DE102018000843A1

DE102018000843A1 - Omnidirectional antenna

Info

Publication number: DE102018000843A1
Application number: DE102018000843.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Schramm Peter Sebastian
Current assignee: Schramm Peter Sebastian
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antenne (10, 30) mit einem zentralen Aktivelement (12) zum Rundumabstrahlen oder Rundumempfang von Radiowellen einer bestimmten Wellenlänge und in mehreren Kreisen (22, 24, 26, 32, 34, 36) in einer horizontalen Ebene konzentrisch um das zentrale Aktivelement (12) angeordneten kreisbogenförmigen Direktoren (20). Dabei weicht für alle Kreise (22, 24, 26, 32, 34, 36) der radiale Abstand (28) zu einem benachbarten Kreis um weniger als 0,02 Wellenlängen der Radiowelle von einem für alle Kreise (22, 24, 26, 32, 34, 36) konstanten Wert ab.

The invention relates to an antenna (10, 30) with a central active element (12) for Rundumabstrahlen or Rundumempfang radio waves of a particular wavelength and in multiple circles (22, 24, 26, 32, 34, 36) in a horizontal plane concentric around the central active element (12) arranged circular arc-shaped directors (20). In this case, for all circles (22, 24, 26, 32, 34, 36) the radial distance (28) to an adjacent circle deviates by less than 0.02 wavelengths of the radio wave from one for all circles (22, 24, 26, 32 , 34, 36) constant value.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Antenne zum Abstrahlen von horizontal polarisierten Radiowellen mit einem zumindest annähernd rundstrahlenden Strahler und in mehreren Kreisen in einer horizontalen Ebene konzentrisch um den Strahler angeordneten kreisbogenförmigen Direktoren.The invention relates to an antenna for emitting horizontally polarized radio waves with an at least approximately omnidirectional radiator and arranged in several circles in a horizontal plane concentrically around the radiator circular arc-shaped directors.

Stand der TechnikState of the art

Antennen mit Direktoren sind seit langem bekannt. So enthält zum Beispiel eine Yagi-Uda-Antenne neben einem Dipol und einem Reflektor mehrere Direktoren. Diese Direktoren sind üblicherweise als gerade, elektrisch leitende Stäbe ausgebildet und nebeneinander auf einer Achse angeordnet. Dabei sind der Reflektor, der Dipol und die Direktoren zueinander parallel und senkrecht zur Achse ausgerichtet und galvanisch nicht gekoppelt. Lediglich der Dipol wird mit Wechselspannung gespeist. Der Abstand zwischen benachbarten Direktoren nimmt bei der Yagi-Uda-Antenne mit größer werdendem Abstand zum Dipol zu. Mittels der Direktoren wird eine Richtwirkung erzeugt und der Antennengewinn in Richtung der Achse verstärkt. Derartige Antennen werden zum Senden von Radiowellen in eine bestimmte Richtung oder zum Empfang aus einer bevorzugten Richtung eingesetzt.Antennas with directors have long been known. For example, a Yagi-Uda antenna contains several directors besides a dipole and a reflector. These directors are usually formed as straight, electrically conductive rods and arranged side by side on an axis. The reflector, the dipole and the directors are aligned parallel to each other and perpendicular to the axis and are not galvanically coupled. Only the dipole is fed with AC voltage. The distance between adjacent directors increases with the Yagi-Uda antenna with increasing distance to the dipole. The directors produce directivity and amplify the antenna gain in the direction of the axis. Such antennas are used to transmit radio waves in a particular direction or to receive from a preferred direction.

