DE19924349A1 - Mobilantenne, insbesondere Fahrzeugantenne für zumindest eine zirkulare und zumindest eine lineare, vorzugsweise vertikale Polarisation - Google Patents
Mobilantenne, insbesondere Fahrzeugantenne für zumindest eine zirkulare und zumindest eine lineare, vorzugsweise vertikale PolarisationInfo
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Abstract
Eine verbesserte Mobilantenne, insbesondere Fahrzeugantenne, weist die folgenden Merkmale auf: DOLLAR A - die zirkular polarisierte Antenne (3) ist oberhalb der zumindest einen vertikal polarisierten Antenne (33) an einer Rest-Gegengewichtsfläche (9) angeordnet, DOLLAR A - an der Rest-Gegengewichtsfläche (9) sind entsprechend der Strahlungsrichtung in Draufsicht in Umfangsrichtung versetzt liegend parasitäre Strahler- oder Abgleichelemente (41) vorgesehen, die über den Rand der Rest-Gegengewichtsfläche (9) überstehen, und DOLLAR A - die parasitären Strahler- oder Abgleichelemente (41) sind bezogen auf die vorzugsweise in Vertikalrichtung verlaufende Längsausrichtung (43) der Antenne in einem Winkelbereich 1 DEG < alpha < 60 DEG angeordnet. DOLLAR A Alternativ oder ergänzend kann die Mobilantenne zudem hochstromischer ausgebildet sein.
Description
Die Erfindung betrifft eine Mobilantenne, insbesondere
Fahrzeugantenne für zumindest eine zirkulare und zumindest
eine lineare, vorzugsweise vertikale Polarisation nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die Ortung eines mobilen Empfängers finden zunehmend
satellitengestützte Systeme, wie z. B. GPS, größere Ver
breitung.
Derartige GPS-Antennen bestehen üblicherweise aus einer
zirkular polarisierten Antenne in Form eines Patch-Strah
lers.
Derartige zirkular polarisierte Patch-Strahler benötigen
eine großdimensionierte Gegengewichtsfläche, um sicher
zustellen, daß sich das Strahlungsdiagramm des GPS-Strah
lers richtig ausgebildet. Eine zu klein dimensionierte
Gegengewichtsfläche führt nämlich dazu, daß das Strah
lungsdiagramm bei üblicher vertikaler Ausrichtung zu stark
in Vertikalrichtung gebündelt ist, und damit vor allem die
sehr niedrig über dem Horizont stehenden Satelliten nicht
mehr empfangen werden können, wodurch die Auswertungs
fehler größer werden.
Vertikal polarisierte Antennen werden üblicherweise im
Mobilfunk eingesetzt. Sie dienen beispielsweise zur Über
tragung von Gesprächen entsprechend dem GSM-Standard, also
im 900 MHz-Band und im 1800 MHz-Band.
In vielen Einsatzfällen besteht Interesse an einer Kombi-
Antenne unter Verwendung zumindest einer zirkularen Anten
ne und zumindest einer vertikal polarisierten Antenne,
d. h. beispielsweise eine Kombi-Antenne mit einer GPS-An
tenne zur örtlichen Positionsbestimmung eines mobilen
Teilnehmers sowie zumindest einer vertikal polarisierten
Antenne, um hierüber Gespräche über ein Mobilfunknetz
abzuwickeln. Werden beispielsweise zwei vertikal polari
sierte Antennen eingesetzt, so könnten hier beispielsweise
Dual-Band-Handys eingesetzt werden, die beispielsweise auf
dem insbesondere in Europa üblichen 900 MHz-Band zum einen
und auf dem 1800 MHz-Band zum anderen betrieben werden
können.
Zur Verwirklichung dieser Kombi-Antennensysteme sind un
terschiedliche Konstruktionen bekannt.
Nach einer bekannten Konstruktion sind unter einem Schutz
gehäuse auf einer gemeinsamen Grundfläche sowohl die zir
kular polarisierte Antenne (GPS-Antenne) und dazu seitlich
versetzt eine stark verkürzte λ/4-Monopol-Antenne als
vertikal polarisierte Antenne (beispielsweise für den
Mobilfunkbetrieb) angeordnet. Die Monopol-Antenne muß
daher stark verkürzt sein, d. h. die Bauhöhe der Antenne
bezogen auf die Grundfläche muß sehr niedrig sein, da mit
zunehmend höherer Bauweise dieser vertikal polarisierten
Antenne eine zunehmend stärker werdende gegenseitige Be
einflussung zwischen den beiden Antennensystemen fest
zustellen ist, mit einer deutlichen Verschlechterung des
Strahlungsdiagramms und deutlich verschlechterten Ergeb
nissen bezüglich der Anpassung bzw. des Stehwellenverhält
nisses (VSWR).
