DE112004001506B4

DE112004001506B4 - Breitbandige, doppelt polarisierte Basistationsantenne für optimale Horizontal-Strahlungsmuster und variable Vertikal-Strahlbündelneigung

Info

Publication number: DE112004001506B4
Application number: DE112004001506.5T
Authority: DE
Inventors: Le Kevin; Louis J. Meyer
Original assignee: Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2024-03-20
Also published as: CN1833337A; WO2005062428A1; DE112004001506T5; CN1833337B; WO2005062428A8; US20050001778A1; US6924776B2

Abstract

Eine doppelt polarisierte Antenne (10) mit variabler Strahlbündelneigung besitzt eine Mehrzahl von versetzten Elementenfächern (12), die jeweils Paare von Dipolelementen (14) haltern, um die Mittelachse des Dipolelementenmusters in einer Abwärtsneigung zu orientieren. Der maximale Squint-Wert der Antenne entspricht einer Abwärtsneigungsversetzung der Mittelachse und befindet sich am Mittelpunkt des Neigungsbereichs der Antenne. Die Antenne schafft ein starkes Roll-off-Strahlungsmuster durch die Verwendung von Yagi-Dipolelementen. die in dieser Anordnung konfiguriert sind, und sie besitzt ein Vorne-Seiten-Verhältnis des Strahls, welches mehr als 20°dB beträgt, ein Horizontalstrahl-Vor-Rück-Verhältnis von mehr als 40 dB, und sie ist in einem erweiterten Frequenzbereich betreibbar.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Antennen, insbesondere von doppelt polarisierten Basisstationsantennen für Funkübertragungssysteme.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mobile Funkübertragungsnetzwerke werden im Hinblick auf die zunehmenden Funkverkehrsanforderungen an die Netzwerke, die ausgedehnten Bedienungsgebiete für den Dienst und die neuen entwickelten Systeme in zunehmendem Maß weiterentwickelt und verbessert. Zellulare Kommunikationssysteme haben ihren Namen daher, dass eine Mehrzahl von Antennensystemen, die jeweils einen Sektor oder einen Bereich, der üblicherweise als Zelle bezeichnet wird, so implementiert ist, dass eine Abdeckung für einen größeren Bedienungsbereich erreicht wird. Die kollektiven Zellen bilden den gesamten Bedienungsbereich für ein spezielles Funk-Kommunikationsnetzwerk.
Jede Zelle wird durch ein Antennen-Array und zugehörige Schalter versorgt, welche die Zelle in das Gesamt-Kommunikationsnetzwerk einbinden. Typischerweise ist das Antennen-Array in Sektoren aufgeteilt, wobei jede Antenne einen ihr zugehörigen Sektor bedient. Beispielsweise können drei Antennen eines Antennensystems drei Sektoren bedienen, die jeweils einen Abdeckungsbereich von etwa 120° besitzen. Solche Antennen sind typischerweise vertikal polarisiert und haben ein gewisses Maß an Abwärtsneigung (downtilt), der zufolge das Strahlungsmuster der Antenne etwas nach unten in Richtung der von den Verbrauchern benutzten Handgeräte weist. Diese gewollte Abwärtsneigung ist häufig eine Funktion des Geländes oder anderer geografischer Besonderheiten. Allerdings ist die optimale Ausprägung dieser Abwärtsneigung nicht immer vor der tatsächlichen Installierung und vor dem Testen vorhersagbar. Deshalb gibt es stets das Erfordernis einer einsatzspezifischen Einstellung jeder Antennen-Abwärtsneigung bei der Installation der Antenne. Typischerweise können zellulare System hoher Kapazität innerhalb einer Zeitspanne von 24 Stunden eine Neuoptimierung erfordern. Darüber hinaus wünschen Verbraucher Antennen mit dem höchsten Gewinn für eine gegebene Größe bei sehr geringer Intermodulation (IM). Somit kann der Verbraucher bestimmen, welche Antenne für eine gegebene Netzwerk-Implementierung am besten geeignet ist.