Bei anderen Anwendungen ist anstelle einer Richtwirkung ein möglichst gutes Abstrahlen von Radiowellen in alle horizontalen Richtungen erwünscht. Ein Beispiel eines solchen Rundstrahlers wird in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 016 963 A1 beschrieben. Um einen horizontal polarisiert und rundstrahlenden Strahler sind in mehreren Kreisen gebogene Direktoren angeordnet. Die Kreise liegen alle in einer horizontalen Ebene konzentrisch um den Strahler und werden von den entsprechend gebogenen Direktoren und Zwischenräumen zwischen den Direktoren gebildet. Dabei wird der radiale Abstand zwischen zwei benachbarten Kreisen mit wachsendem Abstand zum Strahler größer. So beträgt beispielsweise der Abstand zwischen einem ersten Kreis von Direktoren um den Strahler und einem nächstgrößeren zweiten Kreis 0,45 Wellenlängen einer abgestrahlten Radiowelle, während zwischen dem zweiten Kreis und einem darauffolgenden dritten Kreis bereits ein Abstand von 0,49 Wellenlängen vorliegt. Mit einer solchen Antenne wird anstelle einer Richtwirkung bereits ein Antennengewinn in alle horizontalen Richtungen erzielt. Erstrebenswert ist jedoch ein möglichst gleichmäßiger und hoher Antennengewinn in alle horizontalen Richtungen.In other applications, the best possible radiation of radio waves in all horizontal directions is desired instead of a directional effect. An example of such a round radiator is in the German patent application DE 10 2015 016 963 A1 described. Around a horizontally polarized and omnidirectional radiator curved conductors are arranged in several circles. The circles are all concentric around the spotlight in a horizontal plane and are formed by the correspondingly curved directors and spaces between the directors. The radial distance between two adjacent circles increases with increasing distance to the radiator. For example, the distance between a first circle of directors around the radiator and a next larger second circle is 0.45 wavelengths of a radiated radio wave while there is already a 0.49 wavelength spacing between the second circle and a subsequent third circle. With such an antenna instead of a directional effect already an antenna gain in all horizontal directions is achieved. Desirable, however, is a possible uniform and high antenna gain in all horizontal directions.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere gleichmäßig in alle horizontalen Richtungen den Gewinn einer Antenne bei einer Abstrahlung einer Radiowelle zu verbessern.The object of the invention is therefore to avoid disadvantages of the prior art and in particular to improve evenly in all horizontal directions the gain of an antenna in a radiation of a radio wave.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Antenne mit einem zentralen Aktivelement zum Rundumabstrahlen oder Rundumempfang von Radiowellen einer bestimmten Wellenlänge und in mehreren Kreisen in einer horizontalen Ebene konzentrisch um das zentrale Aktivelement angeordneten kreisbogenförmigen Direktoren, wobei für alle Kreise der radiale Abstand zu einem benachbarten Kreis um weniger als 0,02 Wellenlängen der Radiowelle von einem für alle Kreise konstanten Wert abweicht.According to the invention the object is achieved by an antenna with a central active element for Rundumabstrahlen or Rundumempfang radio waves of a certain wavelength and in several circles in a horizontal plane concentrically around the central active element arranged circular arc-shaped directors, wherein for all circles of the radial distance to an adjacent circle to less than 0.02 wavelengths of the radio wave deviates from a constant value for all circuits.

Das Aktivelement kann als einen Strahler beispielsweise ein Big Wheel, eine Malteserkreuzantenne, eine Kleeblattantenne oder eine weiter unten näher beschriebene Antenne mit gebogenen Dipolen umfassen. Wesentlich ist lediglich eine rundum in alle horizontalen Richtungen erfolgende Abstrahlung von horizontal polarisierten Radiowellen. Weiterhin kann das Aktivelement einen entsprechend ausgebildeten Empfänger für Radiowellen aus allen horizontalen Richtungen enthalten. Die Antenne ist insbesondere zum Senden oder Empfang von Radiowellen mit einer Wellenlänge im SHF- (Super High Frequency) oder EHF- (Extremely High Frequency) Frequenzbereich ab ungefähr 5 GHz aufwärts ausgebildet.The active element may comprise as a radiator, for example, a big wheel, a Geneva cross antenna, a trefoil antenna or an antenna with bent dipoles described in more detail below. It is essential only a radiation in all horizontal directions radiating horizontally polarized radio waves. Furthermore, the active element may include a correspondingly designed receiver for radio waves from all horizontal directions. In particular, the antenna is adapted to transmit or receive radio waves having a wavelength in the SHF (Super High Frequency) or EHF (Extremely High Frequency) frequency range from about 5 GHz upwards.

Die Direktoren sind beispielsweise kreisbogenförmig gebogene Stäbe, welche elektrisch leitendes Material umfassen und einen Durchmesser von 0,0015 bis 0,0025 Wellenlängen der Radiowelle aufweisen. Ferner sind die Direktoren eines Kreises so gebogen, dass sie in ihrer Gesamtheit mit Zwischenräumen zwischen benachbarten Direktoren den jeweiligen Kreis bilden. Der radiale Abstand zwischen zwei benachbarten Kreisen von Direktoren weicht bei einer weiteren Ausführungsform weniger als 0,01 Wellenlängen der Radiowelle von dem konstanten Wert ab. Mit einem konstanten Abstand zwischen benachbarten Kreisen wird in alle Richtungen der Antennengewinn verbessert.The directors are, for example, circular arc-shaped rods comprising electrically conductive material and having a diameter of 0.0015 to 0.0025 wavelengths of the radio wave. Furthermore, the directors of a circle are bent so that they together form the respective circle with spaces between adjacent directors. The radial distance between two adjacent circles of directors deviates less than 0.01 wavelengths of the radio wave from the constant value in another embodiment. With a constant distance between adjacent circles, the antenna gain is improved in all directions.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung beträgt der konstante Wert 0,5 Wellenlängen der Radiowelle. Ein radialer Abstand zwischen benachbarten Kreisen mit Direktoren beträgt somit vorzugsweise konstant 0,5 Wellenlängen einer Radiowelle. Mit einer solchen Anordnung der Kreise mit Direktoren um den zentralen Strahler wird ein hoher Antennengewinn in alle horizontalen Richtungen erzielt.According to a preferred embodiment of the invention, the constant value is 0.5 wavelengths of the radio wave. A radial distance between adjacent circles with directors is thus preferably constant at 0.5 wavelengths of a radio wave. With such an arrangement of the circles with directors around the central radiator, a high antenna gain in all horizontal directions is achieved.