Es könnte auch daran gedacht werden, die zirkular polari
sierte Antenne in linearer Verlängerung der linear, d. h.
vorzugsweise vertikal polarisierten Antenne anzuordnen,
und zwar auf einer auf der vertikal polarisierten Antenne
in deren Linearrichtung sitzenden Gegengewichtsfläche.
Allerdings muß diese Gegengewichtsfläche einerseits mög
lichst klein dimensioniert werden, um das Strahlungsdia
gramm und die Strahlungseigenschaften der vertikal polari
sierten Antenne nicht nachteilig zu beeinträchtigen. Je
kleiner allerdings die Gegengewichtsfläche wird, umso
schlechter wird das Strahlungsdiagramm und die Strahlungs-
Charakteristik der zirkular polarisierten Antenne. Daher
ist auch hier vorgeschlagen worden, die linear polarisier
te Antenne niedrig, d. h. als stark verkürzten λ/4-Monopol
auf einer Grundfläche zu montieren, wobei die Bauhöhe des
stark verkürzten λ/4-Monopols so gering sein soll, daß die
die zirkular polarisierte Antenne tragende Gegengewichts
fläche quasi stufenlos in die auf Masse liegende eigentli
che Grundfläche übergeht, um hier eine großdimensionierte
Gegengewichtsfläche vorzutäuschen.
Aber auch bei dieser Konstruktion ist zum einen als nach
teilig festzuhalten, daß derartige vertikal polarisierte
Antennen sehr schmalbandig sind und sich bei größerer
Bandbreite die Ergebnisse bezüglich des VSWR deutlich
verschlechtern. Wegen des stark verkürzten Monopols der
linear polarisierten Antenne ist zudem der Gewinn der
Antenne relativ gering.
Werden derartige Kombi-Antennen beispielsweise auf elek
trifizierten Strecken im Eisenbahnverkehr eingesetzt, so
besteht das zusätzliche, nicht gelöste Problem, daß der
artige Antennen nicht hochstromsicher sind, also kein
ausreichender Schutz gegen gefährliche Berührspannungen
besteht.
Aus den vorgenannten Schilderungen ergibt sich, daß eine
Optimierung der zirkular polarisierten Antenne zu einer
weiteren Verschlechterung der linear polarisierten Antenne
führt und umgekehrt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine gegenüber
dem Stand der Technik gleichwohl verbesserte Kombi-Antenne
insbesondere für Fahrzeuge zu schaffen, die zumindest eine
zirkular polarisierte Antenne und zumindest eine linear,
insbesondere vertikal polarisierte Antenne umfaßt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäße entsprechend den im
Anspruch 1 bzw. im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen ge
löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß es
gelungen ist, eine linear polarisierte Antenne so vor
zusehen und einzubauen, daß ein optimales Strahlungsdia
gramm bezüglich dieser linear polarisierten Antenne gege
ben ist, und daß dies gleichermaßen bezüglich der zirkular
polarisierten Antenne gilt. Mit anderen Worten ist es
gelungen zu vermeiden, daß eine Optimierung des Strah
lungsdiagramms des einen Antennentyps zu einer Verschlech
terung des Strahlungsdiagramms des anderen Antennentyps
führt.
Erfindungsgemäß ist dies durch eine völlig überraschende
nicht naheliegende Lösung möglich geworden.
Erfindungsgemäß kann nämlich der lineare Antennenstrahler
unverkürzt vor einer Grundfläche oder Masse angeordnet und
montiert werden, um hier ein optimales Strahlungsdiagramm
sicherzustellen. In linearer Verlängerung des linear pola
risierten Strahlers befindet sich in der Regel in Queraus
richtung dazu die zirkular polarisierte Antenne vorzugs
weise in Form eines Patch-Strahlers, die allerdings nur
auf einer vergleichsweise gering dimensionierten Rest-
Gegengewichtsfläche montiert ist.
