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Title:
ANTENNA COMPRISING AT LEAST ONE DIPOLE OR DIPOLE-LIKE EMITTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/091050
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an improved antenna which comprises at least one dipole or a dipole-like emitting device (11) and is characterised in that the dipole-like emitting device (11) is touchlessly associated to a reflector (3) or to a non-conducting reflector (3') or a substrate (3') by capacitive and/or electrogalvanic links at least in the area where the emitting device (11) is fixed or assembled.

Inventors:
STOLLE MANFRED (DE)
SCHEYER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/002206
Publication Date:
October 21, 2004
Filing Date:
March 04, 2004
Export Citation:
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Assignee:
KATHREIN WERKE KG (DE)
STOLLE MANFRED (DE)
SCHEYER ANDREAS (DE)
International Classes:
H01Q1/24; H01Q15/14; H01Q19/10; H01Q21/06; H01Q21/08; H01Q21/24; H01Q21/26; (IPC1-7): H01Q19/10; H01Q21/06; H01Q21/24
Foreign References:
US5708446A1998-01-13
EP0709913A21996-05-01
US5821902A1998-10-13
US6037911A2000-03-14
DE19860121A12000-07-13
US5952983A1999-09-14
Attorney, Agent or Firm:
Flach, Dieter (Rosenheim, DE)
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Claims:
Ansprüche :
1. Antenne mit zumindest einem Dipol oder einer dipol ähnlichen Strahleranordnung (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleranordnung (11) kapazitiv und/oder elek trischgalvanisch berührungslos mit dem Reflektor (3) oder einem zumindest im Befestigungsoder Montagebereich der Strahleranordnung (11) nichtleitenden Reflektor (3') oder Substrat (3') verbunden ist.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleranordnung (11) eine Symmetrierung (15) um fasst, deren Sockelabschnitt (15') mit einem elektrisch nicht leitfähigen Sockel (17) verbunden ist, wobei der Sockel (17) am elektrisch leitfähigen Reflektor (3) fi xiert ist.
3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Reflektor (3) eine Ausnehmung (19) vorgesehen ist, in der der Sockel (17) die Ausnehmung (19) zumindest teil weise durchsetzend eingreift und verankert ist.
4. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahleranordnung (11) unter Einfügung einer elektrisch nicht leitfähigen Zwischenschicht vom Reflektor (3) elektrisch getrennt ist.
5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Strahleranordnung zumindest in ihrem Sockelabschnitt (15') mit einer elektrisch nicht leitfähigen Schicht, vorzugsweise einer dielektrischen Schicht überzogen ist.
6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass der Reflektor (3) zumindest an der Seite, an der die Strahleranordnung (11) vorgesehen ist, zumindest im Bereich des Befestigungsabschnittes der Strahleranordnung (11) am Reflektor (3) mit einer elek trisch nicht leitfähigen Oberflächenschicht versehen ist.
7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Strahleranordnung (11) zumindest im Bereich ihrer Symmetrierung (15) aus nicht leitfähigem Material besteht und mit einer elektrisch leitenden Schicht überzogen ist, mit Ausnahme des Befestigungsberei ches auf einem vorzugsweise elektrisch leitfähigen Reflek tor (3).
8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Strahleranordnung (11) einschließ lich ihrer Symmetrierung (15) elektrisch leitfähig ist und der Reflektor (3) oder das Substrat (3'), auf welchem die Strahleranordnung (11) bzw. ihre Symmetrierung (15) mon tiert ist, zumindest im Montageund Abstützbereich nicht leitend ist.
9. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge bannseichnet, dass der Reflektor (3) oder das Substrat (3') eine Platinenstruktur aufweist, auf deren zur Strah leranordnung (11) abgewandten rückwärtigen Seite bevorzugt eine Anpassstruktur vorgesehen ist.
10. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (17) als Steckund/oder DrehverbindungsBefestigungseinrichtung gestaltet ist, der durch Einsetzen und Verdrehen mechanisch am Reflektor (3) fixierbar ist.
Description:
Antenne mit zumindest einem Dipol oder einer dipolähnli- chen Strahleranordnung Die Erfindung betrifft eine Antenne mit zumindest einem Dipol oder einer dipolähnlichen Strahleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Dipolstrahler sind beispielsweise aus den Vorveröffentli- chungen DE 197 22 742 A sowie der DE 196 27 015 A bekannt geworden. Die Dipolstrahler können dabei aus einer norma- len Dipolstruktur bestehen oder beispielsweise aus einer Kreuzdipolanordnung oder einem Dipolquadrat etc. Ein sog.

