Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung für ein Antennen-Array sowie ein zugehöriges Antennen-Array und Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein zugehöriges Verfahren nach Anspruch 13. Das Antennen-Array ist insbesondere für die Mobilfunktechnik bestimmt, ins- besondere für Basisstationen bei der Mobilfunk-Übertra- gung.

Ein gattungsbildendes Antennen-Array umfasst üblicherweise mehrerer Primärstrahler, mindestens jedoch zwei neben-und übereinander angeordnete Strahler, so dass sich eine zwei- dimensionale Array-Anordnung ergibt. Diese auch unter dem Begriff"Smart-Antennen"bekannten Antennen-Arrays werden beispielsweise auch im Militärbereich zur Verfolgung von Zielen (Radar) eingesetzt. In diesen Anwendungen wird auch oftmals von"phased array"-Antennen gesprochen. Verstärkt werden diese Antennen in letzter Zeit jedoch auch im Mo- bilfunk eingesetzt, insbesondere in den Frequenzbereichen 800 MHz bis 1000 MHz bzw. 1700 MHz bis 2200 MHz.

Durch die Entwicklung neuer Primärstrahlersysteme ist nunmehr auch der Aufbau von dualpolarisierten Antennen- Arrays, insbesondere mit einer Polarisationsausrichtung von +45° bzw.-45° gegenüber der Horizontalen bzw. Vertika- len ermöglicht worden.

Derartige Antennen-Arrays, gleich, ob sie grundsätzlich dualpolarisierte oder nur einfach polarisierte Strahler umfassen, können zur Bestimmung der Richtung des ankommen- den Signals eingesetzt werden. Gleichzeitig kann jedoch durch entsprechende Abstimmung der Phasenlage der in die einzelnen Spalten eingespeisten Sendesignale auch die Abstrahlrichtung verändert werden, d. h. es erfolgt eine selektive Strahlformung.

Diese Ausrichtung der Abstrahlrichtung der Antenne kann sowohl durch eine elektronische Strahlschwenkung erfolgen, d. h., dass die Phasenlagen der einzelnen Signale durch eine geeignete Signalverarbeitung eingestellt werden.

Ebenso möglich sind auch geeignet dimensionierte passive Strahlformungsnetzwerke. Auch der Einsatz von aktiven oder durch Steuer-Signale ansteuerbaren Phasenschiebern in die- sen Speisenetzwerken zur Veränderung der Abstrahlrichtung ist bekannt. Ein derartiges Strahlformungsnetzwerk kann beispielsweise aus einer sogenannten Butler-Matrix be- stehen, die beispielsweise vier Eingänge und vier Ausgänge aufweist. Das Netzwerk erzeugt je nach beschaltetem Ein- gang eine andere, aber feste Phasenbeziehung zwischen den Strahlern in den einzelnen Dipolreihen. Ein derartiger Antennenaufbau mit einer Butler-Matrix ist beispielsweise aus der gattungsbildenden US 6,351, 243 bekannt geworden.

Bei allen aufgeführten Anordnungen zur Strahlformung be-

steht jedoch das Problem, dass die Phasenlage der ein- zelnen, in die einzelnen Primärstrahler eingespeisten Signale von der Länge der Anschlusskabel abhängt. Da dies oftmals relativ lang sein können-insbesondere bei expo- nierten Standorten-wird eine Kalibrierung der Phasenlage der Antenne inklusive der Anschlusskabel erforderlich. In die Kalibrierung mit einbezogen werden ebenfalls natürlich auch aktive elektronische Komponenten in den einzelnen Speiseleitungen, wie beispielsweise Sende-oder Empfangs- verstärker.

Gerade bei derartigen elektronischen Komponenten ist eine Kalibrierung durch Bauteiltoleranzen und Temperaturabhän- gigkeiten der Gruppenlaufzeit oftmals erforderlich.

Ein spezielles Problem besteht beim Einsatz von vorge- schalteten Butler-Matrixen zur Richtungsformung. Hier wird eine Kalibrierung recht kompliziert, da die Phasenlage nach der Butler-Matrix uneinheitlich ist und auch norma- lerweise mehrere Primärstrahler der Antenne einen Teil des Signals erhalten.

Entsprechende Kalibrierverfahren zu einer entsprechend optimierten Einstellung einer gewünschten Phasenlage für die einzelnen Strahlerelemente sind insbesondere bezüglich dualpolarisierter Antennen nicht bekannt.

Bekannt sind lediglich Verfahren, in denen einzelne Ele- mente eines vertikal gestockten Antennen-Arrays mit je- weils an den Dipolen liegenden Sonden bestückt sind. Diese Antennen werden beispielsweise im Flugfunk eingesetzt. Die dabei verwendeten Sonden dienen dem Nachweis, dass jeder Dipol eine entsprechende Leistung erhält. Durch Zusammen-

schaltung auf einen Ausgang wird somit der Gesamtpegel erfasst und gemessen. Falls ein Dipol unzureichende Lei- stung erhält, wird somit diese Störung schnell erkannt, da sich dann der Gesamtpegel verändert. Dadurch, dass alle Primärstrahler mittels eines gemeinsamen Speisenetzwerkes zusammengeschaltet sind, spielt die Phasenlage bzw. die Laufzeit zwischen Sondenausgang (Monitorausgang bei Flug- funkantennen) und Eingang der Antenne lediglich eine un- tergeordnete Rolle.

