DE19544511C2

DE19544511C2 - Dielektrische Stabantenne

Info

Publication number: DE19544511C2
Application number: DE19544511A
Authority: DE
Inventors: Kazunari Kawahata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: DE19544511A1; US5936589A; JPH08213833A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dielektri sche Stabantenne und insbesondere auf eine tragbare dielek trische Stabantenne, die in der Lage ist, Rundfunksignale von einem Satelliten zu empfangen.

Eine herkömmliche dielektrische Stabantenne besteht aus ei nem dielektrischen Stab, der aus einem dielektrischen Mate rial gebildet ist, und einem Wellenleiter, der den dielek trischen Stab aufnimmt, um den Stab anzuregen. Dieser An tennentyp wird beispielsweise als Primärstrahler einer pa rabolischen Antenne verwendet.

Fig. 8 zeigt schematisch das allgemeine Erscheinungsbild ei ner bekannten dielektrischen Stabantenne. Diese dielektri sche Stabantenne 10 weist einen dielektrischen Stab 1, einen Anregungswellenleiter, der ein Ende des dielektrischen Stabs 1 aufnimmt, einen Wandler 3, der an dem Wellenleiter 2 befe stigt ist, und einen Verbinder 4 auf, der auf dem Wandler 3 befestigt ist. Der dielektrische Stab 1 besteht aus einem Material, das sich durch seine mechanischen Eigenschaften auszeichnet, und das geringe dielektrische Verluste zeigt, beispielsweise Polypropylen, Polystyren, TPX, Teflon oder dergleichen.

Damit die dielektrische Antenne 10 einen Gewinn aufweist, der groß genug ist, um den Empfang von Rundfunksignalen von einem Satelliten zu ermöglichen, weisen die Länge des di elektrischen Stabs 1 und der Durchmesser des Querschnitts senkrecht zu der longitudinalen Achse des dielektrischen Stabs 1 vorbestimmte geeignete Werte auf. Wenn die Länge und der Querschnittdurchmesser des dielektrischen Stabs 1 bei spielsweise 50 cm bzw. 9 mm betragen, zeigt die dielektri sche Stabantenne 10 einen Gewinn von 23 dBi bei einer Fre quenz von 12 GHz, was höher als der minimale Pegel (etwa 18 dBi oder höher) des Antennengewinns ist, der für eine Über tragung in dem Mikrowellenband zwischen 10 GHz und 15 GHz erforderlich ist.

Die Bestimmung der Länge und des Durchmessers des dielektri schen Stabs 1 auf der Basis des Antennengewinns allein schließt jedoch Risiken ein, beispielsweise das Risiko einer Reduzierung des Gewinns aufgrund einer Biegung oder Krümmung des Stabs während der Herstellung des Stabs, einer Reduzie rung seiner mechanischen Festigkeit, usw.. Außerdem kann die Tragbarkeit der dielektrischen Stabantenne 10 beeinträchtigt sein, wenn der dielektrische Stab 1 zu lang ist.

Die DE 36 04 355 A1 beschreibt eine dielektrische Stab antenne, die aus einem dielektrischen Stab und aus einem Wellenhohlleiter besteht, ähnlich der in Fig. 8 be schriebenen Antenne.

Die DE 32 04 977 A1 beschreibt ein Kunststoff-Teleskoprohr und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei ausgeführt wird, daß Antennen durch solche teleskopartige Rohre ge bildet werden.

Die EP 0 612 120 A1 offenbart eine dielektrische Stab antenne, bei der ein dielektrischer Stab in einem Wellen leiter angeordnet ist.

Die JP 2-96 404 A offenbart eine dielektrische Antenne, bei der ein vorstehender Teil einer dielektrischen Stange mit einem dielektrischen Film überzogen ist, der eine dielek trische Konstante hat, die kleiner als diejenige der Stange ist.

P. MALLACH beschreibt in "Dielektrische Richtstrahler", Fernmeldetechnische Zeitschrift, Jahrg. 2, Heft 2, Feb. 1949; Seiten 33 bis 39 die Theorie der dielektrischen Richtstrahler.

Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dielektrische Stabantenne zu schaffen, die bei ausreichend hoher mechanischer Festigkeit einen ausreichend hohen Gewinn aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine dielektrische Stabantenne ge mäß Anspruch 1 gelöst.

