DE102010053639B4

DE102010053639B4 - Blitzfangstab für Antennensysteme

Info

Publication number: DE102010053639B4
Application number: DE102010053639.3A
Authority: DE
Inventors: Harald Wickenhäuser
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: DE102010053639A1

Abstract

Blitzfangstab (1) zum Schutz zumindest eines Antennensystems (2) vor Blitzeinschlägen, wobei der Blitzfangstab (1) dafür vorgesehen ist, in räumlicher Nähe zu dem zumindest einen Antennensystem (2) und zumindest teilweise in dessen Abstrahlrichtung angeordnet zu sein, wobei der Blitzfangstab (1) zumindest auf einem Teil seiner Länge mit einem ferrithaltigen Material geschlossen umgeben ist und wobei es sich bei dem ferrithaltigen Material um zumindest einen Ferritring (3) handelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Blitzfangstab (1) verschieden dicke Segmente (61, 62 bis 6n) aufweist, so dass Ferritringe (3; 31 bis 3n) mit verschiedenen Innendurchmessern fest in Position gehalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Blitzfangstab zum Schutz zumindest eines Antennensystems vor Blitzeinschlägen, wobei der Blitzfangstab derart beschaffen ist, dass er die Abstrahlcharakteristik des zumindest einen Antennensystems möglichst wenig beeinflusst.
Ein Blitzeinschlag in ein Antennensystem ist die häufigste Ursache für einen Ausfall der an das Antennensystem angeschlossenen Komponenten. Um diese Komponenten vor einem Blitzeinschlag zu schützen, werden beispielsweise Funkenstrecken installiert, die die hohen Energiemengen eines Blitzes gegen die Bezugsmasse ableiten sollen. Die Funkenstrecken sind dabei so dimensioniert, dass die durch den Hochfrequenzverstärker erzeugte Ausgangsspannung noch nicht für ein Durchzünden der Funkgenstrecke ausreicht. Neben solchen schadensbegrenzenden Maßnahmen wird auch versucht präventiv dafür Sorge zu tragen, dass ein Blitz gar nicht erst in das Antennensystem einschlagen kann. Hierzu werden bevorzugt Blitzfangstäbe in unmittelbarer Nähe zu den Antennensystemen angeordnet. Bei Antennensystemen, die in nur einem bestimmten Winkel abstrahlen und dadurch eine Richtcharakteristik aufweisen, kann der Blitzfangstab an der der Abstrahlrichtung abgewandten Seite des Antennensystems angebracht werden. Der Blitzfangstab beeinflusst dadurch die Antennencharakteristik nicht.
Problematisch ist der Einsatz von Blitzfangstäben allerdings bei Rundstrahlantennen, sogenannten Omniantennen, die eine elektromagnetische Welle gleichermaßen in alle Richtungen ausstrahlen. Manche dieser Antennentypen erlauben, dass ein Blitzfangstab zentral durch diese hindurchgeführt werden kann. Ein solcher Antennentyp wird dabei durch einen Blitzfangstab ebenfalls nicht in seiner Abstrahlcharakteristik gestört. Bei Antennen, die eine solche Konstruktion nicht erlauben, wird der Blitzfangstab meistens unmittelbar neben diesen angeordnet, damit seine Schutzwirkung erhalten bleibt. Dadurch wird das von dem Antennensystem ausgesendete elektromagnetische Feld in der Richtung, in welche der Blitzfangstab angeordnet ist, gedämpft. Solche Rundstrahlantennen werden z. B. in der Flugsicherung eingesetzt. Ein Blitzfangstab, der gleichzeitig die Abstrahlcharakteristik dieser Antennen stört, ist daher auch als Sicherheitsrisiko zu betrachten.
Aus der JP 7303325 A ist ein Blitzfangstab bekannt, der neben einem Antennensystem angeordnet ist, wobei der Blitzfangstab von einem Absorbermaterial nur teilweise, nämlich in Richtung des Antennensystems, abgeschirmt ist. Das Absorbermaterial ist derart geformt, dass die Fläche des Blitzfangstabs gegenüber dem Antennensystem minimiert wird, um dadurch die Abstrahlcharakteristik des Antennensystems möglichst wenig zu beeinflussen. Nachteilig an der JP 7303325 A ist, dass der Aufbau des Blitzfangstabs mit den Absorbern aufwendig ist und die Absorberspitzen direkt in Richtung der Antenne ausgerichtet werden müssen.