Mit anderen Worten ist mit einer derartigen Anordnung letztlich eine Erfassung der Leistung möglich. Eine dif- ferenzierte Auswertung der Phase der einzelnen Primär- strahler ist weder möglich noch bei derartigen Systemen notwendig, da es sich lediglich um eine starre, fest mit- einander verschaltete Array-Anordnung handelt, welche keine schwenkbare oder schaltbare Veränderung der Haupt- strahlrichtung aufweist.

In der US 5,644, 316 ist eine aktive Phasen-Einstellein- richtung für eine Antenne gezeigt, bei welcher dem Antennen-Array vorgelagert eine Koppeleinrichtung vor- gesehen ist. Der Koppeleinrichtung nachgeordnet sind N parallel geschaltete Übertragungspfade, die jeweils eine Phasen-und eine Amplituden-Einstelleinrichtung umfassen, worüber ausgangsseitig ein dem betreffenden Pfad zugehöri- ges Strahlerelement angesteuert wird. Um eine entsprechen- de Kalibrierung durchzuführen, werden die einzelnen Pfade nacheinander vermessen, wozu jeweils eine ausgangsseitig vorgesehene Sonde einem betreffenden Strahlerelement zu- geordnet wird. Das über den betreffenden Pfad dem Strah- lerelement zugeführte Sendesignal wird über die Sonde aufgefangen und ebenfalls einer Auswerteinrichtung zu-

geführt. Durch Auswertung des eingangsseitig abgezweigten Sendesignales im Vergleich mit dem über die Sonde erhalte- nen Sendesignal kann dann über den jeweils vermessenen Pfad die dort vorgesehene Phasen-und Amplituden-Einstell- einrichtung entsprechend angesteuert werden. Die Kali- briereinrichtung erfordert also, dass die Sonde nachein- ander zu jedem Strahler des Antenne-Arrays verfahren wird, um die von dem betreffenden Strahler ausgesandten Signale aufzufangen, um darüber letztlich den den einzelnen Strah- lern vorgelagerten Übertragungspfad vorzunehmen. Zudem ist eine detaillierte Lösung, wie die Sonden im Verhältnis zu den Strahlen anzuordnen sind, in dieser Vorveröffentli- chung nicht beschrieben. Insbesondere ist nach der schema- tischen Darstellung bei Verwendung nur einer Sonde zu- mindest bei Arrays mit mehr als zwei Spalten keine symme- trische Kopplung bezüglich der Phasenlage als auch der Amplitude zumindest im Nahfeld der Antennen herstellbar.

Aus der US 6,046, 697 ist eine insoweit vergleichbare Kali- briereinrichtung bekannt geworden. Auch bei dieser Vor- richtung wird bevorzugt ein spezielles Signal über die einzelnen Signalwege einem den einzelnen Signalwegen zu- geordneten Strahler zugeführt, um über eine in das Nahfeld des Strahlerelementes gebrachte Sonde ein Phasenlagen- Signal zu erfassen. Dadurch kann eine Phasensteuerungs- einrichtung eingangsseitig angesteuert werden, worüber das Signal dem betreffenden Strahlerelement zugeführt wird.

Anstelle einer unterschiedlich positionierbaren Sondenein- richtung können auch Koppeleinrichtungen vorgesehen sein, die dann jedem einzelnen Strahlerelement zugeordnet sind.

Über die Schalteinrichtung können die Koppeleinrichtungen nacheinander zu-und abgeschaltet werden.

Schließlich ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Gruppenantenne auch aus der DE 198 06 914 C2 bekannt geworden. Auch bei diesem Ausführungsbei- spiel ist jedem Antennenelement eine Richtkoppeleinrich- tung zugeordnet, worüber von dem betreffenden Signalpfad jeweils ein Signal ausgekoppelt werden kann. Zur Kalibrie- rung werden nacheinander jeweils Testsignale zu einem einzelnen Antennestrahler gesendet und über den Richtkopp- ler ein Signalwert ausgekoppelt. Den Richtkopplern nach- geordnet ist ein Leistungsteiler. Das im Kalibrierverfah- ren einem einzelnen Strahler zugeführte Signal wird da- durch über den betreffenden Richtkoppler ausgekoppelt und über den Leistungsteiler zu dessen zentralem Tor geführt.

