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EP1525642B1

Two-dimensional antenna array

Abstract

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EP1525642B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 15

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Expired 4 December 2023, 2.8 years ago.

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28 claims: 1 independent, 27 dependent

  1. 1
    Zweidimensionales Antennen-Array in Form einer Phased-Array-Antenne und/oder einer Smart-Antenne, mit folgenden Merkmalen:- mit zumindest zwei vertikal verlaufenden Spalten (5a, 5b), - in jeder der zumindest beiden vertikal verlaufenden Spalten (5a, 5b) ist jeweils eine Strahleranordnung vorgesehen, wobei jede Strahleranordnung zumindest zwei Strahler oder Strahlergruppen (9) umfasst, - das zweidimensionale Antennen-Array ist so aufgebaut, dass die der einen Spalte (5a) zugeordnete Strahleranordnung und die der anderen Spalte (5b) zugeordnete Strahleranordnung unabhängig voneinander gespeist werden, - das zweidimensionale Antennen-Array ist ferner so aufgebaut, dass die zumindest beiden Strahler oder Strahlergruppen (9) in der einen Spalte (5a) und die zumindest beiden Strahler und Strahlergruppen (9) in der anderen Spalte (5b) in einem gleichen Frequenzband betrieben werden, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: - für zumindest eine Spalte (5a, 5b) ist zumindest ein zusätzlicher Strahler oder eine zusätzliche Strahlergruppe (109b oder 109a) vorgesehen, der bzw. die zu den zumindest beiden Strahlern oder Strahlergruppen (9) der für diese Spalte (5a, 5b) vorgesehenen Strahleranordnung in Vertikalrichtung versetzt angeordnet ist, und - der zumindest eine zusätzliche Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109b oder 109a) wird mit der in der anderen Spalte (5b oder 5a) angeordneten Strahleranordnung gespeist.
  2. 2
    Antennen-Array nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:- zumindest in einer Spalte (5a, 5b, 5c, 5d) und vorzugsweise in allen Spalten (5a, 5b, 5c, 5d) sind zumindest zwei Strahler oder Strahlergruppen (9) in Vertikalrichtung zueinander angeordnet, - in zumindest einer Spalte (5a, 5b, 5c, 5d) ist die Anordnung derart, dass die in dieser zumindest einen Spalte (5a, 5b, 5c, 5d) vorgesehenen Strahler oder Strahlergruppe (9) bis auf zumindest einen zusätzlichen Strahler oder eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b, 109c, 109d) gemeinsam gespeist werden, und - dieser zumindest eine zusätzliche Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b, 109c, 109d) wird mit den Strahlern oder Strahlergruppen (9) einer benachbarten Spalte (5a, 5b, 5c, 5d) gemeinsam gespeist.
  3. 3
    Antennen-Array nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:- in jeder der zumindest beiden vertikal verlaufenden Spalten (5a, 5b) ist neben der in der jeweiligen Spalte (5a, 5b) vorgesehenen Strahleranordnung, die getrennt gespeist werden, zumindest ein zusätzlicher Strahler oder zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109b oder 109a) vorgesehen, und - der in jeder Spalte (5a, 5b) zumindest eine zusätzliche Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109b, 109a) werden jeweils mit der in einer benachbarten Spalte (5b, 5a) vorgesehenen Strahleranordnung gemeinsam gespeist.
  4. 4
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zusätzliche Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b) in einer jeweils benachbarten Spalte (5a, 5b) zwischen zwei dort in Vertikalrichtung benachbart sitzenden Strahlern oder Strahlergruppen (9) angeordnet ist, vorzugsweise mittig zwischen diesen.
  5. 5
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zusätzlich vorgesehene Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b) auf der vertikalen Verbindungslinie zwischen den ansonsten in dieser Spalte (5a, 5b) vorgesehenen Strahlern oder Strahlergruppen (9) angeordnet ist.
  6. 6