Gleichwohl ist ein optimales Strahlungsdiagramm bezüglich
dieser zirkular polarisierten Antenne, inbesondere auch
zum Empfang vieler Satelliten in der Nähe des Horizontes
möglich, wozu erfindungsgemäß an der Rest-Gegengewichts
fläche ansetzende passive Strahler oder Abgleichelemente
vorgesehen sind.
Diese passiven Strahler- oder Abgleichelemente oder Grup
pen von mehreren dieser Strahler- oder Abgleichelemente
sind vorzugsweise etwa kreuzweise zueinander angeordnet.
Entscheidungserheblich ist allerdings, daß diese über die
Rest-Gegengewichtsfläche überstehenden passiven Strahler-
oder Abgleichelemente nicht in der Ebene der Rest-Gegenge
wichtsfläche oder des Patchstrahlers selbst sondern dazu
stark abgewinkelt verlaufen, wobei die Abwinklung vorzugs
weise in Richtung des darunter befindlichen Vertikalstrah
lers vorgenommen ist.
Bevorzugt wird ein Winkel von weniger als 60° bis 50° zur
Ausrichtung des darunter befindlichen Linearstrahlers.
Günstige Winkelwerte liegen bei weniger als 30°, sogar bei
weniger als 25°. Gute Werte liegen in einem Bereich von
30° bis 1°.
Diese passiven Strahler- oder Abgleichelemente können
unterschiedlichst gestaltet sein, in Form von fingerförmi
gen Streifen, elektrisch leitenden Gittern, balkenähnli
chen oder zylinderförmigen Elementen, drahtförmig, hohl
körperförmig etc. Die Breite wie die Materialdicke, die
Außenkontur und Formgebung kann in weiten Bereichen belie
big variiert werden. Es können auch mehrere derartiger
passiver Strahler- und Abgleichelemente zu Gruppen zu
sammengefaßt sein, die bevorzugt in Draufsicht jeweils um
90° versetzt zueinander liegen. Dabei müssen diese
Strahler- oder Abgleichelemente, auch wenn sie zu Gruppen
zusammengefaßt sind, nicht jeweils identisch ausgebildet
und vorgesehen sein.
Insbesondere ist es in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung auch möglich durch zumindest geringfügige
Anpassungen der wirksamen elektrischen Länge, Dicke, Form
gebung, Materialwahl etc. dieser passiven Strahler- und
Abgleichelemente und/oder durch unterschiedliche Dicken
wahl etc. ein leicht unsymmetrisches Strahlungsdiagramm zu
erzeugen, welches so abgestimmt ist, daß bei zusätzlich
aufgesetztem Schutzgehäuse die durch das Schutzgehäuse
oder andere vor Ort gegebene Besonderheiten verursachten
Asymmetrien vermieden oder zumindest tendenziell kompen
siert werden können.
Es sind zwar sogenannte ground-plane-Antennen bekannt, die
ebenfalls Stäbe zur Verbesserung der Antennen-Charakteri
stik aufweisen. Bei derartigen ground-plane-Antennen kommt
aber allein nur der Spiegelfläche Bedeutung zu, um zu
einem vereinfachten Antennenaufbau zu gelangen. Die vor
liegende Erfindung betrifft aber insoweit weder einen λ/2-
Strahler noch haben die bei einer ground-plane-Antenne
bekannten Stäbe oder Drähte eine mit der vorliegenden
Antenneneinrichtung vergleichbare Funktion. Denn ein Anbau
der von einer ground-plane-Antenne an sich bekannten Stäbe
bei dem vorliegenden Antennentyp an der dort vorgesehenen
Rest-Gegengewichtsfläche würde nur zu einer nichtfunk
tionsfähigen Antenne führen.
Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen den erfin
dungsgemäß vorgesehenen passiven Strahler- oder Abgleich
elementen zu den Stäben einer ground-plane-Antenne ist,
daß die Länge der Stäbe bei einer ground-plane-Antenne
letztlich nicht zur Einstellung des Strahlungsdiagramms
dienen können. Völlig anders ist jedoch die Wirkung und
Funktionsweise bei der vorliegenden Erfindung, da die
Winkeleinstellung und vor allem die Längenveränderung der
erfindungsgemäß vorgesehenen passiven Strahler- oder Ab
gleichelemente entscheidenden Einfluß auf das Strahlungs
diagramm hat. Erfindungsgemäß kann hierdurch eine Fein
anpassung im Sinne einer gezielten Veränderung des Strah
lungsdiagramms vorgenommen werden.