DE 199 01 179 A1 zeigt ein Antennensystem zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Signale mit einer Tragplatte, die eine Länge und eine vertikale Achse entlang der Länge aufweist. Eine Mehrzahl von Dipolstrahlungselementen ragt von einer Oberfläche der Tragplatte nach außen vor. Jedes Element umfasst ein symmetrisches orthogonales Paar von Dipolen, die unter ersten und zweiten vorbestimmten Winkeln zu der vertikalen Achse ausgerichtet sind, wobei sie gekreuzte Dipolpaare bilden. Ein unsymmetrisches Speisennetzwerk erstreckt sich entlang der Tragplatte und ist an die Strahlungselemente angeschlossen. Ein Leiterplatten-Symmetrierglied ist an jeden der Dipole angefügt. Die Antenne kann auch ein Zusatzelement umfassen, das entlang der vertikalen Achse so positioniert ist, dass primäre elektromagnetische Felder Ströme an dem Zusatzelement induzieren und diese induzierten Ströme sekundäre elektromagnetische Felder zurückstrahlen, welche Anteile der primären elektromagnetischen Felder auslöschen, wodurch sie die Entkopplung verbessern.
US 2002/0135520 A1 zeigt eine Antenne mit mehreren einheitlichen Dipolantennen. Jede der einheitlichen Dipolantennen wird durch zwei Streifenbandleitung-Speisesysteme gespeist. Jedes dieser Speisesysteme erstreckt sich über einer Grundplatte und ist von dieser durch ein Luft-Dielektrikum getrennt, um Intermodulation zu minimieren. Phasenschieber sind zusammen mit einem nach unten geneigten Steuerhebel verschiebbar unterhalb der jeweiligen Teilerbereiche des Streifenbandleitung-Speisesystems angeordnet, um die Phase des Signals einzustellen und eine einheitliche Strahlenneigung mit einheitlichen und ausgewogenen Seitenkeulen zu erreichen.
US 5,917,455 zeigt eine Antennenanordnung mit einer Betriebsfrequenz und einem vertikalen Strahlungsmuster, das eine Hauptkeulenachse hat, die gegenüber der Erdoberfläche nach unten geneigt ist. Die Antennenanordnung weist mehrere Antennen in einer ersten, einer zweiten und einer dritten Antennengruppe, die entlang einer Platine angeordnet sind, wobei die Platine eine Längsachse hat, entlang der die Antennen angeordnet sind und einen Phaseneinstellmechanismus auf, der zwischen der zweiten und der dritten Antennengruppe angeordnet ist, so dass eine Verstellung des Phaseneinstellungsmechanismus zu einer Veränderung der Abwärtsneigung des vertikalen Strahlungsmusters führt.
AT 405 348 B zeigt eine Vorrichtung zur Absenkung des vertikalen Richtdiagramms einer Sende- und/oder Empfangsantenne besteht aus einer Antennengruppe versehen mit einer Schaltung zur Formung der Richtcharakteristik, bestehend aus den Phasenschiebern und dem Leistungsteiler. Die Phasenschieber dienen zur Grundeinstellung des gewünschten Richtdiagramms, während die Phasenschieber zur Aufprägung von Phasenverschiebungen zur Absenkung des Richtdiagramms vorgesehen sind. Die Absenkung des vertikalen Richtdiagramms erfolgt sowohl durch Schrägstellung der Einzelelemente bezüglich der Gruppenachse um einen für alle Elemente gleichen Winkel θ bei unveränderter Lage der Gruppenachse als auch durch Veränderung der Phasenverschiebung der Anspeiseströme. Dieses Verfahren kombiniert die Vorteile der elektrischen mit denen der mechanischen Absenkung, vermeidet jedoch deren Nachteile. Dadurch ist es möglich, auch kleine Antennen oder dünn besetzte große Antennen in der Mobilkommunikation einzusetzten.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein doppelt polarisiertes Antennen-Array mit optimierten Horizontalebenen-Strahlungsmustern anzugeben, insbesondere ist die vorliegende Erfindung dazu ausgelegt, in einer Art und Weise abzustrahlen, die das horizontale Strahl-Front-Seiten-Verhältnis (20 dB Minimum) maximiert und außerdem das horizontale Strahl-Vor-Rück-Verhältnis (typischerweise 40 dB) maximiert.
Diese und weitere Ziele der Erfindung werden erreicht durch ein verbessertes Antennen-Array zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen mit einer linearen Polarisation von +45° und –45°.
