DE2222171C3

DE2222171C3 - Slotted coaxial cable antenna

Info

Publication number: DE2222171C3
Application number: DE19722222171
Authority: DE
Inventors: Kenichi; Miyamoto Yoshio; Osaka Yoshida (Japan)
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1971-05-06
Filing date: 1972-05-05
Publication date: 1977-02-03

Description

Hierbei ist ρ die Periode der Schütze 5, λ ist eine zur verwendeten Frequenz gehörende Wellenlänge im freien Raum, Xg ist die Ausbreitungswellenlänge im Koaxialkabel und π ist eine ganze ZahL Stabile Ausbreitungsbedingungen sind durch (γπ)²>0 in Gleichung (1) bestimmt und die Anzahl der ganzen Zahlen, die die obengenannten Bedingungen erfüllen, sollte, um eine Streuwelle mit einem einzigen Strahl zu erzeugen, auf 1 beschränkt sein. Bei Beachtung dieser Tatsache beschränkt die folgende bekannte Formel die Periode ρ der Schlitze 5:Here ρ is the period of the contactors 5, λ is a wavelength in free space belonging to the frequency used, Xg is the propagation wavelength in the coaxial cable and π is a whole number Stable propagation conditions are determined by (γπ) ² > 0 in equation (1) and the number of integers that meet the above conditions should be limited to 1 in order to generate a scattered wave with a single beam. With this fact in mind, the following known formula limits the period ρ of the slots 5:

* ρ * ρ

ι /ι λι / ι λ

2 V" / 2 V "/

Hierbei bedeutet ν ein Verkürzungsverhältnis der Wellenlänge, das durch das Verhältnis der Wellenlänge im Koaxialkabel zur Wellenlänge des freien Raumes bestimmt ist.Here, ν means a shortening ratio of the wavelength, which is determined by the ratio of the wavelength in the coaxial cable is determined by the wavelength of the free space.

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung des durch die Formel (2) wiedergegebenen Zusammenhangs. Auf der Abszisse ist ν und auf der Ordinate ist kl ρ aufgetragen. Die schraffierte Fläche zeigt einen Bereich, in dem die Bedingungen einer stabilen Ausbreitung der Streuwelle mit einem einzelnen Strahl erfüllt sind. Wenn das Verkürzungsverhältnis ν der Wellenlänge des Koaxialkabels gegeben ist, ist ein Bereich der λ/p-Werte festgelegt.F i g. Fig. 2 is a graph showing the relationship represented by the formula (2). Ν is plotted on the abscissa and kl ρ is plotted on the ordinate. The hatched area shows an area in which the conditions of stable propagation of the scattered wave with a single beam are satisfied. Given the shortening ratio ν of the wavelength of the coaxial cable, a range of λ / p values is set.

Eine der wichtigsten elektrischen Eigenschaften der geschlitzten Koaxialkabelantenne ist die Gleichförmigkeit des Koppelpegels zwischen der Koaxialkabelantenne und ' einer Antenne eines entlang fahrenden Fahrzeugs. Die Gleichförmigkeit des Koppelpegels entlang der Achse der Koaxialkabelantenne nimmt entsprechend der Dichte der auf dem Koaxialkabel angeordneten Schlitze 5 zu. Dementsprechend muß die Periode ρ der Schlitze 5 bei der Entwicklung der geschlitzten Koaxialkabelantennc so gewählt werden, daß sowohl die oben angeführte Bedingung der Gleichförmigkeit des Koppelpegels als auch die durch die Gleichung (2) aufgestellte Bedingung erfüllt ist.One of the most important electrical properties of the slotted coaxial cable antenna is uniformity the coupling level between the coaxial cable antenna and an antenna of a traveling along Vehicle. The uniformity of the coupling level along the axis of the coaxial cable antenna increases corresponding to the density of the slots 5 arranged on the coaxial cable. Accordingly, the Period ρ of the slots 5 in the development of the slotted coaxial cable antenna can be chosen so that that both the above condition of uniformity of the coupling level and that through the condition set out in equation (2) is met.

