DE60125902T2 - Doppelbandantenne unter Verwendung einer einzigen Spalte mit elliptischen Vivaldi-Schlitzen - Google Patents

Doppelbandantenne unter Verwendung einer einzigen Spalte mit elliptischen Vivaldi-Schlitzen Download PDF

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DE60125902T2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H01Q13/085Slot-line radiating ends
    • HELECTRICITY
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    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/42Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more imbricated arrays

Description

  • FELD DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Doppelbandantennen. Spezieller betrifft diese Erfindung eine zugespitzte Schlitzantenne mit Breitbandcharakteristik, deren Strahlbreite sowohl über das PCS-(1850-1990 MHz)-, als auch die Zellularfunk-Bänder (824-894 MHz) stabil ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Bereich der Mobilkommunikation werden hauptsächlich zwei Frequenzbänder verwendet, PCs und Zellularfunk. Bei den Anstrengungen zur Verringerung der Abmessungen, des Stromverbrauchs und der Kosten wäre es optimal, eine Antenne für beide Frequenzbänder zu benutzen. Derzeitige Doppelbandantennen verwenden zwei getrennte Säulen von Strahlungselementen (z.B. Dipolen), ein für PCS und die andere für Zellularfunk. Als Folge davon wird die Leistung in ungleichen Mengen rechts und links von der Mittelachse gesendet, d.h. es wird ein unsymmetrisches Strahlbreite-Muster produziert. Die Höhe der Leistungsunterschiede variiert mit der Frequenz.
  • Zum Beispiel zeigen die 1 und 2 die Verwendung von zwei getrennten Säulen von Strahlungselementen (z.B. Dipolen), eine für PCS und die andere für Zellularfunk. Man beachte die Asymmetrie in den Strahlbreiten, die von den Strahlbreiten für Zellularfunk und PCS erzeugt werden. (Siehe die 3 und 4). Die über den PCS-Frequenzbereich erzeugte Strahlbreite wird im Vergleich zur von der Antenne über der Zellularfunk-Bandbreite erzeugten Strahlbreite nach links von der Mittelachse verschoben. Dies zeigt, wie die Antenne die Leistung abhängig von der Frequenz in ungleichen Mengen nach links oder rechts von der Mittelachse sendet. Ein weiterer Nachteil der Benutzung von getrennten Säulen von Dipolen für die zwei Bandbreiten ist, dass zwei Steckverbinder benötigt werden, einer für jede Säule von Dipolen.
  • 5 zeigt die Verwendung von konzentrischen Säulen von Strahlungselementen (z.B. Dipolen), eine für PCS (Mitten-Säule) und die umliegenden Säulen für Zellularfunk. Obwohl für beide Frequenzbereiche stabile, zentrierte Strahlbreiten erzeugt werden (siehe die 6 und 7), ist die Strahlbreite zu schmal. Das heißt, sie ist nicht in der Lage, ein Strahlbreite-Muster von 90 Grad zu erzeugen, da beide Bänder nur eine einzige Säule haben, die in der Mitte der Antenne zentriert sein muss.
  • Um ein symmetrisches Muster zu erzeugen, wird eine Reihe von Dipolen benötigt, die in der Mitte des Reflektors zentriert ist. Dies allein reicht jedoch nicht aus, um ein symmetrisches Strahlbreite-Muster zu erzeugen. Die 8a, 8b und 8c zeigen zum Beispiel eine einzelne Säule von Strahlungselementen, in der die Strahlungselemente zirkulare Dipole sind, in denen der Krümmungsradius der elektrisch leitfähigen Elemente, die den zugespitzten Schlitz des Dipols definieren, fest ist. Dieses Strahlungselement wird in Patent Nr. 6,043,785 offen gelegt, das hiermit als Referenz aufgenommen wird. Wie in 9 gezeigt wird, ist obwohl die Antenne über beide Bänder an 50 Ohm angepasst ist, die unter Verwendung einer einzelnen Säule zirkularer Dipole erzeugte Strahlbreite nicht stabil über die PCS- und die Zellularfunk-Bandbreite. Das heißt, es tritt eine starke Änderung der Strahlbreite auf, wenn die Antenne sowohl für die PCS-, als auch die Zellular-Bandbreite benutzt wird. Zum Beispiel ist das Strahlbreite-Muster für Zellularfunk im Vergleich zur PCS-Bandbreite um 20 Grad verbreitert.