Die Erfindung schafft ein doppelt polarisiertes Antennen-Array, welches in der Lage ist, in einem erweiterten Frequenzbereich (23% Bandbreite) zu arbeiten.
Die Erfindung schafft ein doppelt polarisiertes Antennen-Array, welches in der Lage ist, einstellbare Vertikalebenen-Strahlungsmuster zu erzeugen.
Die Erfindung schafft eine Antenne mit einer verbesserten Port-zu-Port-Entkopplung (Minimum 30 dB).
Die Erfindung schafft ein Antennen-Array mit einer optimierten Kreuzpolarisationsleistung (Minimum 10 dB Co-pol-Cross-pol-Verhältnis im horizontalen Sektor von 120°).
Die Erfindung schafft ein Antennen-Array mit einer Horizontalmuster-Strahlbreite von 59° bis 72°.
Die Erfindung schafft eine doppelt polarisierte Antenne mit hohem Gewinn.
Die Erfindung schafft ein Antennen-Array mit minimierter Intermodulation.
Die Erfindung schafft eine Antennen-Array mit optimierter aerodynamischer Form zur Reduzierung von Windbelastungseffekten und zur Reduzierung von Strahlungsmusterverzerrung.
Die Erfindung schafft eine billige Antenne.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erzielt technische Vorteile in Form einer eine variable Strahlbündelneigung aufweisenden, doppelt polarisierten Antenne mit einem optimierten Horizontal-Strahlungsmuster.
Die Ausgestaltung des Antennen-Arrays besteht aus einer hoch entwickelten mehrlagigen Masseplattenstruktur, zwei polarisierten Yagi-Abstrahlelementen und einem Hybrid-Zuspeisungsnetzwerk, bestehend aus einer Schaltungsplatine (PCB), Mikrostreifenleitungs-Phasenschiebern, Koaxialkabel-Übertragungsleitungen und luftdielektrischen Mikrostreifenleitungs-(airstrip-)Übertragungsleitungen.
Die mehrlagige Masseplattenstruktur verbessert drastisch die Horizontalebenen-Strahlungsmuster. Bauliche Merkmale sorgen für ein gesteigertes Horizontalmuster-Vor-Rück-Verhältnis, was außerdem den Horizontalmuster-Strahlsquint verringert. Insbesondere setzt sich die Masseplattenstruktur zusammen aus individuellen Unterstrukturen, die zur Schaffung einer speziellen Geometrie aneinander befestigt sind. Die Unterstrukturen werden vorzugsweise aus entweder einer Aluminiumlegierung oder einer Messinglegierung hergestellt. Aluminium ist die bevorzugte Legierung aufgrund ihres großen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und sehr geringer Rosten, während die Messinglegierung in solchen Anwendungen angezeigt ist, in denen elektrische Verbindungen durch Löten hergestellt werden. Pfannenförmige Träger orientieren die Mittelachse des Elementenmusters um 4° in Richtung nach unten, wobei es sich um den Mittelpunkt des Array-Neigungsbereichs. handelt. Der maximale Squint-Level stimmt mit der um 4° nach unten geneigten Lage der Mittelachse statt einer 8° betragenden Neigung der Mittelachseüberein. Die maximalen Horizontalstrahl-Squint-Werte sind auf 5° reduziert, was im Hinblick auf die Betriebsbandbreite des Arrays und den Neigungswinkel äußerst erwünscht ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer doppelt polarisierten Antenne mit einer mehrlagigen Masseplattenstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer mehrlagigen Masseplattenstruktur mit davon entfernten Dipolelementen sowie mit entfernten Schalenelement-Halterungen zur Darstellung der stufenförmigen Anordnung der Masseplatten;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Yagi-Elemente aufweisenden Dipolelements;
4 ist eine Rückansicht einer Elementenschale, welche die Ausgestaltung des Mikrostreifenleitungs-Phasenschiebers zeigt, der dazu dient, jedes Paar von Abstrahlelementen zu speisen;
5 ist eine grafische Darstellung, die das durch die vorliegende Erfindung erreichte ausgeprägte Roll-off-Strahlungsmuster im Vergleich zu einem typischen Dipol-Strahlungsmuster zeigt;
6 ist eine Rückansicht einer doppelt polarisierten Antenne unter Darstellung des Kabel-Zuspeisenetzwerks, wobei jeder Mikrostreifenleitungs-Phasenschieber eine der anders polarisierten Antennen speist; und