Die US 6,307,149 B1 beschreibt ein Blitzschutzsystem, welches aus einem Mast besteht, an dem ein Erdleiter von der Mastspitze bis in den Boden hinein geführt ist. An der Mastspitze ist der Erdleiter mit einer Anordnung verbunden, in die der Blitz bevorzugt einschlagen soll. Der Erdleiter selbst kann dabei außerhalb oder innerhalb des Masts geführt werden. Der Erdleiter ist außerdem mit Ferrit-Beats umgeben, die in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind. Diese Ferrit-Beats erreichen, dass ein Rückwirkungsfeld, welches durch den Blitzstrom entsteht, der in dem Erdleiter Richtung Boden fließt, stark gedämpft wird. Dadurch wird ein benachbartes Funksystem möglichst wenig gestört. Nachteilig an diesem Blitzschutzsystem ist, dass der Abstand zwischen den Ferrit-Beats aufgrund des teilweise flexiblen Erdleiters und aufgrund von Montagetoleranzen nicht exakt der gleiche ist. Daher kann nicht gewährleistet sein, dass je nach Funksystem die Ferrit-Ringe den angedachten und berechneten optimalen Abstand zueinander auch tatsächlich einhalten.
Die DE 203 19 983 U1 zeigt zwar mehrere Blitzfangstäbe. Allerdings sind diese nicht mit einem ferrithaltigen Material umgeben. Das Dokument zeigt ebenfalls keinen Blitzfangstab, der verschieden dicke Segmente aufweist, sodass Ferritringe mit verschiedenen Innendurchmessern fest in Position gehalten sind.
Die US 7,417,843 B1 zeigt keinen Blitzfangstab, der mit einem ferrithaltigen Material geschlossen umgeben ist. Dieses Dokument zeigt ebenfalls nicht, dass es sich bei dem ferrithaltigen Material um zumindest einen Ferritring handelt. Folglich zeigt das Dokument auch nicht, dass der Blitzfangstab verschieden dicke Segmente aufweist, sodass Ferritringe mit verschiedenen Innendurchmessern fest in Position gehalten sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Blitzfangstab zu schaffen, der das zu schützende Antennensystem möglichst wenig beeinflusst, gleichzeitig breitbandig arbeitet und möglichst einfach zu installieren ist.
Die Aufgabe wird durch einen Blitzfangstab mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Blitzabfangstabs angegeben.
Der erfindungsgemäße Blitzfangstab zum Schutz von zumindest einem Antennensystem vor Blitzeinschlägen wird dabei in räumlicher Nähe zu dem zumindest einen Antennensystem und zumindest teilweise in dessen Abstrahlrichtung angeordnet. Der Blitzfangstab ist dabei derart beschaffen, dass er die Abstrahlcharakteristik des zumindest einen Antennensystems möglichst wenig beeinflusst, indem der Blitzfangstab zumindest auf einem Teil seiner Länge mit einem ferrithaltigen Material geschlossen umgeben ist. Ein solches ferrithaltiges Material sorgt dafür, dass ein Oberflächenstrom, der von dem durch das zumindest eine Antennensystem ausgesendeten elektromagnetischen Feld in den Blitzfangstab induziert wird, gedämpft wird. Ein solcher induzierter Oberflächenstrom würde ansonsten ein Rückwirkungsfeld erzeugen und dadurch die Rundstrahlcharakteristik des zumindest einen Antennensystems negativ beeinflussen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Blitzfangstabs besteht darin, dass es sich bei dem ferrithaltigen Material um mehrere Ferritringe handelt. Ein solcher Ferritring kann sehr einfach geschlossen um den Blitzfangstab herum angebracht werden und er ist gleichzeitig sehr robust gegen Umwelteinflüsse.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Blitzfangstabs besteht darin, dass der Blitzabfangstab verschieden dicke Segmente aufweist, sodass Ferritringe mit verschiedenen Innendurchmessern fest in Position gehalten werden. Dies erlaubt, dass ein vorgegebener Abstand zwischen den Ferritringen zuverlässig eingehalten wird, wobei gleichzeitig die Montage der Ferritringe auf den Blitzfangstab sehr einfach zu bewerkstelligen ist.
