DE20311428U1

DE20311428U1 - Radio antenna installation radome has individual unidirectional fibreglass curved panels with matching edges

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Publication number: DE20311428U1
Application number: DE20311428U
Authority: DE
Original assignee: FIBER TECH PRODUCTS GmbH; MUGLER AG
Current assignee: FIBER TECH PRODUCTS GmbH; MUGLER AG
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2013-07-25

Abstract

A radio antenna installation radome covering has individual panels (4) in unidirectional material with edges at a common level and protruding dual paraboloid cross section arranged with matching corner pieces mounted to unidirectional fibreglass supports (1) with metal feet in mounting shoes (3).

Description

Dr. Horn Patentanwalt European Patent Attorney European Trademark Attorney Dr. Horn Patent Attorney European Patent Attorney European Trademark Attorney

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BeschreibungDescription

Anordnung mit verbesserten elektromagnetischen Eigenschaften zur Verkleidung von großräumigen AntennenanlagenArrangement with improved electromagnetic properties for covering large-scale antenna systems

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Antennenverkleidung in Verbindung mit dem der Werkstoffe für Bauteile von Antennenverkleidungen, die nicht unmittelbar mit den Strahlungselementen mechanisch vereinigt sind und betrifft insofern eine großräumige einhausungsähnliche Verkleidung aus einem Werkstoff aus Kunststoff mit speziellen für die Funk- und Hochfrequenztechnik geeigneten Eigenschaften für eine größere Ansammlung von Antennen (Antennenanlage bzw. Antennenstandort).The present invention relates to the technical field of antenna cladding in connection with that of the materials for components of antenna claddings which are not directly mechanically combined with the radiating elements and in this respect relates to a large-scale housing-like cladding made of a plastic material with special properties suitable for radio and high-frequency technology for a larger collection of antennas (antenna system or antenna location).

Aus DE 201 11 727.4 sind kleinvolumige Verkleidungen für Richtfunk- wie auch Mobilfunk-Antennenanlagen aus Kunststoffen mit Faserverstärkung bei vorwiegend ungerichteter Faserstruktur bekannt. Dies reichte für die bisherigen Anforderungen bei Anwendungsfällen, bei denen insbesondere 3 Mobilfunkantennen und 1 oder 2 Richtfunkantennen unterzubringen waren. Teilweise sind diese Verkleidungen gleichzeitig als Werbeträger eingesetzt.DE 201 11 727.4 discloses small-volume cladding for radio and mobile radio antenna systems made of fiber-reinforced plastics with a predominantly non-directional fiber structure. This was sufficient for the previous requirements in applications where, in particular, 3 mobile radio antennas and 1 or 2 radio cladding antennas had to be accommodated. In some cases, these claddings are also used as advertising media.

Durch die DE 203 01 609.2 ist ein Werkstoff bekannt geworden, der es ermöglicht, diesen wegen seiner guten elektromagnetischen Eigenschaften als Verkleidungswerkstoff in Kombination mit baulichen Anlagen, insbesondere Gebäudeteile, einzusetzen.
Beide Offenbarungen können keine Lösung für eine Verkleidung von einer größeren Ansammlung von Mobil- und Richtfunkantennen in einer komplexen großräumigen Antennenanlage (Antennenstandort) anbieten.
Aus der einschlägigen Literatur ist auch eine solche nicht bekannt geworden.
Jedoch ist bekannt, dass Verkleidungen von Antennenstandorten für die HF-Anwendung, z.B. für den Mobilfunk, in vielen Fällen aus faserverstärkten Kunststoffen gefertigt sind. Dabei werden zum Aufbau von größeren Standorten die faserverstärkten Kunststoffbauteile als großflächige PlattenDE 203 01 609.2 has made known a material which, due to its good electromagnetic properties, makes it possible to use it as a cladding material in combination with structural systems, in particular parts of buildings.
Both disclosures cannot offer a solution for concealing a larger collection of mobile and radio antennas in a complex large-scale antenna system (antenna site).
Such a finding has not been reported in the relevant literature either.
However, it is known that the cladding of antenna sites for HF applications, e.g. for mobile communications, is often made of fibre-reinforced plastics. To build larger sites, the fibre-reinforced plastic components are used as large-area panels