Überraschend ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung
auch, daß mit einfachen Mitteln beispielsweise die vor
stehend erläuterte mobile Kombi-Antenne hochstromsicher
ausgestaltet werden kann.
Die Hochstromsicherheit wird durch eine massive Erdung
aller Teile der Antenne inklusive der Innenleiter möglich,
ohne daß dies zu einer Beeinträchtigung der Antennenfunk
tion führt. Durch die Hochstromsicherheit wird die Antenne
beispielsweise auch für Elektrolokomotiven verwendbar, da
sie die Anforderungen zur Personensicherheit erfüllt (wenn
beispielsweise der unter Hochspannung stehende Oberlei
tungsdraht herabfallen würde).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei
spielen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine schematische vertikale Längsschnitt
darstellung durch eine schematisch wie
dergegebene Kombi-Mobil-Antenne;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeig
te Antenne;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Anten
nenaufbaus der vertikal polarisierten An
tennen;
Fig. 4 ein Strahlungsdiagramm des GPS-Strahlers
ohne die erfindungsgemäßen parasitären
Strahlerelemente;
Fig. 5 ein Strahlungsdiagramm bezüglich des
Patch-Strahlers bei einer großdimensio
nierten Gegengewichtsfläche von 100 mm × 100 mm;
und
Fig. 6 ein Strahlungsdiagramm bezüglich des GPS-
Strahlers unter Verwendung der erfindungs
gemäß vorgesehenen parasitären Strahler
elemente.
In Fig. 1 ist im Vertikalquerschnitt eine Mobilantenne,
insbesondere Fahrzeugantenne gezeigt, welche auf einer auf
Masse liegenden Grundplatte 1 montiert ist. Diese Grund
platte 1 kann beispielsweise auf das elektrisch leitende
Dach eines Fahrzeuges, auf einen Dachabschnitt an einer
Elektrolok oder an einem Waggon etc. montiert sein.
Wie in der Schnittdarstellung in Fig. 1 und in der Drauf
sicht aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist oben auf der mobilen
Mehrbereichsantenne im gezeigten Ausführungsbeispiel in
Horizontallage eine zirkular polarisierte Antennen 3, d. h.
ein Patch-Strahler 3' vorgesehen, der aus einem Keramik
plättchen 5 bestehen kann, auf dessen Oberseite beispiels
weise der eigentliche als dünnes Metallplättchen gebildete
Patch-Strahler 3' sitzt.
Diese zirkular polarisierte Antenne 3 sitzt auf einer in
Draufsicht quadratischen Rest-Gegengewichtsfläche 9, die
allerdings auch eine davon abweichend Formgebung aufweisen
kann, und auf die später noch eingegangen wird.
Der Patch-Strahler 3' wird durch eine Koaxialleitung 11
gespeist, die einen Innenleiter 11' und einen großdimen
sionierten Außenleiter 11" mit großem Materialquerschnitt
umfaßt. In der Zeichnung ist zwischen dem Innen- und dem
Außenleiter 11', 11" eine Isolierung 15 angedeutet.
Der Innenleiter 11' erstreckt sich von dem vorstehend
erwähnten Patch-Strahler 3' durch die gesamte mobile An
tennenanordnung bis zum unteren Ende der Koaxialleitung 11
und ist dort an einem Speisepunkt 20 mit der Grundplatte
1, d. h. mit Masse, leitend verbunden. Eine Speiseleitung
17 zur Speisung der zirkular polarisierten Antenne 3 um
faßt einen Speise-Innenleiter 17' und einen Speise-Außen
leiter 17", wobei der Speise-Innenleiter 17' mit dem Au
ßenleiter 11" der Koaxialleitung elektrisch leitend ver
bunden ist.