Bei bekannten Konstruktionen einer in F i g. 1 dargestellten herkömmlichen geschlitzten Koaxialkabelantenne beträgt der Wert von ν etwa 0,9. Selbst wenn der Raum zwischen dem Innenleiter 1 und dem Außenleiter 3 vollständig mit einem Isolator 2, wie z, B. Polyäthylen, ausgefüllt ist, erreicht das Verkürzungsverhältnis der Wellenlänge des Koaxialkabels höchstens einen Wert von etwa 0,ft7. Die diesen v- Werten 0,67 und 0,9 entsprechenden Bereiche von λίρ sind in F i g. 2 durch die Bezugszeichen D bzw E dargestellt. Das bevorzugte Frequenzband einer in F i g. 1 dargestellten Konstruktion einer herkömmlichen geschlitzten Koaxialkabelanienne liegt deshalb um etwa 400 MHz und ist unter den Gesichtspunkten stabiler Ausbreitung einer einzigen Streuwelle und der Gleichförmigkeit des Koppelpegcls auf höchstens 150MHz beschränkt. Wenn aus Gründen der durch die Formel (2) beschränkten stabilen Ausbreitung ein λ/p-Wert von etwa 2 im Bereich von D oder E und eine einerIn known constructions of one shown in FIG. 1, the conventional slotted coaxial cable antenna shown in FIG. 1, the value of ν is approximately 0.9. Even if the space between the inner conductor 1 and the outer conductor 3 is completely filled with an insulator 2 such as, for example, polyethylene, the shortening ratio of the wavelength of the coaxial cable reaches a value of about 0. ft7 at most. The ranges of λίρ corresponding to these v values 0.67 and 0.9 are shown in FIG. 2 represented by the reference symbols D and E, respectively. The preferred frequency band of one shown in FIG. 1 is therefore around 400 MHz and is limited to 150 MHz at most from the standpoints of stable propagation of a single stray wave and uniformity of the coupling level. If, for the sake of the stable spreading limited by the formula (2), a λ / p value of about 2 in the range of D or E and one of

Wellenlänge λ von 2 m entsprechend Betriebsfrequenz bei 150 MHz gewählt ist, ist die Periode ρ der Schlitze 5 mit etwa 1 m festgelegtIf the wavelength λ of 2 m is selected corresponding to the operating frequency at 150 MHz, the period ρ of the slots 5 is set to about 1 m

Ein solcher p-Wert ist etwa die Grenze, in der die Gleichförmigkeit des Koppelpege>s eingehalten werden kann. Im Falle tieferer Frequenzen, wie z. B. 30 MHz, die einer Wellenlänge von 10 m entsprechen, beträgt, bei Verwendung von Strukturen herkömmlicher geschlitzter Koaxialkabel mit einem λ/p-Wert von 2, die Schlitzperiode, allein unter dem Gesichtspunkt stabiler Ausbreitung, etwa 5 m.Such a p-value is roughly the limit in which the uniformity of the coupling level is maintained can. In the case of lower frequencies, such as B. 30 MHz, the correspond to a wavelength of 10 m, when using conventional slotted structures Coaxial cable with a λ / p value of 2, the slot period, is more stable from the point of view alone Spread, about 5 m.

Derartig lange Perioden ρ der Schlitze 5 verursachen starke Schwankungen des Koppelpegels entlang der Koaxialkabelantenne, die sich auf eine Verbindung mit dem Fahrzeug sehr nachteilig auswirken. i< Such long periods ρ of the slots 5 cause strong fluctuations in the coupling level along the coaxial cable antenna, which have a very detrimental effect on a connection to the vehicle. i <

Aus der deutschen Patentschrift 9 51 460 ist weiterhin eine Verzögerungsleitung bekannt, bei der ein Leiter in einer einzigen Lage auf einem KreiszyUnder schraubenförmig aufgewickelt ist Über eine derartige Leitung können dann Wechselstromsignale von hoher Frequenz mit einer in Richtung der Zylinderachse verringerten Geschwindigkeit übertragen werden. Die bei Koaxialkabeln auftretenden Probleme werden hierbei jedoch nicht berücksichtigtFrom the German patent specification 9 51 460 a delay line is also known in which a conductor in a single layer on a circular cylinder helically A line of this type can then be used to transmit high-frequency alternating current signals be transmitted at a reduced speed in the direction of the cylinder axis. The one with coaxial cables However, any problems that arise are not taken into account