Zu diesem Zweck wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine dielektrische Stabantenne ge schaffen, die einen dielektrischen Stab und einen Wellen leiter aufweist, welcher ein Ende des dielektrischen Stabs aufnimmt, um den dielektrischen Stab anzuregen, wobei der dielektrische Stab entlang seiner Länge in zumindest zwei Abschnitte geteilt ist, die zumindest eine hohle, röhrenför mige dielektrische Hülse und einen dielektrischen inneren Stab einschließen, wobei der Hohlraum der dielektrischen Hülse entweder eine weitere dielektrische Hülse oder den di elektrischen inneren Stab aufnimmt, welcher teleskopartig in derselben befestigt ist.

Die Anordnung kann derart sein, daß ein Ende der weiteren dielektrischen Hülse oder des dielektrischen inneren Stabs eine lösbare Paßineingriffnahme mit einem Ende der dielek trischen Hülse bildet, derart, daß die weitere dielektrische Hülse oder der dielektrische innere Stab in der dielektri schen Hülse gehalten ist.

Vorzugsweise sind der Gesamtradius und der Hohlraumradius der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektri schen inneren Stabs derart bestimmt, daß die Ausbreitungs konstante in der dielektrischen Hülse und die Ausbreitungs konstante in dem dielektrischen inneren Stab aneinander an geglichen sind.

Das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benachbart zu der dielektrischen Hülse ist, kann verjüngt sein, um zum En de hin zusammenzulaufen.

Gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Erfindung besteht der dielektrische Stab aus einer Mehrzahl von Abschnitten, die getrennt geformt sein können, und von denen jeder ver glichen mit einem herkömmlichen, länglichen, integralen, di elektrischen Stab eine geringe Länge aufweist. Es ist daher möglich, eine Biegung oder Krümmung des dielektrischen Stabs während der Herstellung des Stabs zu unterdrücken.

Der gesamte dielektrische Stab ist aufgrund der Tatsache, daß der Hohlraum der dielektrischen Hülse eine weitere di elektrische Hülse oder den dielektrischen inneren Stab auf nimmt, teleskopartig auseinanderziehbar und zusammenschieb bar.

Wenn die Anordnung derart ist, daß der dielektrische innere Stab durch eine lösbare Paßineingriffnahme zwischen benach barten Enden dieser zwei Bauglieder in dem Hohlraum der di elektrischen Hülse gehalten ist, ist es möglich, die Gesamt länge des dielektrischen Stabs gegenüber jeder Änderung wäh rend der Verwendung der dielektrischen Stabantenne festzu setzen, während verhindert ist, daß der dielektrische innere Stab aus der dielektrischen Hülse gelangt.

Es ist ferner möglich, den Reflexionsverlust zu reduzieren, der an der Verbindungsstelle zwischen der dielektrischen Hülse und dem dielektrischen inneren Stab auftritt, wenn die Welle von der dielektrischen Hülse in den dielektrischen in neren Stab geführt wird, indem der Gesamtradius und der Hohlraumradius der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektrischen inneren Stabs geeignet bestimmt werden, derart, daß die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse und die Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab abgeglichen sind.

Wenn das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benach bart zu der dielektrischen Hülse ist, verjüngt ist, um zum Ende hin zusammenzulaufen, ist es möglich, eine Anpassung der Ausbreitungscharakteristik zwischen der dielektrischen Hülse und dem dielektrischen inneren Stab zu erhalten, wo durch ein hoher Wellenleitungswirkungsgrad erhalten wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise transparenten Aufriß eines Ausfüh rungsbeispiels der dielektrischen Antenne der vor liegenden Erfindung im Verwendungszustand;

Fig. 2 einen teilweise transparenten Aufriß des Ausfüh rungsbeispiels, das in Fig. 1 gezeigt ist, im Nicht-Verwendungszustand;

Fig. 3A eine Schnittansicht einer dielektrischen Hülse, die in dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, enthalten ist, entlang einer Ebene, die senk recht zu der longitudinalen Achse der dielektri schen Hülse ist;

Fig. 3B eine Schnittansicht eines dielektrischen inneren Stabs, der bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, enthalten ist, entlang einer Ebene, die senkrecht zu der longitudinalen Achse des di elektrischen inneren Stabs ist;

Fig. 4 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der Phasengeschwindigkeit einer dielektrischen Hülse mit einer dielektrischen Konstante ∈_r von 2,5 zeigt;

Fig. 5 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der Phasengeschwindigkeit des dielektrischen inneren Stabs zeigt;

