DE1904138C - L-förmige Unipolantenne mit aktivem elektronischen Schaltungselement - Google Patents

Description

™ ^r Größe der son dem

^An S -henkel aufgenommenen bzw, au.geuaaL,r.ctu.n senkrechten Komponen-

^{scnde e}" Vt Mi dUc' zusätzlichen Einstclln.ö-M J - _{ch vc ößcr}.

25 is .

v^.etitr-U^de ht'n Antennen bekannt (britische Patcnt-TTSSIS und deutsche Patentanmeluunc V nv'la^ wobei es auch bereits bekann: !Jd^ JSsamc Lange durch Kurzschließen cn,. TrM¹S 7U verstellen. ,

η c"n-r vorteilhaften Au.führungsform der onm-

_du ^Ren Antenne ist am Ende des waagere,:v

c Kl- -'- ein /w-ites aktives elektronisches Scha;

Die Erfindung bezieht sich auf eine L-förmige Unipolantenne mit einem im Bereich der Verbindung- t stelle der Schenkel sitzenden aktiven elektronischen , Schaltungselement. 40

Fs ist bereits eine Antenne bekannt (Scientific Re- I port -Antenna Research«, Meinke. TH-München, Februar 1067. S. 34, Fig. 1.27 c). bei der an der Verbindungsstelle zwischen einem vertikalen Schenkel und einem horizontalen Schenkel ein aktives elektronisches Schahungselement sitzt. Die Schenkel besitzen Stabform, so daß mit ihnen jeweils horizontale und vertikale Komponenten empfangen bzw. gesendet werden können, deren Größe der Stablänge entspricht. Soll die vertikale Komponente stärker berück- 5" sichtigt werden, muß der vertikale Schenkel dementsprechend verlängert werden, was zu unangenehmen Vergrößerungen der Abmessungen führer, kann. Die Stabform der Schenkel führt dazu, daß das Verhältnis der von ihnen unmittelbar aufgenommenen Komponenten unveränderlich ist und nur mit dom aktiv cn elektronischen Schaltungselement eingestellt werden kann. Eine solche elektronische Einstellung ist nur über einen begrenzten Bereich möglich bzw. führt bei einem größeren Finstellbereich zu erheblich größerein Schalt ungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mk einfachen Mitteln eine Antenne, der eingangs genannten Art mit kleinen Abmessungen und einem größeren liinstellbereich zu schaffen.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, dall der vvaageechie Schenkel ..Is Wendel ausgebildet ist. I)i_v Ve;Wendung einer solcher: W.r.dJ ermöglicht sä '

Vorteunafterweise beträgt die del etwa die Hälfte der Betriebswellenlänge. Mit derartigen Drahtlänge kann eine maximale ' leistung erreicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden ">" ^l

F i g. S 7'^%i£t en, L^,_u&.„ _.

in Abhängigkeit von der Windungszahl der bei der findungsgeiiwißen Antenne verwendeten Wendel:

Fig.'.' zeigt i:i einem Diagramm die Be/.iehun.:, Drahtlänge für maximale Leistung zur Steigung d. bei der erfindungsgemäßen Antenne verwendete

Wendel, und

Fig. 10 zeigt noch eine weitere Austührungsfo,

der erfiiulungsgemäßen Antenne.

Eine IViuart der bisher gewöhnlich ve:wende' Antenne!¹, ist die in Ii;: 1 dari'.e.stelke l'nipo!

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i.\,r durch en;/:, ■■eiiikak-n !■■"■.h 3 ,e'/kkl isi.· ; /,' ,incr unbegrenzt..:: Bi/j;::kiche .τ.·!,-; νι ι i'jfikl 2 gespeist lsi.

L-Antenne bc-i'.zt einen ar d.-τ. ν ./Uk₁:.er.

..,r.:^r.er)r;"'.clHe:! Hwrizom..,Ni.;;e:".V.j;. w. ,bei ee-

.: -r Botknliäche ei:. c:;;_Lk..h;/.- !_ e/S ;Ukt ■ i ;, v.-;:ifa,!iSte Beispiel ,-ii. ■· -■ .:e:,e:i ·. Ai/ume r; c.2 gezeigt be« der der i l/ri/iv/.d-.h^/kei ·. ■ ."kvLii.szii'fcr4 hezekhii./ o". Die ·.';: ,.-./i,e / L-A;Henne ist geceiuiher/er v://.:/■../S/ii-i- ·, . i.rurößeit. die di;s-.-'!-e /ir—//h'-ehe Mühe Vertikalst enkel de: L-Am./!/,- '■■■:-'■■,: Der der L-Antenne liegt ir, der ;.:..'; _.:;: Haur.ohe ·..· (ie->i!mtiLinge von ei¹.-..: '/: V ■·„■■: .1 ■■·.■■ 1 iorizunialschcnk-e! ^:/k;.ii- V._i.. .,,^ - λ auch als Teil eh.-e" '/.·.-■ ^|!: ·' ■"' z" ■■■ /,/./·- ■■..liusiei'.ung. wi.:in die >;';■.■_..:·'■ ,:·.

