DE102004057774A1 - Mobile radio aerials for operation in several frequency bands, with several dipole radiator, in front of reflector, radiating in two different frequency bands, with specified spacing of radiator structure, radiator elements, etc - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere eine Mobilfunkantenne, zum Betrieb in wenigstens zwei Frequenzbändern.The The invention relates to an antenna, in particular a mobile radio antenna, for operation in at least two frequency bands.
Aus
dem Stand der Technik sind Mehrbereichsantennen bekannt, welche
es ermöglichen,
in wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzbereichen Strahlung
zu empfangen bzw. zu senden. Beispielsweise zeigt die Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine in mehreren Frequenzbändern arbeitende Antenne zu schaffen, welche in jedem Frequenzband verbesserte Strahlungseigenschaften ermöglicht.task Therefore, the invention is one operating in multiple frequency bands Antenna, which has improved radiation characteristics in each frequency band allows.
Diese Aufgabe wird durch die Antenne gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.These The object is achieved by the antenna according to the independent claim. further developments of the invention are in the dependent claims Are defined.
Die erfindungsgemäße Antenne umfasst eine Mehrzahl von Strahlern, die vor einem elektrisch leitenden und vorzugsweise metallischen Reflektor angeordnet sind, der eine ebene Fläche umfasst, welche die Reflektorebene bildet. Die Strahler umfassen jeweils eine oder mehrere Strahlungskanten und/oder ein oder mehrere stabförmige Elemente, die die wesentlichen Teile der Dipolstrahler darstellen und nachfolgend teilweise auch als Strahler- oder Dipolstrahlerstruktur bezeichnet werden. Die Strahler liegen ferner jeweils in einer Strahlungsebene, in der Strahlungskanten und/oder die stabförmigen Elemente des Strahlers angeordnet sind, wobei jede Strahlungsebene im Wesentlichen parallel zur Reflektorebene ist oder höchstens in einem Winkel von ± 5° gegenüber der Reflektorebene geneigt ist. Um in wenigstens zwei Frequenzbändern zu strahlen, sind erste und zweite Strahler vorgesehen, wobei einer oder mehrere der ersten Strahler in einer gemeinsamen ersten Strahlungsebene und einer oder mehrere der zweiten Strahler in einer gemeinsamen zweiten Strah lungsebene liegen und in unterschiedlichen Frequenzbändern strahlen. Die ersten Strahler werden hierbei in einem oberen Frequenzband und die zweiten Strahler in einem unteren Frequenzband betrieben. Die erfindungsgemäße Antenne zeichnet sich dadurch aus, dass der Abstand der ersten Strahlungsebene von der Reflektorebene wenigstens 90% und höchstens 150 des Abstands der zweiten Strahlungsebene von der Reflektorebene beträgt.The antenna according to the invention includes a plurality of radiators, in front of an electrically conductive and preferably metallic reflector are arranged, the one flat surface includes, which forms the reflector plane. The radiators include one or more radiation edges and / or one or more rod-shaped Elements that represent the essential parts of the dipole radiators and in the following partly also as radiator or dipole radiator structure be designated. The radiators are also each in a radiating plane, in the radiation edges and / or the rod-shaped elements of the radiator are arranged, each radiating plane substantially parallel to the reflector plane is or at most at an angle of ± 5 ° with respect to Reflector plane is inclined. To in at least two frequency bands too radiate, first and second radiators are provided, one or a plurality of the first radiators in a common first radiating plane and one or more of the second radiators in a common second radiation level and radiate in different frequency bands. The first emitters are here in an upper frequency band and the second radiators operated in a lower frequency band. The antenna according to the invention is characterized by the fact that the distance of the first radiation plane from the reflector plane at least 90% and at most 150 of the distance of second radiating plane from the reflector plane.
