EP0573970B1 - Rundstrahlantenne - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Rundstrahlantenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Antennen dieser Art sind bekannt (Neues von Rohde & Schwarz, Heft 111, Herbst 1985, Seiten 26 bis 28). Das die gegenüberliegenden Dipole der übereinander angeordneten Dipoleinheiten tragende Tragrohr, in welchem auch die Speisekabel geführt sind, hat Querabmessungen, die klein gegenüber dem Durchmesser der Gesamtantenne sind. Bei Rundstrahlantennen dieser Art, vor allem im Zusammenhang mit Mobilfunk-Antennen für das PCN-E1-Netz bei 1,8 GHz werden immer höhere Anforderungen an den Antennengewinn und auch an spezielle Verläufe des vertikalen Strahlungsdiagrammes gestellt. Diese Anforderungen können nur durch eine erheblich höhere Anzahl von übereinander angeordneten Dipoleinheiten erfüllt werden. Dazu müssen in dem zentralen Tragrohr aber auch immer mehr Speisekabel untergebracht werden. Diese Kabel können nicht beliebig dünn ausgeführt werden, da sonst durch Kabelverluste der Antennengewinn unzulässig reduziert wird und bei Sendeantennen außerdem Erwärmungsprobleme auftreten. Diese Vergrößerung der Anzahl der Kabel macht jedoch auch eine Vergrößerung des Durchmessers des zentralen Tragrohres erforderlich. Eine Vergrößerung der Durchmesserabmessungen des zentralen Tragrohres widerspricht andererseits der Notwenigkeit nach Verkleinerung des Außendurchmessers des Schutzrohres einerseits bedingt durch die höheren Frequenzbereiche und auch im Hinblick auf die Verringerung der Wind- und Eislast solcher Antennen. Mit einem derart ungünstigen Verhältnis des Tragrohr-Durchmessers zum Schutzrohr-Durchmesser können Rundstrahlantennen nicht mehr optimal realisiert werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei einem Tragrohr von relativ großem Durchmesser die Feldanteile der gegenüberliegenden Dipole sich gegenseitig störend beeinflussen.
• Bei Rundstrahlantennen mit aus parallelgeschalteten vertikalen Dipolen aufgebauten Dipoleinheiten ist es an sich bekannt, diese Dipoleinheiten übereinander an einem Tragrohr anzubringen (US-PS 4 446 465). Zwischen benachbarten vertikalen Dipolen dieser Dipoleinheiten sind leitende Trennflächen angeordnet, um die Dipole voneinander zu isolieren. Die radiale Breite der Trennflächen wird mit 0,33 Betriebswellenlänge angegeben. Die Trennflächen wirken bei dieser bekannten Anordnung als Reflektor.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Rundstrahlantenne der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der trotz eines für mehrere Kabel geeigenten Tragrohres von relativ großem Außendurchmesser eine störende Beeinflussung der Feldanteile der gegenüberliegenden Dipole vermieden ist.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Rundstrahlantenne laut Oberbegriff des Patentanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
• Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß bei Rundstrahlantennen, mit mehreren übereinander angeordneten Dipol-Einheiten, die jeweils aus zwei gegenüberliegenden parallel geschalteten Dipolen bestehen, durch Tragrohre, mit relativ großem Durchmesser die Felder der Dipole gegenseitig ungünstig beeinflußt werden. Fig. 1 zeigt eine solche aus zwei Dipolen 1 und 2 bestehende Dipol-Einheit, die gegenüberliegend am Umfang eines Tragmastes 3 angeordnet sind. Das zugehörige Schutzrohr aus Isoliermaterial (Radom) ist in Fig. 1 weggelassen.
• Fig. 2 zeigt den zugehörigen Querschnitt. Im Inneren des Tragrohres 3 sind mehrere schematisch angedeutete Speisekabel 4 für mehrere solche übereinander angeordnete Dipol-Einheiten untergebracht. Nach Fig. 1 strahlt der Dipol 1 einen Teil E2 seiner Feldstärke auch auf die rechte Seite in Richtung des Dipoles 2 ab. Bei relativ dünnen zentralen Tragrohren wird dieser Feldanteil nur relativ gering beeinflußt. Bei relativ dicken Tragrohren gemäß Fig. 1 und 2 wird dagegen der um das Tragrohr 3 herum auf die rechte Seite übergreifende Feldanteil E2 des Dipols 1 durch Beugung in der Amplitude und Phase so verändert, daß er sich mit dem vom Dipol 2 direkt abgestrahlten Feldanteil E1 zu einem resultierenden Feld überlagert, durch welches starke Diagrammverformungen und große Nebenkeulen auftreten, die den Antennengewinn in der gewünschten Nutzrichtung reduzieren und die Realisierbarkeit spezieller Anforderungen an den Verlauf des Vertikaldiagramms, wie dies zur optimalen Versorgung nötig ist, beträchtlich einschränken. Ebenso werden im Horizontaldiagramm die Abweichungen von der angestrebten Kreisform unannehmbar groß. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, zwischen den sich störenden Dipolen zusätzlich leitende Trennflächen anzuordnen, wobei die sich aus der Außenfläche des Tragrohres 3 und diesen zusätzlichen leitenden Tragflächen ergebende Gesamtfläche, die den Dipolen zugewandt ist, eine Breite von nur einem Bruchteil der Betriebswellenlänge λ besitzt. Damit wirkt diese Gesamtfläche bei der erfindungsgemäßen Antenne nicht als Reflektor, wie dies bei Rundstrahlantennen mit horizontal polarisierten Dipolen und diesen zugeordneten Reflektorflächen einer Breite von mindestens einer Betriebswellenlänge λ an sich bekannt ist (US-PS 4 446 465).
• Durch die bei der erfindungsgemäßen Antenne beispielsweise nur insgesamt 0,6 λ breite Gesamtfläche wird verhindert, daß zwischen den Feldanteilen E1 und E2 der beiden parallel betriebenen Dipole 1 und 2 ungünstige Phasen- und Amplitudenverhältnisse bestehen, es werden damit die unerwünschten Diagrammverformungen vermieden, wozu bereits die nur einen Bruchteil einer Betriebswellenlänge betragende Breite der Gesamtfläche ausreicht.
• Die Erfindung wird anhand der Fig. 3 und 4 an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rundstrahlantenne, die wiederum aufgebaut ist aus einer Vielzahl von an einem Tragmast 3 übereinander angeordneten Dipoleinheiten, von denen in Fig. 1 nur eine dargestellt ist. In dem Schnittbild nach Fig. 3 besitzt der Tragmast 3 einen Außendurchmesser von beispielsweise 0,25 λ, die übereinander angeordneten Dipol-Einheiten jeweils bestehend aus zwei gegenüberliegenden Dipolen 1 und 2 sind in einem Schutzrohr 5 aus Isoliermaterial angeordnet, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser von nur 0,6 λ besitzt. Die beiden Dipole 1 und 2 sind in ihrer Krümmung an die Innenfläche des Schutzrohres 5 angepaßt, ihre die Bandbreite bestimmende mechanische Breite beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise ca. 0,5 λ. Der Abstand zwischen den beiden Speisepunkten 6 und 7 der Dipole beträgt A und wiederum ca. 0,6 λ.
• Gemäß der Erfindung sind am Außenumfang des Tragerohres 3 zwei radial gegenübeliegend abstehende Trennflächen 8 und 9 in Form von Blechstreifen angebracht, die sich zwischen die beiden Dipole 1 und 2 erstrecken. Die Gesamtbreite B der sich aus den beiden Trennflächen 8 und 9 und der jeweiligen Umfangsfläche 10 des Schutzrohres 3 ergebenden Gesamtfläche, die den Dipolen 1 und 2 gegenübersteht, ist mindestens so groß wie der Abstand A der beiden Speisepunkte 6 und 7 der Dipole 1 und 2 gewählt, die Gesamtbreite B ist maximal so groß wie der Innendurchmesser des Schutzrohres 5. Durch diese zusätzlichen Trennflächen 8 und 9 werden die erwähnten ungünstigen Interferenzen der Felder der beiden Dipole 1 und 2 vermieden, ohne daß der Durchmesser des Schutzrohres 5 vergrößert werden muß.
• Fig. 4 zeigt eine Abwandlung dieser trennenden Gesamtfläche, hier besitzt das Tragrohr 3 einen mehreckigen Querschnitt und auch die zusätzlichen Trennflächen 8 und 9 werden hier teilweise durch entsprechende Ausformungen am Querschnitt des Tragrohres 3 verwirklicht. Auf diese Weise wird eine abgestufte Gesamtfläche 11 erreicht, die eine Verbesserung der Strahlungsdiagramme bewirkt.