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realisiert, die als dickes Kompaktmaterial oder als Sandwich-Anordnung realisiert sind, damit die notwendige Festigkeit und Steifigkeit erreicht wird. Damit sind jedoch erhebliche nachteilige Auswirkungen auf die elektromagnetischen Eigenschaften des zu durchstrahlenden Bauteiles verbunden. Eine für den Einsatzfall Mobilfunk wesentliche Eigenschaft ist die Dämpfung der elektromagnetischen Wellen. Sie wird durch die Absorption im Material und die Reflexion an der Oberfläche der Bauteile hervorgerufen. Die Absorption ist von der Materialdicke abhängig und somit für die verwendeten dicken faserverstärkten Kunststoff-Bauteile hoch. Der Anteil der Reflexion an der Dämpfung wird stark vom Durchstrahlungswinkel, d.h. dem Winkel zwischen der Werkstoffober-flächennormalen (=Flächennormalen) und der Hauptstrahlrichtung der elektro-magnetischen Wellen, und deren Wellenlänge beeinflusst. Bei den v.g. bisher eingesetzten Werkstoffen und Bauteilen ist eine starke Erhöhung der Dämpfung bei größeren Durchstrahlungswinkeln zu verzeichnen. Interferenzen der Reflexionsanteile, vor allem beim Einsatz von Sandwich-Bauteilen, bewirken eine starke Änderung der Dämpfung als Funktion des Durchstrahlungswinkels und der Wellenlänge. Die geeignetste Form eines Bauteils ist somit nur für einen bestimmten Durchstrahlungswinkel mit einer bestimmten zugehörigen Wellenlänge erreichbar. Der Einsatz von Antennen mit großem Öffnungswinkel ist nur eingeschränkt möglich.which are realized as a thick compact material or as a sandwich arrangement in order to achieve the necessary strength and rigidity. However, this has a significant negative impact on the electromagnetic properties of the component to be penetrated. A property that is essential for mobile communications is the attenuation of the electromagnetic waves. This is caused by absorption in the material and reflection on the surface of the components. Absorption depends on the material thickness and is therefore high for the thick fiber-reinforced plastic components used. The proportion of reflection in the attenuation is strongly influenced by the angle of penetration, i.e. the angle between the material surface normal (= surface normal) and the main beam direction of the electromagnetic waves, and their wavelength. With the materials and components used so far, a strong increase in attenuation can be seen at larger angles of penetration. Interference of the reflection components, especially when using sandwich components, causes a strong change in attenuation as a function of the angle of penetration and the wavelength. The most suitable shape of a component can therefore only be achieved for a certain angle of penetration with a certain associated wavelength. The use of antennas with a large opening angle is only possible to a limited extent.

Von diesem Stand der Technik und seinen Mängeln ausgehend, liegt der Erfindung in Weiterentwicklung der v.g. DE 201 11 727.4 und DE 203 01 609.2 die Aufgabe zu Grunde, eine im wesentlichen aus plattenförmigen Verkleidungselementen aus faserverstärktem Kunststoff, die aus einer Matrix mit eingelagerten Verstärkungsfasern bestehen, selbsttragende Eigenschaften für das Ein- bzw. Ableiten von Kräften besitzen, solche gute funktechnischen Eigenschaften wie z.B. besonders geringe Dämpfung besitzten, dass sie ohne Einschränkungen oder Mängel in einem breiten Frequenzbereich, nämlich für Mobilfunkfrequenzen wie auch für Richtfunkfrequenzen einsetzbar sind, bestehende Verkleidungsanordnung zu schaffen. Die Verkleidungselemente sollen durch ihre Formgebung und denBased on this state of the art and its deficiencies, the invention is based on the further development of the above-mentioned DE 201 11 727.4 and DE 203 01 609.2 and is based on the task of creating a cladding arrangement consisting essentially of plate-shaped cladding elements made of fiber-reinforced plastic, which consist of a matrix with embedded reinforcing fibers, have self-supporting properties for the introduction and dissipation of forces, have such good radio properties such as particularly low attenuation that they can be used without restrictions or defects in a wide frequency range, namely for mobile radio frequencies as well as for radio frequency directional frequencies. The cladding elements should, through their shape and the