Vektor-Kreuzdipol ist aus der Vorveröffentlichung WO 00/39894 bekannt. Die Struktur scheint vergleichbar einem Dipolquadrat zu sein. Aufgrund der spezifischen Ausbildung des Dipolstrahlers gemäß dieser Vorveröffentlichung wird jedoch letztlich eine Kreuzdipol-Struktur geschaffen, so dass das so gebildete Antennenelement in zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Polarisationen strahlen und emp- fangen kann. All diese Vorveröffentlichungen sowie die dem Durchschnittsfachmann hinlänglich bekannten sonstigen Di-

polstrukturen werden insoweit auch zum Inhalt der vorlie- genden Anmeldung gemacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesser- te Antenne mit zumindest einem Dipol oder dipolähnlichen Strahler zu schaffen, die gegenüber herkömmlichen Antennen eindeutig reproduzierbare charakteristische elektrische Kennwerte aufweist und gegebenenfalls dabei sogar leichter montierbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An- spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge- staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange- geben.

Während bisher alle Generationen von Dipolstrahlern oder dipolähnlichen Strahlern davon ausgegangen sind, dass die- se elektrisch galvanisch auf einem Reflektorblech montiert werden, legt dem gegenüber die vorliegende Erfindung vor, ein derartiges Strahlerelement kapazitiv am Reflektorblech anzukoppeln. Unter Zwischenschaltung eines nicht leitenden Elementes, insbesondere Dielektrikums, lässt sich dadurch eine in elektrischer Hinsicht eindeutig reproduzierbare Positionierung des Strahlers auf dem Reflektorblech reali- sieren, da die nach dem Stand der Technik unter Umständen auftretenden Intermodulations-Probleme vermieden werden.

Denn bei einer mechanischen Befestigung von Dipol oder dipolähnlichen Strahlerelementen auf dem Reflektorblech nach dem Stand der Technik wurden diese üblicherweise mit- tels Schrauben oder sonstiger Verbindungsmechanismen auf dem Reflektorblech angebracht, wodurch sich je nach Monta- gegenauigkeit unterschiedliche Kontaktverhältnisse ein- stellten, mit der Folge, dass Intermodulations-Probleme

auftreten konnten, die sich unterschiedlich äußerten.

Dabei muss auch berücksichtigt werden, dass in der Mehr- zahl aller Fälle die Dipole oder dipolähnlichen Strahler auf dem Reflektorblech aufgesetzt und von der Reflektor- rückseite her durch Eindrehen einer oder mehrerer Schrau- ben befestigt werden. Lässt aber beispielsweise auch auf- grund von Wärmeeinflüssen der Anpressdruck nach, so ver- ändern sich die Kontaktverhältnisse, wodurch die Perfor- mance eines derartigen Antennenelementes signifikant nach- lässt.

Bevorzugt ist also ein Dipol oder dipolähnlicher Strahler mit den eigentlich strahlenden Dipolhälften und seiner be- vorzugt einstückig mit diesem verbundenen Symmetrierung auf einem elektrisch nicht leitenden Sockel befestigt, der wiederum auf dem Reflektorblech fixiert wird.

Möglich ist in einer Abwandlung aber auch, dass ein insge- samt elektrisch leitender Dipol oder dipolähnlicher Strah- ler verwendet wird, einschließlich eines elektrisch lei- tenden Befestigungssockels, wobei nunmehr zur Vermeidung eines galvanischen Kontaktes zum Reflektor nicht ein iso- lierender Zwischensockel oder eine nicht-leitende Zwi- schenschicht verwendet wird, sondern beispielsweise der Dipol oder dipolähnliche Strahler zumindest im Bereich seines unten liegenden Befestigungsabschnittes mit einer Kunststoffschicht, also allgemein einer elektrisch nicht leitenden Oberfläche überzogen oder versehen ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht also hervor, dass zwischen dem Dipol oder der Dipolanordnung und dem Reflek- tor kein galvanischer Kontakt vorgesehen ist, sondern dass