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zusätzlich vorgesehene Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b) zu der vertikalen Verbindungslinie zwischen den ansonsten in dieser Spalte (5a, 5b) vorgesehenen Strahlern oder Strahlergruppen (9) versetzt liegt.
  7. 7
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler oder Strahlergruppen (9) in einer Spalte (5a, 5b) zu denjenigen einer benachbarten Spalte (5a, 5b) in Vertikalrichtung versetzt liegen, vorzugsweise um den halben Vertikalabstand zwischen zwei vertikal übereinander setzenden Strahlern oder Strahlergruppen (9).
  8. 8
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler oder Strahlergruppen (9) in einer Spalte (5a, 5b) zu denjenigen einer benachbarten Spalte (5a, 5b) in einer gleichen horizontalen Höhe liegen.
  9. 9
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest fünf Strahler oder Strahlergruppen (9) in den Spalten (5a, 5b) mit Vertikalversatz übereinander angeordnet sind, und dass in den Spalten (5a, 5b), in denen zumindest ein zusätzlicher Strahler oder zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b) vorgesehen ist, bezogen auf die Vertikallänge des Antennen-Arrays, dieser zumindest eine zusätzliche Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b) bevorzugt mittig oder im Wesentlichen mittig angeordnet ist.
  10. 10
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest fünf Strahler oder Strahlergruppen (9) in den Spalten (5a, 5b) mit Vertikalversatz übereinander angeordnet sind, und dass in den Spalten (5a, 5b), in denen zumindest ein zusätzlicher Strahler oder zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b) vorgesehen ist, bezogen auf die Vertikallänge des Antennen-Arrays, dieser zumindest eine zusätzliche Strahler oder die zumindest eine zusätzliche Strahlergruppe (109a, 109b) bevorzugt am oberen oder am unteren Ende des Antennen-Arrays angeordnet ist.
  11. 11
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalten einen Abstand von 0,25 λ bis 1 λ, vorzugsweise um λ/2 aufweisen, wobei λ die Betriebs-Wellenlänge, vorzugsweise die mittlere Betriebs-Wellenlänge ist.
  12. 12
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand der Strahler oder Strahlergruppen (9) einer Spalte (5a, 5b) ohne Berücksichtigung von dort möglicherweise vorgesehenen zusätzlichen Strahler oder Strahlergruppen (109a, 109b) zwischen 0,7 λ und 1,2 λ beträgt, wobei λ die Betriebs-Wellenlänge, vorzugsweise die mittlere Betriebs-Wellenlänge ist.
  13. 13
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler oder Strahlergruppen aus Dipolen, Kreuzdipolen, kreuzförmig strahlenden Vektordipolen, linearpolarisierten Strahlern oder Patchstrahlern bestehen.
  14. 14
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Spalte (5a, 5b) vorgesehenen Strahler oder Strahlergruppen (9) und die diesen Strahlern (9) in einer betreffenden Spalte (5a, 5b) zugeordneten zusätzlichen Strahler oder Strahlergruppen (109a, 109b) mit gleicher elektrischer Phase gespeist werden.
  15. 15
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Spalte (5a, 5b) vorgesehenen Strahler oder Strahlergruppen (9) und die diesen Strahlern (9) in einer betreffenden Spalte (5a, 5b) zugeordneten zusätzlichen Strahler oder Strahlergruppen (109a, 109b) mit unterschiedlicher elektrischer Phase zur Veränderung des Tracking-Verhaltens gespeist werden.
  16. 16
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Spalten (5a, 5b)unabhängig voneinander elektrisch einstellbar sind, bevorzugt mit Phasenschiebern.
  17. 17
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Spalten (5a, 5b) gemeinsam elektrisch einstellbar sind, bevorzugt mit gekoppelten Phasenschiebern.
  18. 18
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei Einstellung eines down-tilt-Absenkwinkels unter Verwendung einer unterschiedlichen Phasenlage-Speisung für die verschiedenen vertikal übereinander angeordneten Strahler (9) die zusätzlich vorgesehenen Strahler (109a, 109b) mit einer Phasenlage gespeist werden, die bevorzugt der Phasenlage des in einer Hauptspalte (5a, 5b) vorgesehenen Strahlers (9;9', 9", 9"') entspricht, der auf gleicher Höhenlage oder in einem Vertikalabstand versetzt dazu liegt, der nicht größer ist als der Abstand zwischen zwei in einer Spalte 5a, 5b vertikal übereinander angeordneten Hauptstrahlern (9).