An diesem zentralen Tor ist ein Reflexionsabschluss an- geschlossen. Der Sendesignalanteil wird an diesem Refle- xionsabschnitt reflektiert und in amplituden-und phasen- gleiche Teilsignale an den Verzweigungstoren aufgeteilt, wobei es so viele Verzweigungstore gibt, wie Sende-oder Empfangspfade. Die aus dem Sendesignal abgeleiteten ein- zelnen Teilsignale werden nun über die Richtkoppler in die einzelnen Empfangspfade eingekoppelt. Die an den Ausgängen der Empfangspfade anliegenden, vom Strahlungsformnetzwerk aufgenommenen Teilsignale werden von einer Steuerungsein- richtung ausgewertet. Dadurch lässt sich für jeden ein- zelnen zu einem Antennenstrahler führenden Pfad ein Ge- samttransmissionsfaktor bestimmen, worüber eine Gewichtung und damit letztlich eine Phaseneinstellung vorgenommen werden kann.

Auch hier ist der Gesamtaufwand beachtlich, da jeder An- tennenspalte eine Richtkoppeleinrichtung zugeordnet sein muss. Eine Koppeleinrichtung ist hier erforderlich, da hierüber wie erwähnt in jedem einzelnen Sendepfad zum

einen ein Teilsignal ausgeblendet und zum anderen ein über die Reflektionseinrichtung und den Leistungsteiler kommen- des Teilsignal in jedem einzelnen Pfad über die vorgesehe- nen Richtkoppler wieder eingekoppelt werden muss, um die betreffende Auswertung durchzuführen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber eine Kalibriereinrichtung für ein Antennen-Array sowie ein zugehöriges Antennen-Array zu schaffen, die bzw. das ein- fach aufgebaut ist und gegenüber dem Stand der Technik gleichwohl Vorteile aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Antennen-Array soll es sich dabei bevorzugt um ein dual- polarisiertes Antennen-Array handeln. Die zugehörige Kali- briereinrichtung soll deshalb bevorzugt für ein derartiges dualpolarisiertes Antennen-Array geeignet sein.

Die Aufgabe wird bezüglich der Kalibriereinrichtung sowie des Antennen-Arrays gemäß den im Anspruch 1 oder 2 angege- benen Merkmalen gelöst. Ein bevorzugtes Antennen-Array ergibt sich aus den Merkmalen gemäß Anspruch 13. Vorteil- hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung bzw. das erfin- dungsgemäße Antennen-Array zeichnen sich durch zahlreiche Vereinfachungen auf, die durchaus überraschend sind.

Überraschend ist, dass es gemäß der Erfindung nunmehr möglich ist, für jeweils eine Spalte eines Antennen-Arrays mit mehreren übereinander angeordneten Strahlern oder Strahlereinrichtungen weniger Sonden oder Koppeleinrich- tungen vorzusehen, als in der betreffenden Spalte des Antennen-Arrays an übereinander angeordneten Strahlern

vorgesehen sind. Bei jeweils N-übereinander angeordneten Strahlern oder Koppeleinrichtungen ist es erfindungsgemäß problemlos möglich, beispielsweise nur N/2 feststehende Sonden pro Spalte vorzusehen.

Noch überraschender ist jedoch, dass sich erfindungsgemäß gezeigt hat, dass pro Spalte auch bei N-übereinander an- geordneten Strahlern nur eine einzige feststehende Sonde notwendig ist, über die beide Polarisationen vermessen werden können ! Im Falle der Verwendung einer Koppelein- richtung beispielsweise in der Form eines Richtkopplers werden bevorzugt für einen dualpolarisierten Strahler zwei Koppeleinrichtungen, d. h. für jede Polarisation eine Kop- peleinrichtung, verwendet.

Schließlich ist es erfindungsgemäß sogar möglich, für ein Antennen-Array mit beispielsweise vier Spalten nur zwei feststehende Sonden (oder zwei feststehende Koppelein- richtungen bei einem einfach polarisierten Antennen-Array oder beispielsweise zwei Paare von feststehenden Koppel- einrichtungen bei einem dualpolarisierten Antenne-Array) vorzusehen, die bevorzugt zur vertikalen Mittelsymmetrie- ebene symmetrisch angeordnet werden. So kann beispiels- weise für die beiden äußersten Spalten je eine Sonde (oder je eine Koppeleinrichtung im Falle eines einfach polari- sierten Antennen-Arrays oder je ein Paar von Koppelein- richtungen bei einem dualpolarisierten Antennen-Array) oder beispielsweise für die beiden mittleren Spalten je eine Sonde (bzw. wieder in entsprechender Weise die Kop- peleinrichtung) vorgesehen sein.

