Die Erfindung geht aus von einer Antenne laut Oberbegriff
des Hauptanspruches.The invention is based on an antenna according to the preamble
of the main claim.
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 er
forderlich. Nachdem dies meist nicht durch Vergrößerung
des gegenseitigen Abstandes der Dipoleinheiten erreicht
werden kann ist es bekannt, zwischen den benachbarten
zu entkoppelnden Dipoleinheiten ein strahlungsabsorbie
rendes 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.Antennas of this type are known (e.g. news from Rohde
& Schwarz, No. 111, Fall 1985, pp. 26 to 28). To at
such antennas high quality reproducible properties
a high degree of mutual decoupling of the
individual stacked dipole units
conducive. After that mostly not through enlargement
the mutual distance between the dipole units
it can be known between the neighboring ones
to be decoupled dipole units a radiation absorption
arrange the material (see figure 3). disadvantage
this known solution is the associated decline
of antenna gain, for transmitter antennas for higher ones
Performance may also experience heating problems.
This known solution is also relatively expensive.
Bei Antennen ohne dielektrischer Umhüllung ist es an
sich bekannt, zwischen einzelnen zu entkoppelnden An
tenneneinheiten eine leitende Trennfläche anzuordnen.
Die im HF- und VHF-Bereich hierfür entwickelten Dimen
sionierungsvorschriften (Erdnetz- oder Groundplane-Dimen
sionierung) gehen davon aus, daß eine solche Trennfläche
die Antennenachse mindestens um eine Betriebswellenlänge λ
überragen muß, mindestens jedoch um die Länge des Anten
nenelementes. 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 Innendurch
messer 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 ver
tretbaren großen Rohrdurchmesser führen würde, der wegen
der höheren Wind- und Eislast noch dazu sehr teuer wäre.It is on for antennas without dielectric sheathing
known to be decoupled between individual
to arrange a conductive interface.
The dimensions developed for this in the HF and VHF range
sioning regulations (earth network or ground plane dimensions
sionation) assume that such a separating surface
the antenna axis at least by an operating wavelength λ
must protrude, but at least by the length of the antenna
element. This for antennas without dielectric
Wrapping (radome) known measure would be for antennas
of the type mentioned at the beginning, in which the dipole units
arranged one above the other in a tube made of insulating material
are only applicable if the pipe is inside
knife of at least one wavelength λ, which
for antennas for the VHF range (100 to 160 MHz) and
UHF range (225 to 400 MHz) to a no longer ver
would lead to a large pipe diameter because of
the higher wind and ice load would also be very expensive.
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 ein
fache und billig realisierbare Entkopplungseinrichtung
zu schaffen.It is therefore an object of the invention for an antenna
of the type mentioned in a protective tube
Insulating material is installed, which has an inner diameter
smaller than the operating wavelength, one
Decoupling device that is simple and inexpensive to implement
to accomplish.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Antenne laut Ober
begriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende
Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt
sich aus dem Unteranspruch.This task is based on an antenna, according to Ober
Concept of the main claim by its characteristic
Features solved. An advantageous further development results
itself from the subclaim.
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 flächen
förmigen 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 überein
ander angeordneten Dipoleinheiten hauptsächlich innerhalb
des Schutzrohres erfolgt und vergleichsweise weniger
durch die außerhalb des Schutzrohres auftretenden Feld
anteile, 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 vorzu
sehen, die radial nur bis zu den flächenförmigen Dipol
hälften der Dipoleinheiten reichen oder diese nur unwe
sentlich 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.Through the application of the invention easier conductive
Partitions between the dipole units to be decoupled
the overall structure is very simple and cheap,
without increasing the dimensions of the antenna
have to. The invention is supported by the
Realization that with antennas of the type mentioned at the beginning,
where the protective tube made of insulating material is relative
arranged close to the dipole units to be protected
and with which it is usually between the two areas
shaped dipole halves and the inner wall of the protective tube
only one due to the manufacturing and assembly tolerances
certain small distance of only a few millimeters
exists, the disruptive coupling between the match
other arranged dipole units mainly within
of the protective tube and comparatively less
through the field occurring outside the protective tube
proportions so that it is within a protective tube for such
Dipole units arranged with a relatively small diameter
sufficient decoupling is sufficient, only simple conductive
Decoupling surfaces between the dipole units
see the radial only up to the sheet-like dipole
halves of the dipole units are sufficient or these only
protrude considerably up to the inner wall of the protective tube.
Through these conductive decoupling surfaces
Dipole units within the protective tube are sufficient
decoupled from each other without the diameter of the
Protection tube must be enlarged, a possible
Spill over fields outside of the pipe can for
the coupling of the dipole units can be neglected.
