Die Erfindung betrifft eine Rundstrahlantenne laut Ober
begriff des Hauptanspruches.The invention relates to an omnidirectional antenna according to Ober
concept of the main claim.
Antennen dieser Art sind bekannt (Neues von Rohde &
Schwarz, Heft 111, Herbst 1985, Seiten 26 bis 28). Das
die gegenüberliegenden Dipole der übereinander angeord
neten 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 Zusammen
hang mit Mobilfunk-Antennen für das PCN-E1-Netz bei 1,8
GHz werden immer höhere Anforderungen an den Antennen
gewinn 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 Durch
messerabmessungen des zentralen Tragrohres widerspricht
andererseits der Notwendigkeit 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 mit nur zwei gegenüberliegenden Dipolen
nicht mehr optimal realisiert werden. Es hat sich nämlich
gezeigt, daß sich bei solchen nur aus zwei gegenüber
liegenden parallel geschalteten Dipolen bestehenden
Dipol-Einheiten und einem Tragrohr von relativ großem
Durchmesser die Feldanteile der beiden Dipole sich gegen
seitig störend beeinflussen. Ausweichlösungen bestehen
nur darin, entweder mehr als zwei Dipole um das zentrale
Tragrohr herum anzuordnen, was aber höhere Kosten bedeutet
und auch einen größeren Gesamtdurchmesser und damit
vergrößerte Wind- und Eislast.Antennas of this type are known (news from Rohde &
Schwarz, issue 111, autumn 1985, pages 26 to 28). The
the opposite dipoles of the one above the other
Neten support tube carrying dipole units, in which also
the power cables are routed has transverse dimensions that
are small compared to the diameter of the overall antenna.
With omnidirectional antennas of this type, especially in combination
hang with cellular antennas for the PCN-E1 network at 1.8
GHz are becoming increasingly demanding on the antennas
profit and also to special courses of the vertical
Radiation diagram provided. These requirements can
only by a significantly higher number of one above the other
arranged dipole units are met. To do this
but more and more power cables in the central support tube
be accommodated. These cables cannot be anything
run thin, otherwise cable loss
the antenna gain is reduced unduly and at
Transmitting antennas also experience heating problems.
However, this increase in the number of cables makes
also an increase in the diameter of the central one
Support tube required. An increase in through
knife dimensions of the central support tube contradicts
on the other hand, the need for downsizing
External diameter of the protective tube conditional on the one hand
through the higher frequency ranges and also with regard
on reducing the wind and ice load of such
Antennas. With such an unfavorable ratio of
Carrier tube diameter to the protective tube diameter can
Omnidirectional antennas with only two opposite dipoles
can no longer be optimally realized. Because it has
shown that in such cases only two
existing parallel dipoles
Dipole units and a support tube of relatively large size
Diameter of the field components of the two dipoles against each other
interfere with each other. Alternative solutions exist
only in it, either more than two dipoles around the central one
Arrange the support tube around, but this means higher costs
and also a larger overall diameter and thus
increased wind and ice load.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Rundstrahlantenne
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der jede
Dipol-Einheit nur aus zwei gegenüberliegenden parallel
geschalteten Dipolen besteht und bei der trotzdem ein
für mehrere Kabel geeignetes Tragrohr von relativ großem
Außendurchmesser und gleichzeitig ein Schutzrohr mit
einem Innendurchmesser der weniger als eine Betriebs
wellenlänge beträgt, benutzbar ist.It is therefore an object of the invention to provide an omnidirectional antenna
of the type mentioned at the beginning, in which each
Dipole unit only from two opposite in parallel
switched dipoles and there is still one
Support tube of relatively large size suitable for several cables
Outside diameter and at the same time with a protective tube
an inside diameter of less than one operating
wavelength is usable.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Rundstrahlantenne
laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kenn
zeichnende Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiter
bildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.This task is based on an omnidirectional antenna
according to the preamble of the main claim through its
drawing features solved. An advantageous next
education results from the subclaim.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß bei einer
Rundstrahlantenne, bei der die einzelnen übereinander
angeordneten Dipol-Einheiten jeweils nur aus zwei gegen
überliegenden parallel geschalteten Dipolen bestehen,
bei Tragrohren die einen relativ großen Durchmesser
besitzen, die Felder der beiden Dipole sich gegenseitig
ungünstig beeinflussen. Fig. 1 zeigt eine solche aus
zwei Dipolen 1 und 2 bestehende Dipol-Einheit, die gegen
überliegend 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 auf
treten, die den Antennengewinn in der gewünschten Nutz
richtung 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,
diese Gesamtfläche also nicht als Reflektor wirkt, wozu
eine Breite von mindestens einer Betriebswellenlänge λ
nötig wäre. Durch die 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 Amplitudenver
hältnisse bestehen, es werden damit die unerwünschten
Diagrammverformungen vermieden, wozu bereits die nur
einen Bruchteil einer Betriebswellenlänge betragende
