DE102006039279B4

DE102006039279B4 - Dipolförmige Strahleranordnung

Info

Publication number: DE102006039279B4
Application number: DE102006039279A
Authority: DE
Inventors: Matthias Riedel
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: WO2008022703A1; EP2054969A1; DE102006039279A1; US20100007571A1; US7999752B2

Abstract

Dipolförmige Strahleranordnung mit folgenden Merkmalen – mit zumindest zwei Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) – mit je einer, für jeweils zwei Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) zugeordneten Trageinrichtung (9) mit einer ersten und zweiten Trägerhälfte (9', 9''), – in jeder Trägerhälfte (9', 9'') ist eine axiale Bohrung (11', 11'') ausgebildet, – die zumindest beiden Trägerhälften (9', 9'') sind über eine Basis (7) verbunden, – jeweils eine erste Dipol- oder Strahlerhälfte (1a, 1'a bzw. 1b, 1'b) und die zugehörige Trägerhälfte (9', 9'') sowie die die beiden Trägerhälften (9', 9'') verbindende Basis (7) besteht aus elektrisch leitfähigem Material oder ist mit einem elektrisch leitfähigen Material überzogen, – die Basis (7) ist mit einer Massefläche (5) kapazitiv gekoppelt, – eine erste Dipol- oder Strahlerhälfte (1a, 1'a) wird von einem Leiter elektrisch-galvanisch oder kapazitiv gespeist, – eine zweite Dipol- oder Strahlerhälfte (1b, 1'b) wird über eine weitere Speiseleitung in Form einer Innenleiterspeisung gespeist, – die Innenleiterspeisung umfasst einen Innenleiter (13) mit einem in der ersten Trägerhälfte (9') verlaufenden ersten Innenleiterabschnitt (13a), einem dritten Innenleiterabschnitt (13c), der in einer Axialbohrung (11'') in der zweiten Trägerhälfte (9'') verläuft, wobei der in der ersten Trägerhälfte (9') verlaufende erste Innenleiterabschnitt (13a) und der in der zweiten Trägerhälfte (9'') verlaufende dritte Innenleiterabschnitt (13c) über einen zweiten Innenleiterabschnitt (13b) elektrisch verbunden sind, – das eine Ende (19') des ersten Innenleiterabschnittes (13a) ist mit einem Anpassnetzwerk (37) elektrisch verbunden, – das andere Ende (19'') des dritten Innenleiterabschnittes (13c) ist gleichstrommäßig mit einer Massefläche (5) verbunden, – auf der Rück- oder Unterseite der Massefläche (5) ist eine Platine (205) vorgesehen, – in der Massefläche (5) und in der Platine (205) ist eine Bohrung (35') vorgesehen, durch die eine Verlängerung des dritten Innenleiterabschnittes (13c) hindurchgeführt ist, und – das durch die Bohrung (35') hindurchgeführte Ende des dritten Innenleiterabschnittes (13c) ist mit der Massefläche (5) verbunden ...

Description

Die Erfindung betrifft eine dipolförmige Strahleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Dipolstrahler sind beispielsweise aus den Vorveröffentlichungen DE 197 22 742 A1 sowie DE 196 27 015 A1 bekannt geworden. Derartige Dipolstrahler können dabei eine übliche Dipolstruktur aufweisen oder beispielsweise aus einem Kreuzdipol oder einem Dipolquadrat etc. bestehen.
Ein sogenannter Vektor-Dipol ist z. B. aus der Vorveröffentlichung WO 00/39894 A1 bekannt geworden. Dessen Struktur scheint einem Dipolquadrat vergleichbar zu sein. Aufgrund der spezifischen Ausbildung des Dipolstrahlers gemäß dieser Vorveröffentlichung und der besonderen Anspeisung wirkt dieser Dipolstrahler jedoch ähnlich wie ein Kreuzdipol, der in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen strahlt. In konstruktiver Hinsicht ist er insbesondere aufgrund seiner Außenkontur-Gestaltung eher quadratisch gebildet.
Aus der WO 2004/100315 A1 ist eine weitere Ausgestaltung des vorstehend genannten Vektordipols bekannt geworden, bei welcher die Flächen jeweils einer Strahlerhälfte einer Polarisation zu einem großen Teil vollflächig geschlossen sein können.
Derartige Dipolstrahler werden üblicherweise so gespeist, dass eine Dipol- oder Strahlerhälfte mit einem Außenleiter gleichstrommäßig (also galvanisch) verbunden wird, wohingegen der Innenleiter eines koaxialen Anschlusskabels mit der zweiten Dipol- oder Strahlerhälfte gleichstrommäßig (also wiederum galvanisch) verbunden wird. Die Einspeisung erfolgt dabei jeweils an den aufeinanderzu weisenden Endbereichen der Dipol- oder Strahlerhälften.
Aus der WO 2005/060049 A1 ist dabei bekannt, eine Außenleiterspeisung mittels einer kapazitiven Außenleiterkopplung durchzuführen. Die jeweils zugehörige Hälfte der Trageinrichtung der Strahleranordnung kann dazu an dem Fußbereich oder an der Basis der Trageinrichtung galvanisch auf Masse gelegt sein oder kapazitiv mit Masse gekoppelt sein.
