DE102012003460A1

DE102012003460A1 - Multiband-Empfangsantenne für den kombinierten Empfang von Satellitensignalen und terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen

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Publication number: DE102012003460A1
Application number: DE102012003460A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Lindenmeier Stefan; Prof. Dr.-Ing. Lindenmeier Heinz; Prof. Dr.-Ing. Reiter Leopold; Prof. Dr.-Ing. Hopf Jochen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2012-09-20
Also published as: US9553365B2; CN103403961A; CN103403961B; EP2664025B1; WO2012123125A1; US20140002319A1; EP2664025A1

Abstract

Multiband-Empfangsantenne (1) für den kombinierten Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale mindestens eines zirkular polarisiert ausstrahlenden Satellitenfunkdienstes und von terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen über einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche (6) als Masse mit mindestens einer, dem mindestens einen Satellitenfunkdienst mit der Sendfrequenz fs1 und der Freiraumwellenlänge λs1 zugeordneten Satellitenempfangsantenne (3) mit Satelliten-Antennenanschluss (5) und einer terrestrisch, linear polarisiert ausgestrahlte Rundfunksignale empfangenden Linearantenne (12) mit gesondertem Linearantennenanschluss (14) gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die mindestens eine Satellitenempfangsantenne (3) enthält einen bezüglich ihres Zentrums Z rotationssymmetrischen Ringleitungsstrahler (2), welcher durch eine polygonale oder kreisförmige geschlossene Ringleitung mit der gestreckten Länge L in einer zur leitenden Grundfläche (6) parallelen Ebene mit der Höhe (9) mit h < λs 1/8 über der leitenden Grundfläche (6) verlaufend gestaltet ist – über den Umfang der Länge (L) des Ringleitungsstrahlers (2) der Satellitenempfangsantenne (3) sind mehrere (N) vertikale, zur leitenden Grundfläche (6) hin verlaufende Strahler...

Description

Die Erfindung betrifft eine Multiband-Empfangsantenne 1 für den kombinierten Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale mindestens eines zirkular polarisiert ausstrahlenden Satellitenfunkdienstes und von terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen über einer im wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche 6 als Masse mit mindestens einer, dem mindestens einen Satellitenfunkdienst mit der Sendfrequenz fs1 zugeordneten Satellitenempfangsantenne 3 mit Satelliten-Antennenanschluss 5 und einer terrestrisch linear polarisiert ausgestrahlte Rundfunksignale empfangenden Linearantenne 12 mit gesondertem Linearantennenanschluss 18.
Terrestrisch ausgestrahlte Rundfunk-Signale des Hörrundfunks werden in den Frequenzbereichen der Rundfunkbänder AM und FM mit elektromagnetischen Wellen ausgestrahlt, deren Wellenlängen nicht kürzer sind als ca. 2 m. Neuere Entwicklungen mit stabförmigen senkrecht auf der Fahrzeugkarosserie angebrachten aktiven Antennen als leitende Grundfläche für die beiden genannten Rundfunkbänder haben zu kleinen Antennenlängen von etwa 20 cm geführt. Im Fahrzeugbau wird jedoch häufig eine weitere Verkürzung solcher Antennen gefordert.
Aufgrund der knappen Bauräume besteht bei Fahrzeugantennen die wesentliche Anforderung nach Kleinheit und insbesondere danach, den Grundriss der Antenne zu minimieren. Insbesondere für Satellitenfunkdienste als erstem Funkdienst 1 ist die Kombination von Satellitenantennen und Antennen für andere Funkdienste 2 auf engem Raum aufgrund der Strahlungskopplung zwischen den Antennen und der damit verbundenen Verformung des Richtdiagramms der Satellitenantenne problematisch. Dies ist insbesondere durch das knapp bemessene Link-Budget begründet, welches bei drastischer Verformung des Richtdiagramms zum Abriss der Funkverbindung führen kann. Zum Beispiel wird für Satellitenantennen nach dem Standard des Satellitenrundfunks SDARS im Elevationswinkelbereich z. B. zwischen 25 bzw. 30 Grad und 60 bzw. 90 Grad ein Antennengewinn je nach Betreiber von konstant z. B. 2 dBi bzw. z. B. 3 dBi für zirkulare Polarisation streng gefordert. Diese Forderung besteht für eine auf einer im Zentrum einer ebenen leitenden Grundplatte aufgebauten Antenne. Diese Forderung ist nur dann einzuhalten, wenn die Abweichung von der idealen Strahlungscharakteristik in keinem Raumwinkel nicht mehr als ca. 0,5 dB beträgt. Somit ist das Richtdiagramm insbesondere im Hinblick von dem auf Fahrzeugen für Antennen bekannten Maßstab extrem eng toleriert. In der DE 101 08 910 ist z. B. die Bauform einer Antenne angegeben, welche die Einhaltung des eng tolerierten Richtdiagramms ermöglicht. Mit Antennen dieser Bauform lässt sich der im Bereich des Zenitwinkels geforderte Antennengewinn im Allgemeinen problemfrei realisieren. Bei dieser Antenne ist der Empfang terrestrisch ausgestrahlter Signale nach dem SDARS-Standard mit einer Monopolantenne kombiniert, wodurch sich eine für die Anwendung auf Fahrzeugen vorteilhafte kleine Bauform der für den ersten Funkdienst 1 kombinierten Antenne ergibt. Eine enge Toleranzforderung ist entsprechend für den Aufbau auf einem Fahrzeug weitgehend aufrecht zu erhalten. Neben diesem Satelliten-Rundfunkdienst sollen auch weitere Satellitenfunkdienste ermöglicht sein, wie z. B. das Global Positioning System (GPS). Eine Antenne nach dem Stande der Technik, wie sie in der DE 101 08 910 angegeben ist, ist jedoch aufgrund ihrer geringen Höhe keinesfalls geeignet, terrestrisch ausgestrahlte Rundfunk-Signale des Hörrundfunks in den Frequenzbereichen der Rundfunkbänder AM mit Freiraum-Wellenlängen zwischen 600 m und 10 m sowie das FM-Rundfunkband mit circa 3 m Freiraumwellenlänge zu empfangen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Multiband-Antenne mit besonders kleinem Grundriss und besonders kleiner Höhe für den kombinierten Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale mindestens eines zirkular polarisiert ausstrahlenden Satellitenfunkdienstes und von terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen in den Rundfunkbändern AM und FM anzugeben. Ferner soll die Möglichkeit bestehen, terrestrische Funkdienste höherer Frequenzen, wie z. B. DAB_VHF, GSM900, GSM 1800, UMTS und DAB L-Band mit einzubeziehen.
Es werden Maßnahmen für die Gestaltung von im Nahfeld einer ersten Antenne für einen ersten Funkdienst mit eng toleriertem Antennenrichtdiagramm angebrachten bzw. mit dieser kombinierten Antenne für weitere Funkdienste angegeben, welche die Nachteile der Verformung des Antennenrichtdiagramms der Antenne für den ersten Funkdienst vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei einer Antenne nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch die folgenden kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs und die in den weiteren Ansprüchen vorgeschlagenen Maßnahmen gelöst.
Die Merkmale lauten:

– die mindestens eine Satellitenempfangsantenne 3 enthält einen bezüglich ihres Zentrums Z rotationssymmetrischen Ringleitungsstrahler 2, welcher durch eine polygonale oder kreisförmige geschlossene Ringleitung mit der gestreckten Länge L < Freiraum-Wellenlänge λ in einer zur leitenden Grundfläche 6 parallelen Ebene mit der Höhe 9 mit h < λ/8 über der leitenden Grundfläche 6 verlaufend gestaltet ist
– über den Umfang der Länge L des Ringleitungsstrahlers 2 der Satellitenempfangsantenne 3 sind mehrere N vertikale, zur leitenden Grundfläche 6 hin verlaufende Strahler 4 in gleich langen gestreckten Längenabständen L/N der Struktur voneinander entfernt über Ringleitungs-Anschlusspunkte 7 an den Ringleitungsstrahler 2 angeschlossen
– der Ringleitungsstrahler 2 ist über mindestens einen der vertikalen Strahler 4 erregt, zwischen dessen unterem Ende und der leitenden Grundfläche 6 über eine Kapazität 15 ein Satelliten-Antennenanschluss 5 gebildet ist und wobei die mindestens eine Satellitenempfangsantenne 3 zirkular polarisiert ist.
– die übrigen vertikalen Strahler 4 sind an ihrem unteren Ende jeweils über eine Kapazität 15b, 15c, 15d an einen Masse-Anschlusspunkt 11 an die leitende Grundfläche 6 angeschlossen.
– die Linearantenne 12 enthält einen vertikal zur leitenden Grundfläche 6 orientierten und durch das Zentrum Z des Ringleitungsstrahlers 2 verlaufenden, im Wesentlichen stabförmigen Monopol 13, an dessen unterem Ende, zusammen mit der leitenden Grundfläche 6 die Monopol-Anschlussstelle 14 zur Auskopplung der linear polarisiert ausgestrahlten Rundfunksignale gebildet ist
– mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 ist zur Bildung einer Dachkapazität 10 eine aus drahtförmigem Leiter 17 gebildete und um eine im Wesentlichen horizontal orientierte Längs-Mittellinie M oszillierend sich ausbreitende, im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 mit der Periode 19 und der Schwingweite 18 leitend verbunden
– sowohl die Periode 19 als auch die Schwingweite 18 ist jeweils kleiner gewählt als die halbe Freiraumwellenlänge λs1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der höchsten Sendefrequenz fs1.

Mit einer Satellitenantenne 3 nach der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass die erfindungsgemäße Gestaltung einer Dachkapazität 8 eines im Zentrum der Satellitenantenne befindlichen vertikalen stabförmigen Monopols 13 das eng tolerierte Richtdiagramm der Satellitenantenne 3 bei der erfindungsgemäßen Gestaltung praktisch nicht beeinflusst. Auf diese Weise ist es möglich, die terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignale im AM- und FM-Frequenzbereich mit einer extrem niedrigen Bauhöhe 29 der Multiband-Empfangsantenne 1 zu empfangen. Diese Forderung wird insbesondere für Autoantennen erhoben, wobei aufgrund der durch die Fahrzeugkarosserie bewirkte Drehung der elektrischen Felder im FM-Frequenzbereich mit vertikaler Polarisation also mit dem vertikal orientierten stabförmigen Monopol 13 erfolgt. Die häufig gestellte Forderung nach einer kombinierten Antenne mit einer Bauhöhe von lediglich circa 7 cm erzwingt die Gestaltung einer hinreichend großen Dachkapazität. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Dachkapazität 10 in Form einer Längs-Mittellinie M oszillierend sich ausbreitenden, im Wesentlichen periodischen Leiterstruktur 24 mit der Periode 19 und der Schwingweite 18 ist insbesondere das azimutale Richtdiagramm der Satellitenantenne 3 nach der Erfindung auch bei relativ großer Längsausdehnung der periodischen Leiterstruktur 24 praktisch unbeeinflusst. Häufig kommt im Fahrzeugbau die Zusatzforderung hinzu, wonach auch die Querabmessung der Antenne strengen Auflagen unterliegt. Dadurch lässt sich die Dachkapazität 8 nicht mehr rotationssymmetrisch gestalten. Dies führt zu der Forderung, dass das Verhältnis von Längsausdehnung zu Querausdehnung der Dachkapazität mindestens 3:1 bis hin zum Verhältnis 8:1 gewählt werden muss. Das geforderte azimutale Runddiagramm der Satellitenantenne ließe sich mit einer flächig leitend gestalteten Dachkapazität nicht erreichen. Im Gegensatz hierzu kann mithilfe der Kombination der erfindungsgemäßen Satellitenantenne 3 mit dem stabförmigen Monopol 13 mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Dachkapazität 10 dieses Problem auch wirtschaftlich vorteilhaft gelöst werden.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen im Einzelnen:
1: Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung mit Satellitenempfangsantenne 3 mit rotationssymmetrischem Ringleitungsstrahler 2 und vertikalen, zur leitenden Grundfläche 6 hin verlaufenden Strahlern 4 und Satelliten-Antennenanschluss 5, kombiniert mit dem stabförmigen Monopol 13 mit Dachkapazität 10 in der Form einer Mäanderstruktur 25 aus drahtförmigem Leiter 17,
2: Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung wie in 1, jedoch mit einem stabförmigen Monopol 13, dessen Eigeninduktivität durch eine im Wesentlichen zylindrische Drahtwicklung 35, welche auf einem stabförmigen dielektrischen Körper aufgewickelt ist, erhöht ist.
3:

a) Periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 10 als periodische Mäanderstruktur mit der Periode 19 nach der Erfindung innerhalb des virtuellen Streifens 21 gestaltet. Der stabförmige Monopol 13 ist mit der periodischen Leiterstruktur 24 leitend verbunden ist.
b) Wie in Figur a), jedoch ist die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 10 als periodische Dreiecksstruktur mit der Periode 19 nach der Erfindung innerhalb des virtuellen Streifens 21 gestaltet
c) zur Vergrößerung der Dachkapazität 8 sind mindestens zwei im Wesentlichen gleiche periodische Leiterstrukturen 24 in mit der Längsseite zueinander parallel in virtuellen Streifen 21 angeordnet. Die zwei periodischen Leiterstrukturen 24 sind leitend mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 verbunden.