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Aufbau des Laminates ohne Einschränkungen einsetzbar sein. Es besteht somit das Ziel der Erfindung, den funktechnischen Anspruch an die Verkleidung (aus der Sicht der Funktechnik) und den bautechnischen Anspruch aus der Sicht der Baustatik (z. B. Wind- und Eigenlast) sowie den gestalterischen Anspruch im Erscheinungsbild (Optik und Struktur) zu verbinden.The structure of the laminate can be used without restrictions. The aim of the invention is therefore to combine the radio-technical requirements for the cladding (from the perspective of radio technology) and the structural requirements from the perspective of structural engineering (e.g. wind and dead load) as well as the design requirements in terms of appearance (optics and structure).

Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben- und Zielstellung durch die kennzeichnenden Teile des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte technischen Lösung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 14.According to the invention, this task and objective is achieved by the characterizing parts of claim 1. Further advantageous technical solutions emerge from claims 2 to 14.

Die vorteilhaften Wirkungen dieser erfindungsgemäßen technischen Lösung ergeben sich insbesondere dadurch, dass die faserverstärkten Kunststoff-Verkleidungs-Bauteile, insbesondere TECRYL®-Verkleidungs-Bauteile, durch die Formgebung bei verbesserter mechanischer Festigkeit dünner gehalten sind, als die bisher durch den Stand der Technik möglichen großflächigen Verkleidungs-Bauteile, wodurch der Absorptionsanteil der Dämpfung (Durchstrahlungsdämpfung) wesentlich sinkt und dadurch die funktechnische Leistungsfähigkeit der Gesamtanlage wesentlich verbessert wird. Die gewölbte Formgebung der einzelnen Bauteile ermöglicht diese Verringerung der Materialdicke bei besseren mechanischen Eigenschaften.The advantageous effects of this technical solution according to the invention arise in particular from the fact that the fiber-reinforced plastic cladding components, in particular TECRYL® cladding components, are thinner due to the shape and have improved mechanical strength than the large-area cladding components previously possible with the state of the art, whereby the absorption component of the attenuation (radiation attenuation) is significantly reduced and the radio performance of the entire system is therefore significantly improved. The curved shape of the individual components enables this reduction in material thickness with better mechanical properties.

An nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung in ihrer Raumform näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail in its spatial form using the following exemplary embodiment.

Die Figuren 1 bis 9 und 11 stellen Teile des Erfindungswesentlichen dar.Figures 1 to 9 and 11 represent parts of the essential elements of the invention.

Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen großräumigen
Anordnung zur Verkleidung von AntennenFig. 1 shows the overall arrangement of the large-scale
Arrangement for covering antennas

Fig. 1 a zeigt eine einzelne Verkleidungsplatte in tonnenschalenartiger Form
mit beidseitigem Anschnitt (Spiegel)Fig. 1 a shows a single cladding panel in barrel-shell shape
with double-sided cut (mirror)

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Fig. 1aa zeigt eine einzelne Verkleidungsplatte in tonnenschalenartiger Form mit beidseitigem Anschnitt (Spiegel) mit weiteren GestaltungsdetailsFig. 1aa shows a single cladding panel in barrel-shell shape with two-sided cut (mirror) with further design details

Fig. 1 b zeigt eine einzelne Verkleidungsplatte in walmdachartiger Ausbildung 5Fig. 1 b shows a single cladding panel in a hipped roof-like design 5