Anhand von 1a ist eine herkömmliche, also nach dem Stand der Technik bekannte Speisung eines derartigen Dipols in Schnittdarstellung wiedergegeben, und zwar für eine Strahleranordnung 1, die im Konkreten aus einem Dipol 1 besteht und dazu zwei Strahlerhälften 1a bzw. 1b umfasst, d. h. im Konkreten zwei Dipolhälften 1'a und 1'b. Aus der Schnittdarstellung gemäß 1a ist zu ersehen, dass diese Strahleranordnung 1 auf einem Reflektor 105 angeordnet sein kann, beispielsweise dergestalt, dass die Strahleranordnung 1 mit ihrer unten liegenden Basis 7 gleichstrommäßig (also galvanisch) mit einem elektrisch leitfähigen Reflektor 105 (der eine Masse bzw. Massefläche 5 bildet) verbunden ist. Ist zwischen der Basis 7 und dem Reflektor 105 eine isolierende Schicht 21 angeordnet, könnte dadurch auch eine kapazitive Kopplung realisiert werden. Aber auch in diesem Fall wäre es möglich, beispielsweise über eine Durchkontaktierung die Basis 7 der die Dipolhälften 1'a und 1'b haltenden Trageinrichtung 9 gleichstrommäßig (also galvanisch) mit Masse zu koppeln.
Aus 1a sowie aus der Querschnittsdarstellung gemäß 1b (die 1b zeigt also einen Querschnitt längs der Linie II-II in 1 und betrifft ebenfalls einen nach dem Stand der Technik bekannten Dipolstrahler) ist ersichtlich, dass in der einen eher rohrförmigen Hälfte 9' der Trageinrichtung 9 eine Axialbohrung 11' vorgesehen ist, die letztlich einen Außenleiter einer koaxialen Leitung darstellt, wobei von der Rückseite des Reflektors ein Innenleiter 13 zur Speisung der Strahleranordnung verlegt ist, der in einer zur Reflektorebene oder zur Basis 7 der Strahleranordnung beabstandeten, den Strahlerhälften 1a und 1b näher liegenden Speiseebene 15 in Richtung zweite Strahlerhälfte 1b verlegt ist, wo der Innenleiter 13 beispielsweise an der Speisestelle 17 gleichstrommäßig, also galvanisch mit der zweiten Strahlerhälfte 1b verbunden sein kann. Würde man ansonsten einen Außenleiter verlegen, also ein koaxiales Speisekabel verwenden, würde der Außenleiter eines derartigen Koaxialkabels beispielsweise in der Bohrung 11' verlegt werden, wobei der Außenleiter dann z. B. in etwa in Höhe der Speiseebene 15 mit der ersten Strahlerhälfte 1a galvanisch verbunden sein könnte. Wie erwähnt kann aber hier die betreffende Hälfte 9' der Trageinrichtung 9 selbst als Außenleiter-Leitung verwendet werden.
Gemäß der WO 2005/060049 A1 ist in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel wiedergegeben, dass in der zweiten Hälfte 9'' der Trageinrichtung 9 ebenfalls eine Axialbohrung 11'' vorgesehen ist, so dass auch hier eine koaxiale Leitungsanordnung gebildet wird, nämlich mit einem Innenleiter 13, der über die erste Bohrung 11' in der ersten Hälfte 9' der Trageinrichtung 9 von einem Anpassnetzwerk auf der Unterseite des Reflektors 105 kommend verläuft und hier einen ersten Innenleiterabschnitt 13a bildet, wobei der Innenleiter 13 dann über einen zumindest näherungsweise parallel zum Reflektor 105 verlaufenden Innenleiter- oder Verbindungsabschnitt 13b in einen dritten Innenleiterabschnitt 13c übergeht, der von oben her in die zweite Bohrung 11'' der zweiten Hälfte 9'' der Trageinrichtung 9 eintaucht und etwa im unteren Drittel der Höhe der Trageinrichtung 9 frei endet, ohne die elektrisch leitfähige Trageinrichtung 9 zu kontaktieren. Bevorzugt wird dies durch Verwendung eines Isolators gewährleistet, der in den Bohrungen 11', 11'' eingesetzt ist, und der von dem Innenleiter 13 durchsetzt wird und hierüber gehalten ist. Mit anderen Worten ist der weitere Innenleiterabschnitt 13b nicht an der Speisestelle 17 galvanisch mit dem Innenleiter 13 verbunden, sondern es wird hierdurch eine Innenleiterkopplung realisiert.
Ein weiterer Stand der Technik ist aus der US 4,668,956 A bekannt. Diese Vorveröffentlichung zeigt einen Dipolstrahler, der gemäß einem Ausführungsbeispiel zwei Dipolhälften umfasst und in einem weiteren Ausführungsbeispiel zwei um 90° versetzt zueinander liegende Dipole aufweist. Der jeweilige Dipolstrahler umfasst eine rohrförmige Trageinrichtung, die elektrisch-galvanisch mit dem Reflektor verbunden ist. Innerhalb dieser als Außenleiter dienenden Trageinrichtung ist ein Innenleiter geführt, der an der rückwärtigen Seite einer hohlzylinderförmigen Trageinrichtung übersteht und dort gespeist wird. Der Innenleiter ist in Höhe der Dipolhälften etwa parallel zur Reflektorebene in Richtung der zweiten Hälfte der hohlzylinderförmigen Trageinrichtung geführt, um dort in der zweiten hohlzylinderförmigen Trageinrichtung wieder in Richtung Reflektor zurückzulaufen. Der Innenleiter endet dort im Abstand von der Reflektorebene und ist über ein Kurzschlusselement mit der hohlzylinderförmigen, elektrisch leitfähigen Trägerhälfte elektrisch-galvanisch verbunden.