4:

a) Draufsicht auf eine Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung mit einer konzentrisch zur ersten Satellitenantenne 3a mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt und einer weiteren Satellitenantenne 3b für einen Satellitenfunkdienst mit niedrigerer Sendefrequenz fs2 und einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf ebenfalls gerade 2π beträgt vorhanden ist. Für die beispielhafte Gestaltung einer in ihrer azimutalen Hauptrichtung einstellbaren Richtantenne ist eine dritte Satellitenantenne 3c für den Empfang desselben Satellitensignals wie das der ersten Satellitenantenne 3a vorhanden, deren laufende Leitungswelle den Phasenunterschied über einen Umlauf von gerade 4π einnimmt. Die einstellbare Hauptrichtung kann aus der Überlagerung der Signale der ersten 3a und der dritten 3c Satellitenantenne über einen in der Combiner-Phase einstellbaren Antennen-Combiner realisiert werden.
b) Dachkapazität 10 wie in 3b. Die als Dreiecksstruktur gestaltete periodische Leiterstruktur 24 ist jedoch als Drahtwicklung mit der Periode 19 auf einem dünnen dielektrischen plattenförmigen Wickelkörper 28 von der Form des virtuellen Streifens 21 ausgeführt.

5: Zeigt zum Vergleich eine Dachkapazität, welche flächig leitend gestaltet ist und das Richtdiagramm der Satellitenantenne 3 untolerierbar beeinflusst.
6: Die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 10 ist als Mäanderstruktur in der Weise gestaltet, dass jeweils die beiden Schenkel auf beiden Seiten der Mittellinie M um den Neigungswinkel 16 gegenüber dem horizontal liegenden virtuellen Streifen 21 nach unten abgewinkelt sind. Dabei sind die Abmessungen der Mäanderstruktur so gewählt, dass deren vertikale Projektion auf den virtuellen Streifen 21 diesen ausfüllt und der Neigungswinkel 16 etwa den Wert von 60° einnimmt.
7: Multiband-Empfangsantenne nach der Erfindung wie in 6 jedoch mit einer Satellitenempfangsantenne 3a und mit Phasenunterschied über einen Umlauf von 2π und mit konzentrischer Satellitenantenne 3b für den Empfang eines weiteren Satellitendienstes bei niedrigerer Frequenz, bzw. wahlweise mit einem Phasenunterschied über einen Umlauf von 4π bei derselben Frequenz wie Satellitenempfangsantenne 3a für die Kombination der Satelliten-Antennenanschlüsse 5a und 5b durch Überlagerung der Empfangssignale über einen einstellbaren Antennen-Phase-Combiner zur Einstellung der azimutalen Hauptrichtung des Richtdiagramms.
8: vertikaler Strahler 4 mit Dachkapazität 8 für eine Antenne nach der Erfindung mit teilweiser Überdeckung 30 der Drahtwicklung 35 zur Erhöhung der Empfangsspannung des stabförmigen Monopols 13 im UKW-Frequenzbereich durch rohrförmige Gestaltung des elektrisch isolierenden Rundstabs 39 in seinem unteren Abschnitt zur kapazitiven Ankopplung an die Drahtwicklung mit elektrisch leitendem Rundstab 38 mit Monopol-Anschlussstelle 14.
(die Satellitenempfangsantenne ist nicht dargestellt)