7 ist eine perspektivische Ansicht der doppelt polarisierten Antenne mit einem HF-Absorber, der dazu dient, eine mögliche HF-Strahlung von den Phasenschieber-Mikrostreifenleitungen abzuhalten, um zu verhindern, dass es zu einer HF-Strom-Kopplung in den jeweils anderen Phasenschiebern kommt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt allgemein bei 10 eine breitbandige doppelt polarisierte Basisstationsantenne mit einem optimierten Horizontal-Strahlungsmuster und mit außerdem einer variablen Vertikal-Strahlungsbündelneigung. Die Antenne 10 enthält gemäß Darstellung eine Mehrzahl von Elementenfächern 12, in denen Yagi-Dipolantennen 14 in Form von Dipolpaaren 16 angeordnet sind. Jedes der Elementenfächer 12 ist in Form einer Treppenstufe angeordnet und wird abgestützt von einem Paar Fachträgern 20. Die dargestellten Elementenfächer 12 und Fachträger 20 sind innerhalb eines Außenbehälters 22 derart befestigt, dass sich zwischen den Fachträgern 20 und den Seitenwänden des Behälters 22 eine sich in seitlicher Richtung erstreckende Lücke befindet, wie aus den 1 und 2 hervorgeht. Jedes Elementenfach 12 besitzt eine Oberseite, die eine Masseplatte für das zugehörige Dipolpaar 16 definiert, und besitzt oben mit Abstand angeordnet ein zugehöriges dielektrisches Luft-Zuspeisenetzwerk 30 zum Speisen jeder der Dipole 14 der Paare 16 gemäß Darstellung. Mehrere elektrisch leitende bogenförmige Streifen 26 erstrecken sich zwischen den Wänden des Behälters 22, um einerseits der Antenne 10 Stabilität zu verleihen und außerdem die Entkopplung zwischen den Dipolen 14 zu verbessern.
Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, ist dort eine perspektivische Ansicht der Elementenfächer 12 mit der Seitenwand eines Fachträgers 20 und des Behälters 22 in teilweise weggeschnittener Weise dargestellt, um die treppenstufenförmige Anordnung der Elementenfächer 12 darzulegen. Jedes Elementenfach 12 ist derart stufenförmig angeordnet, dass das Dipolelement 14 mit der Strahlungsmuster-Mittelachse um 4° nach unten geneigt orientiert ist, wobei es sich um den Mittelpunkt des einstellbaren Array-Neigungsbereichs handelt. Der maximale Squint-Wert der Antenne 10 steht in Einklang mit der 4° betragenden Abwärtsneigung der Mittelachse, anstelle der 8° betragenden Versetzung der Mittelachse. Erfindungsgemäß sind die maximalen Horizontalstrahl-Squint-Werte gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen auf 5° reduziert, was im Hinblick auf die große Betriebsbandbreite und den Neigungsbereich des Arrays äußerst wünschenswert ist.
Wie dargestellt, erstreckt sich ein Paar integraler Teller-Träger 37 oberhalb des Elementenfachs 12. (In 2 gezeigte) Teiler 32 besitzen einen Zinken, der sich nach oben durch eine zugehörige Öffnung 34 in dem Elementenfach 12 erstreckt und für eine starke mechanische Verbindung von einer dielektrischen Kabel-Luft-Mikrostreifenleitung zu einem auf einer darunter angeklebten Schaltungsplatine 50 definierten Mikrostreifenleitungs-Speisenetzwerk sorgt, wie weiter unten in Verbindung mit 4 erläutert wird.
Immer noch Bezug nehmend auf 2, ist dort dargestellt, dass Fachträger 20 von den zugehörigen benachbarten Seitenwänden des Behälters 22 durch eine dazwischen definierte Lücke 36 getrennt sind. Dieser Hohlraum 36 verringert in vorteilhafter Weise den auf der Rückseite des Außenbehälters 22 fließenden HF-Strom. Die Verringerung der induzierten Ströme auf der Rückseite des Außenbehälters 22 reduziert direkt die Abstrahlung in Rückwärtsrichtung. Die kritischen Entwurfskriterien im Hinblick auf eine Maximierung des Strahlungs-Vor-Rück-Verhältnisses beinhalten die Höhe der hoch gefalteten Seitenwand-Ränder 38 des Außenbehälters 22, die Höhe der Fachträger 20 und die Lücke 36 zwischen den Fachträgern 20 und den Seitenwand-Rändern 38 des Behälters 22.