  • Zusammenfassend kann man sagen, dass derzeitige 90-Grad-Antennen, die in der Lage sind, sowohl die PCS-, als auch die Zellularfunk-Bandbreite abzudecken, entweder nicht stabil sind oder die Leistung in ungleichen Mengen nach links oder rechts von der Mittelachse senden, d.h. ein asymmetrisches Strahlbreite-Muster produzieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Breitband-Antenne zur Verwendung sowohl für die PCS-, als auch die Zellularfunk-Bandbreite. Sie enthält eine Anordnung von zugespitzten Schlitzen, die auf einem Reflektor montiert ist. Weiterhin ist eine Zuleitung betriebsfähig mit der Anordnung von zugespitzten Schlitzen verbunden, um die HF- und Mikrowellensignale zu führen. Jeder der zugespitzten Schlitze besteht aus einem Paar elektrisch leitfähiger Elemente, wobei eine Lücke zwischen dem Paar elektrisch leitfähiger Elemente vorhanden ist, wobei die elektrisch leitfähigen Elemente eine elliptische Form haben und eine Höhe und eine Breite haben, deren Verhältnis nicht 1:1 ist. Der Schlitz wird durch einen Abschnitt der Zuleitung angeregt, der senkrecht zur Lücke verläuft. Es kann eine Vielzahl von zugespitzten Schlitzen angeordnet werden, wobei zwischen jedem der zugespitzten Schlitze ein Abstand vorhanden ist. Dieser Abstand dient dazu, den gewünschten Element-Abstand herzustellen.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführung bildet jedes der elliptisch geformten elektrisch leitfähigen Elemente einen strahlenden Dipol, wobei die Höhe und die Breite der elliptisch geformten Elemente ein Verhältnis von 2:1 aufweisen.
  • In noch einer anderen bevorzugten Ausführung enthält der Reflektor weiterhin mindestens einen Haupt-Reflektor, der mit den Enden des Reflektors verbunden ist, die parallel zu der Anordnung von zugespitzten Schlitzen verlaufen, und mindestens einen Sub-Reflektor, der zwischen den Haupt-Reflektoren und der Anordnung von zugespitzten Schlitzen angeschlossen ist.
  • In noch einer anderen bevorzugten Ausführung ist die Antenne ein Element eines Telekommunikationssystems.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Zeichnung einer Breitband-Antenne mit nebeneinander angeordneten Säulen für PCS und Zellularfunk.
  • 2 ist eine Zeichnung einer Breitband-Antenne mit nebeneinander angeordneten Säulen für PCS und Zellularfunk.
  • 3 und 4 sind grafische Darstellungen der Strahlbreite-Muster für die in 1, bzw. 2 gezeigten Breitband-Antennen.
  • 5 zeigt die Verwendung von konzentrischen Säulen von Strahlungselementen.
  • 6 und 7 sind grafische Darstellungen der Strahlbreite-Muster für die in 5 gezeigte Breitband-Antenne für die PCS-, bzw. Zellularfunk-Bandbreite.
  • 8, 8b und 8c zeigen eine einzelne Säule von Strahlungselementen, in denen die Strahlungselemente kreisförmige Dipole sind.
  • 9 ist eine grafische Darstellung der Strahlbreite-Muster für die PCS- und Zellularfunk-Bandbreite für die in 8 gezeigte Antenne.
  • 10 ist eine Zeichnung einer elliptisch geformten Vivaldi-Antenne der vorliegenden Erfindung.
  • 11a zeigt eine Ausführung des elliptisch geformten Dipols. 11b zeigt eine elliptisch geformte Vivaldi-Antenne, in der ein Verhältnis von 2:1 zwischen Höhe und Breite des elliptisch geformten Dipols verwendet wird.
  • 12 ist eine Anordnung von elliptisch geformten zugespitzten Schlitzantennen.
  • 13 zeigt den Abstand zwischen den auf einem Reflektor montierten Schlitzantennen-Elementen.
  • 14 zeigt die Verwendung eines Sub-Reflektors.
  • 15 ist eine grafische Darstellung des Strahlbreite-Musters für die Zellularfunk- und die PCS-Bandbreite für die vorliegende Erfindung.