Bei einer weiteren vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform der Antenne liegt die Länge mindestens eines Direktors im Bereich von 0,35 bis 0,45 Wellenlängen der Radiowelle. Vorzugsweise liegt die Länge für alle Direktoren im Bereich 0,35 bis 0,45 Wellenlängen. Bei einer Ausführungsform der Antenne beträgt die Länge eines, mehrerer oder aller Direktoren zwischen 0,38 bis 0,42 Wellenlängen der Radiowelle. Insbesondere kann die Länge eines, mehrerer oder aller Direktoren der Antenne 0,4 Wellenlängen betragen. Eine Länge eines kreisbogenförmigen Direktors wird hier entlang des Kreisbogens gemessen. Mit diesen Maßnahmen wird wiederum der Gewinn der Antenne in alle horizontale Richtungen erhöht. In a further advantageous embodiment of the antenna according to the invention, the length of at least one director is in the range of 0.35 to 0.45 wavelengths of the radio wave. Preferably, the length for all directors is in the range 0.35 to 0.45 wavelengths. In one embodiment of the antenna, the length of one, several or all of the directors is between 0.38 to 0.42 wavelengths of the radio wave. In particular, the length of one, several or all of the directors of the antenna may be 0.4 wavelengths. A length of an arcuate director is measured here along the circular arc. With these measures, in turn, the gain of the antenna is increased in all horizontal directions.

Weiterhin umfasst in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Antenne ein Kreis von Direktoren vier Direktoren mehr als ein benachbarter kleinerer Kreis. Vorzugsweise umfasst jeder Kreis vier Direktoren mehr als ein benachbarter kleinerer Kreis. Dabei kann ein erster, benachbart zum Strahler angeordneter Kreis acht Direktoren enthalten. Bei nacheinander darauffolgenden Kreisen beträgt die Anzahl von Direktoren dann zwölf, sechzehn, zwanzig usw. In anderen Ausführungsbeispielen enthält der kleinste beziehungsweise erste Kreis oder Ring von Direktoren mehr oder weniger als acht Direktoren. Mit einer hier beschriebenen Anzahl von Direktoren pro Kreis wird eine homogene Erhöhung des Gewinns in alle horizontale Richtungen erreicht.Furthermore, in a preferred embodiment of the antenna according to the invention, one circle of directors comprises four directors more than one adjacent smaller circle. Preferably, each circle includes four directors more than one adjacent smaller circle. In this case, a first circle arranged adjacent to the radiator can contain eight directors. In subsequent successive circles, the number of directors is then twelve, sixteen, twenty, etc. In other embodiments, the smallest or first circle of directors includes more or less than eight directors. With a number of directors per circle described here, a homogeneous increase in profit in all horizontal directions is achieved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält das zentrale Aktivelement vier kreisbogenförmige Strahlerelemente, welche in einem Kreis angeordnet sind. Beispielsweise sind die vier Strahlerelemente in einer horizontalen Ebene, vorzugsweise der horizontalen Ebene mit den Kreisen von Direktoren angeordnet. Nach einer Ausbildungsform sind ein, mehrere oder alle Strahlerelemente als kreisbogenförmige Dipole ausgebildet. Dabei kann eine phasengleiche Speisung aller vier Strahlerelemente vorgesehen sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die vier Strahlerelemente als gleichlange kreisbogenförmige Stäbe mit einer Länge im Bereich von 0,35 bis 0,45 Wellenlängen einer abgestrahlten Radiowelle ausgebildet. Insbesondere kann die Länge eines, mehrerer oder aller Strahlerelemente zwischen 0,38 bis 0,42 Wellenlängen liegen oder 0,4 Wellenlängen betragen.According to an advantageous embodiment of the invention, the central active element contains four circular arc-shaped radiator elements, which are arranged in a circle. For example, the four radiating elements are arranged in a horizontal plane, preferably the horizontal plane with the circles of directors. According to one embodiment, one, several or all emitter elements are formed as arcuate dipoles. In this case, an in-phase supply of all four radiator elements can be provided. According to a further embodiment, the four radiator elements are formed as equal-length circular arc-shaped rods with a length in the range of 0.35 to 0.45 wavelengths of a radiated radio wave. In particular, the length of one, several or all emitter elements can be between 0.38 to 0.42 wavelengths or 0.4 wavelengths.