An den beiden hohlzylinderförmigen Trägereinrichtungen ist in Höhe des zum Reflektor entfernt liegenden Endes jeweils ein parallel zur Reflektorebene vorstehender elektrischgalvanisch leitfähiger Ansatz ausgebildet, an dem die Dipolhälften angreifen.
Eine gattungsbildende dipolförmige Strahleranordnung ist aus der US 2005/0134517 A1 bekannt geworden, die weitgehend der WO 2005/060049 A1 entspricht. Gemäß dieser Vorveröffentlichung ist eine Strahleranordnung beschrieben, bei der eine Dipol-Strahlerhälfte über eine Innenleiteranordnung gespeist wird, die in Höhe der Dipolhälfte über einen Zwischen-Innenleiterabschnitt mit einem die zweite Trägerhälfte der Strahleranordnung durchsetzenden zweiten Innenleiterabschnitt verbunden ist, der in Richtung Massefläche verläuft und eine Bohrung in der Massefläche durchsetzt und dabei im Bereich der Bohrung mit der Massefläche elektrisch galvanisch verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ausgehend von dem zuletzt genannten gattungsbildenden Stand der Technik eine dipolförmige oder dipolähnliche Strahleranordnung zu schaffen, die eine noch höhere Bandbreite aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Wie im Stand der Technik auch ist dabei vorgesehen, dass der in der zweiten Hälfte der Trageinrichtung vorgesehene Innenleiter gleichstrommäßig (also galvanisch) auf Massepotential gelegt ist. Allerdings erfolgt die elektrische Kontaktierung dieses Innenleiters mit der Massefläche nicht im Bereich einer Bohrung, die in eine Massefläche und die darunter befindliche Platine eingebracht ist und die dabei von dem Innenleiter durchsetzt wird. Die elektrische Verbindung mit Masse erfolgt davon abweichend vielmehr vom Innenleiterabschnitt auf der zur Strahlerseite abgewandt liegenden Seite der Platine über eine dort vorgesehene elektrische Verbindung, die zu einer vom Innenleiter durchsetzten Bohrung versetzt liegenden Bohrung führt, um hierüber eine elektrische Verbindung mit der auf der Strahlerseite vorgesehenen Massefläche herzustellen.
Vorzugsweise sind dazu mehrere Bohrungen in Form von Durchkontaktierungen vorgesehen, worüber eine elektrische Verbindung von der Reflektor-Unterseite zu der Reflektor-Oberseite und damit zu der auf der Reflektor-Oberseite vorgesehenen Massefläche hergestellt ist.
Naheliegend wäre an sich die kürzeste Masseverbindung zwischen Innenleiter und der Massefläche zu wählen, da aus Hochfrequenz-Überlegungen heraus der kürzeste Weg der beste und sicherste Weg ist. Demgegenüber wird jedoch erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das zum Dipolstrahler entfernt liegende Ende des Innenleiterabschnitts eine Bohrung in der Massefläche und der darunter befindlichen Platine durchsetzt, um von dort aus eine elektrische Verbindung über eine oder mehrere zu der vom Innenleiter durchsetzten Bohrung versetzt liegenden Bohrungen mit der auf der Strahlerseite liegenden Massefläche herzustellen.
Mit diesem völlig überraschenden Aufbau wird unter anderem auch eine deutliche Verbesserung bezüglich der Bandbreite eines derartigen Strahlers realisiert. Die Einspeisung des Strahlers erfolgt dabei weiterhin mittels einer nichtgalvanischen Innenleiterspeisung, wodurch auch unterschiedliche Materialien (wie beispielsweise Aluminium, mit einer metallisierten Oberfläche versehener Kunststoff, etc.) für die Strahler verwendet werden können, da keine Lötverbindungen notwendig sind.
Im Gegensatz zur Lösung gemäß US 4,668,956 A wird im Rahmen der Erfindung von einer dipolförmigen oder dipolähnlichen Strahleranordnung ausgegangen, die beispielsweise in einer oder in zwei Polarisationsebenen strahlt, wobei die die Dipol- und/oder Strahlerhälften und die Trägereinrichtung einschließlich der Basis umfassende Strahleranordnung insgesamt elektrisch leitfähig ist, gleichwohl aber gegenüber der Reflektor- oder Masseebene galvanisch getrennt ist, also hier bevorzugt kapazitiv mit der Masse- oder Reflektorfläche gekoppelt ist. Zudem ist erfindungsgemäß dann das in Richtung Masse- oder Reflektorfläche zurückgeführte Ende des Innenleiters (also am gegenüberliegenden Ende zur Einspeisung eines entsprechenden Signals) nicht mit der den Innenleiter umgebenden, beispielsweise hohlzylinderförmigen Trageinrichtung elektrisch-galvanisch verbunden, sondern mit der Masse- und/oder Reflektorfläche.
Im Rahmend der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Basis der Trageinrichtung der Strahleranordnung kapazitiv mit dem Reflektor bzw. der Masse gekoppelt.
Auch wenn die Basis der Trageinrichtung der Strahleranordnung kapazitiv mit Masse oder der Massefläche gekoppelt ist, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Länge des Innenleiters und damit die Höhe der Speiseebene im Abstand zur Reflektor- oder Masseebene in der Regel so gewählt wird, dass sie etwa in Höhe der Dipol- oder Strahlerhälften liegt. Häufig wird sich diese Speiseebene etwas darunter befinden. Die Speiseebene kann beispielsweise bevorzugt in jeder Höhe zwischen λ/10 unterhalb der Strahlerebene und λ/6 oberhalb der Strahlerebene, vorzugsweise aber nicht höher als λ/10 oberhalb der Strahlerebene liegen. λ stellt dabei eine Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes, vorzugsweise zumindest in etwa die mittlere Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes dar.