  • 16 ist eine grafische Darstellung der simulierten Ergebnisse für die Strahlbreite-Muster für die Zellularfunk- und die PCS-Bandbreite für die vorliegende Erfindung.
  • 17 ist ein Blockdiagramm eines Telekommunikationssystems, in dem die vorliegende Erfindung genutzt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In einer ersten bevorzugten Ausführung wird eine Doppelbandantenne offen gelegt, bei der elliptisch geformte Vivaldi-Schlitze als Strahlungselemente verwendet werden. In einer zweiten bevorzugten Ausführung wird eine Doppelbandantenne offen gelegt, bei der elliptisch geformte Vivaldi-Schlitze und ein Sub-Reflektor verwendet werden, der zwischen einem Haupt-Reflektor und den Dipolen positioniert wird. Diese resultierende Antenne erzeugt eine Strahlbreite von neunzig Grad mit einer stabilen Bandbreite, die breit genug ist, um das PCS- und das Zellularfunk-Band abzudecken. Die Elemente der Antenne bestehen aus elliptischen Vivaldi-Schlitzen (d.h. aus einer Anordnung von elliptisch zugespitzten Schlitzen), einem Reflektor mit einem Haupt-Reflektor und einem Sub-Reflektor.
  • ELLIPTISCH GEFORMTE SCHLITZE
  • Die erste Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, welche die Leistungsfähigkeit der Antenne verbessert, ist die Verwendung elliptisch geformter Schlitze. Jeder elliptisch zugespitzte Schlitz wird durch eine Lücke zwischen zwei elliptisch geformten Elementen 12, 13 gebildet, die auf einer metallisierten Schicht auf einer Seite eines dielektrischen Substrates 10 gebildet werden. Die elliptisch geformten Elemente werden durch die Formel x2/a2 + y2/b2 = 1 definiert, wobei a die Höhe und b die Breite der elliptisch geformten Elemente ist.
  • 10 ist eine Zeichnung einer elliptisch geformten Vivaldi-Antenne 100, die auf einer gedruckten Leiterplatte hergestellt wird. Die Schlitzantenne wird durch den Abstand 11 zwischen den beiden elliptisch geformten Elementen 12, 13 definiert, die auf der metallisierten Schicht 14 auf einer Seite einer gedruckten Leiterplatte gebildet werden. (Es können Leiterplatten benutzt werden, die aus Glas-Epoxydharz oder Polyamid hergestellt wurden. Zusätzlich dazu können Microstrip- Stripline- oder andere dielektrische Substrate 10 verwendet werden, die in der Lage sind, HF- und Mikrowellen-Signale zu übertragen). Die Erfindung unterscheidet sich von der in Patent Nr. 6,053,785 offen gelegten Vivaldi-Antenne darin, dass der Radius R der elektrisch leitfähigen Elemente 12 und 13 nicht fest ist, sondern sich elliptisch ändert. Auf der anderen Seite der gedruckten Leiterplatte kann eine herkömmliche Zuleitung 16 zur Zufuhr der Leistung verwendet werden.
  • 11a zeigt einen elliptisch geformten Dipol. 11b zeigt eine Ausführung, in der ein Verhältnis von 2:1 zwischen Höhe und Breite des elliptisch geformten Dipols verwendet wird. Die kleinste Betriebsfrequenz der Antenne ist eine Funktion der Höhe des Dipols, die in 11b a + b ist. In einer bevorzugten Ausführung ist die Höhe a der elliptisch geformten Elemente ungefähr 4,450 Zoll, während die Breite 2,225 Zoll ist.
  • Um unerwünschte Gitter-Strahlungskeulen auf einem Minimum zu halten, ist es vorzuziehen, den Element-Abstand S kleiner als die kleinste Betriebs-Wellenlänge zu halten. In einer bevorzugten Ausführung ist der Element-Abstand S gleich dem 0,8-fachen der Wellenlänge bei 1990 MHz (PCS-Bandbreite).
  • Ein Abstand 17 trennt die Antennen-Elemente (oder die zugespitzten Schlitze oder Dipole) in der Antennen-Anordnung voneinander (siehe 12).