Hierbei beträgt in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein radialer Abstand zwischen einem Strahlerelement und einem benachbarten ersten Kreis von Direktoren zwischen 0,30 und 0,34 Wellenlängen der Radiowelle. Insbesondere kann der Abstand 0,32 Wellenlängen betragen. Mit den hier beschriebenen Strahlern wird eine in alle horizontalen Richtungen gleichmäßige Abstrahlung von Radiowellen mit Antennengewinn erzielt.Here, in a further preferred embodiment according to the invention, a radial distance between a radiator element and an adjacent first circle of directors between 0.30 and 0.34 wavelengths of the radio wave. In particular, the distance can be 0.32 wavelengths. With the radiators described here, a uniform in all horizontal directions radiation of radio waves with antenna gain is achieved.

Ferner ist in einer erfinderischen Ausbildungsform die Antenne durch Anordnen eines zweiten Aktivelements und in einer horizontalen Ebene konzentrisch um das zweite Aktivelement angeordneten Kreisen von Direktoren in einem vorgegebenen Stockungsabstand zur horizontalen Ebene des ersten Aktivelements gestockt ausgebildet. Der Stockungsabstand beträgt beispielsweise zwischen 1,1 bis 1,6 Wellenlängen, vorzugsweise 4/3 Wellenlängen der Radiowelle. Insbesondere entspricht eine Anordnung und Anzahl der Direktoren in der horizontalen Ebene um das zweite Aktivelement der Anzahl und Anordnung der Direktoren um das erste Aktivelement. Beide Aktivelemente sind gemäß einer Ausführungsform auf einer Achse senkrecht zur horizontalen Ebene des ersten Aktivelements angeordnet. Auch kann das zweite Aktivelement und die um das zweite Aktivelement angeordneten Direktoren gegenüber dem erster Aktivelement um 45 Grad um die Achse gedreht angeordnet sein. Mit einer solchen gestockten Antenne wird eine besonders homogene Abstrahlung einer Radiowelle in alle horizontalen Richtungen beziehungsweise ein homogener Empfang von Radiowellen aus allen horizontalen Richtungen erreicht.Further, in an inventive embodiment, the antenna is formed by arranging a second active element and in a horizontal plane concentrically arranged around the second active element circles of directors in a predetermined stagnation distance to the horizontal plane of the first active element. The stagnation distance is for example between 1.1 to 1.6 wavelengths, preferably 4/3 wavelengths of the radio wave. In particular, an arrangement and number of directors in the horizontal plane about the second active element corresponds to the number and arrangement of the directors around the first active element. Both active elements are arranged according to an embodiment on an axis perpendicular to the horizontal plane of the first active element. Also, the second active element and arranged around the second active element directors can be arranged rotated relative to the first active element by 45 degrees about the axis. With such a jacked antenna, a particularly homogeneous radiation of a radio wave in all horizontal directions or a homogeneous reception of radio waves from all horizontal directions is achieved.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche, sowie der Zeichnungen mit der dazugehörigen Beschreibung.Further embodiments and advantages will become apparent from the subject of the dependent claims, as well as the drawings with the associated description.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.Some embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

1 shows a first embodiment of an antenna according to the invention with three circles of directors in a schematic illustration.
2 shows a second embodiment of an antenna according to the invention with six circles of directors in a schematic illustration.

Bevorzugtes AusführungsbeispielPreferred embodiment

In 1 wird mit 10 eine Antenne zum Senden oder Empfang von Radiowellen bezeichnet. Die Antenne 10 ist zum Abstrahlen von horizontal polarisierten Radiowellen ausgebildet, welche für dieses Ausführungsbeispiel im SHF- (Super High Frequency) oder EHF- (Extremely High Frequency) Frequenzbereich ab ungefähr 5 GHz aufwärts liegen. Die Antenne 10 lässt sich somit beispielsweise für Satellitenfunk, Kommunikation zwischen Fahrzeugen, Radaranwendungen oder für drahtlose Netzwerke wie zum Beispiel WLAN verwenden. Grundsätzlich sind weitere Ausführungsbeispiele der Antenne auch für andere Frequenzbereiche konfiguriert. Bei großen Wellenlängen können aber wegen der Größe der Antenne von mehreren Wellenlängen einer abgestrahlten oder empfangenen Radiowelle konstruktive Probleme auftreten.In 1 10 denotes an antenna for transmitting or receiving radio waves. The antenna 10 is designed to radiate horizontally polarized radio waves, which for this embodiment are in the SHF (Super High Frequency) or EHF (Extremely High Frequency) frequency range from about 5 GHz upwards. The antenna 10 For example, it can be used for satellite communication, inter-vehicle communication, radar applications or wireless networks such as for example, use WLAN. In principle, further embodiments of the antenna are also configured for other frequency ranges. At large wavelengths, however, constructive problems may arise due to the size of the antenna from multiple wavelengths of a radiated or received radio wave.

