Körper 21 kann durch geeignete Weise beispielsweise an den Symmetrierungen 7' der einzelnen Strahlerelemente verankert und gehaltert sein. Er kann auch mit Standfüßen versehen sein, die beispielsweise ebenfalls dielektrisch oder aus Metall gebildet, also auch leitend sein können.

[0043] Der dielektrische Körper 21 muss nicht einteilig gebildet sein. Er kann auch aus mehreren getrennten separaten Teilabschnitten bestehen, die dann zu einer gewünschten Form quasi zusammengefügt werden, wobei es unschädlich ist, wenn die einzelnen Elemente, aus denen der dielektrische Körper 21 gebildet sein kann, in Anbaurichtung nicht vollflächig zusammenliegen, sondern beispielsweise in einer schematischen Draufsicht gemäß Figur 7 zwischen den einzelnen Elementen Abstandspalte 31 verbleiben.

[0044] Anhand von Figur 8 ist nur schematisch bezüglich eines Querschnittes durch das Element 21 gezeigt, dass das dielektrische Abstimmelement bzw. der dielektrische Körper auch mit Abstandshaltern zur Befestigung am Reflektor 21 versehen sein kann, wobei die Abstandselemente 41 separate Distanzhalter sein können oder aus dem gleichen Material bestehen können, wie der dielektrische Körper 21 selbst. Wo und in welcher Größe die Abstandshalter oder Distanzhalter ausgebildet sind, lässt sich in weiten Bereichen beliebig variieren.

[0045] Ebenfalls kann die Form in weiten Bereichen differieren. Die Form kann dabei so verändert werden, dass sich die gewünschten vorteilhaften Antenneneigenschaften einstellen und realisieren lassen.

Ansprüche

1. Antenne für den Betrieb in zumindest zwei Frequenzbereichen, mit folgenden Merkmalen

- die Antenne ist mit einer Schutzhaube aus nicht-leitendem Material versehen,

- unter der Schutzhaube und vor dem Reflektor (11) sind die Strahler der Antenne angeordnet,

- die Strahler (4a, 13) für einen unteren Frequenzbereich sind in einem ersten Abstand oder in einem ersten Abstandsbereich vor dem Reflektor (11) angeordnet,

- die Strahler (4b, 15) für den höheren Frequenzbereich sind demgegenüber in einem zweiten Abstand oder in einem zweiten Abstandsbereich vor dem Reflektor (11) näher an diesem liegend angeordnet,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale

- es ist zumindest ein nicht die Schutzhaube bildender dielektrischer Körper (21) vorgesehen,

- der zumindest eine dielektrische Körper (21) ist mit mehr als 30% seines Volumens und/oder mit mehr als 30% seines Gewichtes in dem Bereich zwischen dem Reflektor (11) und dem ersten Abstand bzw. dem ersten Abstandsbereich der Strahler (4a, 13) für den unteren Frequenzbereich angeordnet, und

- der zumindest eine dielektrische Körper (21) ist mit mehr als 30% seines Volumens und/oder mehr als 30% seines Gewichtes vom Reflektor (11) aus betrachtet oberhalb des zweiten Abstandes bzw. des zweiten Abstandsbereiches der für den oberen Frequenzbereich vorgesehenen Strahler (4b, 15) angeordnet.

2. Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale

- es ist zumindest ein nicht die Schutzhaube bildender dielektrischer Körper (21) vorgesehen, und

- der dielektrische Körper (21) ist zumindest teilweise in dem sich parallel zum Reflektor (11) erstreckenden Abstandsraum angeordnet, der durch die Strahler (4a, 13) für den unteren Frequenzbereich und die Strahler (4b, 15) für den oberen Frequenzbereich vorgesehen ist, und

- der dielektrische Körper (21) umfasst zudem eine zur Ebene des Reflektors (11) parallel verlaufende Erstreckungskomponente (22), die größer ist als seine senkrecht zur Ebene des Reflektors (11) verlaufende Dicke und/oder größer ist als der Abstand der Mittelebene des dielektrischen Körpers (21) zur Ebene des Reflektors (11) und/oder größer ist als der Abstand der Strahlerelemente (4b, 15) der für den oberen Frequenzbandbereich vorgesehenen Strahlerelemente (4b, 15) zur zugehörigen Ebene des Reflektors (11).

3. Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale

a) es ist zumindest ein nicht die Schutzhaube bildender dielektrischer Körper (21) vorgesehen, und

b) der dielektrische Körper (21) ist bei senkrechter Draufsicht auf den Reflektor (11) so angeordnet,

- dass der dielektrische Körper (21) in Höhe eines Dipolquadrates (13, 17) oder einer dipolquadratähnlichen Strahleranordnung liegt und dabei innerhalb des Dipolquadrates (13, 17) oder der dipolquadratähnlichen Strahleranordnung angeordnet ist, und/oder

- dass der dielektrische Körper (21) oberhalb eines Dipolstrahlers und/oder eines Kreuzstrahlers (15) oder Patchstrahlers (17) und damit gegenüber diesen Strahlern zum Reflektor (11) entfernter angeordnet ist,

c) die Gesamtfläche des dielektrischen Körpers (21) oder zumindest die Größe der Fläche des dielektrischen Körpers (21), die sich in senkrechter Projektion auf die Ebene des Reflektors (11) ergibt, ist größer als das Quadrat aus dem Abstandsmaß, erhältlich aus dem Abstand zwischen der Ebene des Reflektors (11), und

- dem dielektrischen Körper (21), oder

- aus dem Abstand zwischen der Ebene des Reflektors (11) und einer durch den dielektrischen Körper (21) hindurch verlaufenden Mittelebene, oder

- aus dem Abstand zwischen der Ebene des Reflektors (11) und der zur Reflektorebene (11) abweisend liegenden äußeren Begrenzungsfläche des dielektrischen Körpers (21).

4. Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale

- es ist zumindest ein nicht die Schutzhaube bildender dielektrischer Körper (21) vorgesehen, und

- der dielektrische Körper (21) erstreckt sich zumindest teilweise oberhalb von Teilen der Strahleranordnungen (4a, 13; 4b, 15) im Abstand vor dem Reflektor (11),

- der dielektrische Körper (21) erstreckt sich parallel zum Reflektor (11), und

- der dielektrische Körper (21) weist bei senkrechter Draufsicht auf den Reflektor ein flächiges Erstreckungsmaß auf, das größer ist als das sich parallel zur Ebene des Reflektors (11) ergebende flächige Erstreckungsmaß möglicher Distanzhalter, Füße oder sonstiger zum dielektrischen Körper (21) gehörender oder mit diesem verbundener und zum Reflektor (11) verlaufender Befestigungselemente.

5. Antenne nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine dielektrische Körper (21) in der Projektion senkrecht zum Reflektor (11) kleiner als der darunter befindliche Reflektor (11) ist.

6. Antenne nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine dielektrische Körper (21) in der Projektion senkrecht zum Reflektor (11) genauso groß ist wie der darunter befindliche Reflektor (11).

7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (21) mechanisch an den Strahlern (4a, 13; 4b, 15) befestigt ist.

8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine dielektrische Körper (21) in Draufsicht n-polygonal gestaltet ist.

9. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine dielektrische Körper (21) zumindest im Wesentlichen plattenförmig gestaltet ist.

10. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (21) oder zumindest Teile von ihm symmetrisch zu einem vorgegebenen Strahler (4a, 4b) ausgebildet ist bzw. sind.

11. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (21) so angeordnet ist, dass er zu über 50% unterhalb eines Abstandes λ/2 von der Ebene des Reflektors (11) bezogen auf den höheren Frequenzbereich bzw. Mittenfrequenzbereich zu liegen kommt.

12. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der dielektrische Körper (21) zumindest in seinen wesentlichen Teilen in einem Bereich erstreckt, der oberhalb der Strahleranordnung für den höchsten Frequenzbereich zu liegen kommt.

13. Antenne nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (21) aus Kunststoff besteht, aus Polystyrol, aus ABS oder aus GfK-Kunststoff besteht.

14. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (21) materialmäßig so ausgewählt ist, dass er einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor aufweist, bevorzugt in einer Größenordnung von 10^-3 oder kleiner, insbesondere kleiner als 10^-4, insbesondere 10^-5.

15. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Körper (21) insbesondere bei Mobilfunkantennen für das 900 MHz, das 1.800 MHz und/oder das 2.000 MHz-Band eingesetzt ist.

16. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

- der zumindest eine dielektrische Körper (21) ist mit mehr als 50% seines Volumens und/oder mit mehr als 50% seines Gewichtes in dem Bereich zwischen Reflektor (11) und dem ersten Abstand bzw. dem ersten Abstandsbereich der Strahler (4a, 13) für den unteren Frequenzbereich angeordnet, und

- der zumindest eine dielektrische Körper (21) ist mit mehr als 50% seines Volumens und/oder mehr als 50% seines Gewichtes vom Reflektor (11) aus betrachtet oberhalb des zweiten Abstandes bzw. des zweiten Abstandsbereiches der für den oberen Frequenzbereich vorgesehenen Strahler (4b, 15) angeordnet.

17. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

- der zumindest eine dielektrische Körper (21) ist mit mehr als 70% seines Volumens und/oder mit mehr als 70% seines Gewichtes in dem Bereich zwischen Reflektor (11) und dem ersten Abstand bzw. dem ersten Abstandsbereich der Strahler (4a, 13) für den unteren Frequenzbereich angeordnet, und

- der zumindest eine dielektrische Körper (21) ist mit mehr als 70% seines Volumens und/oder mehr als 70% seines Gewichtes vom Reflektor (11) aus betrachtet oberhalb des zweiten Abstandes bzw. des zweiten Abstandsbereiches der für den oberen Frequenzbereich vorgesehenen Strahler (4b, 15) angeordnet.

Claims

1. Antenna for operation in at least two frequency bands, having the following features:

- the antenna is provided with a protective shroud composed of non-conductive material,

- the radiating elements of the antenna are arranged underneath the protective shroud and in front of the reflector (11),

- the radiating elements (4a, 13) for a lower frequency band are arranged at a first distance, or in a first distance range, in front of the reflector (11),

- the radiating elements (4b, 15) for the higher frequency band are, in contrast, arranged at a second distance, or in a second distance range, in front of the reflector (11), but closer to it,

characterized by the following further features:

- at least one dielectric body (21) which does not form the protective shroud is provided,

- more than 30% of the volume, and/or more than 30% of the weight, of the at least one dielectric body (21) is arranged in the region between the reflector (11) and the first distance or the first distance range of the radiating elements (4a, 13) for the lower frequency band, and

- more than 30% of the volume and/or more than 30% of the weight of the at least one dielectric body (21) is arranged, as seen from the reflector (11), at more than the second distance or the second distance range for the radiating elements (4b, 15) which are provided for the upper frequency band.

2. Antenna according to the precharacterizing clause of Claim 1
characterized by the following further features:

- at least one dielectric body (21) which does not form the protective shroud is provided, and

- at least part of the dielectric body (21) is arranged in the distance area which extends parallel to the reflector (11) and is provided by the radiating elements (4a, 13) for the lower frequency band and by the radiating elements (4b, 15) for the upper frequency band, and

- the dielectric body (21) also has an extent component (22) which runs parallel to the plane of the reflector (11), is greater than its thickness running at right angles to the plane of the reflector (11), and/or is greater than the distance between the centre plane of the dielectric body (21) and the plane of the reflector (11), and/or is greater than the distance between the antenna element (4b, 15) of those antenna elements (4b, 15) which are provided for the upper frequency range and the associated plane of the reflector (11).