Die Strahlerhöhe kann im üblichen Bereich von λ/4 über Grund (also dem Reflektor oder der Masse) liegen. Sie sollte allerdings einen Wert von λ/10 bevorzugt nicht unterschreiten. Eine Beschränkung nach oben hin besteht grundsätzlich nicht, so dass die Strahlerhöhe grundsätzlich ein beliebiges Vielfaches von λ betragen könnte (zumal ein Strahler auch ohne Reflektor ein Strahlungsdiagramm aufweist). λ stellt aber nur bevorzugt eine Wellenlänge aus dem zu übertragenden Frequenzband dar, vorzugsweise in einer mittleren Frequenz des zu übertragenden Frequenzbandes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
1a: eine axiale Schnittdarstellung durch einen Dipol nach dem Stand der Technik mit einer herkömmlichen Speisung;
1b: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie II-II in 1a bezüglich des nach dem Stand der Technik bekannten Dipolstrahlers;
2: eine Querschnittsdarstellung durch einen Dipol mit einer nicht von der Erfindung umfassten Innenleiterspeisung;
3: eine räumliche Darstellung eines dualpolarisierten Strahlers, in dessem Inneren eine erfindungsgemäße Innenleiterspeisung vorgesehen ist;
4: einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel gemäß 3; und
5: eine Unteransicht auf ein Anpassnetzwerk auf einer Platine, auf deren gegenüberliegenden Seite in der Längsrichtung mehrere Strahler mit der erfindungsgemäßen Innenleiterspeisung angeordnet sind.
Anhand von 2 ist nunmehr der erfindungsgemäße Aufbau eines dipolförmigen Strahlers 1 gezeigt, wobei die bezüglich 1 vergebenen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile wiedergeben.
Das Beispiel gemäß 2 unterscheidet sich von jenem nach den 1a und 1b zum einen dadurch, dass die Strahlereinrichtung einschließlich der Strahler- und/oder Dipolhälften sowie die zugehörige Trageinrichtung mit der zugehörigen Basis nicht mit der Masse- oder Reflektorfläche elektrisch-galvanisch verbunden, sondern von der Masse- oder Reflektorfläche stets getrennt ist. Bevorzugt kann allerdings zwischen der Masse oder der Massefläche, also insbesondere der Reflektorfläche und der Trageinrichtung, eine kapazitive Kopplung bestehen.
Zum anderen unterscheidet sich das Beispiel gemäß 2 von jenem nach 1a und 1b ferner dadurch, dass nunmehr in der zweiten Trägerhälfte 9'' der Innenleiter 13 nicht frei endet, sondern bis auf die Ebene des Reflektors 105 verlängert und mit seinem Innenleiterende 19'' gleichstrommäßig, also galvanisch mit der Massefläche 5 verbunden ist, die entweder durch den elektrisch leitfähigen Reflektor 105 oder durch eine elektrisch leitfähige Massefläche 5 auf einer Platine 205, also einem elektrisch nicht-leitfähigen Substrat (Dielektrikum) ausgebildet ist. Üblicherweise ist die Massefläche 5 auf der Strahlerseite 205a ausgebildet, wohingegen auf der gegenüberliegenden Seite 205b, die die Unterseite bildet, das Anpassnetzwerk 37 vorgesehen ist, mit welchem das weitere Ende 19' des ersten Innenleiterabschnittes 13a elektrisch verbunden und daran angeschlossen ist.
Bei diesem Beispiel ist angedeutet, dass die elektrisch leitfähige oder mit einem elektrisch leitfähigen Überzug versehene Basis der Trageinrichtung 9 (die nachfolgend teilweise als Träger 9 bezeichnet wird) kapazitiv mit der Massefläche 5 gekoppelt ist, wozu ein scheiben- oder platten- oder folienförmiger Isolator 21 zwischen der Unterseite der Basis 7 des Dipolstrahlers 1 und der Massefläche 5 bzw. des Reflektors 105 vorgesehen ist.
Auf der gesamten Länge des Innenleiters 13 ist dieser elektrisch-galvanisch von dem Träger 9 getrennt geführt, üblicherweise dadurch, dass in den Axialbohrungen 11' und 11'' Isolator-Hülsen eingefügt sind, die von dem Innenleiter 13 durchsetzt werden. Dadurch kann sicherstellt werden, dass der Innenleiter 13 keinen gleichstrommäßigen (galvanischen) Kontakt zu dem elektrisch leitfähigen Träger 9 herstellen kann.
Dazu sind schließlich auch am oberen Ende der Trageinrichtung 9 Bohrungen oder Durchlässe 109 ausgebildet, um den Innenleiter von der einen Hälfte 9' der Trageinrichtung 9 quer zur anderen Hälfte 9'' der Trageinrichtung 9 längs der sogenannten Speiseebene 15 zu führen, wobei der Innenleiter von oben kommend in die Axialbohrung 11'' der zweiten Trägerhälfte 9'' eintaucht.