Der Speise-Außenleiter 17" ist mit der Grundplatte 1 und
daher mit Masse elektrisch verbunden, und zwar bei 21. Wie
aus der axialen Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 1
ersichtlich ist, ist der Speise-Außenleiter 17" letztlich
aber auch mit dem Speise-Innenleiter 17' verbunden, und
zwar über eine innere Stichleitung 27, die aus einem ko
axialen Außenleiter 27' besteht, der an seinem zur Grund
platte 1 gegenüberliegenden Ende über einen radialen oder
topfförmigen Kurzschluß 27" mit dem zugehörigen Innenlei
ter 11" elektrisch verbunden und damit kurzgeschlossen
ist. Der Leiter 11" hat somit eine Doppelfunktion. Auf
seiner Innenseite wirkt er als Außenleiter für die
Koaxialleitung 11 und auf seiner Außenseite wirkt er als
Innenleiter für die Stichleitung 27. Die Länge, d. h. die
Höhe dieser Stichleitung 27 entspricht dabei λ/4 bezogen
auf die zu übertragende Frequenz, d. h. im gezeigten Aus
führungsbeispiel λ/4 bezüglich des GPS-Frequenzbandes
(1575 MHz-Bandes). Die Wandung der inneren Stichleitung
27, d. h. des koaxialen Außenleiters 27' sowie des boden-
oder radialförmigen Kurzschlusses 27" ist dickwandig aus
geführt, um die gewünschte Hochstromsicherheit zu gewähr
leisten. Bei 23 ist der koaxiale Außenleiter 27' mit der
Grundplatte 1 elektrisch leitend verbunden.
Mit anderen Worten ist also der Speise-Außenleiter 17" mit
dem Koaxial-Innenleiter 11' und der Speise-Innenleiter 17'
mit dem Koaxial-Außenleiter 11" elektrisch verbunden, so
daß letztlich am Speisepunkt 20 ein Wechsel von Innen- und
Außenleiter stattfindet.
Wie aus Fig. 1 auch ersichtlich ist, ist der koaxiale
Außenleiter 11" über den topfförmigen Kurzschluß 27" in
axialer Verlängerung über die Ebene des Kurzschlusses 27"
zusammen mit dem dazu innenliegenden Innenleiter 11' bis
zum Patchstrahler 3 weitergeführt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ferner
noch eine linear, d. h. im gezeigten Ausführungsbeispiel
vertikal polarisierte Antenne 33 vorgesehen. Die Antenne
33 besteht dabei aus einem Sperrtopf 30, dessen Zylinder
wandung 33' konzentrisch zur inneren Stichleitung 27 an
geordnet ist und über einen ring- oder bodenförmigen Kurz
schluß 31 mit dem koaxialen Außenleiter 27' in Verbindung
steht. Dabei endet der Sperrtopf 30 gegenüberliegend zu
seinem bodenförmigen Kurzschluß 31 in geringem Abstand 28
vor der Grundplatte 1. Wie in Fig. 3 dargestellt ist,
beträgt die Länge des Sperrtopfes λ/4 bezogen auf die
höhere zu übertragende Frequenz, d. h. im gezeigten Aus
führungsbeispiel bezüglich des PCN-Frequenzbandes
(1800 MHz-Bandes). Die Gesamthöhe zwischen Grundplatte 1 und
Patchstrahler 3 und damit die gesamte axiale Länge oder
Höhe der Antenne 33 entspricht λ/2 der höheren zu über
tragenden Frequenz (im gezeigten Ausführungsbeispiel des
Frequenzbandes 1800 MHz, d. h. des PCN-Frequenzbandes),
wobei die Höhe der Antenne 33 gleichzeitig λ/4 des niedri
geren zu übertragenden Frequenzbandes, im gezeigten Aus
führungsbeispiel des GSM-Frequenzbandes (900 MHz-Bandes)
entspricht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dabei die
Zylinderwandung 33' des Sperrtopfes 30 über den ring- oder
bodenförmigen Kurzschluß 31 hinausgehend bis zur Rest-
Gegengewichtsfläche 9, mit der sie elektrisch verbunden
ist, verlängert, wobei die so gebildete Zylinderwandung
33" zusammen mit der Zylinderwandung 33' die erwähnte
Antenne 33 bildet. Die Antenne 33 wirkt somit für die
höhere zu übertragende Frequenz als λ/2-Strahler und für
die niedrigere zu übertragende Frequenz als λ/4-Strahler.