  • 13 zeigt den Abstand Y zwischen den auf einem Reflektor montierten Schlitzantennen-Elementen. Der Element-Abstand begrenzt die höchste Betriebsfrequenz. In einer bevorzugten Ausführung haben die Dipole einen Abstand Y von nicht mehr als einer Wellenlänge. Da PCS den höchsten Frequenzbereich abdeckt (1850-1990 MHz), ist diese Wellenlänge am kürzesten. Daher bestimmt sie den maximalen Abstand zwischen den Dipolen. In einer bevorzugten Ausführung ist der Abstand zwischen den Schlitzen 4,7 Zoll.
  • REFLEKTOR UND SUB-REFLEKTOR
  • Eine zweite Verbesserung, welche die vorliegende Erfindung bietet, ist die Verwendung eines zweiten Reflektors oder Sub-Reflektors. Die meisten Antennen enthalten eine Anordnung von Dipolen 102, die sich auf einem einzigen Reflektor 30 befinden (siehe US-Patent 6,043,785 ). Der einzelne Reflektor hat einen Rand oder eine Kante oder einen Haupt-Reflektor 32, der auf jeder Seite des Reflektors 30 gebildet wird. Während der Reflektor 30 im Wesentlichen senkrecht zur metallisierten Schicht der Antennenanordnung ist, verläuft der Rand oder die Kante 32 auf beiden Seiten der Anordnung im Wesentlichen parallel zur Anordnung.
  • Zur Verbesserung der Strahlungs-Leistungsdaten wird ein einziger Reflektor 30 benutzt. Er erzeugt jedoch starke Änderungen in der Strahlbreite, wenn er in zwei verschiedenen Frequenzbändern arbeitet. Die Hinzufügung eines zweiten Randes oder einer Kante oder eines Sub-Reflektors 35 auf halbem Weg zwischen den Rändern 32 und den Dipolen dient zur Aufweitung des PCS-Strahls, während der Zellularfunk-Strahl verengt wird, was zu einer stabilen Strahlbreite über der Frequenz führt. In einer bevorzugten Ausführung verlaufen sowohl die Reflektor-Ränder 32 als auch die Sub-Reflektoren 35 im Wesentlichen parallel zur metallisierten Schicht der Antennen-Anordnung 102 (siehe 13).
  • 14 zeigt die Verwendung eines Sub-Reflektors 35. In einer bevorzugten Ausführung wird er in der Mitte zwischen den Reflektor-Rändern 32 und der zentrierten Säule von Dipolen 102 auf beiden Seiten der Dipole 102 angeordnet. Wie die 15 (gemessene Strahlbreite-Muster) und 16 (simulierte Strahlbreite-Muster) zeigen, wird ein Unterschied von 30 Grad der gemessenen Strahlbreite zwischen der PCS- und der Zellularfunk-Bandbreite ohne Verwendung eines Sub-Reflektors auf einen Unterschied von 10 Grad (84 bis 95 Grad) bei Verwendung eines Sub-Reflektors verringert und dadurch die Strahl-Stabilität über der Frequenz verbessert. Zusätzlich dazu ist die Mittelachse bei Null Grad zentriert und nicht schief, wie bei den Antennen nach dem bisherigen Stand der Technik.
  • Es muss darauf hingewiesen werden, dass diese Doppelband-(oder Breitband-) Antenne in einem Telekommunikationssystem 400 benutzt werden kann. Sie kann zum Beispiel in dem in US-Patent 5,812,933 offen gelegten Telekommunikationssystem eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführung enthält das Telekommunikationssystem 400 einen Empfänger 200, einen Sender 300, einen Duplexer 350, der betriebsfähig mit dem Empfänger 200 und dem Sender 300 gekoppelt ist, und die Breitband-Antenne 100, die betriebsfähig mit dem Duplexer 350 verbunden ist (siehe 17).
  • 1 (Bisheriger Stand der Technik)
    • PCS – Zellularfunk
    • APLD65
    • Nebeneinander angeordnete Säulen
    • für PCS und Zellularfunk
  • Vorteile:
    • 1) Metallwand trennt PCS- und Zellularfunk-Elemente. Hierdurch werden Störungen beseitigt und gute vertikale Strahlbreiten ermöglicht.
    • 2) 90°-Version mit einer einzigen Säule möglich.