Die Antenne 10 enthält ein zentrales Aktivelement 12, welches als Strahler zum Abstrahlen einer horizontal polarisierten Radiowelle in alle horizontalen Richtungen ausgebildet ist. Das zentrale Aktivelement 12 umfasst dazu vier kreisbogenförmige Strahlerelemente 14. Jedes der vier Strahlerelemente 14 ist als gebogener Dipol ausgebildet und zusammen mit den anderen Strahlerelementen 14 entlang eines horizontalen Kreises 16 angeordnet. Zusammen mit Zwischenräumen zwischen benachbarten Strahlerelementen 14 bilden diese den horizontalen Kreis 16. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Strahlerelemente 14 als gleichlange kreisbogenförmige Stäbe mit einer Länge von 0,38 bis 0,42 Wellenlängen der abgestrahlten Radiowelle, also einer Länge von etwa 0,4 Wellenlängen ausgestaltet.The antenna 10 contains a central active element 12 , which is designed as a radiator for emitting a horizontally polarized radio wave in all horizontal directions. The central active element 12 includes four circular arc-shaped radiator elements 14 , Each of the four radiator elements 14 is designed as a bent dipole and together with the other radiator elements 14 along a horizontal circle 16 arranged. Along with gaps between adjacent radiator elements 14 These form the horizontal circle 16 , In this embodiment, the radiator elements 14 configured as the same length circular arc-shaped rods with a length of 0.38 to 0.42 wavelengths of the radiated radio wave, ie a length of about 0.4 wavelengths.

Weiterhin ist eine phasengleiche Speisung aller vier Strahlerelemente 14 mit einer hochfrequenten Wechselspannung eines in 1 nicht dargestellten Speisesystems vorgesehen. Hierfür weist jedes Strahlerelement 14 einen Anschluss 18 auf. Ein Empfang von Radiowellen ist mit den Strahlerelementen 14 und einer über die Anschlüsse 18 mit den Strahlerelementen 14 verbundenen Empfangsvorrichtung ebenfalls möglich. In alternativen Ausführungen ist als zentrales Aktivelement eine Big-Wheel-Antenne, eine Malteserkreuzantenne, eine Kleeblattantenne, ein Halostrahler, eine vertikale Schlitzantenne oder eine andere dem Fachmann bekannte Vorrichtung zum Abstrahlen von horizontal polarisierten Radiowellen in alle horizontalen Richtungen angeordnet.Furthermore, an in-phase supply of all four radiator elements 14 with a high frequency alternating voltage of an in 1 provided not shown feed system. For this purpose, each radiating element 14 a connection 18 on. A reception of radio waves is with the radiator elements 14 and one over the connections 18 with the radiator elements 14 connected receiving device also possible. In alternative embodiments, a big-wheel antenna, a Maltese cross antenna, a trefoil antenna, a halo emitter, a vertical slot antenna or other device known to those skilled in the art for emitting horizontally polarized radio waves in all horizontal directions is arranged as the central active element.

Die Antenne 10 enthält neben dem zentralen Aktivelement 12 eine Vielzahl von Direktoren 20 als passive Elemente, welche in mehreren Kreisen um das zentrale Aktivelement 12 angeordnet sind und nicht mit Wechselspannung gespeist werden. Die Direktoren sind galvanisch nicht mit den Strahlerelementen verbunden. Ein erster kleinster Kreis 22 umfasst acht Direktoren 29, ein zum ersten Kreis 22 benachbarter nächst größerer zweiter Kreis 24 enthält zwölf Direktoren 20 und ein dritter größter Kreis 26 sechzehn Direktoren 20. Die Kreise 22, 24, 26 sind konzentrisch um das zentrale Aktivelement in der horizontalen Ebene des Kreises 16 der Strahlerelemente 12 angeordnet. Somit nimmt die Anzahl der Direktoren von einen Kreis 22, 24 zum nächstgrößeren Kreis 24, 26 um vier zu. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der erste Kreis von Direktoren weniger oder mehr als acht Direktoren enthalten.The antenna 10 contains next to the central active element 12 a variety of directors 20 as passive elements, which in several circles around the central active element 12 are arranged and are not fed with AC voltage. The directors are not galvanically connected to the radiator elements. A first smallest circle 22 includes eight directors 29 , one to the first circle 22 adjacent next larger second circle 24 contains twelve directors 20 and a third largest circle 26 sixteen directors 20 , The circles 22 . 24 . 26 are concentric around the central active element in the horizontal plane of the circle 16 the radiator elements 12 arranged. Thus, the number of directors decreases by one circle 22 . 24 to the next larger circle 24 . 26 at four. In alternative embodiments, the first circle of directors may include fewer or more than eight directors.