Schließlich ist es sogar im Falle eines Strahlformungs- netzwerkes vorzugsweise in Form einer Butler-Matrix mög-

lich, lediglich einen, vorzugsweise aber zumindest zwei feststehende Sonden zu verwenden, die jeweils einem Strah- lerelement in einer unterschiedlichen Spalte des Anten- nenarrays zugeordnet sind. Durch die hierüber gewonnenen Messergebnisse kann letztlich eine Phasenbeziehung be- züglich aller Strahlerelemente ermittelt werden. Dies ist letztlich dadurch möglich, da herstellerseitig die ein- zelnen Strahler, deren Anordnung sowie die Länge der Spei- sekabel einer eingangsseitigen Anschlussstelle bis zu den Strahlern so vermessen und abgestimmt sind, dass alle Strahlerelemente auch bei Verwendung eines Strahlformungs- netzwerkes z. B. nach Art einer Butler-Matrix in einer fest vorgegebenen Phasenbeziehung zueinander strahlen. Treten Phasenverschiebungen durch vorgeschaltete Strahl- formungsnetzwerke oder durch unterschiedliche vorgeschal- tete Kabellängen auf, so wirken sich dadurch verursachte Phasenverschiebungen auf alle Strahler aus, so dass letzt- lich sogar über nur eine einzige feststehende Sonde oder möglicherweise nur durch eine einzige einem Strahler zu- geordnete Koppeleinrichtung, eine Verschiebung der Phasen- lage detektiert werden kann. Dies gilt selbst dann, wenn bezüglich der Vielzahl der Strahler des Antennen-Arrays ein Downtilt-Winkel voreingestellt oder vorgesehen ist.

Der Abgriff der Testsignale für den Kalibriervorgang er- folgt bevorzugt nicht über Koppeleinrichtungen, d. h. ins- besondere nicht über Richtkoppler, sondern über Sonden, die im Nahfeld vorgesehen sein können. Dabei erweist sich als besonders günstig, dass auch bei dualpolarisierten Strahlern für beide Polarisationen nur eine einzige Sonde notwendig ist ! Die Sonden können unmittelbar auf dem Reflektorblech eines Antennen-Arrays stehend so angeordnet werden, dass die vertikale Erstreckungshöhe gemessen ge-

genüber der Ebene des Reflektorbleches niedriger ist als die Lage und Anordnung der Strahlerelemente, beispiels- weise der Dipolstrukturen für die Strahlerelemente. Ebenso kann die erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung, d. h. das erfindungsgemäße Antennen-Array auch aus Patchstrahlern oder aus Kombinationen aus Patchstrahlern mit Dipolstruk- turen aufgebaut sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise die für jede Antennen-Array-Spalte vor- gesehene geringe Anzahl von Sonden oder beispielsweise nur für einige Spalten vorgesehene einzige Sonde bevorzugt am obersten oder untersten Strahler bzw. an der obersten oder untersten Dipol-Strahler-Struktur angeordnet. Entsprechen- des gilt dann, wenn anstelle der Sonden Koppeleinrichtun- gen verwendet werden. Bevorzugt werden die Sonden in einer zur Reflektorebene senkrechten Vertikalebene angeordnet sein, die symmetrisch durch die dualpolarisierte Strahler- struktur hindurch verläuft. Aber auch ein Seitenversatz ist grundsätzlich möglich.

Die bevorzugt zumindest beiden kapazitiven oder induktiven Sonden oder die gegebenenfalls verwendeten Koppeleinrich- tungen werden mittels eines Kombinationsnetzwerkes fest miteinander verschaltet. Dieses Kombinationsnetzwerk ist bevorzugt derart aufgebaut, dass die Gruppenlaufzeit vom Eingang der jeweiligen Spalte bis zum Ausgang des Kombina- tionsnetzwerkes für alle Antenneneingänge (zumindest be- züglich einer Polarisation bei dualpolarisierten Antennen) und über den gesamten Betriebsfrequenzbereich in etwa gleich groß ist.

Schließlich lässt sich eine weitere Verbesserung auch

dadurch erzielen, dass das Kombinationsnetzwerk verlustbe- haftete Komponenten beinhaltet. Denn diese Komponenten tragen zu einer Verringerung von Resonanzen bei.

Das erfindungsgemäße Antennen-Array bzw. die erfindungs- gemäße Kalibriereinrichtung eignet sich zur Kalibrierung eines Antennenarrays, bei welchem üblicherweise die in den einzelnen Spalten angeordneten Strahler und Strahlergrup- pen jeweils über einen eigenen Eingang angesteuert werden.

Von daher kann mittels der erfindungsgemäßen Kalibrierein- richtung eine entsprechende Phasen-Kalibrierung durchge- führt werden, um eine gewünschte Strahlformung zu erhal- ten. Dabei kann ebenfalls eine Verschwenkung der Haupt- strahlrichtung vor allem in Azimutrichtung (aber auch na- türlich in Elevationsrichtung) mit realisiert sein. Das erfindungsgemäße Antennen-Array und die erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung lassen sich aber auch gleichermaßen dann verwenden, wenn dem Antennen-Array noch ein Strahl- formungsnetzwerk beispielsweise in Form einer Butler-Ma- trix vorgeschaltet ist.