Während die GPS-Antenne über einen ersten in Fig. 1 nicht
näher gezeigten und mit Bezugszeichen 37 nur angedeuteten
koaxialen Anschluß 37 gespeist wird (wobei die davon aus
gehende koaxiale Speiseleitung 17 im Bereich des Speise
punktes 20 eine Bohrung 22 in der Grundplatte 1 durch
setzt, d. h. zumindest vom Innenleiter 17' durchsetzt wird,
während der Außenleiter 17" mit der Grundplatte 1 elek
trisch verbunden ist und hier endet), wird die vertikal
polarisierte Antenne zur Übertragung eines unteren und
oberen Frequenzbandbereiches (z. B. 900 MHz-Band, 1800 MHz-
Band) über einen zweiten Koaxialanschluß 39 gespeist,
dessen Innenleiter 41' mit der zylinderförmigen Antenne 33
und dessen Außenleiter 41" mit der Grundplatte 1 elek
trisch kontaktiert ist. Anstelle des in Fig. 1 nicht
näher dargestellten Anschlusses 37 kann ein koaxialer
Anschluß 37 vergleichbar dem koaxialen Anschluß 39 z. B.
auch unmittelbar am oder vor dem Speisepunkt 20 angeordnet
sein, so daß hier vergleichbar dem koaxialen Anschluß 39
eine entsprechende koaxiale Speiseleitung 17 angeschlossen
werden kann. Dabei wird der koaxiale Anschluß 37, d. h.
dessen Außenleiter bzw. Innenleiter im Sinne des oben
geschilderten Wechsels von Innen- und Außenleiter ent
sprechend angeschlossen. Umgekehrt kann auch anstelle des
koaxialen Anschlusses 39 ein Koaxialkabel abgehen, welches
zu einem in Abweichung zu Fig. 1 versetzt liegenden Ko
axialanschluß 39 führt.
Zur Verbesserung des Strahlungsdiagramms der zirkular
polarisierten Antenne 3 sind nunmehr noch über Kreuz an
geordnete parasitäre Strahlerelemente 41 vorgesehen, die
nachfolgend teilweise auch als Abgleichelemente bezeichnet
werden. Diese können aus Metallstreifen, Metallgitter,
balkenförmigen Konstruktionen etc. bestehen, d. h. sie
können unterschiedliche Materialdicke, Materialbreite,
Materialformgebung, gerade Ränder, wellig geschnittene
Ränder etc. aufweisen. Länge, Formgebung, Material und
Widerstandswerte sowie Dicke des Materials können sich
gegenseitig beeinflussen, so daß hierdurch eine Feinanpas
sung an ein gewünschtes Strahlungsdiagramm vorgenommen
werden kann.
Die vorstehend erwähnten parasitären Strahlerelemente 41
sind in der axialen Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 aber
nicht in der Ebene der Rest-Gegengewichtsfläche 9 ver
laufend angeordnet (wodurch das Strahlungsdiagramm und die
Anpassung der vertikal polarisierten Antenne deutlich
verschlechtert werden würde), sondern sind relativ stark
bezogen auf die Axialausrichtung 43 nach unten hin in
Richtung Grundplatte 1 abgewinkelt, wodurch eine verbes
serte Strahlungscharakteristik zum einen und eine geringe
Gesamthöhe und Gesamtbreite der Antennenkonstruktion zum
anderen realisiert wird.
Ein bevorzugter Winkel α zwischen der Ausrichtung dieser
parasitären Strahlerelemente 41 in Seitenansicht quer zur
Axialausrichtung liegt vorzugsweise in einem Bereich von
ca. 1° bis 50°, vorzugsweise in einem Bereich von 1° bis
40°, insbesondere 1° bis 30°. Günstige Werte liegen um
10°.
Die Länge der in den Zeichnungen dargestellten parasitären
Strahlerelemente 41 entspricht ca. λ/4 des bezüglich der
zirkular polarisierten Antenne 3 zu übertragenden Fre
quenzbandes, im vorliegenden Fall des GPS-Frequenzbandes.
Die Länge der einzelnen parasitären Strahlerelemente 41
kann dabei geringfügig voneinander abweichen, wodurch eine
Feinanpassung des Strahlungsdiagramms vorgenommen werden
kann, insbesondere auch eine Feinanpassung bezüglich eines
noch aufzusetzenden Schutzgehäuses für die Antenne, um
dadurch unsymmetrische Effekte auszugleichen.