3. Antenna according to the precharacterizing clause of Claim 1
characterized by the following further features:

a) at least one dielectric body (21) which does not form the protective shroud is provided, and

b) in a vertical plan view of the reflector (11), the dielectric body (21) is arranged such

- that the dielectric body (21) is located at the same level as a dipole square (13, 17) or as a radiating element arrangement which is similar to a dipole square and, in this case, is arranged within the dipole square (13, 17) or within the radiating element arrangement which is similar to a dipole square, and/or

- that the dielectric body (21) is arranged above a dipole radiating element and/or above a cruciform radiating element (15) or patch radiating element (17), and is thus arranged further away from the reflector (11) than these radiating elements,

c) the entire surface area of the dielectric body (21) or at least the size of the surface area of the dielectric body (21) which is produced by a right-angle projection onto the plane of the reflector (11), is larger than the square of the linear distance which is obtained from the distance between the plane of the reflector (11) and

- the dielectric body (21), or

- from the distance between the plane of the reflector (11) and a centre plane which runs through the dielectric body (21) or

- from the distance between the plane of the reflector (11) and the outer boundary surface, facing away from the reflector plane (11) of the dielectric body (21).

4. Antenna according to the precharacterizing clause of Claim 1
characterized by the following further features:

- at least one dielectric body (21) which does not form the protective shroud is provided, and

- at least part of the dielectric body (21) extends above parts of the radiating element arrangements (4a, 13; 4b, 15) at a distance in front of the reflector (11),

- the dielectric body (21) extends parallel to the reflector (11), and

- when viewed in a vertical plan view of the reflector, the dielectric body (21) has a flat extent which is greater than the flat extent, which results parallel to the plane of the reflector (11), of possible spacers, feet or other attachment elements which are part of the dielectric body (21) or are connected to it and run toward the reflector (11).

5. Antenna according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that, when viewed in a projection at right angles to the reflector (11), the at least one dielectric body (21) is smaller than the reflector (11) which is located underneath it.

6. Antenna according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that, when viewed in a projection at right angles to the reflector (11), the at least one dielectric body (21) is is of precisely the same size as the reflector (11) which is located underneath it.

7. Antenna according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the dielectric body (21) is mechanically attached to the radiating elements (4a, 13; 4b, 15).

8. Antenna according to one of Claims 1 to 7, characterized in that, in a plan view, the at least one dielectric body (21) is in the form of an n-sided polygon.

9. Antenna according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the at least one dielectric body (21) is at least essentially in the form of a plate.

10. Antenna according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the dielectric body (21), or at least parts of it, is or are symmetrical with respect to a predetermined radiating element (4a, 4b).

11. Antenna according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the dielectric body (21) is arranged such that more than 50% of it is at a distance of less than λ/2 from the plane of the reflector (11) with respect to the higher frequency band or the mid-frequency band.

12. Antenna according to one of Claims 1 to 11, characterized in that at least the major parts of the dielectric body (21) extend in a region which is located above the radiating element arrangement for the highest frequency band.

13. Antenna according to at least one of Claims 1 to 12, characterized in that the dielectric body (21) is composed of plastic, of polystyrene, of ABS or of glass fibre reinforced plastic.

14. Antenna according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the material for the dielectric body (21) is chosen such that it has a low dielectric loss factor, preferably in the order of magnitude of 10³ or less, and in particular less than 10^-4 and especially 10^-5.

15. Antenna according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the dielectric body (21) is used in particular for mobile radio antennas for the 900 MHz, the 1800 MHz and/or the 2000 MHz band.

16. Antenna according to one of Claims 1 to 15, characterized by the following further features:

- more than 50% of the volume, and/or more than 50% of the weight, of the at least one dielectric body (21) is arranged in the region between the reflector (11) and the first distance or the first distance range of the radiating elements (4a, 13) for the lower frequency band, and

- more than 50% of the volume and/or more than 50% of the weight of the at least one dielectric body (21) is arranged, as seen from the reflector (11), at more than the second distance or the second distance range for the radiating elements (4b, 15) which are provided for the upper frequency band.

17. Antenna according to one of Claims 1 to 16, characterized by the following further features:

- more than 70% of the volume, and/or more than 70% of the weight, of the at least one dielectric body (21) is arranged in the region between the reflector (11) and the first distance or the first distance range of the radiating elements (4a, 13) for the lower frequency band, and

- more than 70% of the volume and/or more than 70% of the weight of the at least one dielectric body (21) is arranged, as seen from the reflector (11), at more than the second distance or the second distance range for the radiating elements (4b, 15) which are provided for the upper frequency band.