Die Phasenlage der Transmission vom Eingang der einzelnen Spalten bzw. der Antenneneingänge ist zwar bevorzugt gleich groß, wobei jedoch in der Praxis die Phasenlage (oder die Gruppenlaufzeit) zur idealen Phasenlage mehr oder weniger starke toleranzbedingte Abweichungen auf- weist. Die ideale Phasenlage ist dadurch gegeben, dass die Phase für alle Pfade identisch ist, und zwar auch bezüg- lich der Strahlformung. Die mehr oder weniger stark toler- anzbedingten Abweichungen ergeben sich additiv als Offset oder auch frequenzabhängig durch unterschiedliche Fre- quenzgänge. Erfindungsgemäß wird hier vorgeschlagen, die Abweichungen über alle Übertragungspfade vorzugsweise auf

der Strecke vom Eingang Antennen-Array oder Strahlfor- mungsnetzwerk bis zum Sondenausgang oder Eingang bis Son- denausgängen und bevorzugt über den gesamten Betriebs- frequenzbereich vermessen (beispielsweise bei der Produk- tion der Antenne). Im Falle der Verwendung von Koppelein- richtungen werden die Übertragungspfade bevorzugt auf der Strecke vom Eingang Antennen-Array oder Strahlformungs- netzwerk bis Koppelausgang oder Koppelausgängen vermessen.

Diese ermittelten Daten können dann in einem Datensatz gespeichert werden. Diese in geeigneter Form, eben bei- spielsweise in einem Datensatz gespeicherten Daten können dann einer Sendeeinrichtung bzw. der Basisstation zur Verfügung gestellt werden, um dann zur elektronischen Erzeugung der Phasenlage der einzelnen Signale berücks- ichtigt zu werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich, beispielsweise diese Daten oder den erwähnten Datensatz mit den entsprechenden Daten einer Seriennummer der Anten- ne zuzuordnen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen : Figur 1 : eine schematische Draufsicht auf ein er- findungsgemäßes Antennen-Array mit einge- zeichneten Sonden für eine Kalibrierein- richtung ; Figur 2 : eine schematische auszugsweise Vertikal- Querschnittsdarstellung längs einer Verti- kalebene durch eine Spalte des in Figur 1 gezeigten Antennen-Arrays ; Figur 3 : eine Darstellung von vier typischen Hori-

zontaldiagrammen, die durch eine Gruppen- antenne mit Hilfe einer 4/4-Butler-Matrix erzeugt werden (also einer Butler-Matrix mit vier Eingängen und vier Ausgängen) ; Figur 4 : ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kali- briereinrichtung unter Verwendung von Son- den ; Figur 5 : eine zu Figur 4 abgewandelte Kalibrierein- richtung mit einem Kombinationsnetzwerk unter Verwendung von Koppeleinrichtungen anstelle von Sonden ; Figur 6 : ein zu Figur 5 erweitertes Ausführungsbei- spiel unter Verwendung von Koppeleinrich- tungen für ein dualpolarisiertes Antennen- Array ; und Figur 7 : ein Diagramm zur Herleitung der Phasenbe- ziehungen der einzelnen in unterschiedli- chen Spalten angeordneten Strahlern.

In Figur 1 ist in schematischer Draufsicht ein Antennen- Array 1 gezeigt, welches beispielsweise eine Vielzahl von dualpolarisierten Strahlern oder Strahlerelementen 3 um- fasst, die vor einem Reflektor 5 angeordnet sind.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt das Antennen-Array Spalten 7, die vertikal angeordnet sind, wobei in jeder Spalte im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Strahler oder Strahlergruppen 3 übereinander angeordnet sind.

Insgesamt sind bei dem Antennen-Array gemäß Figur 1 und 2 vier Spalten 7 vorgesehen, in denen jeweils die vier Strahler oder Strahlergruppen 3 positioniert sind. Die einzelnen Strahler oder Strahlergruppen 3 müssen in den einzelnen Spalten nicht zwingend in gleicher Höhe angeord- net sein. Ebenso können beispielsweise die Strahler oder Strahlergruppen 3 in jeweils zwei benachbarten Spalten 7 um den halben Vertikalabstand zwischen zwei benachbarten Strahlern versetzt zueinander angeordnet sein.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils für die am weitesten links liegende und am weitesten rechts liegende Spalte 7 beispielsweise jeweils dem zu unterst angeordne- ten dualpolarisierten Strahler 3 jeweils eine Sonde 11 zugeordnet, die induktiv oder kapazitiv arbeiten kann.

Diese Sonde 11 kann beispielsweise aus einem säulenförmig oder stiftförmig angeordneten Sondenkörper bestehen, der sich senkrecht gegenüber der Ebene des Reflektors 5 er- streckt. Die Sonden 11 können beispielsweise auch aus induktiv arbeitenden Sonden in Form einer kleinen Induk- tionsschleife bestehen. Bevorzugt ist die jeweilige Sonde in einer Vertikalebene 13 angeordnet, in der die entweder einfach polarisierten Strahler oder die dualpolarisierten Strahler oder Strahlerelemente 3 angeordnet sind. Die Son- den sind bevorzugt im Nahfeld der zugehörigen Strahler angeordnet.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist auch zu ersehen, dass die Sonden 11 im gezeigten Ausführungsbei- spiel unterhalb der Dipolstrahler 3'enden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um kapazitive Sonden.

