CH659544A5

CH659544A5 - Breitband-vhf-antenne.

Info

Publication number: CH659544A5
Application number: CH3849/80A
Authority: CH
Inventors: Shlomo Laufer
Original assignee: Tadiran Israel Elect Ind Ltd
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1987-01-30
Also published as: SE8003078L; AU536696B2; DE3017169A1; AU5821480A; IL57312A0; CA1140671A; US4302760A; IL57312A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Breitbandantenne gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese Antenne ist zur Verwendung über etwa 30 bis 88 MHz vorgesehen und deren Charakteristika soll über diesen Bereich hinweg im wesentlichen gleichbleiben und soll keine Antennenanpassungskreise bzw. -Schaltungen erfordern. Die Antenne soll bei Breitband-Sendern, -Empfängern und -Sende-Empfangs-Geräten dieses Frequenzbandes verwendet werden können und sie soll sich speziell sowohl bei stationären als auch bei mobilen Anlagen bzw. Ausrüstungen verwenden lassen, und insbesondere für militärische Nachrichten- bzw. Verbindungseinrichtungen, die auf geeigneten Fahrzeugen montiert sind.

Im Frequenzband von etwa 30 bis 88 MHz werden verschiedene Arten von Antennen verwendet. Die im weitesten Umfang verwendete taktische Fahrzeugantenne ist die unter der Bezeichnung AS-1729 bekannte Antenne, die im Frequenzbereich von 30 bis 76 MHz arbeitet. Diese Antenne besitzt zufriedenstellende elektrische Eigenschaften, aber es ist eine Impedanzanpassung erforderlich, und diese wird mittels eines Zehn-Abschnitts-Anpassungsnetzwerks bestimmt, dessen Impedanz mittels eines motorgetriebenen Wählschalters verändert wird. Der Motor ist verhältnismässig langsam und schwerfällig, und dadurch wird ein schnelles wiederholtes Umschalten der benutzten Frequenzen verhindert.

Die Antenne gemäss der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definiert. Eine solche Antenne hat einen verhältnismässig einfachen Aufbau, sie schaltet die Notwendigkeit eines mechanischen Wechseins bzw. Umschaltens aus, und infolgedessen werden schnelle Umschaltungen der Frequenzen durchführbar, wobei die Nachteile der bisherigen Antennen überwunden werden.

Diese Breitband-VHF-Antenne kann in einem Wellenbereich von beispielsweise 30 bis 88 MHz oder in jedem anderen gewünschten Frequenzbereich verwendet werden und umfasst ein einziges Breitbandanpassungsnetzwerk. Dieses erfordert kein Umschalten. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden «Masseisolierungs»-Eigenschaften vorgesehen bzw. erzielt, und dadurch wird die Anbringung der erfin-dungsgemässen Antenne auf jedem gewünschten Fahrzeugtyp erleichtert. Aufgrund dieser Masseisolierung hängen die Eigenschaften der Antenne nicht von dem Typ des Fahrzeugs, auf dem sie angebracht ist, ab, und sie ändern sich auch nicht mit dem Typ des Fahrzeugs, auf dem sie angebracht ist.

Der Motorschalter und das Steuerkabel der konventionellen Antennen können eliminiert werden, was zu einem wirtschaftlicheren Produkt führt, welches gleichzeitig beträchtliche Betriebsvorteile gegenüber den konventionellen Antennentypen hat, die dazu verwendet werden, solche Wellenbereiche zu überdecken.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Strahlungsteil etwa sechs parallele Drähte von unterschiedlicher Länge bis etwa zwölf parallele Drähte von unterschiedlicher Länge, wobei die bevorzugte Anzahl etwa acht Drähte bis zehn Drähte beträgt. Vorteilhafterweise wird eine Längenabstufung von Drähten von etwa 85 bis etwa 182 cm verwendet, und die Unterschiede zwischen den Längen können gleich einer graduellen bzw. stufenweisen oder gleichbleibenden Stufung entsprechen, oder sie können in irgendeinem geeigneten Verhältnis zueinander sein. Der Mehrstufentransformator hat zwei oder mehr Stufen, wobei die bevorzugte Anzahl zwei bis vier beträgt. Obwohl ein Toroid zufriedenstellende Ergebnisse erbringt, werden vorzugsweise zwei bis vier Toroide verwendet. Die Antenne ist in ihrer Impedanz an diejenige des Empfängers und/oder Senders oder an diejenige des Sende-Empfangs-Gerä-tes angepasst, und die Art der Ausrüstung bzw. Geräte, Einrichtungen oder dgl., die am meisten verwendet wird bzw. werden, erfordert eine Anpassung von 50 bis 75 Ohm.