eiikels an de. Bodenc'v:;e '~<.ru;.i

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.- und das Antenncn(ii.:^r
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. : uilunii auf die A.ue/:vn.

ι_τ,,..^π; .-inMe'lnai /u maehen. Ferner kann durch .-■■i-.p-t.' Wi.lil der Γ aiiMvioiichaliung 16 die vorbe-"eh^^ene Antenne -ouohl bei Sendern als auch oci rnn:an-ern an-euendet herden. Seib.'ver.landheh 1 :u-,r. -,n'Stelle eine. 1 r:in<i-tor- -'Is aktive- elcKtrori;-,ch,-s schahun^eien-n aueh ein MOS- oder ein Spe.rschiLlii-l-eklelfeki-Transistoi·. eine lunnekiiode o'd-r \''r.ictor-Diode verwendei werden. _

B-: der AuMÜhn.inasformen nach Fig. 4 und 3 uird eine besonder· Zuleitung :ur da, aktive elektro-P.,die Schaltungselement 16 serv-endet, die zusam-„vn mit do-τι vertikalen Schenkel 13 /ur Gleichstrom-■ -..-,7-.Ij_n^ die-v imd als Zweidrahtleitung nut Antenp.cncitVn>:^:haftcr. .vivki. wodurch sie die Eige;ischaften der uesamten Antenne Ubiern kann, was z. B. hm- -ieb-'ich der Aniv-.s-une iuichieüig sein kann.

~UA J.'.- Λικίιίΐιπιηιΐ^Γινπ-ι nach F i g. b ist die Zulei-

r.MK durci. ei·, einzi-es Koaxia^abel 26 gebildet, so

u^.ine unerwünschte smkrung d^r Antenneneigen-

- .,hauen vermieden ist. Dutch geeignete Auswahl des Verhältnisses der Darchme

des inneren

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■ : ü. 4 zeigt eine AusUiSü'v/ie-:.-;!:; ei!.·. L--Vi-.Ji dei Erfindung, wuKi /- H , i:..-..-eiehen /ibegrenzt leitende Fläche, d. k den Frdl^iden '; \1 ist die Speisestelle: 13 '■ ·: .;.-: ..·': 19 ist der als Wende! aus^e-iiil.'; e :kel. Das Bezugszeieheü ίό b_- iperschaltung mit einem oder meh; dvC init einem Ende de- Venikal- :um Ende des Horizonta'selienkei Ί ■ :. wobei ein AnschluGpunkt de; ·.■·.-. :/er- ::ig 16 duich einen Leiter nv; de:/ . ι .ii . ■■.'<. rr. ! \ . -Jen ist. .; ι

solche Antenne kann eire/ ii-iv;.;, .--.nten- ·. inn gegenüber einer Anordnunj o!i;ie ' ■ /is!- .:.lining haben, wobei die Ausee^al·'jnu ,:.-. Ho-/■-ehenkels 19 ;>!s Wendel eini: linped_l/;/._:iijijs- und damit einen hohen V. irk: 1:>ii>u: ad ermi'u'-

■; das Vertikalelemeiit 13 und d.i- ! h ri/rr./ileie-/ 19 jeweils die vertikal unti luHizor/e.l polarisi·. r-V-'ellen empfangen, führt die Änderung des in dem ii/ontalelement \) induzierten Stroms durch die 5^ .p.sistor cha'tung ! zu einer iekitiveri \'ergrö!3eg der horizontal p'/iarisiener. 'A'ei'e uud veiäuderl i-:reh die Empfangsriehhviik'.ip.e d-.'r /\n;enne. Bu-

eine iCgenseitige Kopplung zwi-,chen dem VertielemeiH 13 und dem Hori/ciH iklemcni !9. yo ui eine große Auderunt» er^-.\;s;'t·.t we;d./. da die .ί:.Verteilungen auf beide Ekniente auch gleich, ei-

iriiert werden können. Dementsprechend iu es . .eh, da:-, Aritemiendiagramm du^re!, Steuerung der , pviunung dei' Transi-ior--c!/;;'/,i',L; l^f> und damit 6i . Stromverstärkung.,'aktors zu \aiiieren. Durch die X'erwenciung einer Wendel iiir den Horiu.-.Kelicnkci 19 i-.cmäß F i g. 4 kann die wirksame ;: :, der Aiileuiv- ohr/e. Verlängerung de, llori.on-...henke!:-. vergrößert werden. Darüber hinaus kann fi; die Wende! 10 ein n^;/'it mci-Jü -iiev Maieri:ik z. ß.