  • Nachteile:
    • 1) Nichtkonzentrisches Design führte zu asymmetrischen Mustern, die einen Versatz von der Mittelachse haben
    • 2) Dutzende von I.M.-anfälligen mechanischen Verbindungen
    • 3) Sehr teuer
    • 4) 14 Zoll Breite
    • 5) Zwei Steckverbinder
  • 2 (Bisheriger Stand der Technik)
    • PCS – Zellularfunk
    • APLD90
    • Nebeneinander angeordnete Säulen
    • für PCS und Zellularfunk
  • Vorteile:
    • 1) Metallwand trennt PCS- und Zellularfunk-Elemente Hierdurch werden Störungen beseitigt und gute vertikale Strahlbreiten ermöglicht.
    • 2) 90°-Version mit einer einzigen Säule möglich.
  • Nachteile:
    • 1) Nicht-konzentrisches Design führte zu asymmetrischen Mustern, die einen Versatz von der Mittelachse haben
    • 2) Dutzende von I.M.-anfälligen mechanischen Verbindungen
    • 3) Sehr teuer
    • 4) 14 Zoll Breite
    • 5) Zwei Steckverbinder
  • Fig. 3
    Note: Asymmetry Hinweis: Asymmetrie
    Cellular Zellularfunk
    Overlays Overlays
    Beam Peak Strahl-Spitzenwert
    f/b ratio f/b-Verhältnis
    deg Grad
    Beamwidth Strahlbreite
    Sidelobes Nebenkeulen
    File: see legend Datei: Siehe Legende
    Date ... Datum: 23. Dez. 99, 11:07
    Operator: Joe B Benutzer: Joe B
    Serial Number: Seriennummer:
    Fig. 4
    Note: Asymmetry Hinweis: Asymmetrie
    Cellular Zellularfunk
    Sid dipoles ... Sid-Dipole Zellularfunk & PCS Zellularfunk-Antenne + ¼-Zoll-Seitenwand 1 Zoll C/Wand in Richtung PCS
    Overlays Overlays
    Beam Peak Strahl-Spitzenwert
    f/b ratio f/b-Verhältnis
    deg Grad
    Beamwidth Strahlbreite
    Sidelobes Nebenkeulen
    File: see legend Datei: Siehe Legende
    Date ... Datum: 8. April 99, 10:53
    Operator: George Benutzer: George
    Serial Number: Seriennummer:
  • 5 (Bisheriger Stand der Technik)
    • Zellularfunk – PCS – Zellularfunk
    • APD88/1860/13/16
    • Konzentrische Säulen
    • für PCS- und Zellularfunk-Bänder
  • Vorteile:
    • 1) Symmetrische Azimut-Muster für beide Bänder.
    • 2) Stabile 60°-Strahlbreiten für beide Bänder.
  • Nachteile:
    • 1) Zellularfunk-Dipole und vertikale Strahlbreiten von PCS stören sich gegeneinander.
    • 2) Dutzende von I.M.-anfälligen mechanischen Verbindungen
    • 3) Sehr teuer
    • 4) 11 Zoll Breite
    • 5) Nicht in der Lage, ein 90°-Muster zu erzeugen, da beide Bänder nur eine einzige Säule haben, die in der Mitte der Antenne sein muss.