Fig. 6 ein Graph, der die Beziehung zwischen dem normier ten Radius des Hohlraums einer dielektrischen Hülse und dem Verhältnis (Hohlraumradius/Gesamtradius) der dielektrischen Hülse zeigt, wie sie zu beobach ten ist, wenn die normierte Phasengeschwindigkeit der dielektrischen Hülse 0,98 beträgt;

Fig. 7 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der Phasengeschwindigkeit einer dielektrischen Hülse zeigt, wie sie erhalten werden, wenn die dielektri sche Konstante ∈_r und das Verhältnis c (Hohlraumra dius/Gesamtradius) 2,5 bzw. 0,66 ist;

Fig. 8 das allgemeine Erscheinungsbild einer bekannten di elektrischen Stabantenne;

Fig. 9 einen teilweise transparenten Aufriß eines weiteren Ausführungsbeispiels der dielektrischen Antenne der vorliegenden Erfindung im Verwendungszustand; und

Fig. 10 einen teilweise transparenten Aufriß des Ausfüh rungsbeispiels, das in Fig. 9 gezeigt ist, im Nicht-Verwendungszustand.

Ein Ausführungsbeispiel der dielektrischen Stabantenne gemäß der vorliegenden Erfindung wird bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben. Fig. 1 ist ein teilweise transparenter Aufriß eines Ausführungsbeispiels der dielektrischen Staban tenne 11 im Verwendungszustand. In dieser Figur sind Kompo nenten, die gleich denen, die in Fig. 8 gezeigt sind, sind oder denselben entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine detaillierte Beschreibung bezüglich solcher Komponenten weggelassen ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein dielektrischer Stab 1a eine hohle, röhrenförmige, dielektrische Hülse 1b und einen dielektrischen inneren Stab 1c auf, welcher in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b angeordnet ist. Das Ende 1d des dielektrischen inneren Stabs 1c, das benachbart zu der di elektrischen Hülse 1b ist, ist verjüngt, um zu dem Basisende der Antenne hin zusammenzulaufen.

Die dielektrische Stabantenne der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl dielektrischer Hülsen 1b, 1b' verwenden, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, welche teleskopartig zusammengefügt sind, derart, daß eine dielektrische Hülse in einer anderen dielektrischen Hülse aufgenommen ist, wobei der dielektrische innere Stab 1c in dem Hohlraum der inner sten dielektrischen Hülse aufgenommen ist.

Zu Zwecken der Einfachheit erfolgt die Beschreibung hierin nachfolgend bezugnehmend auf die dielektrische Stabantenne, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine ringförmige Rippe 1e an einer Position nahe einem Ende der Hülse 1b auf der inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse 1b gebildet, während eine dazu passende ringförmige Ausnehmung 1f nahe dem zugeordneten Ende des dielektrischen Stabs 1c gebildet ist. Die ringförmige Rippe 1e bildet einen lösbaren Sitz, beispielsweise einen Schnappsitz, in der ringförmigen Ausnehmung 1f, derart, daß der dielektrische innere Stab 1c in der dielektrischen Hülse 1b gehalten ist.

Vorzugsweise kann die Länge entlang einer Ausdehnungsrich tung der Antenne eines Teils, in dem der innere dielektri sche Stab und die dielektrische Hülse direkt verbunden sind, im wesentlichen 1/4 einer Arbeitswellenlänge der Antenne be tragen.

Fig. 2 ist ein teilweise transparenter Aufriß der dielektri schen Stabantenne, die in Fig. 1 gezeigt ist, in ihrem nichtbetriebsfähigen Zustand. Komponenten, die die gleichen wie diejenigen sind, die in Fig. 1 erscheinen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie diejenigen, die in Fig. 1 verwendet sind, wobei eine detaillierte Beschreibung bezüglich derartiger Komponenten weggelassen ist. Es ist zu sehen, daß der größte Teil der Länge des dielektrischen in neren Stabs 1c in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b aufgenommen ist.

Folglich besteht bei der dielektrischen Stabantenne 1, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, der dielektrische Stab 1a aus einer Mehrzahl von Abschnitten: beispielsweise der di elektrischen Hülse 1b und dem dielektrischen inneren Stab 1c, wobei jeder Abschnitt eine Länge aufweist, die geringer ist als die eines herkömmlichen integralen dielektrischen Stabs. Gemäß der Erfindung ist daher die Tendenz des dielek trischen Stabs 1a, sich während seiner Herstellung zu krüm men, unterdrückt, wodurch das Risiko einer unerwünschten Re duzierung des Gewinns der dielektrischen Stabantenne 11 ebenso wie einer Reduzierung seiner mechanischen Festigkeit vermieden ist.