FeiTitstab. eince^eLz; weide:.. \v:e

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u;i'ideii':· ist, um die reu f liters des Koaxialkabels 26 wird ein Wellenwiderstand von 5m Ohni eingestellt.

Die Stromverteilung auf dem Horizontai'-chenkel wird durch die e!ekt;unu;mietische Kopplung zwischen dem durch den Vertikalschenke! 13 und dem durcli ilef. Horizontalschcnkel 19 fließenden Strom beeintrüchtict. Da der Snom in dem Vertikalschenkel 13 durch das Element 16 verstärkt worden ist. ist er gewöhnlich stärke! als der Strom, der durch das Vertikviielement fließen würde, wenn keine Verstärker-■chakung vorgesehen wire. Dadurch wild sein Einfluß auf den Horizon.alschenkel 19 entsprechend stärker. Ferner hängt .lie Große der elektromagnetischen Kopplung sowohl ^ on den physikalischen Abmessungen des Horizonuiischenkels 19 und des Vertikals/henke!s 13 als auch von der Form der horizontalen ur.d der vertikalen .\bschnitte am Anschlußpunki am elektronischen Schahungseleitiert ab.

L'r.i der. Einfluß auf das elektromagnetische Feld zu verringern, ist es iweekm lßig. die Größe des elektronischer. Bestandteils auf ein Minimum zu verkleinern.. Diese Verkleinerung in der Abmessung der Schaltung kann durch die \'ep.vcndiine einer integrierten Schaltung erreicht werden.

Die F i u. »Η und ') zeigen Beispiele son an der erfindur.esgemäßen Antenne gemessenen Werten; F i g. /ei;:¹ die Anter.nei .ei tung iii xbhängigkeit von der Zahl 'der Windungen der Wendel und Fig.¹* die Beziehung zwischen der Steigung der Wendel und der Drahtlänge, die maximale Antennenleisiung bringt. In der Fig.⁰ verdeutlichen drei Kurven drei Wendeln, die auf Kerne unterschiedlichen Materials und unterschiedlichen Durchmessers ^ e wickelt sind, und zwar,; auf einen Polypropvlenstab mit 20 mm Durchmesse!. h auf einen Slvrolscha'/nstab desselben Durchnies sers und c auf ein Vimlei-.loridrohr mit einem Aul'.ndurchmesser von 26 mm.

Die Ausgang-.energie der Antenne hängt unier anderem von dem Durchmesse'", der Länge und Steigung •der Wendel sowie der Länjv des Drahts der Wendel ab, wobei der wichtigste Faktur die Drahtlänge ist. Wird die Drahtlänge so gewühlt, daß -ic angenähert der halben Wellenlänge entspricht, so kann ohne i Schwierigkeit maximale Ausgangsleistung erreicht werden. Diese Tatsache kann vorteilhaft bei der Gestaltung einer Antenne genutzt werden, da die Abmessung der Wende!, di: maximale Ausgangsleistung er-

bringt, durch die vorgenannte Beziehung in einfacher Weise bestimmt werden kann, wobei Wendeln mit extrem kleiner Steigung ausgeschlossen sind.