Fig. 1c zeigt eine einzelne Verkleidungsplatte mit in 2 Ebenen paraboloid gewölbter AusbildungFig. 1c shows a single cladding panel with paraboloid arching in 2 planes

Fig. 2 zeigt eine Verbindungsstelle zwischen den Einzelplatten 10Fig. 2 shows a connection point between the individual plates 10

Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnungsvariante der EinzelplattenFig. 3 shows another arrangement variant of the individual plates

Fig. 4 a und 4 b zeigen mögliche Eckverbindungen Fig. 5 zeigt einen Teil des StützapparatesFig. 4 a and 4 b show possible corner connections Fig. 5 shows part of the support apparatus

Fig. 6 zeigt Einzelheiten zum Stützapparat, so eine Stütze, einen Fuß und einen Schuh sowie eine Normal- (4) und eine Eckplatte (6)Fig. 6 shows details of the support apparatus, such as a support, a foot and a shoe as well as a normal plate (4) and a corner plate (6)

Fig. 7 zeigt den Querschnitt einer Stütze mit Zug- und Druckgurt Fig. 8 zeigt eine mögliche Ausbildung eines FußesFig. 7 shows the cross-section of a column with tension and compression belt Fig. 8 shows a possible design of a foot

Fig. 9 zeigt eine mögliche Ausbildung eines Schuhes 25Fig. 9 shows a possible design of a shoe 25

Fig. 11 zeigt eine bogenförmige Gestaltung der Anordnung der Einzelelemente.Fig. 11 shows an arched design of the arrangement of the individual elements.

Ausführungsbeispiel:Example:

Die Erfindung wird als eine typische Variante aus einer Anzahl von möglichen Alternativen beschrieben.The invention is described as a typical variant from a number of possible alternatives.

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Die Anordnung zur Verkleidung einer Vielzahl von Antennen an einer großräumigen Antennenanlage besitzt eine mehrteilige, im Wesentlichen aus dem faserverstärkten Kunststoff TECRYL® bestehenden Stützstruktur ausThe arrangement for covering a large number of antennas on a large-scale antenna system has a multi-part support structure consisting essentially of the fiber-reinforced plastic TECRYL®.