durch die bevorzugt isolierte Montage eine kapazitive Kopplung realisiert wird. Dadurch ergibt sich auch der Vorteil, dass zwischen dem Dipol und dem Reflektor kein Spannungspotential auftreten kann. Denn durch die unter- schiedlich gewählten Materialien für einen Dipolstrahler oder die Symmetrierung für einen Dipolstrahler und das Material des Reflektors tritt herkömmlicherweise ansonsten eine elektrochemische Spannung auf, die zu Kontaktkorrosi- on führen kann. Da dies erfindungsgemäß vermieden wird, ergibt sich auch eine größere Auswahlmöglichkeit der zu verwendenden Materialien für den Dipol und/oder den Re- flektor.

Darüber hinaus können erfindungsgemäß auch Kunststoff- dipole verwendet werden, die nur eine Teilmetallisierung aufweisen, insbesondere also nicht metallisiert sind in ihrem Kontakt-und Verbindungsbereich zum Reflektor. Die Symmetrierung wird dabei bevorzugt elektrisch leitend als Teil der Dipolanordnung verstanden.

Schließlich ergibt sich durch das erfindungsgemäße Prinzip auch eine Trennung der mechanischen und elektrischen Funk- tionen. Es sind nunmehr keine hohen Kontakt-oder Flächen- drücke notwendig, da eine stets dauerhafte elektrische Kontaktverbindung zwischen Dipol oder dessen Symmetrierung am Reflektor nicht mehr notwendig ist.

Schließlich kann eine erfindungsgemäße Dipolanordnung auch direkt auf einen Platinenträger gesteckt werden, so dass in einem derartigen Falle kein zusätzliches Kunststoffteil notwendig ist. Eine Anspeisung könnte hier direkt über die Rückseite der Platinenstruktur erfolgen, auf der die An- passstruktur vorgesehen ist.

Das erläuterte Prinzip gilt dabei für alle Arten von Di- polen, vertikale Dipole, X-förmig polarisierte Dipole (also in einem +45'Winkel gegenüber der Horizontalen) für Singleband-, Dualband-Antennen oder für Dipolstrukturen, insbesondere quadratische Dipolstrukturen, bei denen meh- rere Strahler ineinander angeordnet sind, die für ver- schiedene Frequenzbänder vorgesehen sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist im Reflektorblech eine geeignete Ausstanzung vorgesehen, in welche der Befestigungssockel des Strahlerelementes bei- spielsweise eingeklipst, eingefügt und dann in die endgül- tige Fixierstellung verdreht etc. werden kann. Es können hier Verschluss-und Befestigungsmechanismen verwendet werden, wie sie beispielsweise nach Art von sog. Bajonett- verschlüssen einschließlich aller dazugehörigenden Abwand- lungen bekannt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen : Figur 1 : eine schematische perspektivische Darstel- lung eines erfindungsgemäßen Ausführungs- beispieles der Erfindung ; Figur 2 : eine weitere perspektivische Darstellung der Strahleranordnung gemäß Figur 1 auf einem Reflektor, jedoch von einer leicht rückwärtigen Ansicht ; Figur 3 : eine vertikale Querschnittsdarstellung durch das Ausführungsbeispiel gemäß Figu- ren 1 und 2 ;

Figur 4 : eine schematische perspektivische Darstel- lung einer Antennenanordnung mit drei ver- tikal übereinander angeordneten Strahlern ; und Figur 5 : eine schematische Draufsicht auf einen Re- flektor mit einer dort eingebrachten Öff- nung zur Fixierung eines Sockels einer in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Strahleran- ordnung.

Figur 6 : ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel zu den Figuren 1 und 3.

In Figur 4 ist eine Antennenanordnung 1 in schematischer Wiedergabe mit einem Reflektor oder Reflektorblech 3 ge- zeigt. Der Reflektor 3 kann bevorzugt an seinen beiden gegenüberliegenden Längsseiten 5 mit einer Reflektorbe- grenzung 3'versehen sein, die beispielsweise senkrecht zur Ebene des Reflektorbleches 3 oder aber auch in einem von einem rechten Winkel abweichenden, schräg verlaufenden Winkel ausgerichtet sein kann.