Zudem besteht ein Vorteil, wenn der erfindungsgemäße Blitzfangstab an genau der Stelle mit dem zumindest einen Ferritring geschlossen umgeben ist, an der ein Oberflächenstrom, der durch das von dem zumindest einen Antennensystem ausgesendete elektromagnetische Feld induziert ist, seinen Maximalwert hat. Dadurch wird sichergestellt, dass auch mit einer minimalen Anzahl von Ferritringen die Abstrahlcharakteristik des zumindest einen Antennensystems möglichst wenig beeinflusst wird.
Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn der Ferritring aus einem aufgewickelten Band gefertigt ist. Dadurch wird die Permeabilität besonders bei hohen Frequenzen deutlich erhöht.
Weiterhin weist der erfindungsgemäße Blitzfangstab einen Vorteil auf, wenn der Blitzfangstab ganz oder teilweise in Richtung des zu schützenden, zumindest einen Antennensystems, geneigt ist. Dadurch wird allein schon aufgrund des größeren mittleren Abstands des Blitzfangstabs zu dem Antennensystem sichergestellt, dass das Antennensystem möglichst wenig beeinflusst wird.
Schlussendlich ist es von Vorteil, wenn der erfindungsgemäße Blitzfangstab ganz oder teilweise in Form einer Helix ausgebildet ist. In diesem Fall führt der helixförmig ausgebildete Blitzfangstab dazu, dass die durch das Antennensystem abgestrahlten elektromagnetischen Wellen nicht rechtwinklig auf diesen auftreffen, weshalb der induzierte Oberflächenstrom minimiert wird.
Verschiede Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blitzfangstabs neben dem zu schützenden Antennensystem mit einer Ummantelung aus Ferritringen, die teilweise ausgebildet ist;
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blitzfangstabs neben dem zu schützenden Antennensystem mit einer Ummantelung aus Ferritringen, die vollständig ausgebildet ist;
3A ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blitzfangstabs der, unterschiedlich dicke Segmente aufweist;
3B ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blitzfangstabs, der unterschiedlich dicke Segmente aufweist und teilweise mit Ferritringen geschlossen umgeben ist;
4 ein Beispiel eines Blitzfangstabs neben dem zu schützenden Antennensystem mit einer Ummantelung aus einem Ferritschlauch;
5 ein Ausführungsbeispiel eines Blitzfangstabs neben dem zu schützenden Antennensystem;
6A ein in Richtung des zu schützenden Antennensystems geneigter Blitzfangstab;
6B ein in Richtung des zu schützenden Antennensystems geneigter erfindungsgemäßer Blitzfangstab der geschlossen mit Ferritringen umgeben ist;
6C ein in Richtung des zu schützenden Antennensystems geneigter Blitzfangstab der geschlossen mit einem Ferritschlauch umgeben ist;
7A ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blitzfangstabs neben dem zu schützenden Antennensystem, der in Form einer Helix ausgebildet ist;
7B ein Beispiel eines Blitzfangstabs neben dem zu schützenden Antennensystem, der in Form einer Helix ausgebildet ist, mit einer Ummantelung aus einem Ferritschlauch;
8 einen spiralförmigen Aufbau eines Ferritrings;
9A die azimutale Strahlungscharakteristik eines Antennensystems mit einem herkömmlichen Blitzfangstab;
9B die Rundstrahlcharakteristik eines Antennensystems mit dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Blitzfangstabs mit einer Ummantelung mit Ferritringen; und