mehreren Stützen 1, Füssen 2 und Schuhen 3 sowie 3-dimensional gewölbten Einzelverkleidungsplatten in Form von Paneelen 4, die gleichfalls aus dem Werkstoff TECRYL® bestehen. Diese 3-dimensional geformten Paneele 4 aus diesem faserverstärkten Kunststoff sind nach außen gewölbt und tonnenschalenartig mit seitlichem Anschnitt (Spiegel) gestaltet. Die Überwölbung der Paneele 4 beträgt 10 % ihrer Breite. Die Überwölbung ist von den Rändern ausgehend auf ein für alle Paneele 4 gleiches Niveau geführt, wobei an den Rändern, die den Verbindungsflansch darstellen, ein Höhenversatz um die Dicke einer Platte zum niveaugleichen Fügen bzw. Paneelaufbau vorgesehen ist. Die Verbindungsflansche der Paneele 4 sind aus unidirektionalem Material ausgeführt, d.h. die Fasern in den Flanschen verlaufen vorwiegend in Längsrichtung. Im Weiteren sind die Paneele 4 überlappend angeordnet, indem die jeweils oben liegenden Paneelseiten eine vorspringende Fläche 5 aufweisen. Im vorliegenden Beispiel sind die horizontal verlaufenden Paneelreihen gemäß Fig. 1 jeweils in gleicher Lage an der Stützstruktur angeordnet. Alternativ könnten die horizontal verlaufenden Paneelreihen gemäß Fig. 3 zueinander versetzt angeordnet sein. Eine weitere Alternative bestünde darin, dass die Paneele 4 gem. Fig. 11 bogenförmig gestaltet sind, vorzugsweise zwischen der Horizontale und der Vertikalen verlaufend, wobei die Verbindungsflansche eine Kurve beschreiben, vorzugsweise viertelkreisbildend und dass dadurch die Zweckbestimmung einer selbsttragenden ohne Stützstruktur funktionierenden Verkleidung bestehend aus mehreren Paneelen erfüllt ist. Eckpaneele 6 sind so ausgeführt, dass beide in die Ecke einlaufenden gewölbten Kurven in der Ecke zusammengefügt (die Durchdringungslinie) und fugenlos verbunden sind. Im weiteren sind die Paneele 4 so ausgestaltet, dass Bereiche für Funkfelder ohne sie störende Stützen oder Hindernisse angeordnet sind. Die Stützen 1 haben selbst ein tragfähiges offenes und hier mit einer Abdeckplatteseveral supports 1, feet 2 and shoes 3 as well as 3-dimensionally curved individual cladding panels in the form of panels 4, which are also made of the material TECRYL®. These 3-dimensionally shaped panels 4 made of this fiber-reinforced plastic are curved outwards and designed like a barrel shell with a side cut (mirror). The curvature of the panels 4 is 10% of their width. The curvature is guided from the edges to a level that is the same for all panels 4, with a height offset of the thickness of a panel being provided at the edges that represent the connecting flange for level joining or panel construction. The connecting flanges of the panels 4 are made of unidirectional material, i.e. the fibers in the flanges run predominantly in the longitudinal direction. Furthermore, the panels 4 are arranged in an overlapping manner in that the upper panel sides each have a protruding surface 5. In the present example, the horizontally running panel rows according to Fig. 1 are each arranged in the same position on the support structure. Alternatively, the horizontally running panel rows according to Fig. 3 could be arranged offset from one another. Another alternative would be for the panels 4 to be designed in an arc shape according to Fig. 11, preferably running between the horizontal and the vertical, with the connecting flanges describing a curve, preferably forming a quarter circle, and thus fulfilling the purpose of a self-supporting cladding consisting of several panels that functions without a support structure. Corner panels 6 are designed in such a way that both curved curves running into the corner are joined together in the corner (the penetration line) and connected seamlessly. Furthermore, the panels 4 are designed in such a way that areas for radio fields are arranged without supports or obstacles that interfere with them. The supports 1 themselves have a load-bearing open and here with a cover plate

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dann geschlossenes Profil, wobei sich der tragende Querschnitt nach oben verlaufend verjüngt und die Stütze 1 aus einem Druck- 1' und Zuggurt 1", deren Flächen parallel zu den Paneelen 4, die außen angeordnet ist, verläuft, sowie 2 Schubstegen 1'", die Druck- 1' und Zuggurt 1" verbinden, besteht. Der Druck- 1' und auch der Zuggurt 1" bestehen aus in ihrer Längsrichtung ausgerichteten Fasern 7. Im unteren Bereich der Stützen 1 sind ein Schuh 3 und ein Metallfuß 2 angeordnet, wobei der Schuh 3 mit dem Metallfuß 2 mittels Spindeln verbunden ist. Der Metallfuß 2 besitzt Flächen, die mit einer nichterfindungsgemäßen Tragekonstruktion verbunden sind. Druck- 1' und Zuggurt 1" weisen Flächen auf, die für Anschraubungen der Paneele 4 vorgesehen sind. Alternativ können die Paneele 4 so ausgeführt sein, dass die stirnseitigen Flansche der Paneele 4 auf einen Rahmen aus faserverstärkten Kunststoffen oder auf einen nichterfinderischen Rahmen, der vorzugsweise die zu verkleidende Fläche umschreibt und mittels einer ebenfalls nicht erfinderischen Abstützung gehalten wird, aufgesetzt sind. Weiterhin alternativ können die Paneele 4 senkrecht angeordnet sein.then closed profile, wherein the load-bearing cross-section tapers upwards and the support 1 consists of a compression 1' and tension chord 1", the surfaces of which run parallel to the panels 4, which are arranged on the outside, as well as 2 shear webs 1'", which connect the compression 1' and tension chord 1". The compression 1' and also the tension chord 1" consist of fibers 7 aligned in their longitudinal direction. In the lower area of the supports 1, a shoe 3 and a metal foot 2 are arranged, wherein the shoe 3 is connected to the metal foot 2 by means of spindles. The metal foot 2 has surfaces which are connected to a support structure not according to the invention. The compression 1' and tension belt 1" have surfaces that are provided for screwing the panels 4. Alternatively, the panels 4 can be designed in such a way that the front flanges of the panels 4 are placed on a frame made of fiber-reinforced plastics or on a non-inventive frame that preferably encloses the surface to be covered and is held by means of a support that is also non-inventive. Furthermore, alternatively, the panels 4 can be arranged vertically.