Vorzugsweise werden die Elementenfächer 12 aus einer Messinglegierung hergestellt und werden mit einem Zinnüberzug versehen, um Lötbarkeit zu erreichen. Die primäre Funktion der Elementenfächer besteht in der Halterung der abstrahlenden Yagi-Elemente 14 in einer speziellen Orientierung, wie aus der Darstellung hervorgeht. Diese Orientierung sorgt für ausgeglichene vertikale und horizontale Strahlungsmuster für beide Anschlüsse der Antenne 10. Diese Orientierung schafft außerdem eine maximale Entkopplung zwischen jedem Anschluss. Zusätzlich liefern die Elementenfächer 12 einen HF-Erdungspunkt für die Schnittstelle zwischen Koaxialkabel und Freileitung.
Die Fachträger sind vorzugsweise aus Aluminiumlegierung hergestellt. Die Hauptfunktion der Fachträger besteht in der Halterung der fünf Elementenfächer 12 in einer spezifischen Orientierung, welche den horizontalen, Mustersquint minimiert.
Der Außenbehälter 22 wird vorzugsweise aus einem dickeren Stück Aluminiumlegierung hergestellt und wird mit einer Chromschicht überzogen, um Korrosion aufgrund äußerer Umwelteinflüsse zu vermeiden. Die Hauptfunktionen des Außenbehälters 22 bestehen in der Halterung der internen Array-Komponenten. Eine Sekundärfunktion besteht darin, die in Richtung des Vorwärtssektors der Antenne 10 abgestrahlte HF-Leistung zu fokussieren, indem die Strahlung nach hinten minimiert und gleichzeitig dadurch das Vor-Rück-Verhältnis des Strahlungsmusters maximiert wird, wie oben diskutiert wurde.
Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, ist dort eine Dipolantenne 14 mit sich vertikal erstreckenden Yagi-Elementen 40 dargestellt, gespeist von einem Luftstreifen-Speisenetzwerk 30 gemäß Darstellung. Die sich nach oben erstreckenden Yagi-Elemente 40 sind gleichmäßig voneinander beabstandet, wobei die oberen Teile eine kürzere Länge besitzen, wie dargestellt ist. Die Ausgestaltung des Dipols 14 führt zu drastischen Verbesserungen im Horizontal-Strahlungsmuster des Arrays. Üblicherweise produzieren Dipol-Abstrahlelemente ein horizontales Strahlungsmuster mit einem Vorne-Seiten-Verhältnis von 15 dB. Erfindungsgemäß ist eine breitbandige parasitäre Struktur 42 in dem Dipol 14 integriert und verbessert in vorteilhafter Weise das Vorne-Seiten-Verhältnis um zwischen 5 und 10 dB. Bezeichnet wird dieser Effekt als Entwurf mit hohem ”Roll-off”, wie in 5 zu sehen ist. Zahlreiche andere vorteilhafte Leistungsmerkmale des Systems werden erreicht durch Einbeziehung dieser Antennengestaltung mit hohem Roll-off einschließlich eines verbesserten Bereichs aufgrund eines höheren Aperturgewinns und erhöhter Kapazität aufgrund einer verstärkten Abweisung von Sektor zu Sektor.
Nunmehr auf 4 Bezug nehmend, ist dort eine Schaltungsplatine (PCB) geringen Verlusts 50 dargestellt, auf der ein allgemein mit 52 bezeichnetes Mikrostreifenleitungs-Phasenschiebersystem ausgebildet ist. Die verlustarme PCB 50 ist an der Rückseite des zugehörigen Elementenfachs 12 befestigt. Das Mikrostreifenleitungs-Phasenschiebersystem 52 ist mit dem gegenüber liegenden Paar Strahlungselementen 14 über zugehörige Teiler 32 verbunden und speist diese, wobei der Teiler elektrisch mit der Mikrostreifenleitung entsprechend derjenigen Zahl elektrisch verbunden ist, die an dem Phasenschieberfach bei 69 aufgedruckt ist.