Damit eine übermässige Gesamtlänge vermieden wird, können die längsten Drähte etwas kürzer als ein Viertel der Wellenlänge sein, und die anderen Drähte haben entsprechende Längen.

Mit der erfindungsgemässen Antenne können etwa 1,5 Frequenzoktaven überdeckt werden und sie hat sehr befriedigende Leistungseigenschaften bzw. Arbeitskenngrössen. Die Verwendung eines einzigen Impedanzanpassungsnetzwerks über das gesamte Frequenzband ermöglicht es, die Antenne für fortgeschrittene Übertragungs- bzw. Sendetechniken zu verwenden, wie beispielsweise für Frequenzsprungmodulation, und in dieser Hinsicht bildet die erfindungsgemässe Antenne eine besonders ausgeprägte Verbesserung gegenüber der Antenne vom Typ AS-1729.

Die erfindungsgemässe Antenne ist elektrisch einem vertikalen Dipol äquivalent. Die Stelle in der Nähe der Mitte des Strahlungsteils an der der Halteteil mit dem inneren Leiter des Koaxialaufbaus angeschlossen ist, wird als Speisepunkt bezeich-

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net. Der äussere Mantel des Koaxialaufbaus bildet das untere Element des Dipols. Der Koaxialaufbau dient dazu, Hochfrequenzenergie zum Speisepunkt zuzuführen bzw. am Speisepunkt zu entnehmen, und er dient ausserdem als ein koaxialer T ransformatorabschnitt.

Die erfindungsgemässe Antenne ist eine Rundstrahlantenne bzw. eine aus allen Richtungen empfangende Antenne, und ihr mittlerer Antennengewinn ist äquivalent demjenigen der Antenne AS-1729.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Antenne unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert;

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Antenne;

Fig. 2 die Elemente des Strahlungsteils der Antenne;

Fig. 3 den Aufbau des Anschlussteils der Antenne;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Sockels der Antenne; und

Fig. 5 eine Vergleichskurvendarstellung, die die Leistungsfähigkeit der Antenne veranschaulicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Antenne einen Strahlungsteil 11 und einen Anschlussteil 12, der über ein Federteil 13 mit dem Sockel 14 verbunden ist, der mit einem Hochfrequenzstek-ker bzw. einer Hochfrequenzsteckdose 15 versehen ist. Die Fig. 2 veranschaulicht den Aufbau des Strahlungsteils der Antenne. Dieser Strahlungsteil 11 umfasst eine Mehrzahl von Drähten, und zwar sind das in dieser Figur die Drähte Li bis Lg; diese Drähte haben unterschiedliche Längen und sind in der tatsächlichen Antenne eng an- bzw. nebeneinander angeordnet, und zwar in einen Faserglasmantel oder einen glasfaserverstärkten Kunststoffmantel eingehüllt, der in dieser Figur nicht gezeigt ist. Die Länge der Drähte liegt im Bereich von etwa einem Viertel der kürzesten Wellenlänge bis zu etwa einem Viertel der längsten Wellenlänge. In der Praxis kann der längste Draht etwas kürzer sein, so dass sich eine verminderte Gesamtlänge der Antenne ergibt.

Die Drähte Li bis Lg sind in diesem speziellen Ausführungsbeispiel voneinander isoliert und elektrisch mit dem inneren Leiter 16 des Anschlussteils 12 verbunden, der einen Koaxialaufbau hat, welcher den inneren Leiter 16 umfasst, wobei der äussere Mantel 17' des Koaxialaufbaus ein Leiter ist, der den . unteren Teil des Dipols bildet, und wobei der innere Leiter 16

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einen koaxialen Impedanzmehrstufentransformator von wenigstens zwei Stufen definiert; der untere Teil des Mantels 17' ist über das Federteil 13 am Sockel 14 angebracht, der in Fig. 4 dargestellt ist. Der innere Leiter 16 erstreckt sich bis zum Sockel 14, worin drei Toroide 17, 18 und 19 vorgesehen sind, um welche ein Leiter 20 gewickelt ist. Die Ferrittoroide entspricht einer Hochfrequenzkabeldrossel, deren Zweck es ist, eine Masseisolierung durch ihre hohe Hochfrequenzimpedanz über ein breites Frequenzband zwischen entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Enden des umflochtenen äusseren Leiters des Koaxialkabels, mit dem die Drossel gewickelt ist, zu erzielen. Diese Masseisolierung ermöglicht es, die Antenne auf unterschiedlichen Arten von Fahrzeugen zu montieren, ohne dass dadurch die Arbeitsweise bzw. -leistung der Antenne verändert wird.