Claims (1)

1. Rundstrahlantenne mit mehreren innerhalb eines Schutzrohres (5) aus Isoliermaterial mit einem gegenüber der Betriebswellenlänge (λ) kleinen Innendurchmesser an einem Tragrohr (3) kollinear übereinander angeordneten Dipoleinheiten, die jeweils aus zwei auf gegenüberliegenden Seiten und parallel zur Achse des Tragrohres (3) angeordnete elektrisch parallelgeschalteten Vertikaldipolen (1, 2) bestehen, dadurch gekennzeichnet,
   daß für Tragrohre (3) die einen das Vertikaldiagramm der Dipoleinheiten störend beeinflussenden relativ großen Außendurchmesser aufweisen, an dem Tragrohr zusätzliche leitende Trennflächen (8, 9) angeordnet sind, die sich zwischen die Dipole (1, 2) der Dipoleinheiten erstrecken, wobei die sich aus Außenfläche (10, 11) des Tragrohres (3) und den zusätzlichen Trennflächen (8, 9) ergebende, den Dipolen (1, 2) zugewandte Gesamtfläche eine Breite (B) besitzt, die mindestens so groß wie der Abstand (A) der Speisepunkte der beiden gegenüberliegenden Dipole (1, 2) und maximal so groß wie der Innendurchmesser des Schutzrohres (5), jedoch kleiner als die Betriebswellenlänge (λ) ist.

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