a) perspektivische Darstellung
b) Längsschnittdarstellung

9: vertikaler Strahler 4 mit Dachkapazität 8 wie in 8 jedoch mit elektrisch leitender Buchse 41 mit innerem, elektrisch isolierendem Kunststoffrohr 40 zur mechanisch formschlüssigen Aufnahme der auf dem elektrisch isolierenden Rundstab 39 befindlichem zylindrischen Drahtwicklung 35. Der an jeder Stelle geforderte Monopol-Ringleitungs-Abstand 37 sollte 15% der inneren Ringleitungs-Weite 36 nicht unterschreiten.
Der Ringleitungsstrahler 2 der Satellitenantenne 3 nach der Erfindung, in 1 unten, ist beispielhaft als eine passive Resonanzstruktur für eine Sende- oder Empfangsantenne gestaltet, welche die Abstrahlung bzw. den Empfang von im Wesentlichen zirkular polarisierten Wellen in einem Elevationswinkelbereich zwischen theta = 0° (vertikal) und theta = 65° und im Wesentlichen vertikal polarisierter Wellen in einem Elevationswinkelbereich zwischen theta = 90° und theta = 85° ermöglicht, wobei theta den Winkel der einfallenden Welle gegenüber der Vertikalen beschreibt. Azimutal wird dabei im Allgemeinen Rundstrahlung angestrebt. In diesem Zusammenhang wird der Sendemodus der Satelliten-Empfangsantenne lediglich zur Erläuterung der Antenneneigenschaften unter Bezug auf die Reziprozitätseigenschaft betrachtet. Die passive Resonanzstruktur kann dabei für unterschiedliche Moden gestaltet werden.
Die Verteilung der Ströme auf einer Antenne im Empfangsbetrieb ist vom Abschlusswiderstand an der Antennenanschlussstelle 5 abhängig. Im Gegensatz hierzu ist im Sendebetrieb die auf den Speisestrom an der Antennenanschlussstelle 5 bezogene Verteilung der Ströme auf den Antennenleitern vom Quellwiderstand der speisenden Signalquelle unabhängig und ist somit eindeutig mit dem Richtdiagramm und der Polarisation der Antenne verknüpft. 1 zeigt eine Satellitenantenne 3 nach der Erfindung mit einem als Resonanzstruktur gestalteten quadratischen Ringleitungsstrahler 2 zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Fernfeldes. Der Ringleitungsstrahler 2 ist in einer horizontalen Ebene mit der Höhe h 9 über der leitenden Grundfläche 6 verlaufend gestaltet, so dass er in Bezug auf die leitende Grundfläche 6 eine elektrische Leitung bildet mit einem Wellenwiderstand, der sich aus der Höhe und dem wirksamen Durchmesser des im Wesentlichen drahtförmigen Ringleitungs-Leiters ergibt. Zur Erzeugung der gewünschten zirkularen Polarisation mit azimutal abhängiger Phase einer Drehrichtung der Strahlung im Fernfeld ist es notwendig, auf dem Ringleitungsstrahler 2 im Sendefall eine ausschließlich in einer Richtung sich ausbreitenden Leitungswelle zu erregen.
Zur Erzeugung der Resonanz ist die gestreckte Länge L der Ringleitung des Ringleitungsstrahlers 2 derart gewählt, dass sie im Wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches der Leitungswellenlänge beträgt, wobei die Leitungswellenlängen gleich der Freiraumwellenlänge λs1 ist. Für W = ganzzahlig, das heißt vollständige Leitungswellenlängen auf der Ringsstruktur ergibt sich somit für deren gestreckte Länge im wesentlichen L = W·λs1.
Für den Satellitenempfang mit azimutalem Runddiagramm ist die einfache Resonanz mit W = 1 zu wählen. Die gestreckte Länge L kann dann auch kürzer als die Freiraumwellenlänge λs1 gestaltet werden.
Eine wesentliche Eigenschaft einer Antenne nach der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit zur besonders aufwandsarmen Herstellung. Eine diesbezüglich herausragend vorteilhafte Form der Antenne mit quadratischem Ringleitungsstrahler 2 ist ihrem Wesen in den 1 und 2 dargestellt. Der Ringleitungsstrahler 2 mit den vertikalen Strahlern 4a, 4b, 4c, 4d kann zusammen mit den an ihrem unteren Ende individuell ausgeformten, flächigen Kapazitätselektroden 32a, 32b, 32c, 32d zum Beispiel aus einem zusammenhängenden, gestanzten und geformten Blechteil hergestellt werden. Auch die Wellenwiderstände der Teilstücke des Ringleitungsstrahlers 2 können durch Wahl der Breite der Verbindungsstücke individuell gestaltet werden. Die bezüglich der Wellenausbreitung unidirektionale Wirkung der elektromagnetischen Erregung der Ringleitung 2 sowie die Impedanz-Anpassung am Satelliten-Antennenanschluss 5 ist durch die Dimensionierung der Kapazitätselektroden 32a, 32b, 32c, sowie durch die Ankopplungen über die Kapazitätselektrode 32d an den vertikalen Strahler 4d in Verbindung mit der Gestaltung der Wellenwiderstände der Teilstücke des Ringstrahlers erreichbar.
Die elektrisch leitende Grundfläche 6 ist vorzugsweise als leitend beschichtete Leiterplatte ausgeführt. Die als Kapazitäten 15 realisierten Ankopplungen an die vertikalen Strahler sind in der Weise gebildet, dass die Kapazitätselektroden 32a, 32b, 32c, 32d zur Ankopplung von drei vertikalen Strahlern 4a, 4b, 4c an die elektrisch leitende Grundfläche 6 gestaltet sind. Zur Gestaltung und zur kapazitiven Ankopplung des vierten vertikalen Strahlers 4d an den Antennenanschluss 5 ist dieser als eine von der leitenden Schicht der Leiterplatte isolierte, flächige Gegenelektrode 34 gestaltet. In besonders aufwandsarmer Weise besteht somit die Möglichkeit, die wesentlichen für die Funktion der Antenne notwendigen Abmessungen über ein gestanztes und geformtes Blechteil mit den Vorzügen der hohen Reproduzierbarkeit herzustellen. Das Blechteil und die als Leiterplatte ausgeführte elektrisch leitende Grundfläche 6 können beispielhaft durch eine aufwandsarme Verklebung und somit ohne ein aufwändigeres Löten miteinander verbunden werden. Die Verbindung zu einem Empfänger kann auf bekannte Weise zum Beispiel durch Anschluss einer Micro-Streifenleitung oder einer Koaxialleitung, ausgehend vom Antennenanschluss 5, realisiert werden.
Erfindungsgemäß kann die elektromagnetische Erregung einer Ringleitung auch über die Einspeisung an λ/4 voneinander entfernten Ringleitungs-Koppelpunkten 7 von um 90° in der Phase unterschiedlichen Signalen erfolgen.
Die Satellitenantenne 3 nach der Erfindung ist im Hinblick auf die Störbarkeit ihres Strahlungsdiagramms im Vergleich zu anderen zirkular polarisierten Antennen besonders robust. Zusammen mit der erfindungsgemäßen Kombination mit dem in ihrem Zentrum befindlichen stabförmigen Monopol 13 mit seiner erfindungsgemäß gestalteten Dachkapazität 10 liefert die Erfindung auch bei großen Streifenlängen 23 eine Lösung, die für die Satellitenantennen vorgegebenen Toleranzwerte von circa 0,5 dB einzuhalten.