Dabei wird entsprechend dem Beispiel gemäß 2 die Lage des im Wesentlichen parallel zur Massefläche verlaufenden Leitungsabschnittes des mittleren oder zweiten Innenleiter-Abschnittes 13b gegenüber der Masse- oder Reflektorebene als Speiseebene 15 definiert. Dieser mittlere Innenleiter-Abschnitt 13b muss aber nicht zwingend parallel zur Masse- oder Reflektorebene verlaufen. Er kann zwischen den Krümmungs- oder Übergangsabschnitten zu dem ersten und dritten Leitungsabschnitt 13a und 13c (die in den beiden Trägerhälften 9' und 9'' verlaufen) auch in Seitenansicht mit einer mittleren Erhebung oder einer mittleren Vertiefung versehen sein, um hier Platz für einen quer dazu verlaufenden mittleren Leitungsabschnitt für eine zweite Polarisationsebene zu schaffen, wenn beispielsweise ein in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen strahlender Dipolstrahler verwendet wird. Von daher könnte als Speiseebene entweder die Lage des bevorzugt parallel zur Masse- oder Reflektorebene verlaufenden mittleren Abschnitts des zweiten Innenleiterabschnittes 13b oder der Mittelpunkt dieses mittleren Innenleiterabschnittes 13b herangezogen werden, um hierdurch die sogenannte Speiseebene 15 zu definieren.
Wie aus dem Beispiel gemäß 2 auch zu ersehen ist, sind also die beiden Trägerhälften 9' und 9'' über einen von oben nach unten verlaufenden Schlitz 10 voneinander getrennt und lediglich durch die unten liegende Basis 7 miteinander verbunden. Diese Einheit aus den beiden Trägerhälften 9' und 9'' und der Basis 7 kann aus einem insgesamt leitfähigen Metall hergestellt sein, beispielsweise aus einem Metallgussteil. Möglich ist auch, dass die beiden Trägerhälften 9' und 9'' mit ihrer zugehörigen Basis 7 aus einem elektrisch nicht-leitfähigen Material, beispielsweise aus einem Dielektrikum, Kunststoff etc., hergestellt ist. In diesem Falle ist die Oberfläche in der Regel vollständig mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, insbesondere einer metallisierenden Schicht, überzogen bzw. überdeckt, die nicht nur die äußeren Flächen, sondern auch die Oberfläche der Bohrungen 11 und 11'' in den Trägerhälften 9' und 9'' überdeckt, wodurch letztlich mit dem hierin innen verlegten Innenleiter koaxiale Leitungsabschnitte gebildet sind. Bevorzugt sind dabei auch die in der Strahlerebene liegenden Dipol- oder Strahlerhälften 1a und 1b mit den Trägerhälften 9' und 9'' einteilig mitverbunden, also gemeinsam hergestellt. Sofern das Gesamtgebilde nicht aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, sind auch die Dipol- und/oder Strahlerhälften 1a und 1b ebenfalls mit der elektrisch leitfähigen, bevorzugt metallischen Schicht überzogen.
Anhand von 3 ist nunmehr in räumlicher Darstellung ein dualpolarisierter Strahler 1'' wiedergegeben, dessen Funktionsweise grundsätzlich aus der WO 00/39894 A1 , der WO 2004/100315 A1 sowie der WO 2005/060049 A1 bekannt ist. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Vektordipol 1'', der in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen strahlt. Die beiden Polarisationsebenen P sind in 3 schematisch angedeutet. Sie verlaufen bekanntermaßen durch die Eckpunkte des in Draufsicht der dipolquadratähnlich gestalteten Strahleranordnung, wodurch jeweils zwei um 90° versetzt liegende Paare von Strahlerhälften 1a und 1b gebildet sind, wobei das zweite Paar von Strahlerhälften 1a und 1b zusätzlich mit 1aa und 1bb gekennzeichnet ist, die jeweils über eine entsprechend ausgebildete Innenleiterspeisung gespeist werden.
In der Schnittdarstellung gemäß 4 bezüglich eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels läuft die Schnittebene längs einer Polarisationsebene P.
Daraus ist zu ersehen, dass die Ausgestaltung und Verlegung des Innenleiters 13 bezüglich der einen Polarisationsebene analog dem, anhand der von 2 erläuterten Strahleranordnung 1 in Form eines einfachen Dipols 1' erfolgt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel verläuft der Innenleiter 13 mit seinem ersten Innenleiterabschnitt 13a innerhalb einer Axialbohrung 11' der ersten Trägerhälfte 9' und ist dort bevorzugt durch eine Isolierhülse 12 gleichstrommäßig von der Trageinrichtung 9 getrennt.
Am oberen Ende der Isolierhülse verläuft der zweite Innenleiterabschnitt 13b in einem rechten Winkel zum ersten Innenleiterabschnitt 13a, also parallel zur Ebene der Massefläche 5 bzw. des Reflektors 105 und somit auch parallel zu den Strahlerhälften 1a, 1b in Richtung der zweiten Trägerhälfte 9'', wo der Innenleiter in seinen dritten Innenleiterabschnitt 13c übergeht, der wiederum parallel zum ersten Innenleiterabschnitt 13a verläuft, also wiederum etwa rechtwinklig zum zweiten Innenleiterabschnitt 13b und somit rechtwinklig zur Massefläche 5 ausgerichtet ist.
Der erste Innenleiterabschnitt 13a ist am unteren Ende 19' wieder über eine Bohrung 35 (wie in 2 eingezeichnet ist) in Richtung Reflektor 105 bzw. die Massefläche 5 hindurch geführt und vorzugsweise an der Rückseite oder Unterseite mit dem bereits erwähnten Anpassnetzwerk 37 elektrisch verbunden, worüber der Innenleiter gespeist wird.