Dadurch, dass der Abstand der ersten, im oberen Frequenzband arbeitenden Strahler an den Abstand der zweiten Strahler angenähert ist bzw. größer als dieser ist, wird eine verbesserte Strahlungscharakteristik insbesondere für den Strahler für das obere Frequenzband erreicht.Thereby, that the distance of the first working in the upper frequency band Emitter is approximated to the distance of the second emitter or greater than This is an improved radiation characteristic in particular for the Spotlight for the reached upper frequency band.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich eine extrem kompakte Bauweise realisieren. Schließlich ergeben sich durch die erfindungsgemäße Lösung weitere Gestaltungsmöglichkeiten für das Strahlungsdiagramm, also für die Strahlungsdiagramm-Formung, und dabei insbesondere für das obere Frequenzband. So lässt sich im Rahmen der Erfindung dadurch besonders günstig auch die Halbwertsbreite verändern, das Vor-/Rück-Verhältnis verbessern sowie eine verbesserte Nebenkeulen-Dämpfung realisieren.By the solution according to the invention can be to realize an extremely compact design. Finally surrendered further by the inventive solution design options for the radiation diagram, So for the radiation pattern shaping, and in particular for the upper Frequency band. So lets in the context of the invention characterized particularly favorable and the half-width change, improve the fore / aft ratio as well as an improved sidelobe damping realize.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Strahlungsebene im Wesentlichen im gleichen Abstand von der Reflektorebene beabstandet.In a preferred embodiment of the invention, the first and second radiating planes are substantially spaced at the same distance from the reflector plane.
Um die ersten, im oberen Frequenzband arbeitenden Strahler von der Reflektorebene zu beabstanden, werden in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Podeste verwendet, welche mit dem Reflektor verbunden sind und vorzugsweise zumindest teilweise elektrisch leitend sind. Auf jedem Podest ist dabei ein erster Strahler angeordnet. Das Podest kann dabei als Plattform oder auch als Hilfsreflektor bezeichnet werden, welcher eine Längs- und Quererstreckung in Längs- und Querrichtung parallel zum Reflektor aufweist, die größer ist als der Querschnitt des Sockels oder der Symmetrierung des zugehörigen Dipolstrahlers.Around the first, working in the upper frequency band emitters of the Reflect reflector plane to be, in a particularly preferred embodiment the invention uses pedestals, which are connected to the reflector are and are preferably at least partially electrically conductive. On each pedestal, a first radiator is arranged. The pedestal can be referred to as a platform or as an auxiliary reflector which is a longitudinal and transverse extension in longitudinal and transverse direction parallel to the reflector, which is larger as the cross section of the base or the symmetrization of the associated dipole radiator.
Vorzugsweise weisen die Podeste an ihrer Oberseite eine elektrisch leitende und vorzugsweise metallische Podestoberseite oder Plattform auf, auf der jeweils ein erster Strahler positioniert ist.Preferably have the pedestals on their top an electrically conductive and preferably metallic podium top or platform on which in each case a first radiator is positioned.
Schließlich können an den Begrenzungskanten des Podestes, also bevorzugt am oberen Niveau des Podestes, auf welchem der zugehörige Strahler über seinen Sockel gehalten ist, in Umfangsrichtung versetzt liegend sog. Lappen oder lappenförmige Erweiterungen vorgesehen sein. Diese können in einem beliebigen Winkel, beispielsweise in einem Winkel von 20°, gegenüber der Senkrechten nach oben und schräg nach außen verlaufend ausgestellt sein. Diese Lappen können aber auch als in der Ebene mit der Podestfläche liegende, also mit anderen Worten parallel zur Reflektorebene liegende, die Podestfläche quasi erweiternde, nach außen vorstehende Lappen ausgebildet sein. Ebenso können die Lappen auch nach unten abgewinkelt sein. Mit anderen Worten können die Lappen in beliebigen Winkelstellungen von 0°, beispielsweise um +10°, gegenüber der von der Reflektorebene weg gerichteten Vertikalen bis zu 180°, beispielsweise 170°, gegenüber der Vertikalen winkelig aufgestellt sein. Schließlich können die Lappen nur an den Seitenwandabschnitten am Podest im Abstand voneinander vorgesehen sein, so dass in Eckbereichen zwischen zwei benachbart liegenden Lappen ein offener Winkelbereich zurückbleibt. Genauso können die Lappen aber auch als umlaufende Begrenzung oder Wand auf dem Podest ausgebildet sein, über die sich der zugehörige Strahler nach oben hin erhebt. Schließlich kann aber auf die Lappen insgesamt verzichtet werden.Finally, at the boundary edges of the pedestal, so preferably at the upper level the pedestal, on which the associated radiator is held on its base, offset in the circumferential direction lying so-called lobes or flap-shaped extensions may be provided. These can be issued at any angle, for example at an angle of 20 °, with respect to the vertical upwards and obliquely outwards. But these lobes can also be formed as lying in the plane with the pedestal, so in other words lying parallel to the reflector plane, the pedestal area quasi-expanding, outwardly projecting lobes. Likewise, the lobes can also be angled down. In other words, the lobes in any angular positions of 0 °, for example, by + 10 °, compared to the directed away from the reflector plane vertical up to 180 °, for example, 170 °, be set at an angle relative to the vertical. Finally, the tabs can be provided only at the side wall sections on the pedestal at a distance from each other, so that in corners between two adjacent flaps an open angle range remains. In the same way, however, the lobes can also be formed as a peripheral boundary or wall on the pedestal, over which the associated radiator rises upwards. Finally, but can be dispensed with the rag altogether.