  • Fig. 6
    H-Plane H-Ebene
    Radome ... Radom A1 in Original-Höhe
    Overlays Overlays
    Beam Peak Strahl-Spitzenwert
    f/b ratio f/b-Verhältnis
    Deg Grad
    Beamwidth Strahlbreite
    Sidelobes Nebenkeulen
    File: see legend Datei: Siehe Legende
    Date ... Datum: 7. Okt. 97, 13:21
    Operator: KB Benutzer: KB
    Serial Number: Seriennummer:
    Fig. 7
    Cellular Zellularfunk
    H-Plane H-Ebene
    Increased ... Radom um 1/2 Zoll erhöht
    Overlays Overlays
    Beam Peak Strahl-Spitzenwert
    f/b ratio f/b-Verhältnis
    Deg Grad
    Beamwidth Strahlbreite
    Sidelobes Nebenkeulen
    File: see legend Datei: Siehe Legende
    Date ... Datum: 7. Okt. 97, 14:31
    Operator: KB Benutzer: KB
    Serial Number: Seriennummer:
  • 8A (Bisheriger Stand der Technik)
    • Elektromagnetische Oberfläche, Patch-Code Ver IV
    • Geometrie-Plot
    • Datei: C:\ESP\APDV\old\1920_40u.spc
    • Datum: 9-11-2000
    • Zeit: 8:24
  • 8B (Bisheriger Stand der Technik)
    • Zirkulare Dipole
    • AP199012V
  • Vorteile:
    • 1) Große Bandbreite
    • 2) Ein Strahlungselement deckt PCS und Zellularfunk ab
    • 3) Sehr wenige mechanische Verbindungen
    • 4) Schmal, nur 4 Zoll breit
    • 5) Muster sind symmetrisch
  • Nachteil:
    • 1) Zellularfunk-Strahlungsmuster zu stark verbreitert (siehe 3A)
  • 8C (Bisheriger Stand der Technik)
  • Fig. 9
    Azimuth cut Schnittdarstellung im Azimut
    Deg Grad
    Polarization: Theta Polarisation: Theta
    Frequency Frequenz
    Cellular pattern ... Zellularfunk-Strahlungsmuster wird zu stark verbreitert
    Large ... Starke Änderung der Strahlbreite PCS = 90° Zellularfunk = 110° Zu groß
    Cellwave R.F. Cellwave R.F.
  • 10
  • 11A
    • Alte Ausführung Verhältnis 1:2 zwischen Höhe und Breite des Dipols
    • Neue Ausführung Verhältnis 2:1 zwischen Höhe und Breite des Dipols
    • Arbeitet gut bei PCS, aber nicht bei Zellularfunk
  • 11B
    • Arbeitet gut bei PCS und bei Zellularfunk
  • 12
  • Fig. 13
    102 APDV90-Dipole, montiert auf Reflektor
    32 Haupt-Reflektor
    35 Sub-Reflektor
    Fig. 14
    32 Haupt-Reflektor
    35 Sub-Reflektor
    102 Dipol-Anordnung
    • Elektromagnetische Oberfläche, Patch-Code Ver IV
    • Geometrie-Plot
    • Datei: C:\ESP\APDV\new\rev_00\dual14_c.spc
    • Datum: 9-11-2000
    • Zeit: 9:35
    • APDV90
  • Vorteile:
    • 1) Gleiche hohe Bandbreite wie AP199012V erlaubt ein Element für PCS und Zellularfunk
    • 2) Strahlbreite bleibt nahe an 90° (siehe 4a)
    • 3) Strahl-Spitzenwert bleibt nahe an 0°-Mittelachse (siehe 4a)
    • 4) Sehr wenige mechanische Verbindungen
  • Nachteil:
    • 1) Reflektor auf 8 Zoll aufgeweitet
  • Fig. 15
    Note: Asymmetry Hinweis: Asymmetrie
    Cellular Zellularfunk
    APVD measure patterns APVD-Muster-Messung
    Azimut pattern Muster im Azimut
    2'' outer Walls 2 Zoll Außenwände
    Overlays Overlays
    Beam Peak Strahl-Spitzenwert
    f/b ratio f/b-Verhältnis
    Deg Grad
    Beamwidth Strahlbreite
    Sidelobes Nebenkeulen
    File: see legend Datei: Siehe Legende
    Date ... Datum: 10. Aug. 00, 9:59
    Operator: CP Benutzer: CP
    Serial Number: Seriennummer:
    Fig. 16
    APVD simulated ... Simulierte APVD-Muster
    Azimuth cut Schnittdarstellung im Azimut
    Deg Grad
    Polarization: Theta Polarisation: Theta
    Frequency Frequenz
    Beamwidth ... Strahlbreite zentriert ungefähr 90°
    Simulated ... Simulierte Ergebnisse
    Cellwave R.F. Cellwave R.F.