9C die Rundstrahlcharakteristik eines Antennensystems mit dem Beispiel des Blitzfangstabs mit einer Ummantelung mit einem Ferritschlauch.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Blitzfangstab 1 neben einem zu schützenden Antennensystem 2, wobei der Blitzfangstab 1 mit einem ferrithaltigen Material auf einem Teil seiner Länge geschlossen umgeben, bzw. ummantelt ist. In dem Ausführungsbeispiel aus 1 ist der erfindungsgemäße Blitzfangstab 1 teilweise auf seiner Länge mit Ferritringen 3 geschlossen umgeben, bzw. ummantelt. Diese Ferritringe 3 sorgen dafür, dass ein Oberflächenstrom, der durch das zumindest eine Antennensystem 2 in den Blitzfangstab 1 induziert wird, gedämpft wird, sodass sein Rückwirkungsfeld die Abstrahlcharakteristik des zumindest einen Antennensystems 2 möglichst wenig beeinflusst. Die Ferritringe 3 sind in dem Ausführungsbeispiel in 1 um den Blitzfangstab 1 herum derart angeordnet, dass ungefähr 50% der Länge des Blitzfangstabs 1 von den Ferritringen 3 geschlossen umgeben bzw. ummantelt ist. Dabei ist eine Spitze 5 des Blitzfangstabs 1 nicht von Ferritringen 3 ummantelt, sodass die Ferritringe 3 durch den Blitzeinschlag nicht in Mitleidenschaft gezogen werden. Sowohl das zumindest eine Antennensystem 2, als auch der mit den Ferritringen 3 ummantelte Blitzfangstab 1 sind in dem Ausführungsbeispiel aus 1 auf dem Dach eines Gebäudes 4 angeordnet. Der zumindest eine Ferritring 3 ist mittels einer Klebeverbindung und/oder einer Schraubverbindung fest mit dem Blitzfangstab 1 verbindbar.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen Blitzfangstab 1, der neben dem zu schützenden zumindest einen Antennensystem 2 angeordnet ist. Dieser erfindungsgemäße Blitzfangstab 1 ist ebenfalls mit einem ferrithaltigen Material geschlossen umgeben bzw. ummantelt. Bei dem ferrithaltigen Material handelt es sich ebenfalls um zumindest einen Ferritring 3. Der Blitzfangstab 1 aus dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in 2 ist mit Ausnahme seiner Spitze 5 vollständig mit dem ferrithaltigen Material, in diesem Fall mit den Ferritringen 3, geschlossen umgeben bzw. ummantelt. Untersuchungen haben ergeben, dass für die Spitze 5 eine Länge von 5 cm bis 15 cm ausreichend ist, in der auf eine ferrithaltige Ummantelung verzichtet wird. Der Blitzfangstab 1 ist dabei bevorzugt aus Aluminium gebildet. Andere Materialen, die sehr gut elektrisch leitfähig sind, können ebenfalls für die Herstellung des Blitzfangstabs 1 verwendet werden.
3A zeigt einen erfindungsgemäßen Blitzfangstab 1, der unterschiedlich dicke Segmente 6 ₁ bis 6 _n aufweist, die zum Positionieren der Ferritringe 3 dienen. Der Blitzfangstab 1 aus 3A verfügt zu diesem Zweck beispielsweise über sieben verschiedene Segmente 6 ₁ bis 6 _n, wobei n im Beispiel gleich sieben ist, aber auch größer oder kleiner sieben sein kann, die allesamt unterschiedliche Durchmesser bzw. Radien aufweisen. Ein solcher Blitzfangstab 1 mit unterschiedlich dicken Segmenten 6 ₁ bis 6 _n kann beispielsweise durch einen einfachen Fräsprozess hergestellt werden. Die unterschiedliche Dicke der Segmente 6 ₁ bis 6 _n ist in der Zeichnungsfigur 3A übertrieben dargestellt.