Die Antenne, die als Neun-Draht-Anordnung in Fig. 2 veranschaulicht ist, ist ein spezielles Beispiel. Diese Antenne hat die folgenden Eigenschaften: Sie ist eine Breitbanddipolantenne für den Frequenzbereich von 30 bis 88 MHz mit einer Eingangsimpedanz von 50 Ohm und einem Stehwellenverhältnis vom 3,5:1-Typ. Die Antenne umfasst neun Drähte von unterschiedlichen Längen, und zwar von 85 cm bis 182 cm in Masssprüngen bzw. Längenzunahmen wie folgt: 85 cm, 92 cm, 106 cm, 120 cm, 134 cm, 148 cm, 162 cm, 176 cm und 182 cm. Die Länge des Drahts 16 betrug 795 mm, und der Abschnitt 16' war 203 mm. Die Gesamtlänge der Antenne ist 3,4 m, und ihr Gewicht beträgt etwa 3,5 kg.

Die drei Toroide des Sockels wurden mit einem Leiter 20 bewickelt, der aus 40 cm eines 75-Ohm-Kabels besteht, und mit 90 cm eines 50-Ohm-Kabels, und zwar in Reihe geschaltet bzw. verbunden ist. Die Kennwerte der bzw. einer erfindungsgemässen Antenne sind, verglichen mit denjenigen einer Antenne vom Typ AS-1729, in Fig. 5 dargestellt.

Die Anzahl der Drähte des Strahlungsteils und die Beziehung zwischen der Länge der einzelnen Drähte kann verändert bzw. variiert werden. Die Anzahl der Stufen des Impedanzmehrstufentransformators kann nach Wunsch variiert werden, und das gilt auch für die Anzahl der verwendeten Toroide.

Die Antenne nach der Erfindung kann für fortgeschrittene Sende- und Empfangstechniken, wie beispielsweise für Frequenzsprungmodulation, verwendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Breitband-VHF-Antenne mit Allrichtungsrichtwirkung mit einem im wesentlichen vertikal langgestreckten Aufbau, der aus einem oberen Strahlungsteil und unteren Halteteil mit einem Anschlussteil und einem Basisteil besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsteil (11) eine Mehrzahl von elektrisch voneinander isolierten Drähten (L1-L9) von unterschiedlicher Länge aufweist, und zwar von einer Länge von etwa einem Viertel der längsten Wellenlänge bis etwa einem Viertel der kürzesten Wellenlänge des Wellenbereichs, die mit ihren benachbarten Teilen parallel zueinander und eng aneinander angeordnet sind, während vom Halteteil (12-15) das Anschlussteil (12) des Strahlungsteils (11) die Form eines Koaxialaufbaus hat, wobei die unteren Enden der Drähte (L1-L9) mit dem inneren Leiter (16) des Koaxialaufbaus verbunden sind, der seinerseits einen Impedanzmehrstufentransformator von wenigstens zwei Stufen bildet, wobei der innere Leiter (16) die Wicklung (20) von wenigstens einem Ferrittoroid (17-19) bildet, das eine effektive Masseisolierung bildet, während der äussere Mantel (17' ) des Koaxialaufbaus (12) den unteren Teil des Dipols bildet.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie für die Verwendung im Wellenbereich von 30 bis 88 MHz im Strahlungsteil (11) von drei Drähten bis zwölf Drähte (L1-L9) umfasst.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie sieben bis zehn Drähte (L1-L9) im Strahlungsteil (11) umfasst.

4. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie neun Drähte (L1-L9) im Strahlungsteil (11) umfasst.

5. Antenne nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Drähte (L1-L9) im Strahlungsteil (11) von 85 cm bis 182 cm beträgt.

6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längen der Drähte (L1-L9) um identische Zunahmewerte unterscheiden.

7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem zweistufigen oder einem dreistufigen Impedanzmehrstufentransformator (16, 16') versehen ist.

8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu vier Toroide (17-19) aufweist.

9. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie neun Drähte (L1-L9) im Strahlungsteil (11) umfasst, welche jeweils Längen von 85, 92, 106, 120, 134, 148, 162, 176 und 182 cm haben, wobei die Länge des Anschlussteils (12) etwa 100 cm beträgt, und zwar ohne den Basisteil (14).