    Fig. 17
    200 Empfänger
    330 Duplexer
    300 Sender
    100 Antenne
    400 Telekommunikationssystem

Claims (13)

  1. Eine Breitbandantenne, die folgendes umfasst: – Eine Anordnung (102) von zugespitzten Schlitzen (11); – Eine Vielzahl von Paaren elektrisch leitfähiger Elemente (12, 13); – Jedes der Paare enthält zwei geformte elektrisch leitfähige Elemente (12, 13), wobei eine Lücke zwischen den geformten elektrisch leitfähigen Elementen einen der Schlitze (11) definiert; – Einen Abstand (17) zwischen jedem benachbarten Paar von geformten elektrisch leitfähigen Elementen (12, 13); – Einen Reflektor (102), auf dem die Anordnung von zugespitzten Schlitzen montiert ist; und – Eine Zuleitung (26), die betriebsfähig mit der Anordnung von zugespitzten Schlitzen (102) verbunden ist, um HF- und Mikrowellensignale zu leiten; dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Elemente (12, 13) elliptisch geformt sind, wobei Höhe und Breite ein Verhältnis haben, dass nicht gleich 1:1 ist.
  2. Breitbandantenne nach Anspruch 1, wobei der Reflektor weiterhin folgendes umfasst: – Mindestens einen Haupt-Reflektor (32), der mit mindestens einer Seite des Reflektors verbunden ist; und – Mindestens einen Sub-Reflektor (35), der zwischen dem mindestens einen Haupt-Reflektor und der Anordnung (102) von zugespitzten Schlitzen angeschlossen ist.
  3. Breitbandantenne nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand einen Zwischen-Element-Abstand erzeugt, der kleiner oder gleich der längsten Betriebs-Wellenlänge ist.
  4. Breitbandantenne nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei jedes der Paare elliptisch geformter elektrisch leitfähiger Elemente (12, 13) einen Strahlungs-Dipol bildet.
  5. Breitbandantenne nach Anspruch 4, wobei die Dipole einen Abstand von weniger als einer Wellenlänge haben.
  6. Breitbandantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Höhe und eine Breite der elliptisch geformten leitfähigen Elemente ein Verhältnis von 2:1 haben.
  7. Breitbandantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anordnung zugespitzter Schlitze auf einem dielektrischen Substrat gebildet wird.
  8. Breitbandantenne nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der mindestens eine Sub-Reflektor auf halbem Wege zwischen dem mindestens einen Haupt-Reflektor (32) und der Anordnung von zugespitzten Schlitzen (102) angeschlossen ist.
  9. Breitbandantenne nach Anspruch 8, wobei der Reflektor im Wesentlichen rechteckig zu der Anordnung von zugespitzten Schlitzen ist, wobei der mindestens eine Haupt-Reflektor und der mindestens eine Sub-Reflektor im Wesentlichen parallel zu der Anordnung von zugespitzten Schlitzen verlaufen.
  10. Verfahren, um über eine große Bandbreite eine symmetrische und stabile Strahlbreite zu erzeugen, wobei eine Breitbandantenne gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird, und das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Zentrieren der Anordnung (102) von zugespitzten Schlitzen (11) in der Mitte eines Reflektors (32); und – Reflektieren der abgestrahlten Energie von mindestens einer Kante des Reflektors, wobei die mindestens eine Kante parallel zu der Anordnung von zugespitzten Schlitzen verläuft; – Abstrahlen und Empfangen von Energie von mindestens einem Dipol, der sich auf der Anordnung von zugespitzten Schlitzen befindet; wobei der Dipol durch ein Paar elliptisch geformter elektrisch leitfähiger Elemente (12, 13) gebildet wird, und eine Lücke zwischen den elliptisch geformten Elementen hat, wobei die Lücke einen der Schlitze (11) definiert.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin den Schritt des Reflektierens der abgestrahlten Energie von mindestens einem Sub-Reflektor (35) umfasst, der sich zwischen der mindestens einen parallelen Kante und der Anordnung von zugespitzten Schlitzen befindet.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei jeder der Dipole auf einem dielektrischen Substrat gebildet wird; wobei die Höhe und die Breite der elliptisch geformten Elemente ein Verhältnis von 2:1 aufweist; und worin die Dipole einen Abstand voneinander haben, der nicht größer ist als eine Wellenlänge.
  13. Ein Breitband-Telekommunikationssystem (400), das folgendes umfasst: – Einen Empfänger (200); – Einen Sender (300); – Einen Duplexer (330), der betriebsfähig mit dem Empfänger und dem Sender gekoppelt ist; und – Eine Breitbandantenne (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die betriebsfähig mit einem der Duplexer gekoppelt ist.
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