Die Direktoren 20 sind zum Beispiel kreisbogenförmig gebogene Stäbe, welche elektrisch leitendes Material umfassen. Vorzugsweise haben die Direktoren 20 einen Durchmesser von 0,0015 bis 0,0025 Wellenlängen der abgestrahlten oder empfangenen Radiowelle. Alle Direktoren 20 eines Kreises 22, 24, 26 weisen die gleiche Form auf und sind derart gebogen, dass sie zusammen mit Zwischenräumen zwischen benachbarten Direktoren 20 den jeweiligen Kreis bilden. Die Länge der Direktoren entlang des Kreisbogens ist für alle Direktoren 20 der Antenne 10 konstant und liegt im Bereich zwischen 0,37 bis 0,43 Wellenlängen, vorzugsweise bei 0,4 Wellenlängen der abgestrahlten oder empfangenen Radiowelle. Die Zwischenräume zwischen benachbarten Direktoren 20 eines Rings beziehungsweise Kreises 22, 24, 26 sind alle gleichgroß und kleiner als die Länge der Direktoren. Insbesondere können die Zwischenräume eine Bogenlänge zwischen einem Fünftel und einem Hundertstel der Länge der anliegenden Direktoren betragen.The directors 20 are, for example, arcuate bent bars comprising electrically conductive material. Preferably, the directors have 20 a diameter of 0.0015 to 0.0025 wavelengths of the radiated or received radio wave. All directors 20 a circle 22 . 24 . 26 have the same shape and are bent so that they together with spaces between adjacent directors 20 form the respective circle. The length of the directors along the arc is for all directors 20 the antenna 10 constant and is in the range of 0.37 to 0.43 wavelengths, preferably 0.4 wavelengths of the radiated or received radio wave. The spaces between neighboring directors 20 a ring or circle 22 . 24 . 26 are all the same size and smaller than the length of the directors. In particular, the gaps may be an arc length between one-fifth and one-hundredth of the length of the adjoining directors.

Ein radialer Abstand zwischen einem Strahlerelement 14 und dem benachbarten ersten Kreis 22 von Direktoren 20 beträgt zwischen 0,30 und 0,34 Wellenlängen, insbesondere 0,32 Wellenlängen der Radiowelle. Bei einer Verwendung eines anderen Strahlers als Aktivelement können auch andere radiale Abstände zum ersten Kreis 22 von Direktoren vorgesehen sein. Ein radialer Abstand 28 zwischen zwei benachbarten Kreisen 22, 24, 26 liegt für alle Kreise 22, 24, 26 konstant bei 0,5 Wellenlängen der abgestrahlten oder empfangenen Radiowelle. Der konstante radiale Abstand 28 weicht insbesondere nicht mehr als 0,02 Wellenlängen der Radiowelle von dem konstanten Wert ab. Vorzugsweise beträgt die Abweichung weniger als 0,01 Wellenlängen. Die Anordnung der Kreise 22, 24, 26 von Direktoren 20 erfolgt somit an den Orten der Wellenmaxima und Wellenminima einer angenommenen, vom Zentrum der Antenne 10 ausgehenden horizontalen Kreiswelle.A radial distance between a radiator element 14 and the adjacent first circle 22 of directors 20 is between 0.30 and 0.34 wavelengths, in particular 0.32 wavelengths of the radio wave. When using a different radiator as an active element and other radial distances from the first circle 22 be provided by directors. A radial distance 28 between two neighboring circles 22 . 24 . 26 is for all circles 22 . 24 . 26 constant at 0.5 wavelengths of radiated or received radio wave. The constant radial distance 28 In particular, no more than 0.02 wavelengths of the radio wave deviate from the constant value. Preferably, the deviation is less than 0.01 wavelengths. The arrangement of the circles 22 . 24 . 26 of directors 20 thus takes place at the locations of the shaft maxima and wave minima of an assumed, from the center of the antenna 10 outgoing horizontal circular wave.