Im Falle einer in Figur 1 und 2 angedeuteten dualpolari-

sierten Antenne können die Strahler 3 beispielsweise aus kreuzförmigen Dipolstrahlern oder aus Dipolquadraten be- stehen. Besonders eignen sich dualpolarisierte Dipolstrah- ler, wie sie beispielsweise aus der WO 00/39894 bekannt sind. Es wird auf den Offenbarungsgehalt dieser Vorver- öffentlichung in vollem Umfang Bezug genommen und zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht.

Schließlich ist in Figur 1 auch ein Strahlformungsnetzwerk 17 vorgesehen, welches beispielsweise vier Eingänge 19 und vier Ausgänge 21 aufweist. Die vier Ausgänge des Strahl- formungsnetzwerkes 17 sind mit den vier Eingängen 15 des Antennen-Arrays verbunden. Die Zahl der Ausgänge N kann von der Zahl der Eingänge n abweichen, d. h. insbesondere kann die Zahl der Ausgänge N größer sein als die Zahl der Eingänge n. Bei einem derartigen Strahlformungsnetzwerk 17 wird dann beispielsweise ein Speisekabel 23 an einem der Eingänge 19 angeschlossen, worüber alle Ausgänge 21 ent- sprechend gespeist werden. So kann beispielsweise, wenn das Speisekabel 23 am ersten Eingang 19.1 des Strahlfor- mungsnetzwerkes 17 angeschlossen wird, eine horizontale Strahlerausrichtung mit beispielsweise-45° nach links bewirkt werden, wie dies aus dem schematischen Diagramm gemäß Figur 3 zu ersehen ist. Wird beispielsweise das Speisekabel 23 am rechtesten Anschluss 19.4 angeschlossen, so wird eine entsprechende Ausrichtung der Hauptkeule des Strahlungsfeldes des Antennen-Arrays in einen Winkel von +45° nach rechts bewirkt. Entsprechend kann, wenn das Speisekabel 23 am Anschluss 19.2 bzw. am Anschluss 19.3 angeschlossen wird, das Antennen-Array so betrieben wer- den, dass beispielsweise eine Verschwenkung um 15° nach links oder nach rechts gegenüber der vertikalen Symmetrie- ebene des Antennen-Arrays bewirkt werden kann.

Von daher ist es bei einem derartigen Strahlformungsnetz- werk 17 üblich, für unterschiedliche Winkelausrichtungen der Hauptkeule des Antennen-Arrays eine entsprechende Anzahl von Eingängen vorzusehen, wobei die Zahl der Aus- gänge in der Regel der Anzahl der Spalten des Antennen- Arrays entspricht. Dabei ist jeder Eingang mit einer Viel- zahl von Ausgängen, in der Regel jeder Eingang mit allen Ausgängen des Strahlformungsnetzwerkes 17 verbunden.

Die nachfolgend noch im Einzelnen erläuterte Kalibriervor- richtung ist aber vor allem auch für ein Antennen-Array gemäß Figur 1 und 2 geeignet, welches kein vorgeschaltetes Strahlformungsnetzwerk insbesondere in Form einer Butler- Matrix aufweist. In diesem Falle werden dann die Spalten- eingänge 15 des Antennen-Arrays über eine entsprechende Anzahl von separaten Speisekabeln oder sonstigen Speise- anschlüssen gespeist. Dazu sind in Figur 1 nur beispiel- haft vier parallel verlaufende Speiseleitungen 23 vor- gesehen, die dann unter Weglassung des unter Figur 1 ge- zeigten Strahformungsnetzwerkes direkt mit den Spalten- eingängen 15 des Antennen-Arrays verbunden sind.

In Figur 4 ist nunmehr schematisch der weitere Aufbau und die Funktionsweise der Kalibriereinrichtung sowie des Antennen-Arrays gezeigt. Dabei sind in Figur 4 schematisch nur vier Strahlerelemente 3 angedeutet, und zwar je ein Strahlerelement pro Spalte 7.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird eine ver- einfachte Ausführungsform beschrieben, bei dem ein Anten- nen-Array mit vier Spalten lediglich zwei Sonden llc und lld verwendet werden. Diese Sonden sind dabei so angeord- net, dass jede Sonde einem Paar von nebeneinander angeord-

neten Spalten 7 zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Sonde llc in dem Zwischenbereich zwischen den beiden links liegenden Spalten und die Sonde lld in dem Zwischenbereich zwischen den beiden rechts liegenden Spalten 7 des vier Spalten umfassenden Antennen-Arrays gemäß Figur 1 angeord- net.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 sind also die beiden Sonden llc und lld jeweils über eine Signalleitung 25'und 25"mit einem Combiner 27 (Comb) verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 29 mit einem Anschluss S in Verbindung steht.