Bevorzugt weisen die Lappen – wenn sie vorgesehen sind – spezifische Längen- und Quermaße auf, um eine Optimierung zu erzielen. Der auf dem Podest stehende Strahler kann mit seinem Sockel auf der Oberseite des Podestes oder der durch das Podest gebildeten Plattform montiert sein. Podest und Sockel des zugehörigen Strahlers können aber auch einteilig ausgebildet sein, wobei in entsprechender Höhe dann die seitlich über den Sockel vorstehende leitende oder metallische Fläche vorgesehen ist, die als Podestoberseite, Plateau oder Hilfsreflektor bezeichnet werden kann.Prefers have the rag - if they are intended - specific linear and cross-overs, to achieve an optimization. The spotlight standing on the pedestal Can with his pedestal on the top of the pedestal or through the platform formed platform to be mounted. Pedestal and pedestal of the associated Spotlights can but also be formed in one piece, in an appropriate amount then the side over provided the base projecting conductive or metallic surface which is referred to as podium top, plateau or auxiliary reflector can be.
In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind in Draufsicht auf dem Reflektor ein oder mehrere
erste Strahler jeweils im Wesentlichen mittig innerhalb eines zweiten
Strahlers angeordnet. Vorzugsweise sind ferner in Draufsicht auf
den Reflektor ein oder mehrere erste Strahler jeweils im Wesentlichen
mittig zwischen benachbarten zweiten Strahlern angeordnet. Die Anordnung
in Draufsicht entspricht somit im Wesentlichen der in der Druckschrift
Neben der ersten und der zweiten Strahlungsebene können ferner weitere Strahlungsebenen existieren, in denen die Strahlungskanten und/oder die stabförmigen Elemente von ersten und/oder von zweiten Strahlern angeordnet sind. Auf diese Weise kann das Strahlungsfeld der Antenne weiter angepasst werden.Next the first and second radiating planes may further have other radiating planes, in which the radiation edges and / or the rod-shaped elements of the first and / or arranged by second radiators. This way you can the radiation field of the antenna be further adjusted.
Ein
oder mehrere zweite Strahler können beispielsweise
aus vier Dipolen gebildete, dualpolarisierte Dipolquadrate sein,
wie sie z.B. in der bereits erwähnten
Ein
oder mehrere erste Strahler sind vorzugsweise dualpolarisierte Kreuzdipole
und/oder Vektordipolstrahler. Kreuzdipole sind beispielsweise in
der
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Reflektor Seitenwände auf, die in Längsrichtung des Reflektors verlaufen und sich schräg und/oder senkrecht aus der Reflektorebene erstrecken, wobei zwischen den Seitenwänden die Mehrzahl von Strahlern angeordnet ist.In a further embodiment According to the invention, the reflector has side walls which extend in the longitudinal direction of the reflector and extend obliquely and / or vertically from the Reflect reflector plane, wherein between the side walls, the plurality arranged by emitters.