Wie in 4 zu sehen ist, enthält das Mikrostreifenleitungs-Phasenschiebersystem 52 eine Phasenschieber-Handhabe 54, unter der ein dielektrisches Element 56 vorhanden ist, welches exakt um einen Schwenkpunkt 58 mit Hilfe eines Schiebestange 60 schwenkbar ist. Die Schiebestange 60 ist von einem (nicht gezeigten) Fernhandgriff einstellbar, um den Phasenschieber 54 und das zugehörige Dielektrikum 56 gegenüber einem Paar bogenförmiger Speiseleitungsabschnitte 65 und 64 selektiv so zu positionieren, dass die Durchleitungs-Phasengeschwindigkeit eingestellt wird. Die Schiebestange ist beabstandet oberhalb der Leiterplatte 50 mit Hilfe eines Paares nicht-leitender Stützen 58 gehaltert. Ein verlustarmes Koaxialkabel dient als Hauptübertragungsmedium zwischen den Fächern 12, allgemein bei 76 dargestellt. Jedes Speisenetzwerk 52 besitzt eine funktionelle elektrische Verbindung zwischen dem Speisenetzwerk 52 und einem polarisierten Teil der Antenne 10.
Der Gewinn wird optimiert durch strenge Steuerung der Phasen- und Amplitudenverteilung über das Array 10. Erreicht wird diese Steuerung durch die äußerst stabile Phasenschieberausgestaltung gemäß 4.
Nunmehr auf 5 Bezug nehmend, ist dort allgemein bei 80 ein starkes Roll-off-Strahlungsmuster dargestellt, welches durch die erfindungsgemäße Antenne 10 erreicht wird, verglichen mit einem typischen Dipol-Strahlungsmuster, welches bei 82 dargestellt ist. Dieses starke Roll-off-Strahlungsmuster 80 bedeutet eine signifikante Verbesserung gegenüber einem typischen Dipol-Strahlungsmuster und erfüllt sämtliche Zielsetzungen, die im Abschnitt ”Technischer Hintergrund” dieser Anmeldung angegeben sind.
Nunmehr auf 6 Bezug nehmend, ist dort die Rückseite der Antenne 10 dargestellt, so dass das Kabel-Speisenetzwerk zu sehen ist, wobei jeder Mikrostreifenleitungs-Phasenschieber 52 eine der anders polarisierten Antennen 14 speist. Der Eingang 72 wird als Anschluss I bezeichnet und stellt den Eingang dar für den –34°-Slout (polarisiert), der Eingang 74 ist der Anschluss II für den +45-Slout (polarisiert), wobei das Kabel 46 das mit einem Phasenschieber 50 gekoppelte Speisenetzkabel gemäß 4 ist. Bezug nehmend auf 4, sind die Ausgänge des Phasenschiebers 50, bezeichnet mit 1–5, jeweils dargestellt und bezeichnen die andere Antenne 10, die von dem Phasenschieber 52 gespeist wird.
Nunmehr auf 7 Bezug nehmend, ist dort die Antenne 10 mit einem HF-Absorber 78 dargestellt, der die Aufgabe hat, eine mögliche HF-Strahlung von den Phasenschieber-Mikrostreifenleitungen abzuleiten und zu verhindern, dass der HF-Strom zu den anderen Phasenschiebern gelangt.

Claims

Antenne (10), umfassend: eine Mehrzahl von Masseplatten (12), die in Reihe entlang einer Achse der Antenne (10) angeordnet sind; und ein Array aus Dipol-Antennenelementen (14), wobei mindestens zwei der Antennenelemente (14) auf jeder der Masseplatten (12) angeordnet sind und jede der Massenplatten (12) relativ zu der Achse geneigt ist, so dass die Massenplatten (12) in einer abgestuften Reihe angeordnet sind und die Antennenelemente (14) eine Abwärtsneigung der Strahlungsmuster-Mittelachsen definieren.
Antenne (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein mit dem Array von Antennenelementen (14) gekoppeltes Speisenetzwerk (30), ausgebildet zur selektiven Einstellung einer Strahl-Abwärtsneigung der Antenne (10).
Antenne (10) nach Anspruch 2, weiterhin umfassend Fachträger (20), die die Masseplatten (12) in der abgestuften Reihe haltern.