Zum Phasenabgleich der Zuleitungen 35 zum Antennen-Array 1 wird nun zum Beispiel auf die Zuleitung für den Eingang A ein Pilotton, d. h. ein bekanntes Signal gegeben, um am Ausgang S des Kombinationsnetzwerkes 27 (Comb), also bei- spielsweise einem Combiner, die absolute Phase zu messen.

Nun kann man dies auch für die Zuleitung an den Eingängen B, C und D tun.

Falls alle Zuleitungen an den Eingängen A bis D (elek- trisch) exakt gleich lang sind (und auch sonst als iden- tisch angesehen werden können), ergibt sich am Ausgang des Kombinationsnetzwerkes S jeweils die gleiche absolute Phase, d. h. es ergibt sich kein Phasenunterschied am Aus- gang S bei wechselnder Beschaltung der Eingänge A bis D.

Würden Phasenunterschiede festgestellt werden, so können diese beispielsweise durch Phasenstellglieder 37 ausgegli- chen und kompensiert werden, die jeweils den Eingängen A bis D vorgeschaltet sind. Eine entsprechende elektrische Anschlussleitung 23 würde dann beispielsweise am Eingang

A, B, C oder D angeschlossen werden, also einem dem jewei- ligen Phasenausgleichsvorrichtung 37 vorgelagerten Ein- gang, um je nach Wunsch eine entsprechende Ausrichtung der Hauptkeule mit unterschiedlicher Horizontalausrichtung zu bewirken. Schließlich können die Phasenstellglieder 37 auch aus elektrischen Leitungsabschnitten bestehen, die in geeigneter Länge den einzelnen Eingängen A bis D vorge- schaltet werden, um die Phasenkompensation oder Phasenein- stellung im gewünschten Sinne zu bewirken.

Die Verwendung von Sonden 11 bietet den Vorteil, dass die entsprechende Kalibrierung sowohl bei einfach polarisier- ten wie aber auch bei dualpolarisierten Antennen-Arrays mit einer entsprechenden Anzahl von Sonden durchführbar ist.

Figur 5 zeigt demgegenüber einen vergleichbaren Aufbau, bei dem anstelle von Sonden 11 Koppeleinrichtungen 111 verwendet werden. Mit Koppeleinrichtungen 111 kann dann aber nur eine Kalibrierung für einfach polarisierte Antennen-Arrays durchgeführt werden. Um unter Verwendung von Koppeleinrichtungen eine Kalibrierung für dualpolari- sierte Antennen durchzuführen, ist dann ein Aufbau unter Verwendung entsprechender Paare von Koppeleinrichtungen notwendig, wie sich dies aus der Figur 6 ergibt, die nach- folgend erläutert wird.

Nachfolgend wird auf Figur 6 Bezug genommen, in der eine Kalibriereinrichtung eines Antennenarrays beschrieben wird, welches beispielsweise im Zusammenhang mit einem Strahlformungsnetzwerk vorzugsweise in einer Butler-Matrix arbeitet. Dieses Strahlformungsnetzwerk kann bevorzugt in dem Antennen-Array integriert sein.

Bei dem Strahlformungsnetzwerk 17 kann es sich beispiels- weise um eine bekannte Butler-Matrix 17'handeln, deren vier Eingänge A, B, C und D jeweils mit den Ausgängen 21 verbunden sind, worüber über Leitungen 35 die Strahler 3 gespeist werden.

Beispielsweise an den beiden Ausgängen 21.1 und 21.4 (oder alternativ dazu an den beiden Ausgängen 21.2 und 21.3) werden nunmehr zwei möglichst identische Sonden 11 vor- gesehen, die jeweils einen kleinen Teil der jeweiligen Signale empfangen. In dem erwähnten Kombinationsnetzwerk 27, also beispielsweise einem sogenannten Combiner (Comb) werden die ausgekoppelten Signale addiert. Das Ergebnis der Auskopplung der Signale und der Addition kann über einen zusätzlichen Anschluss auch selbst am Kombinations- netzwerk gemessen werden.

In Figur 6 ist für den Fall eines Antennen-Arrays mit dualpolarisierten Strahlern 3 gezeigt, dass zur Kalibrie- rung ein Kombinationsnetzwerk verwendet werden kann, das nicht mit Sonden 11, sondern Koppeleinrichtungen 111, beispielsweise Richtkopplern 111 arbeitet. Das Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Figur 5 zeigt dabei ferner, wie das Kalibriernetzwerk zum Phasenabgleich der Zuleitungen kom- biniert werden kann. Eine solche Kombination ist dann sinnvoll, wenn z. B. das jeweilige Strahlformungsnetzwerk 17, beispielsweise die sogenannte Butler-Matrix 17', zu- sammen mit den Kopplern und Kombinationsnetzwerken auf einer Platine realisiert werden können, da dadurch weit- gehend identische Einheiten (jeweils Kopplerkombinations- netzwerke) hergestellt werden können.