Die in horizontalen Kreisen 22, 24, 26 angeordneten parasitären Direktoren 20 sorgen für eine Bündelung einer abgestrahlten Radiowelle in einer horizontalen Ebene. Die Hochfrequenzenergie wird durch die Antenne 10 auf eine Kreiswellenform gelenkt. Dieses stellt einen wesentlichen Unterschied zu einer Yagi-Uda-Antenne dar, welche mit einem Dipol und geraden Direktoren eine gerichtete ebene Radiowelle erzeugt. Mit der Antenne 10 erfolgt eine gleichmäßige Abstrahlung von horizontal polarisierten Radiowellen in alle horizontalen Richtungen. In jede dieser Richtungen erzielt die Antenne 10 einen gleichmäßigen Antennengewinn, welcher größer als bei einem Dipol oder einer anderen bekannten Antenne ist. Viele bekannte horizontal polarisiert strahlende Antennen erreichen in manchen horizontalen Richtungen ungenügenden oder überhaupt keinen Gewinn, ihr horizontales Antennendiagramm ist nicht kreisförmig.The in horizontal circles 22 . 24 . 26 arranged parasitic directors 20 provide a bundling of a radiated radio wave in a horizontal plane. The radio frequency energy is transmitted through the antenna 10 directed to a circular waveform. This represents a significant difference to a Yagi-Uda antenna, which generates a directional plane radio wave with a dipole and even directors. With the antenna 10 uniform radiation of horizontally polarized radio waves takes place in all horizontal directions. The antenna achieves each of these directions 10 a uniform antenna gain, which is greater than in a dipole or other known antenna. Many known horizontally polarized radiating antennas achieve inadequate or none at all in horizontal directions Profit, your horizontal antenna diagram is not circular.

In 2 wird ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne 30 schematisch dargestellt. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 funktionell oder strukturell einander ähnliche Komponenten sind mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Die Antenne 30 entspricht im Wesentlichen der Antenne 10 gemäß 1 und weist ein zentrales Aktivelement 12 und um diese in mehreren Kreisen 22, 24, 26 angeordnete kreisbogenförmige Direktoren 20 auf. Im Unterschied zur Antenne nach 1 enthält die Antenne 30 einen vierten Kreis 32, einen fünften Kreis 34 und einen sechsten Kreis 36 von kreisbogenförmigen Direktoren 20.In 2 is a second embodiment of an antenna according to the invention 30 shown schematically. According to the embodiment according to 1 Functionally or structurally similar components are provided with the same or similar reference numerals. The antenna 30 essentially corresponds to the antenna 10 according to 1 and has a central active element 12 and in several circles 22 . 24 . 26 arranged circular-shaped directors 20 on. Unlike the antenna after 1 contains the antenna 30 a fourth circle 32 , a fifth circle 34 and a sixth circle 36 of circular shaped directors 20 ,

Der vierte Kreis 32 enthält zwanzig gebogene Direktoren 20 und somit vier Direktoren mehr als der dritte Kreis 26. Entsprechend enthält der fünfte Kreis 34 vier Direktoren 20 mehr als der vierte Kreis 32 und der sechste Kreis 36 vier Direktoren 20 mehr als der fünfte. Die Direktoren aller sechs Kreise sind wiederum als kreisbogenförmig gebogene Stäbe ausgebildet, welche elektrisch leitendes Material umfassen und einen Durchmesser von 0,0015 bis 0,0025 Wellenlängen der abgestrahlten oder empfangenen Radiowelle aufweisen. Wie bei den ersten drei Kreisen 22, 24, 26 weisen alle Direktoren 20 des vierten, fünften und sechsten Kreises 32, 34, 36 jeweils die gleiche Form auf und sind derart gebogen, dass sie zusammen mit Zwischenräumen zwischen benachbarten Direktoren 20 den jeweiligen Kreis 32, 34, 36 bilden.The fourth circle 32 contains twenty curved directors 20 and thus four directors more than the third circle 26 , Accordingly, the fifth circle contains 34 four directors 20 more than the fourth circle 32 and the sixth circle 36 four directors 20 more than the fifth. The directors of all six circles are again formed as arcuate bent bars which comprise electrically conductive material and have a diameter of 0.0015 to 0.0025 wavelengths of the radiated or received radio wave. As with the first three circles 22 . 24 . 26 reject all directors 20 of the fourth, fifth and sixth circle 32 . 34 . 36 each have the same shape and are bent so that they along with spaces between adjacent directors 20 the respective circle 32 . 34 . 36 form.

Die Länge der Direktoren 20 ist konstant und beträgt wiederum zwischen 0,37 bis 0,43 Wellenlängen der Radiowelle. Auch die Zwischenräume zwischen benachbarten Direktoren 20 sind in jedem Kreis jeweils gleichgroß und kleiner als die Länge der Direktoren. Der radiale Abstand 28 zwischen dem dritten Kreis 26 und dem vierten Kreis 32, dem vierten Kreis 32 und dem fünften Kreis 34, und dem fünften Kreis 34 und dem sechsten Kreis 36 liegt wie bei den kleineren Kreisen 22, 24, 26 zwischen 0,48 bis 0,52 Wellenlängen, insbesondere bei 0,5 Wellenlängen der abgestrahlten oder empfangenen Radiowelle.The length of the directors 20 is constant and again amounts to between 0.37 to 0.43 wavelengths of the radio wave. Also the spaces between neighboring directors 20 are each the same size in each circle and smaller than the length of the directors. The radial distance 28 between the third circle 26 and the fourth circle 32 , the fourth circle 32 and the fifth circle 34 , and the fifth circle 34 and the sixth circle 36 is like the smaller circles 22 . 24 . 26 between 0.48 to 0.52 wavelengths, especially at 0.5 wavelengths of the radiated or received radio wave.