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Claims

1. Arrangement with improved electromagnetic properties for cladding large-scale antenna systems, in particular for mobile radio and at the same time for directional radio antenna systems, characterized in that 3-dimensionally curved individual cladding plates in the form of panels ( 4 ) made of fiber-reinforced plastics are arranged on a multi-part support structure essentially also made of fiber-reinforced plastics.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the 3-dimensionally shaped panels ( 4 ) are curved outwards and are designed in particular in the shape of a hipped roof, a barrel shell with a lateral cut (mirror), paraboloidally curved in 2 planes or in a combination of these shapes.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the arching is guided starting from the edges to a level which is the same for all panels ( 4 ), wherein at the edges which represent the connecting flange, a height offset by the thickness of a plate is provided for level joining or panel construction.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the connecting flanges of the panels ( 4 ) are preferably made of unidirectional material, ie the fibers run predominantly in the longitudinal direction in the flanges.

5. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the panels ( 4 ) are arranged overlapping in that the respective upper panel sides have a projecting surface ( 5 ).

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the horizontally running rows of panels are each arranged in the same position on the support structure or that alternatively the horizontally running rows of panels are arranged offset from one another.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the panels ( 4 ) are alternatively designed in an arc shape, preferably running between the horizontal and the vertical, wherein the connecting flanges describe a curve, preferably forming a quarter circle, and that the purpose of a self-supporting cladding consisting of several panels functioning without a support structure is thereby fulfilled.

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that corner panels ( 6 ) are designed such that both curved curves running into the corner are joined together in the corner (the penetration line) and connected seamlessly or, alternatively, are designed such that they have a curvature with a defined radius.

9. Arrangement according to claim 1, characterized in that the panels ( 4 ) are arranged and designed such that radio windows are arranged without supports or obstacles disturbing them.

10. Arrangement according to claim 1, characterized in that the support structure is equipped with supports ( 1 ) which are designed as a load-bearing open or closed profile, wherein the load-bearing cross-section tapers upwards and the support ( 1 ) consists of a compression ( 1 ') and tension belt ( 1 "), the surfaces of which run parallel to the panel ( 4 ), which is preferably arranged on the outside, and 2 shear webs ( 1 ''') which connect the compression ( 1 ') and tension belt ( 1 ").

11. Arrangement according to claim 10, characterized in that the compression belt ( 1 ') and tension belt ( 1 ") consist of fibers ( 7 ) aligned in their longitudinal direction.

12. Arrangement according to claim 10, characterized in that in the lower region of the supports ( 1 ) a shoe ( 3 ) is arranged, which is connected to a metal foot ( 2 ) by means of spindles, wherein the foot ( 2 ) has surfaces which are connected to a support structure not according to the invention.

13. Arrangement according to claim 10 and 11, characterized in that the compression ( 1 ') and tension belt ( 1 ") have surfaces which are provided for screwing on the panels ( 4 ).

14. Arrangement according to claim 1, characterized in that the panels ( 4 ) in a vertical arrangement, relative to their longitudinal axis, are alternatively designed such that the front flanges of the panels are placed on a frame made of fiber-reinforced plastics or a non-inventive frame which preferably circumscribes the surface to be covered and is held by means of a support which is also non-inventive.