Revendications

1. Antenne pour le fonctionnement dans au moins deux plages de fréquences, présentant les éléments suivants :

- l'antenne est pourvue d'un capot protecteur en matériau non conducteur,

- les éléments de rayonnement de l'antenne sont agencés au-dessous du capot protecteur et en avant du réflecteur (11),

- les éléments de rayonnement (4a, 13) pour une plage de fréquences inférieure sont agencés à une première distance ou dans une première zone de distance en avant du réflecteur (11),

- les éléments de rayonnement (4b, 15) pour la plage de fréquences plus élevée sont par contre agencés à une seconde distance ou dans une seconde zone de distance en avant du réflecteur (11) en étant plus proches de celui-ci ;

caractérisée par les autres éléments suivants :

- il est prévu au moins un corps diélectrique (21) qui ne forme pas le capot protecteur ;

- ledit au moins un corps diélectrique (21) est agencé à raison de plus de 30 % de son volume et/ou à raison de plus de 30 % de son poids dans la zone entre le réflecteur (11) et la première distance ou la première zone de distance des éléments de rayonnement (4a, 13) pour la plage de fréquences inférieure ; et

- ledit au moins un corps diélectrique (21) est agencé à raison de plus de 30 % de son volume et/ou à raison de plus de 30 % de son poids au-dessus de la seconde distance ou de la seconde zone de distance des éléments de rayonnement (4b, 15) prévus pour la plage de fréquences supérieure, en observant ledit corps depuis le réflecteur (11).

2. Antenne selon le préambule de la revendication 1, caractérisée par les autres éléments suivants :

- il est prévu au moins un corps diélectrique (21) qui ne forme pas le capot protecteur ; et

- le corps diélectrique (21) est agencé au moins partiellement dans l'espace représentant la distance qui s'étend parallèlement au réflecteur (11) et qui est prévu par les éléments de rayonnement (4a, 13) pour la plage de fréquences inférieure et par les éléments de rayonnement (4b, 15) pour la plage de fréquences supérieure ; et

- le corps diélectrique (21) comprend en outre une composante d'extension (22) qui s'étend parallèlement au plan du réflecteur (11) et qui est plus grande que son épaisseur perpendiculaire au plan du réflecteur (11) et/ou plus grande que la distance du plan médian du corps diélectrique (21) par rapport au plan du réflecteur (11) et/ou plus grande que la distance des éléments de rayonnement (4b, 15) prévus pour la plage de fréquences supérieure par rapport au plan associé du réflecteur (11).

3. Antenne selon le préambule de la revendication 1, caractérisée par les autres éléments suivants :

a) il est prévu au moins un corps diélectrique (21) qui ne forme pas le capot protecteur ; et

b) le corps diélectrique (21) est, en vue de dessus perpendiculairement sur le réflecteur (11), agencé de telle sorte que

- le corps diélectrique (21) se trouve à la hauteur d'un carré de dipôles (13, 17) ou d'un agencement de rayonnement similaire à un carré de dipôles et est agencé à l'intérieur du carré de dipôles (13, 17) ou de l'agencement de rayonnement similaire à un carré de dipôles, et/ou

- le corps diélectrique (21) est agencé au-dessus d'un élément de rayonnement dipolaire et/ou d'un élément de rayonnement en croix (15) ou d'un élément de rayonnement composite (patch) et ainsi plus loin du réflecteur (11) par rapport à ces éléments de rayonnement,

c) la surface totale du corps diélectrique (21) ou au moins la taille de la surface du corps diélectrique (21), qui résulte en projection perpendiculaire sur le plan du réflecteur (11) est supérieure au carré de la valeur résultant de la distance entre le plan du réflecteur (11) et

- le corps diélectrique (21), ou

- de la distance entre le plan du réflecteur (11) et un plan médian passant par le corps diélectrique (21), ou

- de la distance entre le plan du réflecteur (11) et la surface de délimitation extérieure, détournée du plan de réflecteur (11), du corps diélectrique (21).