Figur 6 zeigt im Vergleich zu Figur 5 die Erweiterung auf

dualpolarisierte Strahler mit einem Strahlformungsnetz- werk, wobei die beiden Ausgänge des jeweiligen Kombina- tionsnetzwerkes 27'und 27", beispielsweise in Form eines Combiners (Comb), mit den Eingängen eines nachgeschalteten zweiten Kombinationsnetzwerkes 28 ebenfalls in Form eines Combiners (Comb) zusammengefasst und an den gemeinsamen Ausgang S gelegt wird. Das Kombinationsnetzwerk 27'dient also zur Bestimmung der Phasenlage an einem Strahlerele- ment bezüglich der einen Polarisation, wobei das Kombina- tionsnetzwerk 27"zur Bestimmung der Phasenlage an einem betreffenden Strahler für die andere Polarisation verwen- det wird.

Nur der Vollständigkeit halber wird auch erwähnt, dass es grundsätzlich möglich wäre, die Phasenstellglieder am Eingang des Strahlformungsnetzwerkes 17, also beispiels- weise der Butler-Matrix 17'so einzustellen, dass man mit einem einzigen Koppler am Ausgang jeweils einer Matrix auskommt und trotzdem immer die gleiche Phase unabhängig vom Eingang A bis D misst. Auch hier können die Phasen- stellglieder aus grundsätzlich vorschaltbaren Leitungs- abschnitten bestehen, um die Phasenlage zu verändern.

Ebenso kann natürlich auch anstelle einer Koppeleinrich- tung 111 bevorzugt eine Sonde 11 verwendet werden, worüber die von einem dualpolarisierten Strahler ausgesandten Signale in beiden Polarisationen empfangen werden können.

Somit ist also für beide Polarisationen jeweils nur eine Sonde notwendig.

Wenn für ein Antennen-Array beispielsweise nur eine ein- zige Sonde verwendet wird, also selbst bei einem dual- polarisierten Antennen-Array nur eine einzige Sonde, oder wenn für ein einfach polarisiertes Antennen-Array nur eine

einzige Koppeleinrichtung und für ein dualpolarisiertes Antennen-Array zwei Koppeleinrichtungen (je eine Koppel- einrichtung für jede Polarisation) eingesetzt werden, so lässt sich ein Phasenabgleich ebenfalls realisieren, al- lerdings mit etwas größerem Aufwand. Denn in dem Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Figur 4 ließe sich auch für den Fall eines dualpolarisierten Antennen-Arrays unter Verwendung lediglich einer einzigen Sonde (die beispielsweise in dem in Figur 1 in Spalte 1 zuunterst angeordneten dualpolari- sierten Strahler 3'angeordnet ist) die in Figur 7 wie- dergegebene Beziehung realisieren. Es ließen sich dadurch nämlich die Netzpunkte M1, M2, M3 und M4 ermessen und erzeugen, je nachdem, ob eine Anschlussleitung 23 an dem Eingang A, B, C oder D angeschlossen ist. Durch die feste Phasenzuordnung der in den einzelnen Spalten 11 angeordne- ten Strahlern lassen sich dann die in Figur 7 wiederge- gebenen Geraden ermitteln, wodurch die exakte Phasenlage herleitbar ist. Unter entsprechender Auswertung der Daten aus diesem Diagramm kann dann eine entsprechende Phasen- justierung eingangsseitig, bevorzugt noch vor dem Strahl- formungsnetzwerk vorgenommen werden. Die Verwendung le- diglich einer Sonde ist aber nur dann realisierbar, wenn es sich um ein Antennen-Array mit lediglich zwei Spalten handelt oder aber um ein Antennen-Array mit mehreren Spal- ten, welchem ein Strahlformungsnetzwerk beispielsweise in Form einer Butler-Matrix vorgeschaltet ist. Denn nur in diesem Falle besteht eine vorgegebene Phasenbeziehung zu den Strahlern in den einzelnen Spalten.

Würde die entsprechend einzige Sonde oder das entsprechen- de einzige Kopplerpaar beispielsweise in der zweiten Spal- te angeordnet sein, so würden entsprechende Messpunkte Mll, M12, M13 und M14 ermittelt werden können, wobei eben-

falls wieder durch die feste Phasenbeziehung durch dies Punkte die entsprechenden Geraden gelegt werden könnten.

Auch dadurch würde man das gleiche Diagramm gemäß Figur 7 herleiten können, um die entsprechenden Phaseneinstel- lungen und Kalibrierungen vornehmen zu können.

Wird aber bevorzugt wie in Figur 1 angedeutet beispiels- weise für die linke und die rechte Spalte je eine Sonde verwendet (oder ein Paar von Koppeleinrichtungen im Fall von dualpolarisierten Antennen), so würden bei dem Dia- gramm gemäß Figur 7 jeweils die Messpunkte M1 bis M4 sowie die Messpunkte M31 bis M34 ermittelt werden können, was die gesamte Auswertung erleichtert.