Mit einer derartigen Antenne lassen sich aufgrund des
nicht verkürzten Strahlers bezüglich der vertikal polari
sierten Antenne 33 günstige Ergebnisse bezüglich des
Strahlungsdiagramms und der Strahlungseigenschaften reali
sieren. Vor allem lassen sich mit einer derartigen Antenne
aber in einer höchst überraschenden Weise gleichzeitig ein
optimales Strahlungsdiagramm bezüglich der zirkular pola
risierten Antenne 3 realisieren, was anhand der Fig. 4
bis 6 näher erläutert wird.
Anhand von Fig. 4 ist ein Strahlungsdiagramm für eine
zirkular polarisierte Antenne 3 gezeigt, die keine der
parasitären Strahlerelemente 41 aufweist. Es ist zu erse
hen, daß das Strahlungsdiagramm stark eingeschränkt ist.
Anhand des in Fig. 5 wiedergegebenen Strahlungsdiagramms
ist eine Antennenanordnung gezeigt, bei der eine großdi
mensionierte Gegengewichtsfläche 9 von beispielsweise
100 mm × 100 mm verwendet wurde. Das Strahlungsdiagramm ist
dadurch etwas verbessert. Dies hätte aber weitere nachtei
lige Auswirkungen auf das Strahlungsdiagramm und das VSWR
der vertikal polarisierten Antenne 33.
Anhand von Fig. 6 ist nunmehr das Strahlungsdiagramm der
zirkular polarisierten Antenne 3 unter Verwendung der
anhand von Fig. 1 und 2 erläuterten parasitären Strahler
elemente 41 wiedergegeben, welches mit Abstand deutlich
besser ist als die Diagramme gemäß Fig. 3 und 4.
Anstelle der geschilderten, kreuzweise zueinander angeord
neten vier parasitären Strahlerelemente können beispiels
weise auch nur jeweils zwei um 180° zueinander versetzt
liegende parasitäre Strahlerelemente vorgesehen sein, wenn
nämlich beispielsweise bevorzugt nur in der einen oder
dazu senkrecht liegenden anderen Richtung eine Abstrahlung
oder ein Empfang vorgenommen werden soll. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel jedoch wird eine kreuzweise Anordnung
der parasitären Strahlerelemente bevorzugt.
Claims (19)
1. Mobilantenne, insbesondere Fahrzeugantenne, für zu
mindest eine zirkulare und zumindest eine lineare, vor
zugsweise vertikale Polarisation,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- - die zirkular polarisierte Antenne (3) ist oberhalb der zumindest einen vertikal polarisierten Antenne (33) an einer Rest-Gegengewichtsfläche (9) angeordnet,
- - an der Rest-Gegengewichtsfläche (9) sind entsprechend der Strahlungsrichtung in Draufsicht in Umfangsrichtung versetzt liegend parasitäre Strahler- oder Abgleich elemente (41) vorgesehen, die über den Rand der Rest- Gegengewichtsfläche (9) überstehen, und
- - die parasitären Strahler- oder Abgleichelemente (41) sind bezogen auf die vorzugsweise in Vertikalrichtung verlaufende Längsausrichtung (43) der Antenne in einem Winkelbereich 1° < α < 60° angeordnet.
2. Mobilantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkel α 10° oder größer ist.
3. Mobilantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Winkel α kleiner als 50°, vorzugsweise
kleiner als 40°, insbesondere kleiner als 30° ist.
4. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die parasitären Strahler- oder Ab
gleichelemente (41) in Form von Metallstreifen, Metall
gittern, balkenförmigen Leitungselementen und dergleichen
bestehen.
5. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die parasitären Strahler- oder Ab
gleichelemente (41) eine Länge aufweisen, die größer ist,
als ihre Breite.
6. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die parasitären Strahler- oder Ab
gleichelemente (41) gerade oder kurvige Längskanten auf
weisen.
7. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die parasitären Strahler- oder Ab
gleichelemente (41) aus flächigem oder hohlkörperförmigem
elektrischem Material bestehen.
8. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß einzelne Parameter der parasitären
Strahler- oder Abgleichelemente (41) unterschiedlich ge
wählt sind, beispielsweise sich geringfügig in ihrer Län
ge, Breite, Materialdicke, Formgebung und dergleichen
unterscheiden.
9. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die parasitären Strahler- oder Ab
gleichelemente (41) in Draufsicht auf die Antenne um 90°
zueinander versetzt liegen, d. h. kreuzweise zueinander
angeordnet sind.
10. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils mehrere parasitäre Strahler-
oder Abgleichelemente (41) zu Gruppen zusammengefaßt sind,
und daß entsprechende Gruppen von parasitären Strahler-
oder Abgleichelementen (41) in Draufsicht auf die Antenne
jeweils um 90° zueinander versetzt, d. h. also kreuzweise
zueinander angeordnet sind.
11. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die Längen der parasitären
Strahler- oder Abgleichelemente (41) größer sind als die
Seitenlänge der gegenüber den parasitären Strahler- oder
Abgleichelementen (41) nicht-abgewinkelten Rest-Gegenge
wichtsfläche (9).
12. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß unterhalb der Rest-Gegenge
wichtsfläche (9) die zumindest für einen Frequenzbereich,
vorzugsweise die zumindest für beide Frequenzbereiche
linear polarisierte Antenne (33) angeordnet ist, die be
vorzugt über eine gemeinsame Zylinderanordnung (33', 33")
strahlt.
13. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß bei zumindest zwei Frequenz
bereichen der linear polarisierten Antenne (33) für den
höheren Frequenzbandbereich die Antenne (33) nach Art
eines mit ihrer Öffnung in Richtung der Grundplatte oder
-fläche (1) zugewandt liegenden Sperrtopfes (30) ausge
bildet ist.
14. Mobilantenne insbesondere nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- - die Mobilantenne ist hochstromsicher ausgebildet, und
- - die oben sitzende Antenne (3, 3') wird über eine ko axiale Speiseleitung (17) mit einer nachfolgenden Koaxi alleitung (11) gespeist, wobei eine Innenleiter- Außenleiter-Umkehrung dergestalt stattfindet, daß der Innenleiter (17') der koaxialen Speiseleitung (17) mit dem Außenleiter (11") und der Außenleiter (17") der koaxialen Speiseleitung (17) mit dem Innenleiter (11') der die Verbindung von der koaxialen Speiseleitung (17) zu der Antenne (3, 3') herstellenden Koaxialleitung (11) verbunden ist.
15. Mobilantenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenleiter-Außenleiter-Umkehrung zwischen einer
koaxialen Speiseleitung (17) und einer der Antenne (3, 3')
nachfolgenden Koaxialleitung (11) an einem Speisepunkt
(20) im Bereich der Grundplatte oder -fläche (1) vorgese
hen ist.
16. Mobilantenne nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Innenleiter-Außenleiter-Umkehrung vor
zugsweise im Bereich des Speisepunktes (20) derart er
folgt, daß der Außenleiter (17") der koaxialen Speiselei
tung (17) mit der auf Masse liegenden Grundplatte oder
-fläche (1) und diese mit dem Innenleiter (11') der Koaxi
alleitung (11) und der Innenleiter (17') der koaxialen
Speiseleitung (17) direkt mit dem Außenleiter (11") der
Koaxialleitung (11) verbunden ist, und daß der Außenleiter
(11") der Koaxialleitung (11) mit der auf Masse liegenden
Grundplatte oder -fläche (1) und darüber mit dem Außenlei
ter (17") der Speiseleitung (17) über eine kurzgeschlosse
ne Stichleitung (27) mit einer elektrischen Länge λ/4
verbunden ist, wobei λ der Wellenlänge der zirkular pola
risierten Antenne (3, 3') entspricht.
17. Mobilantenne nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die kurzgeschlossene Stichleitung (27) einen zylinder
förmigen Außenleiter (27') und einen ring- oder bodenför
migen Kurzschlußabschnitt (27") umfaßt, welcher von dem
koaxialen Außenleiter (11") der Koaxialleitung (11) durch
setzt ist.
18. Mobilantenne nach einem der Ansprüche 14 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (11") der zur
Antenne (3, 3') führenden Koaxialleitung, der ring- oder
bodenförmige Kurzschlußabschnitt (27") und der zylinder
förmige Außenleiter (27') der kurzgeschlossenen Stichlei
tung (27) zur Erzielung einer Hochstromsicherheit mit
großem Erdungsquerschnitt versehen sind.
19. Mobilantennen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß die zirkular polarisierte Anten
ne (3, 3') über die Speiseleitung (17) und die zumindest
für einen Frequenzbereich oder die zumindest für beide
Frequenzbereiche linear, vorzugsweise vertikal polarisier
te Antenne (33) über einen separaten Speiseanschluß (39)
gespeist sind.
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