Der dielektrische innere Stab 1c ist teleskopartig in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b befestigt, derart, daß der gesamte dielektrische Stab 1a durch den oben genannten lösbaren Sitz auseinanderziehbar und zusammenschiebbar ist. Wenn die dielektrische Antenne 11 nicht verwendet ist, kann der innere Stab 1c daher tiefer in die dielektrische Hülse 1b eingeführt werden, wobei der Reibungswiderstand des lös baren Sitzes überwunden wird, so daß die Gesamtlänge des di elektrischen Stabs 1a reduziert ist, wodurch eine verbesser te Tragbarkeit der gesamten dielektrischen Stabantenne 11 erreicht wird.

Der dielektrische innere Stab 1c ist durch die gegenseitige Ineingriffnahme zwischen der Rippe 1e, die auf der inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse 1b nahe einem Ende der Hülse 1b gebildet ist, und der ringförmigen Ausnehmung 1f, die an dem benachbarten Ende des dielektrischen inneren Stabs 1c gebildet ist, in einer vorbestimmten Stellung in der dielektrischen Hülse 1b gehalten. Diese Anordnung stellt sicher, daß die Gesamtlänge des dielektrischen Stabs 1a wäh rend der Verwendung der dielektrischen Stabantenne 11 nicht verändert wird, während verhindert ist, daß der dielektri sche innere Stab aus der dielektrischen Hülse 1b gelangt.

Das zusammenlaufende, verjüngte Ende 1d des dielektrischen inneren Stabs 1c, das benachbart zu der dielektrischen Hülse 1b ist, bietet einen Vorteil dahingehend, daß es die Anpas sung bezüglich der Wellenausbreitungscharakteristika verbes sert, wenn die Welle von der dielektrischen Hülse 1b in den dielektrischen Stab 1c geführt wird. Es ist daher möglich, Wellen effizient von der dielektrischen Hülse 1b in den di elektrischen inneren Stab 1c zu führen.

Wenn Wellen von der dielektrischen Hülse 1b in den dielek trischen inneren Stab 1c geführt werden, tritt in der Re gion, in der der dielektrische innere Stab 1c an der dielek trischen Hülse 1b befestigt ist, ein Reflexionsverlust auf. Um einen solchen Reflexionsverlust zu reduzieren, ist es er wünscht, die Konfigurationen der dielektrischen Hülse 1b und des dielektrischen inneren Stabs 1c derart festzulegen, daß die dielektrische Hülse 1b eine Ausbreitungskonstante auf weist, die gleich der des dielektrischen inneren Stabs 1c ist.

Die Erfinder führten daher eine Studie durch, bei der die Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse 1b für ver schiedene Werte des Radius "a" des Hohlraums der dielektri schen Hülse 1b und des Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b berechnet wurde, wobei ferner die Ausbreitungskon stante des dielektrischen inneren Stabs 1c für verschiedene Werte des Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c berechnet wurde. Die Definitionen des Radius "a" des Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b sind in Fig. 3A gezeigt, welche ein Querschnitt der dielektrischen Hülse 1b entlang einer Ebene senkrecht zu der longitudinalen Achse der di elektrischen Hülse 1b ist, während der Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c in Fig. 3B gezeigt ist, die ein Querschnitt des dielektrischen inneren Stabs 1c entlang einer Ebene senkrecht zu der longitudinalen Achse des Stabs 1c ist.

Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Ausbreitungs konstanten in der dielektrischen Hülse 1b, wie sie erhalten werden, wenn die spezifische dielektrische Konstante ∈_r der dielektrischen Hülse 1b 2,5 ist. In dem Graph, der in Fig. 4 gezeigt ist, stellt die Abszisse den normierten Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b, ausgedrückt durch b/λ₀, dar, während die Ordinate die normierte Phasengeschwindig keit der dielektrischen Hülse 1b, ausgedrückt durch k₀/k_x, darstellt, wobei λ₀ und k₀ jeweils die Wellenlänge der Welle im freien Raum und die Ausbreitungskonstante im freien Raum darstellen. Es existiert eine Beziehung, die durch k₀ = 2π/λ₀ gegeben ist, zwischen der Wellenlänge λ₀ und der Aus breitungskonstanten k₀. Das Symbol k_x stellt die longitudi nale Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse 1b dar. Bei einer Darstellung der Wellenlänge einer Welle, die sich durch die dielektrische Hülse 1b ausbreitet, durch λ_x ist die Ausbreitungskonstante k_x durch k_x = 2π/λ_x gegeben. Das Verhältnis (a/b) zwischen dem Hohlraumradius "a" und dem Ge samtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b ist durch "c" dargestellt.