Die mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 leitend verbundene, zur Bildung seiner Dachkapazität 10 aus drahtförmigem Leiter 17 gebildete und um eine im Wesentlichen horizontal orientierte Längs-Mittellinie M oszillierend sich ausbreitende, im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 mit der Periode 19 und der Streifenbreite 22 ist bezüglich der einfallenden elektromagnetischen Wellen vom Satelliten auf der Frequenz fs1 weitgehend transparent. Erfindungswesentlich hierbei ist, dass die statische Kapazität, welche für die Bildung der AM/FM-Antenne notwendig ist, durch die drahtförmige Gestaltung beigegebener Fläche des virtuellen Streifens 21 einen nahezu unmessbaren Größenverlust erleidet.
Zur einfachen Erläuterung der Lage und Ausführung der unterschiedlichen Strukturen der Dachkapazität 10 wird der durch die Längs-Mittellinie M eines länglichen, bezüglich seiner Fläche im Wesentlichen horizontal orientierten virtuellen Streifens 21 eingeführt. Der Streifen 21 besitzt die Streifenlänge 23 und die Streifenbreite 22, wobei die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 im Wesentlichen in der Fläche dieses Streifens 21 verlaufend gestaltet ist, so dass in der Draufsicht die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 mit der Schwingweite 18 innerhalb der Umrandung des Streifens 22 angeordnet und diese im Wesentlichen ausfüllt. Gute Ergebnisse wurden z. B. für eine Multiband-Empfangsantenne 1 für die Frequenzbereiche AM, UKW und SDARS mit einer Streifenlänge 23 von etwa 12 cm, einer Streifenbreite 22 = Schwingweite 18 von etwa 2,5 cm und einer Periode 19 von 1 cm bei einer Antennen-Bauhöhe 29 von etwa 7 cm erreicht.
Würde man von einer Dachkapazität gemäß der Erfindung absehen und diese flächig leitend, wie in 5 dargestellt, gestalten, so ergäbe insbesondere bei einem azimutalen Einfall elektromagnetischer Wellen senkrecht zur Längs-Mittellinie M eine untolerierbare Verformung des azimutalen Richtdiagramms. Die erfindungsgemäße, um die Längs-Mittellinie M sich oszillierend ausbreitende, im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 löst dieses Problem. Erfindungsgemäß sollte deshalb die Streifenbreite 22 hinreichend klein gewählt werden. Bei der häufig gestellten Forderung einer Streifenlänge 23, welche mindestens dreimal so groß ist wie die Streifenbreite 22 ergeben sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besonders geringe Einflüsse auf das Richtdiagramm der Satellitenantenne, wenn die Streifenbreite 22 nicht größer als 3/8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Periode 19 nicht größer als 1/4 der Freiraumwellenlänge λs1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der höchsten Frequenz fs1 gewählt ist. Im Interesse einer möglichst kleinen Streifenbreite 22 ist es erfindungsgemäß vorteilhaft zur Vergrößerung der Dachkapazität 8 mindestens zwei im Wesentlichen gleiche periodische Leiterstrukturen 24, wie in 3c dargestellt, in mit der Längsseite zueinander parallel in kleinem Abstand voneinander geführten virtuellen Streifen 21 anzuordnen und die mindestens zwei periodischen Leiterstrukturen 24 leitend mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 zu verbinden.
In Analogie zu einer Mäanderstruktur 25 kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 10 als im Wesentlichen periodische Dreiecksstruktur mit der Periode 19 gestaltet werden, welche den virtuellen Streifen 21 im Wesentlichen voll ausfüllt, wobei die Streifenlänge 23 etwa 4,8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Streifenbreite 22 etwa 0.15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen und der stabförmige Monopol 13 etwa in der Mitte des virtuellen Streifens 21 mit der periodischen Leiterstruktur 24 leitend verbunden ist. In einer ähnlichen Darstellung kann die als Dreiecksstruktur gestaltete periodische Leiterstruktur 24, wie in 4b dargestellt, als Drahtwicklung mit der Periode 19 auf einem dielektrischen plattenförmigen Wickelkörper 28 von der Form des virtuellen Streifens 21 ausgeführt werden.
In einer beispielhaften, besonders günstigen praktischen Ausführung einer Multiband-Empfangsantenne 1 für den Satellitenfunkdienst SDARS bei der Frequenz fs1 von circa 2,3 GHz und einer Freiraumwellenlänge λs1 = 13 cm ist die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 10 als im Wesentlichen periodische Mäanderstruktur mit der Periode 19 gestaltet. Diese füllt den virtuellen Streifen 21 im Wesentlichen voll aus, wobei die Streifenlänge 23 etwa 0,8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Streifenbreite 22 etwa 0.15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen und der stabförmige Monopol 13 etwa in der Mitte des virtuellen Streifens 21 mit der periodischen Leiterstruktur 24 leitend verbunden ist. Die Höhe des stabförmigen Monopols 13, welcher die Gesamthöhe der Multiband-Empfangsantenne 1 bestimmt, beträgt dabei etwa die Hälfte der Freiraumwellenlänge λs1. Zur Erzeugung einer Resonanz in der Umgebung des FM-Frequenzbandes ist der stabförmige Monopol 13 zur Erhöhung seiner Eigeninduktivität durch eine im Wesentlichen zylindrische Drahtwicklung 35 wie in 2 ausgeführt, welche auf einem stabförmigen dielektrischen Körper aufgewickelt ist.
Kommt im Fahrzeugbau die Zusatzforderung hinzu, wonach auch die Querabmessung der Antenne strengen Auflagen unterliegt, so kann die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 10 als Mäanderstruktur, wie in 5 dargestellt, in der Weise gestaltet werden, dass beide Schenkel der Mäander auf beiden Seiten der Mittellinie M jeweils um den Neigungswinkel 16 gegenüber dem horizontal liegenden virtuellen Streifen 21 nach unten abgewinkelt sind und die Abmessungen der Mäanderstruktur so gewählt sind, dass deren vertikale Projektion auf den virtuellen Streifen 21 diesen ausfüllt und der Neigungswinkel 16 etwa den Wert von 60° einnimmt.
4a zeigt die Draufsicht und 7 die perspektivische Sicht auf eine Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung mit mehreren konzentrisch zueinander orientierten Satellitenantennen. Beispielhaft wird hier vorausgesetzt, dass die innerste der Satellitenantennen 3a bei einer Resonanz auf der Frequenz fs1 mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, betrieben ist, wie sie z. B. für den azimutalen Rundempfang von SDARS-Rundfunksignalen geeignet ist. Eine weitere Satellitenantenne 3b für einen Satellitenfunkdienst mit niedrigerer Sendefrequenz fs2 und einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf ebenfalls gerade 2π beträgt, ist zum Beispiel für den Empfang von GPS-Signalen geeignet.