Üblicherweise sind auf einem derartigen Reflektorblech 3 in Vertikalrichtung versetzt zueinander mehrere Dipole oder dipolähnliche Strahler angeordnet. Der Strahler oder Strahleranordnungen 7 können aus Single-Bandstrahlern, Dual-Bandstrahlern, Trippel-Bandstrahlern oder dergleichen bestehen. Bei der heutigen Antennengeneration werden be- vorzugt Dual-Bandstrahler oder sogar Trippel-Bandstrahler verwendet, die zudem in zwei orthogonal aufeinander ausge- richteten Polarisationen senden und/oder empfangen können, und die dabei bevorzugt in einem + 45° Winkel gegenüber

der Horizontalen bzw. Vertikalen ausgerichtet sind. Es wird dabei insbesondere auf die Vorveröffentlichungen DE 197 22 742 A sowie DE 196 27 015 A verwiesen, die unter- schiedliche Antennen mit verschiedensten Strahleranordnun- gen zeigen und beschreiben. All diese Strahler und Strah- lerelemente sowie weitere Abwandlungen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet und eingesetzt wer- den. Von daher können also auch Strahler mit echter Dipol- struktur, nach Art eines Kreuzdipols, eines Dipolquadrates oder nach Art seines sog. Vektordipols verwendet werden, wie sie beispielsweise aus der WO 00/39894 bekannt sind.

All diese Strahlertypen und Abänderungen werden unter Bezugnahme auf die vorstehend genannten Vorveröffentli- chungen zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht.

In den Figuren 1 bis 3 im größeren Detail in unterschied- lichen Darstellungen eine erste erfindungsgemäße Strahler- anordnung 11 auf einem Reflektor 3 gezeigt. Die Strahler- anordnung 11 weist dabei vom Prinzip her einen Aufbau auf, wie er aus der WO 00/39894 bekannt und in dieser Vorver- öffentlichung ausführlich beschrieben ist. Es wird von daher auf den Offenbarungsgehalt der vorstehenden Veröf- fentlichung in vollem Umfange verwiesen und zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht. Daraus ist bekannt, dass die Strahleranordnung 11 gemäß den Ausführungsbeispielen nach Figuren 1 bis 4 in schematischer Draufsicht zwar wie ein Dipolquadrat gestaltet ist, aufgrund der spezifischen Aus- bildung jedoch in elektrischer Hinsicht wie ein Kreuzdipol sendet und empfängt. In Figur 4 sind dabei bezüglich einer Strahleranordnung 11 die beiden Polarisationsrichtungen 12a und 12b eingezeichnet, die senkrecht zueinander stehen und durch die diagonale, durch die in Draufsicht eher quadratisch gebildete Strahleranordnung 11 gebildet ist.

Die jeweils um 180° gegenüber liegende Strukturen gemäß der Strahleranordnung 11 wirken insoweit als Dipolhälften zweier kreuzförmig angeordneter Dipole.

Ein so gebildeter dipolförmiger Strahler 11 ist über die zugehörige Symmetrierung 15 auf dem Reflektor 3 gehalten und montiert. Die Dipolhälften 13 und die Symmetrierung 15 bestehen dabei aus elektrisch leitfähigem Material, in der Regel Metall bzw. Metalllegierung.

Um nunmehr eine kapazitive Ankopplung auf dem Reflektor- blech 3 zu gewährleisten, also eine elektrisch berührungs- lose Verbindung zu schaffen, ist ein Sockel 17 vorgesehen, der aus nicht leitendem Material, beispielsweise aus Kunststoff, einem Dielektrikum etc. besteht. Über diesen Sockel 17 ist der zugehörige Sockelabschnitt 15'der Sym- metrierung 15 fixiert und gehalten. Der Sockel 17 ist nunmehr wiederum in einer Ausnehmung 19 (Figur 5) im Re- flektorblech 3 verankert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Sockel 17 insbesondere radial vorste- hende, also seitlich vorstehende Vorsprünge 17'sowie rückversetzte Abschnitte 17"aufweist, so dass der Sockel mit dieser Formgebung in eine entsprechend geformte Aus- nehmung 19 im Reflektorblech eingesetzt werden kann. Nach dem Einsetzen kann die gesamte Anordnung beispielsweise um einen Winkel von etwa 30'oder 45'verdreht werden, bis die endgültige Justierlage erreicht ist, in der eine be- vorzugt kraftschlüssig sichere Position des Sockels 17 Bezug nehmend auf die Ausnehmung 19 gewährleistet ist, indem die auf der Rück-oder Unterseite des Reflektors 3 radial vorstehenden Vorsprünge die entsprechenden Materi- alabschnitte des Reflektors untergreifen, wohingegen ande- re oben liegende Vorsprünge 17'Teile des Reflektorbleches