3B zeigt einen erfindungsgemäßen Blitzfangstab 1, der unterschiedlich dicke Segmente 6 ₁ bis 6 _n aufweist und teilweise mit Ferritringen 3 ummantelt ist. Die eingesetzten Ferritringe 3 weisen in diesem Fall das Bezugszeichen 3 ₁ bis 3 _n auf und weisen einen Innendurchmesser auf, der dem Durchmesser der einzelnen Segmente 6 ₁ bis 6 _n in etwa entspricht. Dadurch ist sichergestellt, dass der Blitzfangstab 1 sehr einfach mit den Ferritringen 3 ₁ bis 3 _n bestückt werden kann. Der Ferritring 3 ₁ kann beispielsweise nur in das erste Segment 6 ₁ eingeführt werden. Der zweite Ferritring 3 ₂ kann beispielsweise nur die Segmente 6 ₁ und 6 ₂ eingeführt werden, wodurch sichergestellt ist, dass der zweite Ferritring 3 ₂ nicht bis an das Ende des Blitzfangstabs 1 durchrutschen kann. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass die einzelnen Ferritringe 3 ₁ bis 3 _n den angedachten und berechneten optimalen Abstand zueinander einhalten. Die Ferritringe 3 ₁ bis 3 _n sind derart angebracht, dass diese den Blitzfangstab 1 radial vollständig umschließen.
4 zeigt einen Blitzfangstab 1, der neben dem zu schützenden Antennensystem 2 ausgebildet ist, wobei es sich bei dem ferrithaltigen Material der radial vollständig geschlossenen Ummantelung um einen Ferritschlauch 7 handelt, der zu etwa 80% aus Ferritpulver und zu etwa 20% aus einem Polymer besteht. Für die Montage wird der Ferritschlauch 7 einfach über den Blitzfangstab 1 gezogen. Bevorzugt wird der Blitzfangstab 1 noch mit einer Klebeverbindung bestrichen, sodass sichergestellt ist, dass der Ferritschlauch 7 dauerhaft fest mit dem Blitzfangstab 1 verbunden ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass Kunststoffe, wie sie beispielsweise in einem Schrumpfschlauch Verwendung finden, ebenfalls in den Ferritschlauch 7 integriert werden. Für den Fall, dass es sich bei dem Ferritschlauch 7 um einen Schrumpfschlauch mit ferrithaltigem Material handelt, gelingt die Montage noch einfacher. Der Ferritschlauch 7 wird über den Blitzfangstab 1 gezogen und mittels eines heißen Luftstroms beaufschlagt, sodass er sich auf den Durchmesser des Blitzfangstabs 1 zusammenzieht.
Es ist alleine schon vorteilhaft, wenn der Ferritschlauch 7 an der Stelle des Blitzfangstabes 1 angebracht wird, an der ein Oberflächenstrom, der durch das von dem Antennensystem 2 ausgesendeten elektromagnetischen Feld induziert wird, seinen Maximalwert erreicht.
5 erläutert die Beziehung zwischen dem Abstand des Blitzfangstabes 1 zu dem zumindest einen Antennensystem 2 und der aus dem Abstand resultierenden Höhe des Blitzfangstabs 1 im Vergleich zu dem Antennensystem 2, um noch einen ausreichenden Schutz für das Antennensystem 2 gegenüber einem Blitzeinschlag zu gewährleisten. Der Blitzfangstab 1 darf von dem Antennensystem 2 derart beabstandet sein, dass ein Innenwinkel 10 zwischen 70° und 80° zwischen dem Blitzfangstab 1 und einer Linie 11 von der Spitze 5 des Blitzfangstabs 1 zu einer Spitze 12 des zumindest einen Antennensystems 2 gebildet ist. Generell gilt, dass je kleiner der Strom des Blitzes ist, der Blitzfangstab 1 um so näher an das zu schützende Antennensystem 2 positioniert werden muss.
Aufgrund der Erkenntnisse aus 5, wonach einzig die Spitze 5 des Blitzfangstabs 1 in einer bestimmten Position zu dem zu schützenden, zumindest einen Antennensystem 2 stehen muss, ist der Blitzfangstab 1 in 6A nicht mehr parallel zu dem zumindest einen Antennensystem 2 ausgerichtet. In dem Ausführungsbeispiel aus 6A ist der Blitzfangstab 1 in einem Winkel von beispielsweise 45° in Richtung des zu schützenden Antennensystems 2 geneigt. Die Lage des Blitzfangstabs 1 wird durch einen Sockel 12 fixiert. Aufgrund der Tatsache, dass das von dem zumindest einem Antennensystem 2 abgestrahlte elektromagnetische Feld nicht mehr rechtwinklig auf den Blitzfangstab 1 trifft, wird ein geringerer Oberflächenstrom innerhalb des Blitzfangstabs 1 induziert, sodass das elektromagnetische Feld durch das entstehende Rückwirkungsfeld weniger stark gedämpft wird. Andere Neigungswinkel sind ebenfalls denkbar.