Die Phasengeschwindigkeit in der dielektrischen Hülse 1b wurde für vier Fälle berechnet, nämlich c = 0, c = 0,5, c = 0,7 und c = 0,9. Als Ergebnis wurde eine Beziehung zwischen b/λ₀ und k₀/k_x, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, erhalten.

Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Ausbreitungs konstanten in dem dielektrischen inneren Stab 1c. Bei dem Graph, der in Fig. 5 gezeigt ist, stellt die Abszisse den normierten Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c, ausgedrückt durch d/λ₀, dar, während die Ordinate die normierte Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inne ren Stab 1c, ausgedrückt durch k₀/k_y, darstellt, wobei λ₀ bzw. k₀ die Wellenlänge der Welle im freien Raum und die Ausbreitungskonstante im freien Raum darstellen, die denen entsprechen, die in Verbindung mit Fig. 4 erklärt wurden. Das Symbol k_y stellt die longitudinale Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab 1c dar. Bei einer Dar stellung der Wellenlänge einer Welle, die sich durch den di elektrischen inneren Stab 1c ausbreitet, durch λ_y ist die Ausbreitung k_y durch k_y = 2π/λ_y gegeben.

Die Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inneren Stab 1c wurde für vier Fälle berechnet, nämlich ∈_r = 2,5, ∈_r = 4,5, ∈_r = 10,0 und ∈_r = 32,5. Als Ergebnis wurde eine Bezie hung zwischen d/λ₀ und k₀/k_y, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, erhalten.

Damit die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse 1b und die Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inne ren Stab 1c abgeglichen sind, ist es notwendig, daß die nor mierte Phasengeschwindigkeit k₀/k_x in der dielektrischen Hülse 1b und die normierte Phasengeschwindigkeit k₀/k_y in dem dielektrischen inneren Stab 1c gleich sind.

Damit der dielektrische innere Stab 1c ohne eine Lücke in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b befestigt ist, ist es außerdem notwendig, daß der Radius "a" des Hohlraums in der dielektrischen Hülse 1b und der Gesamtradius "d" des di elektrischen inneren Stabs 1c im wesentlichen gleich sind.

Nun erfolgt eine Erörterung des Hohlraumradius "a", des Ge samtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamt radius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c, die den oben beschriebenen Anforderungen genügen, auf der Annahme, daß die Bedingung k₀/k_x = k₀/k_y = 0,98 erfüllt ist, während so wohl die dielektrische Hülse 1b als auch der dielektrische innere Stab 1c eine gleiche spezifische dielektrische Kon stante ∈_r von 2,5 (∈_r = 2,5) aufweisen.

Fig. 6 zeigt die Beziehung, die aus Fig. 4 hergeleitet ist, und die die Beziehung zwischen dem normierten Radius "a" des Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b, der durch a/λ₀ ausge drückt ist, und dem Verhältnis c, das durch a/b ausgedrückt ist, darstellt. Aus Fig. 5 ist ferner offensichtlich, daß der Wert d/λ₀ etwa 0,16 beträgt, wenn die spezifische di elektrische Konstante ∈_r 2,5 beträgt, während das Verhältnis k₀/k_y 0,98 ist.

Der Wert des Verhältnisses "c", der der Bedingung a/λ₀ = d/λ₀ = etwa 1,6 genügt, wird bei etwa 0,66 (c = 0,66) in Fig. 6 lokalisiert. Eine Berechnung der Phasengeschwindig keit in der dielektrischen Hülse 1b, wenn c = 0,66 und ∈_r = 2,5, beweist, daß eine Beziehung zwischen b/λ₀ und k₀/k_x existiert, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Aus Fig. 7 wird herge leitet, daß der Wert b/λ₀ unter der Bedingung k₀/k_x = 0,98 etwa 0,24 (b/λ₀ = 0,24) beträgt.

Die Ausbreitungskonstanten in der dielektrischen Hülse 1b und dem dielektrischen inneren Stab 1c können folglich durch eine geeignete Festlegung des Radius "a" des Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b, des Gesamtradius "b" der dielektri schen Hülse 1b und des Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c abgeglichen werden. Folglich ist es mög lich, den Reflexionsverlust zu reduzieren, der in der Region auftritt, in der der dielektrische innere Stab 1c an der di elektrischen Hülse 1b befestigt ist, wenn die Wellen von der dielektrischen Hülse 1b in den dielektrischen inneren Stab 1c geführt werden.