Antenne (10) nach Anspruch 3, weiterhin umfassend einen die Fachträger (20) und Masseplatten (12) aufnehmenden Behälter (22) mit einer Seitenwand, die gegenüber den Fachträgern (20) beabstandet ist, um dazwischen eine Lücke (36) zu bilden.
Antenne (10) nach Anspruch 4, bei der die Lücke (36) so konfiguriert ist, dass ein in einer Rückseite des Behälters (22) fließender HF-Strom verringert wird.
Antenne (10) nach Anspruch 4, bei der die Höhe der Behälter-Seitenwände so konfiguriert ist, dass das Vor-Rück-Verhältnis des Strahlungsmusters der Antenne (10) erhöht wird.
Antenne (10) nach Anspruch 1, bei der das Vor-Rück-Verhältnis der Antenne (10) mindestens 40 dB beträgt.
Antenne (10) nach Anspruch 1, bei der die Dipole (14) eine mit ihr derart gekoppelte parasitäre Struktur aufweisen, dass die Antenne (10) ein Vorne-Seiten-Verhältnis von mindestens 20 dB besitzt.
Antenne (10) nach Anspruch 1, bei dem die Antenne (10) eine horizontale Strahlbreite von zwischen etwa 59° bis 72° besitzt.
Antenne (10) nach Anspruch 2, bei der das Speisenetzwerk (30) ein über mindestens einer der Masseplatten (12) befindliches luftdielektrisches Speisenetzwerk besitzt.
Antenne (10) nach Anspruch 10, bei der das Speisenetzwerk (30) außerdem ein Streifenleitungs-Speisenetzwerk besitzt, welches auf einer Rückseite von mindestens einer der Masseplatten (12) angeordnet ist.
Antenne (10) nach Anspruch 11, bei der das Speisenetzwerk (30) ein dielektrisches Element (56) besitzt, welches einstellbar über einem Teil des Mikrostreifenleitungs-Speisenetzwerks angeordnet ist.
Antenne (10) nach Anspruch 12, bei der das dielektrische Element (56) bogenförmig einstellbar ist oberhalb des Mikrostreifenleitungs-Speisenetzwerks.
Antenne (10) nach Anspruch 13, weiterhin umfassend eine Schiebestange (60), die mit dem dielektrischen Element (56) derart gekoppelt ist, dass eine selektive Positionierung des dielektrischen Elements (56) eine Phasengeschwindigkeit von HF-Signalen einstellt, die über das Streifenleitungs-Speisenetzwerk übermittelt werden.
Antenne (10) nach Anspruch 2, bei der die Abwärtsneigung der Antennenelement-Mittelachsen halb so gross wie die Gesamt-Abwärtsneigung der Antenne (10) ist.
Antenne (10) nach Anspruch 1, bei der die Masseplatten (12) mit einem konstanten gegenseitigen Abstand gestaffelt sind, so dass die abgestufte Reihe eine konstante Stufenhöhe aufweist.
Antenne (10) nach Anspruch 1, bei der die Dipolantennen (14) paarweise gruppiert sind, wobei mindestens ein Paar von Dipolen (14) auf jeder der Masseplatten (12) definiert ist.
Antenne (10) nach Anspruch 17, weiterhin umfassend einen mit jedem Paar von Dipolpaaren (14) gekoppelten Teiler (32).
Antenne (10) nach Anspruch 18, bei der jeder Teiler (32) einen sich durch die zugehörige Masseplatte (12) hindurch erstreckenden Zinken aufweist und mit dem Speisenetzwerk (30) unterhalb der zugehörigen Masseplatte (12) gekoppelt ist.
Antenne (10) nach Anspruch 19, bei der das Speisenetzwerk (30) eine dielektrische Luft-Speiseleitung besitzt, die sich oberhalb der Masseplatte (12) erstreckt, ferner eine Streifenleitung unterhalb der Masseplatte (12).
Antenne (10) nach Anspruch 1, bei der die Dipolelemente (14) Yagi-Dipole sind.
Antenne (10) nach Anspruch 11, weiterhin umfassend einen HF-Absorber (78), der in enger Nachbarschaft des Streifenleitungs-Speisenetzwerks angekoppelt und dazu ausgebildet ist, den zwischen den Streifenleitungsteilen verkoppelten HF-Strom zu verringern.