Das zweite Ende 19'' des Innenleiters 13 in der zweiten Trägerhälfte 9'' ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls über eine elektrisch kontaktfreie Bohrung 35' durch den Reflektor 105 bzw. die Platine 205 hindurchgeführt und gleichstrommäßig (galvanisch) auf der Rückseite der Platine 205 über eine elektrische Verbindung 23 elektrischgalvanisch, also gleichstrommäßig über mehrere nachfolgende Durchkontaktierungen 25 mit der auf der Strahlerseite 205a vorgesehenen Massefläche 5 gleichstrommäßig (also galvanisch) kontaktiert. Die erwähnte elektrische Verbindung 23 kann dabei flächenförmig gestaltet sein, kann aber auch jede andere Form annehmen. Genauso könnte der Innenleiter aber auch direkt auf der Platinenoberseite mit der Massefläche 5 galvanisch verbunden sein (wie in 2 gezeigt). Die Verbindung mit der Massefläche 5 über eine auf der Rückseite der Platine ausgebildete elektrische Verbindung 23 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einfacheren Herstellungsgründen gewählt worden.
Auch in diesem Falle wird die Speiseebene 15 mit dem mittleren Innenleiterabschnitt 13b (zumindest näherungsweise) wiedergegeben.
Bei einem Vektorstrahler, wie er in der Schnittdarstellung gemäß 4 gezeigt ist, sind für jede Polarisationsebene P zwei Strahlerhälften 1a, 1b (bzw. 1aa, 1bb) vorgesehen, wobei jede Strahlerhälfte mit einer zugehörigen Trägerhälfte 9' mechanisch und elektrisch-galvanisch verbunden ist und die beiden jeweils um 90° versetzt zueinander – entsprechend der jeweiligen um 90° versetzt zueinander liegenden Polarisation P – ausgerichteten Paare von Trägerhälften 9', 9'' über ihre unten liegende gemeinsame Basis 7 elektrisch-galvanisch miteinander verbunden sind. Wie erwähnt, ist die Anordnung dabei bevorzugt so, dass – insbesondere, wenn die Massefläche 5 durch einen elektrisch leitfähigen Reflektor 105 gebildet ist – zwischen der elektrisch leitfähigen Basis 7, der Trageinrichtung 9 und der Massefläche 5 ein Isolator 21 positioniert ist, so dass die Basis 7 gleichstrommäßig nicht mit der Massefläche 5 kontaktiert ist, hier also keine galvanische Verbindung besteht.
Ist die Massefläche 5 beispielsweise auf einem Substrat 205 ausgebildet, so kann sie auch mit einer isolierenden Lackschicht überzogen sein, so dass ein hierauf aufgebauter Strahler über seine leitfähige Basis 7 mit der durch die Lackschicht getrennten Massefläche 5 eine kapazitive Kopplung erzeugt.
Bezüglich der in 4 im Schnitt wiedergegebenen Strahlerhälften 1a und 1b bezüglich der in der Zeichenebene liegenden Polarisationsebene P könnte die rechts im Schnitt wiedergegebene Trägerhälfte 9'' von der Höhe der Strahlerebene ausgehend unter zusätzlicher Berücksichtigung der Basis 7 bis zum Kontaktpunkt 9'a, an dem die rechte Trägerhälfte 9'' mit der Basis 7 elektrisch verbunden ist, als Symmetrierung bezüglich dieser Polarisationsebene interpretiert werden. Ähnliches gilt für das Beispiel gemäß 2.
Da es sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 um dualpolarisierte Strahler handelt, ist bezüglich der zweiten, um 90° verdrehten Trageinrichtung 9 mit den zugehörigen Trägerhälften 9', 9'' für die zweite Polarisationsebene P der Aufbau identisch, wobei dort der Innenleiter 13, d. h. die beiden in den Trägerhälften verlaufenden Innenleiterabschnitte 13a und 13c nur in einer etwas größeren (oder kleineren) Längserestreckung ausgebildet sind, verglichen mit der um 90° versetzt vorgesehenen Trageinrichtung 9. Dies hat zur Folge, dass jeweils der mittlere Innenleiterabschnitt 13b (der die beiden parallel zueinander verlaufenden Innenleiterabschnitte 13a, 13c jeweils verbindet) in einer geringfügig versetzt zueinander liegenden Speiseebene 15' liegt. Dadurch verlaufen die beiden mittleren Innenleiterabschnitte 13b in unterschiedlicher Höhenlage gegenüber der Massefläche 5, wo sie sich kontaktfrei überkreuzen. In der Schnittdarstellung gemäß 4 ist jedenfalls der entsprechende mittlere Innenleiterabschnitt 13b, der hier zusätzlich mit dem Bezugszeichen 13'b versehen ist, für die zweite Polarisationsebene sichtbar. Alternativ dazu könnte der jeweilige mittlere über Kreuz verlaufende Innenleiterabschnitt 13b bezüglich der einen Polarisationsebene einen mittleren Abschnitt aufweisen, der eher nach oben ansteigt und der damit kreuzende zweite mittlere Innenleiterabschnitt für die zweite Polarisation einen eher nach unten gekrümmt verlaufenden Abschnitt aufweist, so dass beide Innenleiterabschnitte kontaktfrei über Kreuz verlegt sein können, und dies bei insgesamt gleich langen ersten und dritten Innenleiterabschnitten 13a und 13c.