Breite der Gesamtfläche ausreicht.The invention is based on the finding that in the case of an omnidirectional antenna, in which the individual dipole units arranged one above the other only consist of two opposite dipoles connected in parallel, in support tubes which have a relatively large diameter, the fields of the two dipoles are mutually disadvantageous influence. Fig. 1 shows such a dipole unit consisting of two dipoles 1 and 2 , which are arranged opposite on the circumference of a mast 3 . The associated protective tube made of insulating material (radome) is omitted in FIG. 1. Fig. 2 shows the associated cross section. In the interior of the support tube 3 , several schematically indicated supply cables 4 for several such dipole units arranged one above the other are accommodated. According to Fig. 1 of the dipole 1 emits its field strength on the right side in the direction of the dipole 2 from a portion of E2. In the case of relatively thin central support tubes, this portion of the field is influenced only relatively slightly. In the case of relatively thick support tubes according to FIGS. 1 and 2, on the other hand, the field component E2 of the dipole 1, which overlaps the support tube 3 on the right side, is changed by diffraction in amplitude and phase such that it changes with the field component E1 radiated directly by the dipole 2 superimposed into a resulting field, through which strong diagram deformations and large side lobes occur, which reduce the antenna gain in the desired direction of use and considerably limit the feasibility of special requirements for the course of the vertical diagram, as is necessary for optimal coverage. Likewise, the deviations from the desired circular shape become unacceptably large in the horizontal diagram. Based on this finding, it is proposed according to the invention to additionally arrange conductive separating surfaces between the interfering dipoles, the total area resulting from the outer surface of the support tube 3 and these additional conductive supporting surfaces, which faces the dipoles, being only a fraction of the width Has operating wavelength λ, so this total area does not act as a reflector, which would require a width of at least one operating wavelength λ. The total area, for example, which is only 0.6 λ wide, prevents the occurrence of unfavorable phase and amplitude ratios between the field components E1 and E2 of the two dipoles 1 and 2 operated in parallel, thus avoiding the undesired deformation of the diagram, for which purpose only one A fraction of an operating wavelength of the total area is sufficient.
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 erfindungs
gemäße 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 bei
spielsweise 0,25 λ, die übereinander angeordneten Di
pol-Einheiten jeweils bestehend aus zwei gegenüberlie
genden Dipolen 1 und 2 sind in einem Schutzrohr 5 aus
Isoliermaterial angeordnet, das in dem gezeigten Aus
führungsbeispiel 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.The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 3 and 4 in two exemplary embodiments, FIGS . 3 and 4 each show the cross section through an omnidirectional antenna according to the invention, which in turn is constructed from a plurality of dipole units arranged one above the other on a supporting mast 3 , of which only one is shown in FIG. 1. In the sectional view according to FIG. 3, the mast 3 has an outer diameter of, for example, 0.25 λ, the stacked di-pol units each consisting of two dipole 1 and 2 are lying in a protective tube 5 made of insulating material, which in the From example shown has an inner diameter of only 0.6 λ. The two dipoles 1 and 2 are adapted in their curvature to the inner surface of the protective tube 5 , their mechanical width determining the bandwidth is, for example, approximately 0.5λ in the exemplary embodiment shown. The distance between the two feed points 6 and 7 of the dipoles is A and again approx. 0.6 λ.
Gemäß der Erfindung sind am Außenumfang des Tragerohres
3 zwei radial gegenüberliegend 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 gegen
übersteht, 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 Innen
durchmesser des Schutzrohres 5. Durch diese zusätzlichen
Trennflächen 8 und 9 werden die erwähnten ungünstigen
Interferenzen der Felder der beiden Dipole 1 und 2 ver
mieden, ohne daß der Durchmesser des Schutzrohres 5 ver
größert werden muß.According to the invention, two radially opposite separating surfaces 8 and 9 in the form of sheet metal strips are attached to the outer circumference of the support tube 3 and extend between the two dipoles 1 and 2 . The total width B of the total area resulting from the two separating surfaces 8 and 9 and the respective circumferential surface 10 of the protective tube 3 , which faces the dipoles 1 and 2 , is at least as large as the distance A between the two feed points 6 and 7 of the dipoles 1 and 2 selected, the total width B is at most as large as the inner diameter of the protective tube 5 . Through these additional separating surfaces 8 and 9 , the above-mentioned adverse interferences of the fields of the two dipoles 1 and 2 are avoided without the diameter of the protective tube 5 having to be enlarged.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung dieser trennenden Gesamt
fläche, hier besitzt das Tragrohr 3 einen mehreckigen
Querschnitt und auch die zusätzlichen Trennflächen 8
und 9 werden hier teilweise durch entsprechende Ausfor
mungen am Querschnitt des Tragrohres 3 verwirklicht.
Auf diese Weise wird eine abgestufte Gesamtfläche 11
erreicht, die eine Verbesserung der Strahlungsdiagramme
bewirkt. Fig. 4 shows a modification of this separating total area, here the support tube 3 has a polygonal cross section and the additional separating surfaces 8 and 9 are partially realized here by appropriate Ausfor formations on the cross section of the support tube 3 . In this way, a graded total area 11 is achieved, which brings about an improvement in the radiation diagrams.