6B zeigt einen Blitzfangstab 1, der entsprechend zu dem Blitzfangstab 1 in 6A um 45° in Richtung des zu schützenden zumindest einen Antennensystems 2 geneigt ist. Der geneigte Blitzfangstab 1 ist zusätzlich mit Ferritringen 3 geschlossen umgeben bzw. ummantelt, die den Oberflächenstrom dämpfen. Der geneigte erfindungsgemäße Blitzfangstab 1 kann, wie gezeigt, vollständig mit Ferritringen 3 ummantelt sein oder auch nur teilweise. Der geneigte Blitzfangstab 1 kann auch mit verschieden dicken Segmenten 6 ₁ bis 6 _n aufgebaut sein, wie dies in den 3A und 3B dargestellt ist. Bei einer teilweisen Ummantelung, bzw. wenn der Blitzfangstab 1 nur teilweise mit den Ferritringen 3 umgeben ist, sind die Ferritringe 3 mit einem Abstand zueinander angeordnet.
6C zeigt einen in Richtung des zu schützenden zumindest einen Antennensystems 2 um beispielsweise 45° geneigten Blitzfangstab 1. Der Blitzfangstab 1 ist ebenfalls mit einem Sockel 12 in seiner Lage befestigt. In dem Beispiel aus 6C ist der Blitzfangstab 1 mit einem Ferritschlauch 7 geschlossen umgeben bzw. ummantelt. Der geneigte erfindungsgemäße Blitzfangstab 1 kann dabei mit Ausnahme der Spitze 5 vollständig oder teilweise mit dem Ferritschlauch 7 ummantelt sein, wobei er an der ummantelten Stelle stets radial vollständig ummantelt ist. Der Ferritschlauch 7 dämpft ebenfalls, wie auch die Ferritringe 3, den induzierten Oberflächenstrom. Der Ferritschlauch 7 kann wahlweise fest mit dem geneigten Blitzfangstab 1 verklebt werden, oder es kann sich z. B. um einen Schrumpfschlauch handeln.
Der Blitzfangstab 1 kann wie gezeigt ganz oder auch nur teilweise in Richtung des zu schützenden zumindest einen Antennensystems 2 geneigt sein. Für den Fall, dass der Blitzfangstab 1 nur teilweise in Richtung des zu schützenden zumindest einen Antennensystems 2 geneigt ist, kann beispielsweise die Spitze 5 parallel zu dem zumindest einem Antennensystem 2 ausgebildet sein.
7A zeigt einen erfindungsgemäßen Blitzfangstab 1, der neben dem zu schützenden an zumindest einen Antennensystem 2 positioniert ist und ganz oder teilweise in Form einer Spirale bzw. Helix ausgebildet ist. Zu sehen ist dabei der schraubenförmige Verlauf des Blitzfangstabs 1. Durch diesen schraubenförmigen bzw. helixförmigen Verlauf des Blitzfangstabs 1 wird erreicht, dass das von dem zu schützenden zumindest einen Antennensystem 2 ausgestrahlte elektromagnetische Feld in einem Winkel von ungleich 90° auf den Blitzfangstab 1 trifft, wodurch nur ein geringer Oberflächenstrom induziert wird, sodass das ausgesendete elektromagnetische Feld nur geringfügig gedämpft wird. Der Blitzfangstab 1 kann auch nur teilweise in Form einer Helix ausgebildet sein. In diesem Fall kann z. B. die Spitze 5 des als Helix ausgebildeten Blitzfangstabs 1 parallel zu dem zu schützenden zumindest einen Antennensystem 2 ausgebildet sein.