Mit den zusätzlichen Kreisen 32, 34, 36 von Direktoren wird gegenüber der Antenne 10 gemäß 1 ein höherer Antennengewinn in alle horizontalen Richtungen erzielt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind in gleicher Weise mehr als sechs Kreise von Direktoren vorgesehen. Eine steigende Anzahl von Kreisen bewirkt einen immer höheren Gewinn in alle horizontalen Richtungen. Die Zunahme des Antennengewinns wird aber bei jedem zusätzlichen Kreis von Direktoren immer kleiner.With the additional circles 32 . 34 . 36 of directors is opposite the antenna 10 according to 1 achieved a higher antenna gain in all horizontal directions. In further embodiments more than six circles of directors are provided in the same way. An increasing number of circles causes an ever higher gain in all horizontal directions. The increase in antenna gain, however, becomes smaller and smaller with each additional circle of directors.

Gemäß anderen Ausführungsbeispielen erfolgt eine Stockung einer der oben beschriebenen Antennen. Dazu erfolgt eine Anordnung eines zweiten Aktivelements mit konzentrisch um dieses zweite Aktivelement vorgesehenen Kreisen von Direktoren in einem vorgegebenen Stockungsabstand zur horizontalen Ebene des ersten Aktivelements. Das erste und das zweite Aktivelement liegen vorzugsweise auf einer zur horizontalen Ebene des ersten Aktivelements senkrechten Achse. Auch entspricht die Anordnung und Anzahl der Direktoren in der horizontalen Ebene des zweiten Aktivelements der Anordnung und Anzahl der Direktoren um das erste Aktivelement. Dabei kann eine Drehung des zweiten Aktivelements und der darum angeordneten Direktoren um 45 Grad um die Achse der Aktivelemente vorgesehen sein. Der Stockungsabstand beträgt beispielsweise zwischen 1,1 bis 1,6 Wellenlängen, vorzugsweise 4/3 Wellenlängen der Radiowelle. Eine solche Stockung der Antenne führt durch Kompensation der konstruktionsbedingten Unregelmäßigkeiten im Antennendiagramm zu einer besonders homogenen Abstrahlung einer Radiowelle in alle horizontalen Richtungen.According to other embodiments, a stoppage of one of the antennas described above takes place. For this purpose, an arrangement of a second active element with concentrically arranged around this second active element circles of directors in a predetermined stagnation distance to the horizontal plane of the first active element. The first and the second active element are preferably on an axis perpendicular to the horizontal plane of the first active element axis. Also, the arrangement and number of the directors in the horizontal plane of the second active element corresponds to the arrangement and number of directors around the first active element. In this case, a rotation of the second active element and the directors arranged around it can be provided by 45 degrees about the axis of the active elements. The stagnation distance is for example between 1.1 to 1.6 wavelengths, preferably 4/3 wavelengths of the radio wave. Such a stagnation of the antenna leads by compensation of the design-related irregularities in the antenna pattern to a particularly homogeneous radiation of a radio wave in all horizontal directions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015016963 A1 [0003]

Claims

Antenna (10, 30) having a central active element (12) for all-round or round reception of radio waves of a specific wavelength and in multiple circles (22, 24, 26, 32, 34, 36) in a horizontal plane concentric about the central active element (12 ) arranged circular arc-shaped directors (20), characterized in that for all circles (22, 24, 26, 32, 34, 36) of the radial distance (28) to an adjacent circle by less than 0.02 wavelengths of the radio wave of a for all circles (22, 24, 26, 32, 34, 36) deviate from the constant value.

Antenna after Claim 1 , characterized in that the constant value is 0.5 wavelengths of the radio wave.

Antenna after Claim 1 or 2 , characterized in that the length of at least one director (20) is in the range of 0.35 to 0.45 wavelengths of the radio wave.

Antenna according to one of the preceding claims, characterized in that a circle (24, 26, 32, 34, 36) of directors (20) has four directors (20) more than one adjacent smaller circle (22, 24, 26, 32, 34 ).

Antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the central active element (12) contains four circular-arc-shaped radiator elements (14), which are arranged in a circle (16).

Antenna after Claim 5 , characterized in that a radial distance between a radiator element (14) and an adjacent first circle (22) of directors (20) is between 0.30 and 0.34 wavelengths of the radio wave.

Antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna is formed by placing a second active element and in a horizontal plane concentrically arranged around the second active element circles of directors in a predetermined stagnation distance to the horizontal plane of the first active element (12).