Durch den geschilderten Aufbau mit der erfindungsgemäßen Innenleiter-Verlegung werden die beiden Enden 19' und 19'' bis auf der Rückseite des Reflektors 105 oder die Rück- oder Unterseite eines dielektrischen Substrats 205 geführt. Hierdurch kann der Dipolstrahler zudem auch mechanisch fixiert werden, wenn nämlich beispielsweise das eine Speiseende 19' des Innenleiters 13 auf der Rückseite des Reflektors 105 oder des Substrates 205 am Anpassnetzwerk 37 beispielsweise angelötet ist, und das zweite Ende 19'' des Innenleiters 13 an der erwähnten elektrischen Verbindung 23 angelötet ist, worüber über nachfolgende Durchkontaktierungen 25 dann die Verbindung zur Massefläche 5 auf der Strahlerseite des Substrates 205 hergestellt ist.
Ergänzend kann aber auch eine Schraubverbindung, beispielsweise unter Verwendung einer, von der Rückseite des Reflektors oder Substrates in die Basis eingedrehten Schraube 51 dienen, die je nach kapazitiver oder galvanischer Anwendung elektrisch leitfähig oder elektrisch nicht-leitfähig sein kann. Ebenso können aber auch noch Kleber oder doppelseitig klebende Klebebänder oder Klebefolien zwischen der Unterseite der Basis und der Oberseite des Reflektors oder des Substrates zur Fixierung der Strahleranordnung vorgesehen sein.
Ferner sollte die Länge des Innenleiters 13, d. h. die Länge des Innenleiterabschnittes 13a bzw. 13c von einem jeweiligen Fußpunkt 113' bzw. 113'' in Höhe der Massefläche 5 bis in Höhe der Speiseebene 15 bzw. 15' eine Länge aufweisen, die beispielsweise nicht mehr als λ/10 unterhalb der durch die Strahlerhälften 1a und 1b (bzw. Dipolhälften 1'a und 1'b) definierten Strahlerebene und nicht mehr als λ/6 oberhalb dieser Strahlerebene liegt. Ein besonders günstiger Bereich für die Speiseebene wird erzielt, wenn diese nicht mehr als λ/10 unterhalb der Strahlerebene und nicht mehr als λ/10 oberhalb der Strahlerebene liegt. λ stellt dabei eine Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes dar, vorzugsweise der mittleren Frequenz des zu übertragenden Frequenzbandes.
Unabhängig davon kann der Abstand der Strahler- oder Dipolhälften 1a, 1b bzw. 1'a bzw. 1'b zur Massefläche 5 und/oder dem Reflektor 105 so dimensioniert sein, dass dieser Abstand bevorzugt in einem Bereich von etwa λ/4 über Masse oder dem Reflektor liegt. Diese Strahlerhöhe sollte auch einen Wert von λ/10 bevorzugt nicht unterschreiten. Durch geeignete Symmetrierungen, Einspeisevarianten und/oder durch geeignete Anpassnetzwerke kann unter Umständen eine noch niedrigere Strahlerebene erzielt werden (Planar-Antenne).
Die erwähnte Anpassschaltung bzw. das Anpassnetzwerk 37 ist vorgesehen, um hier im Fußpunktbereich des Innenleiters 13 bzw. des Innenleiterabschnittes 13a eine geeignete Anpassung und Transformation vornehmen zu können. In 5 ist ein Ausschnitt einer Unteransicht beispielsweise des Reflektors 105 oder des Substrates 205 mit einem Anpassnetzwerk 37 gezeigt. Dabei sind für die beiden Polarisationsebenen jeweils das untere Anschlussende 19' des Innenleiterabschnittes 13a und das jeweils andere zweite Ende 19'' gezeigt, welches über die elektrische Verbindungseinrichtung 23 und die nachfolgenden Durchkontaktierungen 25 mit Masse verbunden sind.