Wie üblich können mögliche Seitenwände auf dem Reflektor (die außen liegend oder etwas nach innen versetzt liegend vorgesehen sind) in entsprechender Höhe und winkeliger Ausrichtung vorgesehen sein, um hierüber das Strahlungsdiagramm mit zu formen.As usual, possible side walls can open the reflector (the outside lying or slightly offset inwardly are provided) in appropriate height and angled alignment to be able to do this Shaping radiation diagram with.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antenne ist die Mittenfrequenz des unteren Frequenzbandes im Wesentlichen halb so groß wie die Mittenfrequenz des oberen Frequenzbandes. Ferner sind vorzugsweise eine Vielzahl von ersten und zweiten Strahlern in Längsrichtung des Reflektors angeordnet, wobei oberhalb jedes zweiten Strahlers im Wesentlichen mittig ein erster Strahler und zwischen jedem Paar von benachbarten zweiten Strahlern jeweils im Wesentlichen mittig ein erster Strahler angeordnet ist.In A further embodiment of the antenna according to the invention is the center frequency the lower frequency band is substantially half the size of the Center frequency of the upper frequency band. Further, they are preferably a plurality of first and second radiators in the longitudinal direction of the reflector, wherein above each second radiator essentially centrally a first radiator and between each pair each of adjacent second radiators substantially centered a first radiator is arranged.
In einer weiteren Ausführungsform sind alle ersten Strahler in der ersten Strahlungsebene und alle zweiten Strahler in der zweiten Strahlungsebene angeordnet.In a further embodiment are all first emitters in the first radiating plane and all second radiator arranged in the second radiation plane.
Die erfindungsgemäße Antenne ist vorzugsweise eine Mobilfunkantenne, deren Frequenzbänder insbesondere im GSM-, im CDMA- und/oder beispielsweise im UMTS-Mobilfunkfrequenzbereich liegen.The antenna according to the invention is preferred example, a mobile radio antenna whose frequency bands are particularly in the GSM, in the CDMA and / or for example in the UMTS mobile radio frequency range.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.embodiments The invention will be described below with reference to the attached figures described in detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Vektordipolstrahler umfassen jeweils einen sich senkrecht zur Reflektorebene
E erstreckenden Sockel
Die
beim Strahler
Als
zweiter Typ von Dipolstrahler wird ein zweiter Strahler in der Form
eines dualpolarisierten, kelchförmigen
Dipolstrahlers
Die
einzelnen Flächenelemente
Der
zweite Strahler
Bei
dem anhand von
Wie
aus den Zeichnungen auch hervorgeht, sind an den Begrenzungsseiten
oder Kanten
Durch
die Verwendung des Podestes wird erreicht, dass die Halbdipol-Komponenten
eines auf dem Podest angeordneten Vektordipolstrahlers
Durch
die Verwendung eines Podestes, mit dem ein Dipolstrahler
Der
auf dem Podest
Dabei
ist aus
Dieser
Winkel α kann
aber auch beliebige andere Werte annehmen, so dass die Lappen oder die
lappenförmigen
Erweiterungen
Die
Längserstreckung
der Lappen ausgehend vom Podest
Die
Lappen sind bevorzugt auf jedem Podest symmetrisch ausgebildet und
ausgerichtet. Gewisse Unsymmetrien können aber manchmal von Vorteil sein,
was ihre winkelige Ausrichtung verglichen mit einem anderen Lappen
auf einem Podest oder ihrer Dimensionierung betrifft. Schließlich können aber auch
die Lappen insgesamt weggelassen oder zu einer umlaufenden Begrenzungs-
oder Seitenwand
In
Abweichend
von den gezeigten Ausführungsbeispielen
können
auch die Strahler
Die
erläuterten
Strahlungsebenen S1, S2 und S3 sind grundsätzlich parallel zur Reflektorebene
E ausgerichtet. Im Einzelfall könnten
aber die Strahlerelemente oder Strahler strukturen
Es
wird stets darauf Bezug genommen, dass die erläuterten Abstände zwischen
den Strahlungsebenen und damit die Abstände zwischen den Strahlerelemente
und der Strahlerstruktur
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