Konzentrisch zur ersten Satellitenantenne 3a mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, ist in 4a und 7 jeweils eine weitere Satellitenantenne 3b für den Empfang desselben Satellitensignals, jedoch mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 4π beträgt, vorhanden. Bei Kombination der Satelliten-Antennenanschlüsse 5a und 5b durch Überlagerung der Empfangssignale der beiden Satellitenantennen 3a, 3b über einen Antennen-Combiner mit einstellbarer Combiner-Phase zu einem gemeinsamen Richtantennen-Anschluss ergibt sich durch Einstellung der Combiner-Phase eine in ihrer azimutalen Hauptrichtung einstellbare Satelliten-Richtantenne. Ergänzt man die Multiband-Empfangsantenne um eine dritte Satellitenantenne 3c, wie es in 4a skizziert ist, so kann diese z. B. zusätzlich für den Empfang eines weiteren Satellitendienstes auf einer anderen Frequenz, wie zum Beispiel für den Empfang von GPS-Signalen, eingesetzt werden.
Diese Beispiele zeigen besonders deutlich die vielseitige Gestaltbarkeit der Multiband-Empfangsantenne für eine Reihe von Satellitenfunkdiensten SDARS, GPS etc. in Verbindung mit terrestrischen Funkdiensten wie zum Beispiel AM/FM, DAB im VHF- und im L-Band, welche durch besondere Ausgestaltung des stabförmigen Monopols 13 einbezogen werden können. Insbesondere bei der Gestaltung einer niedrigen Bauhöhe 29 der Antenne nach der Erfindung zeigt es sich als besonders vorteilhaft, den vertikalen Strahler 4 nach Angaben in der DE 10 2009 037 722 A1 zu gestalten. Bei einer Bauhöhe 29 von 15 cm und kleiner wird dort vorgesehen, die auf dem elektrisch isolierenden Rundstab 39 des Monopols 13 aufgebrachte Drahtwicklung 35 zur Erhöhung der Empfangsspannung des Antennenstabs im UKW-Frequenzbereich über eine geeignete Länge – in 8 Überdeckung 30 – kapazitiv zu überdecken. Dies ist, angewandt auf eine Antenne nach der Erfindung, beispielhaft in der 8a perspektivisch und in 8b im Längsschnitt dargestellt.
Dort ist der elektrisch isolierende Rundstab 39 als Kunststoff-Stab ausgeführt, welcher in seinem unteren Abschnitt rohrförmig gestaltet ist. Zur kapazitiven Ankopplung an die Drahtwicklung ist in die rohrförmige Öffnung ein elektrisch leitender Rundstab 38 eingeführt, dessen unteres Ende die Monopol-Anschlussstelle 14 bildet. Auf vorteilhafte Weise kann mithilfe der kapazitiven Kopplung dabei die arbeitstechnisch aufwändige galvanische Verbindung des Drahtes mit der Monopol-Anschlussstelle 14 vermieden werden.
Die Erhöhung der Empfangsspannung an der Monopol-Anschlussstelle 14 im UKW-Frequenzbereich durch die oben beschriebenen Maßnahmen lässt sich besonders vorteilhaft nutzen, wenn die der Monopol-Anschlussstelle 14 unmittelbar nachfolgende Antennenschaltung mit hochohmigen aktiven Elementen ausgestattet ist, wie zum Beispiel mit Feldeffekttransistoren mit kleiner Eingangskapazität. Solche Schaltungen sind beispielsweise in der EP 1 246 294 A3 und in der EP 1 406 349 A3 beschrieben.
Auf ähnliche Weise vorteilhaft kann die Verbindung der Drahtwicklung kapazitiv mit der Monopol-Anschlussstelle 14 mithilfe einer elektrisch leitenden Buchse 41 erfolgen, welche in ihrem Inneren mit einem Kunststoffrohr 40 ausgekleidet ist. In diese ist die auf dem elektrisch isolierenden Rundstab 39 befindliche zylindrische Drahtwicklung 35 mechanisch formschlüssig eingeführt und die Überdeckung 30 auf diese Weise hergestellt ist. 9 zeigt den stabförmigen Monopol 13 mit mäanderförmiger Dachkapazität 8 nach der Erfindung, das elektrisch isolierende Kunststoffrohr 40 und die elektrisch leitende Buchse 41, an deren unterem Ende die Monopol-Anschlussstelle 14 gebildet ist.
Um die Stromverteilung auf der Ringleitung der Satellitenantenne 3 durch den in ihrem Zentrum befindlichen stabförmigen Monopol 13 nicht merklich zu stören, ist es vorteilhaft, einen Mindestwert für den Monopol-Ringleitungs-Abstand 37 – wie in 9 dargestellt – einzuhalten. Definiert man den lichten Abstand jeweils zwischen zwei azimutal einander gegenüberliegenden Punkten am inneren Rand der Ringleitung als die innere Ringleitungs-Weite 36 und den Abstand zwischen einem solchen Punkt am inneren Rand der Ringleitung und dem dazu nächstliegenden Punkt auf einem elektrischen Leiter des stabförmigen Monopols 13 als Monopol-Ringleitungs-Abstand 37, so sollte dieser Monopol-Ringleitungs-Abstand 37 den Wert von etwa 15% der betreffenden inneren Ringleitungs-Weite 36 an dieser Stelle nicht unterschreiten. Dieser Abstand sollte für alle azimutalen Richtungen der x-y-Ebene auf der Ringleitung und für alle Raumpunkte x, y, z auf den stabförmigen Monopol 13 eingehalten werden. Insbesondere bei Satellitenantennen für sehr hohe Frequenzen und kleiner innerer Ringleitungs-Weite 36 ist es deshalb vorteilhaft, den stabförmigen Monopol 13 an seinem unteren Ende, wie in den 8a und 8b dargestellt, mit einem entsprechend schlanken elektrisch leitenden Rundstab 38 zur sicheren Einhaltung des geforderten Mindestwerts für den Monopol-Ringleitungs-Abstand 37 auszuführen.
Für die vertikal polarisierten Signale der terrestrischen Funkdienste höherer Frequenzen, wie z. B. GSM900, GSM 1800, UMTS und DAB L-Band ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, den unteren Teil des vertikalen Strahlers 4 als elektrisch leitenden Rundstab 38 entsprechend der Resonanzlänge von zum Beispiel einer Viertelwellenlänge eines der genannten Funkdienste zu gestalten und im oberen Teil des stabförmigen Monopols 13 die auf dem stabförmigen dielektrischen Körper des Monopols 13 aufgebrachte Drahtwicklung 35 in der Weise zu gestalten, dass sich im UKW-Frequenzbereich in Verbindung mit der mäanderförmigen Dachkapazität die oben beschriebene UKW-Resonanz einstellt. Zusätzlich können durch entsprechende Gestaltung der Drahtwicklung 35 auch für die Frequenzen für mehrere der oben genannten Funkdienste höherer Frequenzen Resonanzen realisiert werden. Eine Kombination der Maßnahmen kann auf vorteilhafte Weise dadurch erfolgen, dass der elektrisch leitende Stab 38 für den Funkdienst mit der niedrigsten Frequenz gestaltet ist und die Drahtwicklung 35 im Anschluss an den elektrisch leitenden Stab 38 im oberen Teil des vertikalen Strahlers 4 mehrere in Abständen unterschiedlich dicht gewickelte Wicklungspakete enthält. Diese bewirken jeweils die Blockierung von Signalen höherer Frequenzen gegenüber dem darüber befindlichen Teil des vertikalen Strahlers 4. Der vertikale Strahler 4 kann somit in der Weise multiresonant gestaltet werden, dass für die unterschiedlichen Wellenlängen der Funkdienstfrequenzen entsprechend lange Strahler wirksam sind mit entsprechenden Resonanz-Impedanzen an der Monopol-Anschlussstelle 14. Alle durch die gesamte Drahtwicklung 35 bewirkten Induktivitäten bilden im Zusammenwirken mit der mäanderförmig Dachkapazität 8 die Resonanz im Bereich der UKW-Frequenzen, wodurch der stabförmige Monopol 13 zusammen mit den konzentrischen Satellitenantennen 3a und 3b eine Multiband-Empfangsantenne nach der Erfindung zum Beispiel für die sechs Funkdienste AM, FM, DAB-VHF, DAB-L und die Satelliten-Funkdienste SDARS und GPS bilden kann.
Bezugszeichenliste