7B zeigt einen Blitzfangstab 1, der neben dem zu schützenden zumindest einen Antennensystem 2 positioniert ist und in Form einer Helix ausgebildet ist und einen Überzug aus einem ferrithaltigen Material besitzt. Mit Ausnahme der Spitze 5 ist der als Helix bzw. schraubenförmig ausgebildete Blitzfangstab 1 vollständig mit einem Ferritschlauch 7 umgeben. Dieser Ferritschlauch 7 sorgt dafür, dass der induzierte Oberflächenstrom gedämpft wird. Statt eines Ferritschlauchs 7 können auch ein oder mehrere Ferritringe 3 mit dem helixförmig ausgebildeten Blitzfangstab 1 verbunden werden. Wichtig ist, dass das ferrithaltige Material, egal ob es sich um Ferritringe 3 oder um einen Ferritschlauch 7 handelt, eine möglichst hohe Impedanz über den mit dem zumindest einem Antennensystem 2 zu betreibenden Frequenzbereich aufweist. Die Abstrahlcharakteristik von Antennensystemen 2, die breitbandig, beispielsweise über mehr als eine Oktave betrieben werden, können einzig dadurch vor einer Beeinflussung durch einen in der Nähe angebrachten Blitzfangstab 1 geschützt werden, indem der Blitzfangstab 1 ganz oder teilweise mit einem ferrithaltigem Material geschlossen umgeben, bzw. ummantelt ist. Bei breitbandigen Antennensystemen 2 trägt die geschickte Wahl der Länge eines Blitzfangstabs 1 nicht mehr dazu bei, dass sich der Oberflächenstrom in nennenswerter Weise reduziert. Einzig Antennensysteme, die auf einer Frequenz oder einem Frequenzbereich mit einer sehr geringen Bandbreite, wie z. B. GSM, arbeiten, können durch eine optimierte Länge des Blitzfangstabs vor dessen Einfluss geschützt werden. Das Antennensystem 2 aus der hier vorliegenden Erfindung arbeitet allerdings breitbandig und ist ein Omnistrahler.
Eine weitere Erhöhung der Induktivität und damit der Impedanz des Ferritrings 3 wird dadurch erreicht, dass der Ferritring 3 gemäß 8 aus einem axial aufgewickelten Band gefertigt ist, das aus einer ersten Schicht 13, die beispielsweise aus magnetisierbarem Eisen aufgebaut ist und aus einer zweiten Schicht 14, die beispielsweise aus einem Oxid oder Nitrid, bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Magnesiumoxid aufgebaut ist, besteht. Der Innendurchmesser ist derart weit ausgestaltet, dass der Blitzableiter 1 durch den aus einem Band aufgewickelten Ferritring 3 hindurch geführt werden kann. Die Permeabilität ist bei einem solchen Ferritring 3 ungefähr 20 mal so groß, als bei einem herkömmlichen Ferritring, der in konventioneller Sintertechnologie hergestellt ist.
9A zeigt eine azimutale Strahlungscharakteristik des Antennensystems 2, wobei beabstandet von diesem Antennensystem 2 im Winkel von 0° ein herkömmlicher Blitzfangstab 1 angeordnet ist. Gut zu erkennen ist, dass das elektromagnetische Feld 15 in Richtung des Blitzfangstabs 1 um ca. 9 dB gedämpft ist.
9B zeigt eine Rundstrahlcharakteristik des Antennensystems 2 mit dem erfindungsgemäßen Blitzfangstabs 1, der vollständig mit Ferritringen 3 ummantelt ist. Der erfindungsgemäße Blitzfangstab 1 ist ebenfalls in einem Winkel von 0° von dem Antennensystem 2 beabstandet angeordnet. Zu erkennen ist, dass das elektromagnetische Feld nur minimal gedämpft ist. Gegenüber einem herkömmlichen Blitzfangstab 1 aus 9A ist das elektromagnetische Feld aus 9B um circa 8,5 dB weniger stark gedämpft.