von oben her übergreifen, dadurch also die Strahleranord- nung 11 sicher fixieren. Bei Bedarf können zusätzliche, auch formschlüssige Fixiermittel verwendet werden, um einen sicheren Halt zu gewährleisten. Schließlich können sogar zusätzlich Schrauben durch den Kunststoffsockel eingedreht werden, die beispielsweise in einer weiteren separaten Bohrung auch das Reflektorblech durchsetzen, elektrisch leitend aber nicht mit der Strahleranordnung der Symmetrierung in Verbindung gelangen.

Da der Sockel aus Kunststoff besteht und dadurch die Sym- metrierung und die Strahleranordnung 11 insgesamt von dem elektrisch leitenden Reflektor oder Reflektorblech 3 durch den Sockel getrennt und isoliert ist, ergibt sich dadurch eine kapazitive Ankopplung.

Alternativ zum erläuterten Ausführungsbeispiel kann an- stelle des Reflektorbleches 3 auch eine Platinenstruktur 3'oder ein sonstiges Substrat 3'vorgesehen sein, das nicht-leitend ist oder zumindest in dem Verankerungsbe- reich des Sockels oder des Strahlers nicht-leitend ist.

Dies ist in einer schematischen auszugsweise Querschnitts- darstellung gemäß Figur 6 wiedergegeben. Leitende Struktu- ren auf der Unterseite der Platine, vor allem großflächig leitende Strukturen 31 auf der Platine zur Herstellung eines Reflektors oder einer reflektorähnlichen Metallisie- rung können auf der Ober-oder der Unterseite des Sub- strates oder der Platine 3'vorgesehen sein, sollten dabei aber nicht bis in den Befestigungsbereich der Symmetrie- rung eines Strahlers 7 bzw. einer Strahleranordnung 11 reichen. In diesem Falle kann also auf einen elektrisch nicht-leitenden Sockel verzichtet werden. Der Strahler mit seiner Strahlerstruktur kann direkt auf dem nicht-leiten-

den Substrat oder der nicht-leitenden Platinenstruktur aufgesetzt und verankert werden. Bevorzugt kann dabei das Substrat aus einer Platine gebildet sein, auf deren Rüc- kseite die elektrisch leitenden Anpassstrukturen ausge- bildet sind, ohne dass eine galvanische Kopplung der Sym- metrierung gegeben ist.

Ebenso ist eine Abwandlung insoweit möglich, dass der gesamte Strahler einschließlich der Symmetrierung eben- falls wieder aus elektrisch leitfähigem Material besteht, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel der Sockelabschnitt 15'der Strahleranordnung mit einem elektrisch nicht leit- fähigen Material, Kunststoff oder einem Dielektrikum über- zogen ist und hierüber am Reflektorblech fixiert wird.

Auch dadurch wird eine kapazitive, also galvanisch elek- trisch nicht leitende berührungslose Anbindung am Reflek- torblech gewährleistet.

Umgekehrt kann aber die Strahleranordnung oder zumindest die Symmetrierung insgesamt oder in wesentlichen Teilen aus nicht leitfähigem Material gebildet sein, welches dann mit einer leitfähigen Struktur, insbesondere einer metal- lisierenden Schicht überzogen ist. Von dieser metallisch leitenden Oberflächenstruktur ausgenommen sind nur jene Verankerungsabschnitte, mit denen der so gebildete Strah- ler 11 beispielsweise auf einem leitenden Reflektor 3 montiert wird, um eine galvanisch-elektrische Verbindung zu vermeiden.