In der Fig. 10 ist ein Beispiel einer tatsächlich gebauten, im 40-MHz-Bereich verwendeten aktiven L-Antcnnc mit kleiner Abmessung gezeigt. Sie besteht aus einer Wendel als Horizontalschenkel und einer Koaxialleitung als Vertikalschenkel der Antenne sowie aus einer Transistorschaltung als dem elektronischen Teil. Die Abmessungen der Wendel sind 26 mm im Durchmesser und 250 mm in der Länge, wobei die Windungszahl 45 beträgt. Der Vertikalschenkel besteht aus einer doppelten Koa.xialkonstruktion mit einem Außendurchmesser von 4 mm und einer Länge von 150 mm. Für die elektronische Schaltung wird ein Transistor 2 SC 563 verwendet. Der Basisanschluß des Transistors ist an das eine Ende der Wendel angeschlossen, wobei die Ausgangsleistung des Kollektoranschlusses des Transistors über den Vertikalschenkcl zur Belastung IV geführt wird. Die Belastung IV ist der Empfänger. Bei dieser Antenne wird als Grundebene das Empfängerchassis verwendet. Dies führt zu keiner wesentlichen Änderung der Eigenschaften der Antenne. Dieser Antennentyp kann auf vertikal und auf horizontal polarisierte Wellen ansprechen, obwohl die Abmessungen der Antenne sehr klein im Vergleich zu der Wellenlänge sind. Die Ausgangsleistung dieser aktiven Antenne für die vertikale Polarisation ist angenähert um 1OdB größer als diejenige, die mit einer Peitschenantenne von 115 cm erzielbar ist, welche normalerweise an dem Empfänger angebracht ist. Obwohl die Bandbreite der Antenne durch Eingliedern der Transistorschaltung vergrößert werden kann, sollte doch nicht erwartet werden, dal sie sehr breit wird.

Diese Bauart einer aktiven Antenne kann inneilial¹ des Gehäuses des Empfängers untergebracht werde·' Hierdurch wird der Empfänger sehr handlich und gegen mechanische Beschädigungen geschützt, die siel nicht vermeiden lassen, wenn die Antenne außcrhall· des Gehäuses angeordnet ist. Das Verhältnis des An tennengewinns für die vertikale Polarisation zu der horizontalen Polarisation kann durch Ändern dei länge des Vertikalschenkels der Antenne gcändcrl werden.

Bei den vorbeschriebenen Ausfühningsformen wurde lediglich die Verwendung einer einzigen elektronischen Schaltung gezeigt. Es kann jedoch auch eine Antenne gebildet werden, die zwei aktive Schaltungen benutzt. Eine solche Antenne gemäß Fig. 7 besitzt neben den Komponenten der zuvor beschriebenen Ausführungsformen einen zweiten Vertikalschenkel 27 und ein zweites aktives elektronisches Schaltungselement 28. Der in dein zweiten Vertikalschenkci 27 induzierte Strom wird durch das zweite aktive Schaltungselement 28 verstärkt, wobei die Impedanzen der beiden aktiven Schaltungselemente abgestimmt sind. Somit kann die Stromverteilung auf dem Horizontalschenkel 19 geändert und gleichzeitig die F.ingangsimnedanz der aktiven Schaltung 16 variiert werden.

Das Antennensystem wird prinzipiell auf der Bodenfläche 11 errichtet; jedoch ist dies nicht immer notwendig; in einigen Fällen kann das Antennensystem dahin modifiziert werden, daß es einen Aufbau ohne Bodenfläche hat, wie es in F i g. 10 gezeigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Pa'eniansp; iiclie:

1. L-förmige Unipolantenne mi; einem im Bereich der Verbindungsstelle der Schenke! sitzenden aktiven elektronischen Schaltungselement, dadurch ^kennzeichnet, daß der waagerechte Schenkel als Wendel (19) ausgebildet ist?

2. Antenne nac. \nspruch 1. dadurch gekennzeichnet, d.i!.' am Ende des waagerechten Sehen- ι kels (19) ein zweites aktives elektronische^ Sciiaituncs.eiement (28) angebracht ist. ar. das ein zweiter senkre :hter Schenkel (27) angeschlossen \<\.

?.. Antenne nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das oder die aktiven elektronischen Schaltungselemente (16. 28) integrierte Schaltungen sind.

4. '\ntenne nach c.riem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die aktiven elektronischen Schaltungselemente 1.16. 28) über ein Koaxialkabel (26) mit der Antennenerun jebene (11) verbunden sind.

5. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtlänge der Wendel" (19) etwa die Halde der Betriebsv, ellenlange ist.

(S. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge'.'tiinzeichnet. daß die Wendel (19) eine Einrichtung (20) zur Änderung ihrer Impedanz besitzt.

bei einer ge gen von se: rechten Sch

ri„«_cn Bauhohe das zusatzliche Empfannkrecht-n Komponenten in dem waage-"S: wodurch d« von der erfindu,_W-aufgenommene Gesamienerg.e vor- -_p , ^niiVrt i=t. Außerdem ermöglich b Aliening ihrer Kennwerte auf ein- ^¹.'¹- tvispielswese mittel' einer

"cHe " Ai auf de Wendel verschicbLar oder m «eis eines in die Wendel ein-