9C zeigt eine Rundstrahlcharakteristik des Antennensystems 2 mit dem erfindungsgemäßen Blitzfangstab 1, der in einem Winkel von 0° zu dem Antennensystem 2 beabstandet angeordnet ist. Zu erkennen ist, dass das elektromagnetische Feld 15 bei dem Winkel von 0° um ca. 1,5 dB gedämpft ist. Das elektromagnetische Feld 15 ist dabei ca. 7,5 dB weniger stark gedämpft, als wenn ein herkömmlicher Blitzfangstab 1 ohne eine ferrithaltige Ummantelung verwendet wird. Der Ferritschlauch 7 dämpft das elektromagnetische Feld 15 zwar weniger stark, als die Ferritringe 3, dafür gestaltet sich die Montage des Ferritschlauchs 7 deutlich einfacher, als die der Ferritringe 3. Der Ferritschlauch 7 ist auch in der Produktion deutlich günstiger als die Ferritringe 3.
Neben den Ferritringen 3 und dem Ferritschlauch 7 können prinzipiell alle Materialien verwendet werden, die sich zur Dämpfung eines Oberflächenstroms eignen und breitbandig verwendbar sind.
Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.
Selbstverständlich kann auch mehr als ein erfindungsgemäßer Blitzfangstab 1 eingesetzt werden. Mehrere Blitzfangstäbe 1, die gemeinsam ein oder mehrere Antennensysteme 2 vor einem direkten Blitzeinschlag schützen sollen und eine Ummantelung mit Ferritringen 3 aufweisen, können nebeneinander verwendet werden.

Claims

Blitzfangstab (1) zum Schutz zumindest eines Antennensystems (2) vor Blitzeinschlägen, wobei der Blitzfangstab (1) dafür vorgesehen ist, in räumlicher Nähe zu dem zumindest einen Antennensystem (2) und zumindest teilweise in dessen Abstrahlrichtung angeordnet zu sein, wobei der Blitzfangstab (1) zumindest auf einem Teil seiner Länge mit einem ferrithaltigen Material geschlossen umgeben ist und wobei es sich bei dem ferrithaltigen Material um zumindest einen Ferritring (3) handelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Blitzfangstab (1) verschieden dicke Segmente (6 ₁, 6 ₂ bis 6 _n) aufweist, so dass Ferritringe (3; 3 ₁ bis 3 _n) mit verschiedenen Innendurchmessern fest in Position gehalten sind.
Blitzfangstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Ferritring (3) mittels einer Klebeverbindung und/oder Schraubverbindung fest mit dem Blitzfangstab (1) verbindbar ist.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritring (3) aus einem aufgewickelten Band gefertigt ist.
Blitzfangstab nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgewickelte Band eine erste Schicht (13) aufweist, die aus magnetisierbarem Eisen besteht und eine zweite Schicht (14) aufweist, die isolierend ist und aus einem Oxid oder Nitrid oder aus einem isolierenden Magnesiumoxid besteht.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blitzfangstab (1) an der Stelle mit dem zumindest einen Ferritring (3) geschlossen umgeben ist, an der ein Oberflächenstrom seinen Maximalwert aufweist, der durch das von dem Antennensystem (2) ausgesendeten elektromagnetischen Feld induziert ist.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blitzfangstab (1) mit Ausnahme seiner Spitze (5) vollständig mit dem ferrithaltigen Material geschlossen umgeben ist.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blitzfangstab (1) von dem Antennensystem (2) derart beabstandet ist, dass ein Innenwinkel (10) zwischen 70° und 80° zwischen dem Blitzfangstab (1) und einer Linie (11) von einer Spitze (5) des Blitzfangstabs (1) zu einer Spitze (12) des Antennensystems (2) gebildet ist.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blitzfangstab (1) ganz oder teilweise in Richtung des zu schützenden Antennensystems (2) geneigt ist.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blitzfangstab (1) ganz oder teilweise in Form einer Helix ausgebildet ist.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferrithaltige Material eine möglichst hohe Impedanz über den mit dem zumindest einen Antennensystem (2) zu betreibenden Frequenzbereich aufweist.
Blitzfangstab nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennensystem (2) breitbandig arbeitet und/oder ein Omnistrahler ist.