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 Vertikaldia
gramm definierte Maximum-Absenkung, starke Nebenkeulen
unterdrückung sowie beträchtliche Nullstellenauffüllung
aufweisen.The measure according to the invention can be successfully applied to antennas
can be used in both VHF and UHF areas,
for example also for air traffic control antennas, it is
also particularly suitable for building antennas for the
PCN E1 mobile network area (1710 to 1880 MHz), because
this makes very slim antennas with a diameter
of, for example, only 95 mm can be produced, in addition to
narrowly tolerated azimuth diagrams for omnidirectional radiation or
Sector coverage with directional antennas also in the vertical slide
Defined maximum reduction, strong side lobes
suppression and significant zero padding
exhibit.
Die Erfindung ist für alle Antennen mit kollinear über
einander 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.The invention is collinear for all antennas
arranged dipole units suitable in which
these dipole units, for example, are made up of two
Dipole elements arranged opposite the tube axis
consist of the flat and on the inner wall of the
Tube matched bent dipole halves, such as
for example in News from Rohde & Schwarz, Issue
11, page 28 are shown.
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.The measure according to the invention is, however, in the same way
also applicable to collinear dipole units that consist of
consist of a single dipole element with reflector, such as
this is necessary for the generation of directional diagrams.
In this case too, one can move between the other
arranged dipole reflector units within the
Protective tube or the protective trough made of insulating material
again a conductive decoupling surface according to the invention
be arranged, which in this case is conductive with the
Reflector surface is connected. The invention 'is also
suitable for antennas where superimposed
Dipole elements of neighboring dipole units against each other
are twisted.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is based on a schematic
Drawing explained in more detail using an exemplary embodiment.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Antenne, Fig. 2 zeigt den zugehörigen Querschnitt.
Fig. 1 shows the longitudinal section through an antenna according to the invention, Fig. 2 shows the associated cross section.
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 Befestigungs
flansch 11 aus Metall angebracht, mit dem die Antenne
beispielsweise an einem Mast befestigt werden kann. FIGS. Show a transmitting antenna for the PCN E1 mobile consisting of a self-supporting protective tube 1 mm, for example, glass fiber-reinforced insulating material with an inner diameter of, for example 95, so a λ with respect to the operating wavelength of the PCN mobile radio antenna small inner diameter and a total length of about 2 m. A support tube 3 made of metal is arranged along the axis 2 of this tube 1 , on which a plurality of dipole units 4 are collinearly fastened one above the other within the protective tube 1 . The support tube 3 , like the protective tube 1, is attached to a mounting flange 11 made of metal, with which the antenna can be attached, for example, to a mast.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht jede
Dipol-Einheit aus zwei symmetrisch zur Rohrachse 2
gegenüberliegende angeordneten Dipolelementen jeweils
bestehend aus zwei übereinander angeordneten flächen
förmigen Dipolhälften 5, deren Breite sich nach der
gewünschten Bandbreite der Antenne richtet. Die Dipol
hälften 5 sind gemäß Fig. 2 entsprechend dem Radius der
Innenwand 6 des Rohres 1 gekrümmt oder entsprechend
abgewinkelt, so daß zwischen der Außenfläche der Dipol
hälften 5 und der diesen gegenüberliegenden Innenwand
6 des Rohres 1 nur ein fertigungsbedingter Abstand von
einigen Millimeters besteht. Die Achsen der Dipol-Ein
heiten 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.
In the exemplary embodiment shown, each dipole unit consists of two dipole elements arranged symmetrically opposite to the tube axis 2 , each consisting of two superimposed flat dipole halves 5 , the width of which depends on the desired bandwidth of the antenna. The dipole halves 5 are curved according to FIG. 2 according to the radius of the inner wall 6 of the tube 1 or angled accordingly, so that between the outer surface of the dipole halves 5 and the opposite inner wall 6 of the tube 1 there is only a production-related distance of a few millimeters. The axes of the dipole units 4 are collinear, that is, they are aligned with the tube axis 2 , the dipole elements each formed by two dipole halves 5 can, however, be slightly rotated relative to one another in adjacent dipole units 4 , as may be desirable for some diagram shapes can. The dipole halves 5 are fastened to the mast 3 via supports 7 .
Zur gegenseitigen Entkopplung zwischen zwei übereinan
der 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 um
schließenden Rohr 1 aus isoliermaterial eine gute gegen
seitige Entkopplung der übereinander angeordneten
Dipol-Einheiten 4 von ca. 30 dB erreicht wird.For mutual decoupling between two superposed on the arranged dipole units 4 , a conductive decoupling surface 8 is arranged between them, which is conductively attached to the support tube 3 and with its edge 10 at least up to the radially limiting outer surface 9 of the dipole units 4 of the curved dipole halves 5 and at most up to the inner wall 6 of the protective tube 1 , that is to say that it has a maximum diameter of 95 mm, that is to say a fraction of the operating wavelength λ. In the simplest case, this conductive decoupling surface 8 is a sheet metal disk or a disk made of conductive or metallized plastic, and a close-meshed grid made of conductive material is also suitable for this. Measurements have shown that with such a conductive decoupling surface 8 of relatively small diameter in combination with the dipole units 4 tightly closing tube 1 made of insulating material, a good mutual decoupling of the stacked dipole units 4 of about 30 dB is achieved .