1: Multiband-Empfangsantenne
2: Ringleitungsstrahler
3a: Erste Satellitenempfangsantenne
3b: Zweite Satellitenempfangsantenne
4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e: vertikale Strahler
5, 5a, 5b: Satelliten-Antennenanschluss
6: Leitende Grundfläche
7, 7a, 7b, 7c, 7d: Ringleitungs-Koppelpunkte
8: Mäanderförmige Dachkapazität
9: Abstand der Höhe h
10: Dachkapazität
11: Masse-Anschlusspunkt
12: Linearantenne
13: stabförmiger Monopol
14: Monopol-Anschlussstelle
15, 15a, 15b 15c, 15d: Kapazität
16: Neigungswinkel
17: drahtförmiger Leiter
18: Schwingweite
19: Periode
20: unteres Stabende
21: virtueller Streifen
22: Streifenbreite
23: Streifenlänge
24: periodische Leiterstruktur
25: Mäanderstruktur
26: Dreieckstruktur
27: Oszillierende Leiterstruktur
28: Plattenförmiger Wickelkörper
29: Antennen-Bauhöhe
30: Überdeckung
32a, 32b, 32c, 32d,: Kapazitätselektrode
35: Drahtwicklung
36: Innere Ringleitungs-Weite
37: Monopol-Ringleitungs-Abstand
38: elektrisch leitender Rundstab
39: elektrisch isolierender Rundstab
40: Kunststoffrohr
41: elektrisch leitende Buchse
L: Gestreckte Länge des Ringleitungsstrahlers
Z: Zentrale Linie
M: Längs-Mittellinie
λs1: Freiraumwellenlänge des 1. Satellitenfunkdienstes
fs1: Sendefrequenz des 1. Satellitenfunkdienstes (höchste Frequenz)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10108910 [0003, 0003]
DE 102009037722 A1 [0035]
EP 1246294 A3 [0037]
EP 1406349 A3 [0037]