Claims

Dipolförmige Strahleranordnung mit folgenden Merkmalen – mit zumindest zwei Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) – mit je einer, für jeweils zwei Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) zugeordneten Trageinrichtung (9) mit einer ersten und zweiten Trägerhälfte (9', 9''), – in jeder Trägerhälfte (9', 9'') ist eine axiale Bohrung (11', 11'') ausgebildet, – die zumindest beiden Trägerhälften (9', 9'') sind über eine Basis (7) verbunden, – jeweils eine erste Dipol- oder Strahlerhälfte (1a, 1'a bzw. 1b, 1'b) und die zugehörige Trägerhälfte (9', 9'') sowie die die beiden Trägerhälften (9', 9'') verbindende Basis (7) besteht aus elektrisch leitfähigem Material oder ist mit einem elektrisch leitfähigen Material überzogen, – die Basis (7) ist mit einer Massefläche (5) kapazitiv gekoppelt, – eine erste Dipol- oder Strahlerhälfte (1a, 1'a) wird von einem Leiter elektrisch-galvanisch oder kapazitiv gespeist, – eine zweite Dipol- oder Strahlerhälfte (1b, 1'b) wird über eine weitere Speiseleitung in Form einer Innenleiterspeisung gespeist, – die Innenleiterspeisung umfasst einen Innenleiter (13) mit einem in der ersten Trägerhälfte (9') verlaufenden ersten Innenleiterabschnitt (13a), einem dritten Innenleiterabschnitt (13c), der in einer Axialbohrung (11'') in der zweiten Trägerhälfte (9'') verläuft, wobei der in der ersten Trägerhälfte (9') verlaufende erste Innenleiterabschnitt (13a) und der in der zweiten Trägerhälfte (9'') verlaufende dritte Innenleiterabschnitt (13c) über einen zweiten Innenleiterabschnitt (13b) elektrisch verbunden sind, – das eine Ende (19') des ersten Innenleiterabschnittes (13a) ist mit einem Anpassnetzwerk (37) elektrisch verbunden, – das andere Ende (19'') des dritten Innenleiterabschnittes (13c) ist gleichstrommäßig mit einer Massefläche (5) verbunden, – auf der Rück- oder Unterseite der Massefläche (5) ist eine Platine (205) vorgesehen, – in der Massefläche (5) und in der Platine (205) ist eine Bohrung (35') vorgesehen, durch die eine Verlängerung des dritten Innenleiterabschnittes (13c) hindurchgeführt ist, und – das durch die Bohrung (35') hindurchgeführte Ende des dritten Innenleiterabschnittes (13c) ist mit der Massefläche (5) verbunden, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: – das Ende des zweiten Innenleiterabschnittes (13c) ist elektrisch kontaktfrei durch die Bohrung (35') auf die zur Massefläche (5) und damit auf die zur Strahlerseite (205a) gegenüberliegende Rück- oder Unterseite der Platine (205) geführt, – das durch die Bohrung (35') hindurchgeführte Ende des dritten Innenleiterabschnittes (13c) ist auf der Rück- oder Unterseite der Platine (205) über eine elektrische Verbindung (23) und über mehrere zur Bohrung (35') versetzt liegende nachfolgende Durchkontaktierungen (25) mit der auf der Strahlerseite (205a) der Platine (205) vorgesehenen Massefläche (5) elektrischgalvanisch kontaktiert.
Strahleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegend zur Massefläche (5) auf der Rückseite der Platine (205) vorgesehene elektrische Verbindung (23) flächenförmig gestaltet ist.
Strahleranordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: – bezogen auf die Massefläche (5) liegt der zweite Innenleiterabschnitt (13b) zumindest in einer Teillänge oder an zumindest einer Stelle in Höhe der durch die Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) gebildeten Strahlerebene oder in einem Höhenbereich, der nicht mehr als λ/10 unterhalb dieser Strahlerebene und nicht mehr als λ/6 oberhalb dieser Strahlerebene liegt, wobei λ eine Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes darstellt, vorzugsweise die mittlere Wellenlänge.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Innenleiterabschnitt (13b) in einer Höhe gegenüber der Massefläche (5) oder einem vorgesehenen Reflektor (105) angeordnet ist, die oder der oberhalb der durch die Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) gebildeten Ebene liegt, und zwar nicht mehr als λ/10 oberhalb dieser Ebene liegt, wobei λ eine Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes darstellt, vorzugsweise die mittlere Wellenlänge.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) gegenüber der Massefläche und/oder einem Refektor (5) λ/10 oder mehr oder mehr als λ/4 beträgt, wobei λ eine Wellenlänge des zu übertragenden Frequenzbandes ist, vorzugsweise die mittlere Wellenlänge.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine dual polarisierte Strahleranordnung mit zwei, um 90° versetzt zueinander liegenden Trageinrichtungen (9) jeweils zwei Trägerhälften (9', 9'') für jede Polarisationsebene (P) mit einer zugehörigen Innenleiterspeisung umfasst, wobei sich die mittleren Innenleiterabschnitte (13b, 13'b) der beiden Innenleiterspeisungen galvanisch getrennt überkreuzen.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in der jeweiligen Trägerhälfte (9', 9'') geführten Innenleiterabschnitte (13a, 13c) mittels einer Isolierung (12) von der Trageinrichtung (9) getrennt sind.
Strahleranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Axialbohrungen (11', 11'') in den Trägerhälften (9', 9'') eine Isolierhülse (12) vorgesehen ist, in deren Innerem der zugehörige Innenleiterabschnitt (13a, 13c) geführt und gehalten ist.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleranordnung (1) durch einen in Seitendarstellung zumindest näherungsweise U-förmig verlegten Innenleiter (13) zumindest mittelbar an der mit der Massefläche (5) versehenen Platine (205) gehalten ist.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anpassnetzwerk (37) auf der zu den Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) gegenüberliegenden Seite (205b) der die Massefläche (5) tragenden Platine (205) vorgesehen ist.
Strahleranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Massefläche (5) und in der Platine (205) eine Bohrung (35) vorgesehen ist, durch die eine Verlängerung des Innenleiterabschnittes (13a) zum Anpassnetzwerk (37) verläuft.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung zweier Dipol- oder Strahlerhälften (1a, 1b; 1'a, 1'b) über ein Koaxialkabel erfolgt, dessen Innenleiter zur Speisung der einen Dipol- oder Strahlerhälfte (1b, 1'b) den Innenleiter (13) bildet oder damit verbunden ist, und dessen Außenleiter zur Speisung der anderen Dipol- oder Strahlerhälfte (1a, 1'a) a) vorzugsweise über die zugehörige Trägerhälfte (9') elektrisch-galvanisch oder b) bevorzugt über eine kapazitive Kopplung mit der Dipol- oder Strahlerhälfte (1a, 1'a) verbunden ist.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenleiterabschnitte (13a, 13b, 13c) des Innenleiters (13) den gleichen Durchmesser aufweisen.
Strahleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Massefläche (5) durch einen Reflektor (105) gebildet ist.