4. Antenne selon le préambule de la revendication 1, caractérisée par les autres éléments suivants :

- il est prévu au moins un corps diélectrique (21) qui ne forme pas le capot protecteur, et

- le corps diélectrique (21) s'étend au moins partiellement au-dessus de parties des agencements de rayonnement (4a, 13 ; 4b, 15) à distance en avant du réflecteur (11),

- le corps diélectrique (21) s'étend parallèlement au réflecteur (11), et

- le corps diélectrique (21) présente, en vue de dessus perpendiculaire sur le réflecteur, une valeur d'extension surfacique qui est plus grande que la valeur d'extension surfacique, résultant parallèlement au plan du réflecteur (11), d'éventuels éléments écarteurs, pieds ou autres éléments de fixation faisant partie du corps diélectrique (21) ou reliés à celui-ci et s'étendant vers le réflecteur (11).

5. Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit au moins un corps diélectrique (21) est, en projection perpendiculaire au réflecteur (11), plus petit que le réflecteur (11) situé au-dessous.

6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit au moins un corps diélectrique (21) est, en projection perpendiculaire au réflecteur (11), aussi grand que le réflecteur (11) situé au-dessous.

7. Antenne selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le corps diélectrique (21) est fixé mécaniquement sur les éléments de rayonnement (4a, 13 ; 4b, 15).

8. Antenne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit au moins un corps diélectrique (21) est réalisé, en vue de dessus, sous la forme d'un polygone à n côtés.

9. Antenne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit au moins un corps diélectrique (21) est réalisé au moins sensiblement en forme de panneau.

10. Antenne selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le corps diélectrique (21) ou au moins des parties de celui-ci est/sont réalisé(es) à symétrie par rapport à un élément de rayonnement donné (4a, 4b).

11. Antenne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le corps diélectrique (21) est agencé de manière à se retrouver à raison de plus de 50 % au-dessous d'une distance λ/2 du plan du réflecteur (11) par rapport à la plage de fréquences plus élevée ou par rapport à la plage de fréquences moyenne.

12. Antenne selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le corps diélectrique (21) s'étend au moins par ses parties essentielles dans une zone qui vient se retrouver au-dessus de l'agencement de rayonnement pour la plage de fréquences la plus élevée.

13. Antenne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le corps diélectrique (21) est constitué en matière plastique, en polystyrène, en ABS ou en matière plastique renforcée de fibres de verre.

14. Antenne selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que concernant le matériau le corps diélectrique (21) est choisi de manière à présenter un facteur de perte diélectrique faible, de préférence de l'ordre de grandeur de 10^-3 ou moins, en particulier inférieur à 10^-4, en particulier à 10^-5.

15. Antenne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le corps diélectrique (21) est utilisé en particulier pour des antennes radiotéléphoniques mobiles pour la bande de 900 MHz, de 1800 MHz et/ou de 2000 MHz.

16. Antenne selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée par les autres éléments suivants :

- ledit au moins un corps diélectrique (21) est agencé à raison de plus de 50 % de son volume et/ou à raison de plus de 50 % de son poids dans la zone entre le réflecteur (11) et la première distance ou la première zone de distance des éléments de rayonnement (4a, 13) pour la plage de fréquences inférieure ; et

- ledit au moins un corps diélectrique (21) est agencé à raison de plus de 50 % de son volume et/ou à raison de plus de 50 % de son poids au-dessus de la seconde distance ou de la seconde zone de distance des éléments de rayonnement (4b, 15) prévus pour la plage de fréquences supérieure, en observant ledit corps depuis le réflecteur (11).

17. Antenne selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par les autres éléments suivants :

- ledit au moins un corps diélectrique (21) est agencé à raison de plus de 70 % de son volume et/ou à raison de plus de 70 % de son poids dans la zone entre le réflecteur (11) et la première distance ou la première zone de distance des éléments de rayonnement (4a, 13) pour la plage de fréquences inférieure ; et

- ledit au moins un corps diélectrique (21) est agencé à raison de plus de 70 % de son volume et/ou à raison de plus de 70 % de son poids au-dessus de la seconde distance ou de la seconde zone de distance des éléments de rayonnement (4b, 15) prévus pour la plage de fréquences supérieure, en observant ledit corps depuis le réflecteur (11).

Zeichnung