Claims

Multiband-Empfangsantenne (1) für den kombinierten Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale mindestens eines zirkular polarisiert ausstrahlenden Satellitenfunkdienstes und von terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen über einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche (6) als Masse mit mindestens einer, dem mindestens einen Satellitenfunkdienst mit der Sendfrequenz fs1 und der Freiraumwellenlänge λs1 zugeordneten Satellitenempfangsantenne (3) mit Satelliten-Antennenanschluss (5) und einer terrestrisch, linear polarisiert ausgestrahlte Rundfunksignale empfangenden Linearantenne (12) mit gesondertem Linearantennenanschluss (14) gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – die mindestens eine Satellitenempfangsantenne (3) enthält einen bezüglich ihres Zentrums Z rotationssymmetrischen Ringleitungsstrahler (2), welcher durch eine polygonale oder kreisförmige geschlossene Ringleitung mit der gestreckten Länge L in einer zur leitenden Grundfläche (6) parallelen Ebene mit der Höhe (9) mit h < λs 1/8 über der leitenden Grundfläche (6) verlaufend gestaltet ist – über den Umfang der Länge (L) des Ringleitungsstrahlers (2) der Satellitenempfangsantenne (3) sind mehrere (N) vertikale, zur leitenden Grundfläche (6) hin verlaufende Strahler (4) in gleich langen gestreckten Längenabständen (L/N) der Struktur voneinander entfernt über Ringleitungs-Anschlusspunkte (7) an den Ringleitungsstrahler (2) angeschlossen – der Ringleitungsstrahler (2) ist über mindestens einen der vertikalen Strahler (4) erregt, zwischen dessen unterem Ende und der leitenden Grundfläche (6) über eine Kapazität (15) ein Satelliten-Antennenanschluss (5) gebildet ist und wobei die mindestens eine Satellitenempfangsantenne (3) zirkular polarisiert ist. – die übrigen vertikalen Strahler (4) sind an ihrem unteren Ende jeweils über eine Kapazität (15b, 15c, 15d) an einen Masse-Anschlusspunkt (11) an die leitende Grundfläche (6) angeschlossen. – die Linearantenne (12) enthält einen vertikal zur leitenden Grundfläche (6) orientierten und durch das Zentrum Z des Ringleitungsstrahlers (2) verlaufenden im Wesentlichen stabförmigen Monopol (13), an dessen unterem Ende, zusammen mit der leitenden Grundfläche (6) die Monopol-Anschlussstelle (14) zur Auskopplung der linear polarisiert ausgestrahlten Rundfunksignale gebildet ist – mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols (13) ist zur Bildung seiner Dachkapazität (10) eine aus drahtförmigem Leiter (17) gebildete und um eine im Wesentlichen horizontal orientierte Längs-Mittellinie M sich oszillierend ausbreitende, im Wesentlichen periodische Leiterstruktur (24) mit der Periode (19) und der Schwingweite (18) leitend verbunden – sowohl die Periode (19) als auch die Schwingweite (18) ist jeweils kleiner gewählt als die halbe Freiraumwellenlänge λs1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der höchsten Sendefrequenz fs1. (1)
Multiband-Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Längs-Mittellinie M die Mittellinie eines länglichen, bezüglich seiner Fläche im Wesentlichen horizontal orientierten virtuellen Streifens (21) mit der Streifenlänge (23) und der Streifenbreite (22) gegeben ist, wobei die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur (24) im Wesentlichen in der Fläche dieses Streifens (21) verlaufend gestaltet ist, so dass in der Draufsicht die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur (24) mit der Schwingweite (18) innerhalb der Umrandung des Streifens (22) angeordnet und diese im Wesentlichen ausfüllt. (3)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenlänge (23) mindestens dreimal so groß ist wie die Streifenbreite (22), die Streifenbreite (22) nicht größer ist als 3/8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Periode (19) nicht größer als 1/4 der Freiraumwellenlänge λs1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der höchsten Frequenz fs1 gewählt ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Leiterstruktur (24) der Dachkapazität (10) als im Wesentlichen periodische Mäanderstruktur mit der Periode (19) gestaltet ist, welche den virtuellen Streifen (21) im Wesentlichen voll ausfüllt, wobei die Streifenlänge (23) etwa 0,8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Streifenbreite (22) etwa 0.15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen und der stabförmige Monopol (13) etwa in der Mitte des virtuellen Streifens (21) mit der periodischen Leiterstruktur (24) leitend verbunden ist. (3a)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Leiterstruktur (24) der Dachkapazität (10) als Mäanderstruktur gestaltet ist, dass jedoch jeweils die beiden Schenkel auf beiden Seiten der Mittellinie M jeweils um den Neigungswinkel (16) gegenüber dem horizontal liegenden virtuellen Streifen (21) nach unten abgewinkelt sind und die Abmessungen der Mäanderstruktur so gewählt sind, dass deren vertikale Projektion auf den virtuellen Streifen (21) diesen ausfüllt und der Neigungswinkel (16) etwa den Wert von 60° einnimmt. (6)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass zur Vergrößerung der Dachkapazität (8) mindestens zwei im Wesentlichen gleiche periodische Leiterstrukturen (24) in mit der Längsseite zueinander parallel in kleinem Abstand voneinander geführten virtuellen Streifen (21) angeordnet sind, und die mindestens zwei periodischen Leiterstrukturen (24) leitend mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols (13) verbunden sind. (3c)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass jedoch die periodische Leiterstruktur (24) der Dachkapazität (10) als im Wesentlichen periodische Dreiecksstruktur mit der Periode (19) gestaltet ist, welche den virtuellen Streifen (21) im Wesentlichen voll ausfüllt, wobei die Streifenlänge (23) etwa 0,8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Streifenbreite (22) etwa 0.15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen und der stabförmige Monopol (13) etwa in der Mitte des virtuellen Streifens (21) mit der periodischen Leiterstruktur (24) leitend verbunden ist. (3b)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die als Dreiecksstruktur gestaltete periodische Leiterstruktur (24) als Drahtwicklung mit der Periode (19) auf einem dielektrischen plattenförmigen Wickelkörper (28) von der Form des virtuellen Streifens (21) ausgeführt ist. (4b)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige Monopol (13) zur Erhöhung seiner Eigeninduktivität durch eine im Wesentlichen zylindrische Drahtwicklung (35) gegeben ist, welche auf einem stabförmigen dielektrischen Körper aufgewickelt ist. (2)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Ringleitungsstrahler (2) eine Resonanzstruktur bildet, wobei auf der Ringleitung im Sendefall die Stromverteilung einer laufenden Leitungswelle in einer einzigen Umlaufrichtung eingestellt ist, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade ein ganzzahliges Vielfaches des Phasenwinkels 2π beträgt. (1)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die in ihrem Kapazitätswert unterschiedlichen Kapazitäten (15) dadurch gebildet sind, dass die vertikalen Strahler (4) an ihrem unteren Ende zu individuell gestalteten flächigen Kapazitätselektroden (32a, 32b, 32c, 32d) ausgeformt sind und die Kapazitäten (15a, 15b, 15c) zur Ankopplung von drei vertikalen Strahlern (4a, 4b, 4c) an die elektrisch leitende Grundfläche (6) gestaltet sind und zur kapazitiven Ankopplung des vierten vertikalen Strahlers (4d) an den Antennenanschluss (5) dieser als eine von der leitenden Grundfläche (6) isolierte, flächige Gegenelektrode (34) gestaltet ist. (1)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zur ersten Satellitenantenne (3a) mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, mindestens eine weitere Satellitenantenne (3b, 3c) für jeweils einen Satellitenfunkdienst mit jeweils niedrigerer Sendefrequenz fs2 bzw. fs3 (und somit fs3 < fs2) und jeweils einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf jeweils ebenfalls gerade 2π beträgt, vorhanden ist und die Satellitenantennen (3a, 3b 3c..) nach den obigen Ansprüchen gestaltet sind. (4a)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zur ersten Satellitenantenne (3a) mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, eine weitere Satellitenantenne (3c) für den Empfang desselben Satellitensignals, jedoch mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 4π beträgt, vorhanden ist und die Satelliten-Antennenanschlüsse (5) zur Überlagerung der Empfangssignale der beiden Satellitenantennen (3a, 3c) über einen Antennen-Combiner mit einstellbarer Combiner-Phase zu einem gemeinsamen Richtantennen-Anschluss zusammengeführt sind, so dass durch Einstellung der Combiner-Phase eine in ihrer azimutalen Hauptrichtung einstellbare Richtantenne gegeben ist. (4a)
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass für einen der terrestrischen Funkdienste mit vertikal polarisierten Signalen höherer Frequenzen – wie z. B. GSM900, GSM1800, UMTS und DAB L-Band – der untere Teil des vertikalen Strahlers 4 als elektrisch leitender Stab 38 entsprechend der Resonanzlänge von einer Viertelwellenlänge des betreffenden Funkdienstes gestaltet ist und der vertikale Strahler 4 in seinem oberen Teil durch eine Drahtwicklung 35 in der Weise gestaltet ist, dass im UKW-Frequenzbereich in Verbindung mit der mäanderförmigen Dachkapazität Resonanz gegeben ist.
Multiband-Empfangsantenne nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Strahler 4 für mehrere der genannten terrestrischen Funkdienste gestaltet ist und der elektrisch leitende Stab 38 für den terrestrischen Funkdienst mit der höchsten Frequenz bemessen ist und die Drahtwicklung 35 im Anschluss an den elektrisch leitenden Stab 38 im oberen Teil des vertikalen Strahlers 4 mehrere in Abständen unterschiedlich dicht gewickelte Wicklungspakete zur Abtrennung von Signalen jeweils höherer Frequenzen zum jeweils darüber befindlichen Teil des vertikalen Strahlers 4 aufweist, sodass für die unterschiedlichen Wellenlängen der Funkdienstfrequenzen entsprechend lange Strahler wirksam sind mit entsprechenden Resonanz-Impedanzen an der Monopol-Anschlussstelle 14.