Der Wert von k₀/k_x, d. h. die normierte Phasengeschwindigkeit in der dielektrischen Hülse 1b, und der Wert von k₀/k_y, d. h. die normierte Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inneren Stab 1c, liegen vorzugsweise in der Nähe von 1,0, um einen hohen Strahlungswirkungsgrad der elektrischen Wellen in den freien Raum zu erhalten.

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung verschiedene Vorteile bietet.

Gemäß dem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist der dielektrische Stab aus einer Mehrzahl von Abschnitten, die eine dielektrische Hülse und einen dielektrischen inneren Stab einschließen, zusammengesetzt. Diese Abschnitte können getrennt mit Längen gebildet werden, die verglichen mit ei nem herkömmlichen, länglichen, integralen, dielektrischen Stab klein sind. Es ist daher möglich, eine Biegung oder ei ne Krümmung des dielektrischen Stabs während der Bildung desselben zu unterdrücken, wodurch das Risiko einer Reduzie rung des Gewinns und der mechanischen Festigkeit der dielek trischen Stabantenne beseitigt ist.

Der gesamte dielektrische Stab ist teleskopartig auseinan derziehbar und zusammenschiebbar aufgrund der Tatsache, daß die dielektrische Hülse eine weitere dielektrische Hülse oder den dielektrischen inneren Stab aufnimmt. Die Gesamt länge des dielektrischen Stabs kann daher reduziert werden, wenn die Antenne nicht verwendet wird, wodurch die Tragbar keit der dielektrischen Stabantenne verbessert ist.

Da die Anordnung eine solche ist, daß der dielektrische in nere Stab durch eine lösbare Paßineingriffnahme zwischen be nachbarten Enden dieser zwei Bauglieder in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse gehalten ist, ist es möglich, die Ge samtlänge des dielektrischen Stabs gegenüber irgendeiner Änderung während der Verwendung der dielektrischen Staban tenne festzusetzen, während verhindert ist, daß der dielek trische innere Stab aus der dielektrischen Hülse gelangt.

Es ist ferner möglich, den Reflexionsverlust, der an der Verbindungsstelle zwischen der dielektrischen Hülse und dem dielektrischen inneren Stab auftritt, wenn die Welle von der dielektrischen Hülse in den elektrischen Stab geführt wird, zu reduzieren, indem der Gesamtradius und der Hohlraumradius der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektri schen inneren Stabs geeignet festgelegt werden, derart, daß die Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse und die Ausbreitungskonstante des dielektrischen inneren Stabs abge glichen sind.

Claims

1. Dielektrische Stabantenne (11) mit folgenden Merkmalen:
einem dielektrischen Stab (1a); und
einem Wellenhohlleiter (2), der ein Ende des dielektri schen Stabs (1a) aufnimmt, um den dielektrischen Stab (1a) anzuregen;
dadurch gekennzeichnet,
daß der dielektrische Stab (1a) entlang seiner Länge in zumindest zwei Abschnitte mit gleicher dielektrischer Konstante (∈_r) geteilt ist, welche zumindest eine hohle, röhrenförmige, dielektrische Hülse (1b) mit einem äußeren Radius (b) und einem inneren Radius (a) und einen dielektrischen inneren Stab (1c) mit einem Radius (d) aufweisen, wobei der Hohlraum der zumindest einen dielektrischen Hülse (1b) den dielektrischen in neren Stab (1c) teleskopartig in demselben befestigt aufnimmt; und
daß der innere Radius (a) der dielektrischen Hülse (1b) und der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) gleich sind, wobei gilt:
mit: k₀ = Ausbreitungskonstante im freien Raum,
k_x = Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse (1b),
k_y = Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab (1c),
wobei der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) bei einer dielektrischen Konstante (∈_r) von 2,5 einen maximalen Wert von 0,160 hat, wobei λ₀ die Frei raumwellenlänge ist, und mit zunehmenden Werten für die dielektrische Konstante abnimmt.

2. Dielektrische Stabantenne (11) gemäß Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der dielektrische innere Stab (1c) an einem Ende eine Rippe (1e) aufweist, die lösbar in eine auf einer inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse (1b) ge bildete ringförmige Ausnehmung (1f) eingreift.

3. Dielektrische Stabantenne (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der dielektrischen Hülse (1b) gehaltene Ende des dielektrischen inneren Stabs (1c) verjüngt ist.