  19. 19
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zusätzliche Strahler (109a, 109b) mit gleicher Phasenlage gespeist werden wie ein Strahler (9') in der zugehörigen Hauptspalte.
  20. 20
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Spalte (5a, 5b) eine ungeradzahlige Anzahl von vertikal übereinander angeordneten Strahler (9) vorgesehen ist.
  21. 21
    Antennen-Array nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Spalte zumindest ein Strahler (9') vorgesehen ist, der mit zwei in einer benachbarten Spalte (5b) vorgesehenen zusätzlichen Strahlern (109a, 109b) gemeinsam gespeist wird, vorzugsweise mit gleicher Phasenlage.
  22. 22
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils gemeinsam gespeisten Strahler oder Strahlergruppen (9) so angeordnet sind, dass auch bei gegebenem Horizontalversatz der Vertikalabstand gleich ist.
  23. 23
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils gemeinsam gespeisten Strahler oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) in Vertikalrichtung so versetzt zueinander angeordnet sind, dass der Vertikalabstand zwischen zwei vertikal versetzt zueinander liegenden Strahlern oder Strahlergruppen (9;109a, 109 b, 109c, 109d) bzw. der vertikalabstand der auf unterschiedlichen Höhen liegend angeordneten Strahlern oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) für die Mehrzahl der Strahler oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) ähnlich oder gleich ist.
  24. 24
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils gemeinsam gespeisten Strahler oder Strahlergruppen (9, 109a, 109b, 109c, 109d) in Vertikalrichtung so versetzt zueinander angeordnet sind, dass der Vertikalabstand zwischen zwei vertikal versetzt zueinander liegenden Strahlern oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) bzw. der Vertikalabstand der auf unterschiedlichen Höhen liegend angeordneten Strahlern oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) für alle Strahler oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) ähnlich oder gleich ist.
  25. 25
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahler und Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) in zumindest beiden Spalten (5;5a, 5b) paarweise auf gemeinsamer Höhenlinie angeordnet sind.
  26. 26
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils gemeinsam gespeisten Strahler oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) in einem regelmäßigen Vertikalabstand übereinander angeordnet sind und dabei zumindest der eine Strahler oder die zumindest eine Strahlergruppe (109a, 109b, 109c, 109d) lediglich mit Horizontalversatz zu den anderen gemeinsam gespeisten Strahlern oder Strahlergruppen (9) in einer benachbarten Spalte (5;5a, 5b, 5c, 5d) angeordnet sind.
  27. 27
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in den zumindest beiden Spalten (5;5a, 5b, 5c, 5d) jeweils Strahler oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) in regelmäßigem Vertikalabstand zueinander und dabei paarweise in gleicher Höhenlage angeordnet sind, wobei in zumindest beiden Spalten (5;5a, 5b, 5c, 5d) zumindest ein Paar von zwei Strahlern oder zwei Strahlergruppen (109a, 109b, 109c, 109d) vorgesehen sind, derart, dass jeweils die in einer Spalte (5;5a, 5b, 5c, 5d) angeordneten und gemeinsam gespeisten Strahler oder Strahlergruppen (9;109a, 109b, 109c, 109d) mit dem zumindest einen Strahler oder der zumindest einen Strahlergruppe (109a, 109b, 109c, 109d) der benachbarten Spalten (5;5a, 5b, 5c, 5d) gemeinsam gespeist wird.
  28. 28
    Antennen-Array nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennen-Array in Form einer Phased-Array-Antenne und/oder einer Smart-Antenne betrieben wird.
Independent claims28