Darüber hinaus ist ein mit Dielektrikum ummantelter, abstrahlender Hohlleiter bekannt (US-PS 35 60 970), der aus spiralförmigen Leiterwendeln besteht. Um einseitig gerichtet abstrahlen zu können, ist der Hohlleiter mit einer eine Reihe von Schlitzen aufweisenden, metallischen Abschirmung versehen. Dieser Hohlleiterantenne liegt jedoch ein andersartiges Abstrahlungsprinzip zugrunde. Der Hohlleiter überträgt die Energie im Innenraum der Leiterwendel. Die Windungen der Leiterwendel sind lediglich zum Zwecke der Abstrahlung elektromagnetischer Wellen beabstandet. j_s Die Abschi-mung des Hohlleiters ist zur Übertragung der Energie durch den Hohlleiter nicht erforderlich; sie hat lediglich Abschirmfunklion und soll auf Grund ihrer Schlitze lediglich die gerichtete Abstrahlung der elektromagnetischen Welle ermöglichen.In addition, a dielectric sheathed, radiating waveguide is known (US-PS 35 60 970), which consists of spiral-shaped conductor coils. In order to be able to emit radiation in one direction, the Provided the waveguide with a series of slots having metallic shielding. This waveguide antenna however, it is based on a different radiation principle. The waveguide transmits the Energy in the interior of the conductor coil. The turns of the conductor coil are only for the purpose of Radiation of electromagnetic waves spaced. j_s The waveguide does not need to be shielded in order to transfer the energy through the waveguide; she has only a shielding function and, due to its slits, is only intended to ensure the directional radiation of the enable electromagnetic wave.

Aus der US-PS 30 44 066 ist darüber hinaus eine ebenfalls nicht in Koaxialtechnik, sondern in Streifenleitungstechnik aufgebaute Dreileiter-Schlitz-Antenne mit einem schlangenförmigen Innenleiter bekannt. Die Schlitze im Außenleiter sind in Resonanz und beeinflussen sich gegenseitig. Hierdurch soll maximaler Wirkungsgrad bei kurzer Baulänge erreicht werden. Eine derartige Antenne kann zwar elektromagnetische Energie abstrahlen; zur Übertragung über größere Entfernungen ist sie jedoch ungeeignet. Insbesondere wäre die Stromverteilung und die Erregung der Schlitze ungleichmäßig und die Herstellung des schlangenförmigen Innenleiters wäre zu aufwendig.From US-PS 30 44 066 is also a not in coaxial technology, but in stripline technology constructed three-wire slot antenna with a serpentine inner conductor known. the Slots in the outer conductor are in resonance and influence each other. This is intended to maximize Efficiency can be achieved with a short overall length. Such an antenna can be electromagnetic Radiate energy; however, it is unsuitable for transmission over longer distances. In particular the current distribution and the excitation of the slots would be uneven and the production of the serpentine Inner conductor would be too expensive.

Schließlich ist eine geschützte Koaxialkabelantenne bekannt geworden (US-PS 26 04 594), deren Abstrahlrichtung elektrisch-mechanisch geschwenkt werden kann. Der Außenleiter dieser Schlitzantenne ist auf seiner Innenseite mit Vorsprüngen versehen, und der Innenleiter ist schraubenförmig ausgeführt. Durch eine Drehbewegung des schraubenförmigen Innenleiters soll >,_n die Kapazität zwischen den Vorsprüngen des Außenleiters und den Vorsprüngen des schraubenförmigen Innenleiters und hierdurch die Kalbelwellenlänge und damit die Richtung der von den Schlitzen abgestrahlten elektrischen Welle verändert werden. <,_s Finally, a protected coaxial cable antenna has become known (US Pat. No. 2,6 04,594), the radiation direction of which can be pivoted electrically and mechanically. The outer conductor of this slot antenna is provided with projections on its inside, and the inner conductor is designed helically. By a rotational movement of the helical inner conductor should>, the capacitance between the projections of the outer conductor and the projections of the helical inner conductor and thereby the Kalbelwellenlänge and thus the direction _n of the radiated from the slots electric wave are changed. <, _s

Die Erfindung hat nun die Aufgabe, die eingangs näher erläuterte geschlitzte Koaxialkabelantenne so zu verbessern, daß der Wert des Verkürzungsverhältnisses ν selbst in einem niedrigen Frequenzband ausreichend klein gewählt werden kann, um den λ/ρ-Wert sehr groß und in einem großen Bereich wählbar machen zu können.The invention now has the task of improving the slotted coaxial cable antenna explained in more detail at the beginning so that the value of the shortening ratio ν can be selected to be sufficiently small even in a low frequency band to make the λ / ρ value very large and selectable over a large range to be able to.

Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von der eingangs erläuterten Koaxialkabelantenne dadurch, daß der Innenleiter zur Verzögerung einer in der Koaxialkabelantenne fortschreitenden elektromagnetischen Welle aus einem zylindrischen Isolator und aus mindestens einem in voneinander isolierten Windungen wendelförmig um den zylindrischen Isolator gewickelten Leiter besteht.The invention solves this problem on the basis of the initially explained coaxial cable antenna in that the inner conductor for delaying an electromagnetic wave advancing in the coaxial cable antenna from a cylindrical insulator and from at least one helical in mutually isolated turns consists of a conductor wound around the cylindrical insulator.

Durch die Verwendung eines Innenleiters mit einer die Ausbreitung der elektromagnetischen Welle verzögernden Struktur wird ein kleiner Wert des Verkürzungsverhältnisses der Wellenlänge des Koaxialkabels erreicht. Wird eine derartige geschlitzte Koaxialkabelantenne entlang der Fahrspur des Fahrzeugs verlegt und mit einem Nachrichtensignal in einem sehr niedrigen Frequenzband um etwa 30 MHz gespeist so werden die Schwankungen des Koppelpegels zwischen der geschlitzten Koaxialkabelantenne und einer Antenne des Fahrzeugs, die der Bewegung des Fahrzeugs entsprechen, selbst in einem derartig niedrigen Frequenzband außerordentlich verringert, und das verwendbare Frequenzband ist außerdem viel breiter. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine erfolgreiche Verbindung mit Fahrzeugen bei sehr guter Qualität.By using an inner conductor with a retardation of the propagation of the electromagnetic wave Structure becomes a small value of the shortening ratio of the wavelength of the coaxial cable achieved. Will be such a slotted coaxial cable antenna along the vehicle's lane relocated and fed with a message signal in a very low frequency band around 30 MHz so are the fluctuations in the coupling level between the slotted coaxial cable antenna and an antenna of the vehicle that correspond to the movement of the vehicle even in such a low frequency band is greatly reduced, and the usable frequency band is also much wider. the The present invention enables a successful connection with vehicles with very good quality.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail below with reference to drawings.

F i g. 1 ist eine Schrägansicht einer herkömmlichen geschlitzten Koaxialkabelantenne, die zum besseren Verständnis teilweise aufgeschnitten ist;F i g. 1 is an oblique view of a conventional slotted coaxial cable antenna which, for convenience Understanding is partially cut open;

F i g. 2 zeigt eine graphische Darstellung des Bereichs stabiler Ausbreitung einer einzigen Streuwelle;F i g. Fig. 2 is a graph showing the area of stable propagation of a single scattered wave;

F i g. 3 ist eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen teilweise aufgeschnitteten geschlitzten Koaxialkabelantenne; F i g. 3 is an oblique view of a partially cut-away slotted coaxial cable antenna in accordance with the present invention;

Fig.4 zeigt einen Innenleiter der erfindungsgemäßen geschlitzten Koaxialkabelantenne;4 shows an inner conductor of the invention slotted coaxial cable antenna;

F i g. 5 ist eine Schrägansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;F i g. Figure 5 is an oblique view of another embodiment of the present invention;

Γ i g. 6 zeigt einen aus einer Vielzahl isolierter Drähte bestehenden Innenleiter der Ausführungsform nach Fig. 5;Γ i g. 6 shows an inner conductor consisting of a plurality of insulated wires of the embodiment according to FIG Fig. 5;

Fig. 7 zeigt eine die Anregung der Schlitze erklärende Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform undFig. 7 shows the excitation of the slots explanatory view of an embodiment of the invention and

Fig.8 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.8 shows a side view of a further embodiment according to the invention.

Eine geschlitzte Koaxialkabelantenne hat die Aufgabe, einen Teil einer elektromagnetischen Welle, die sich in dem Koaxialkabel entlang der Achse des Koaxialkabels ausbreitet, über in seinem Außenleiter mit geeigneter Periode angebrachte Schlitze abzustrahlen. Geschlitzte Koaxialkabelantennen werden in jüngster Zeit für verbindende Steuersysteme von Fahrzeugen verwendet.The job of a slotted coaxial cable antenna is to transmit part of an electromagnetic wave propagates in the coaxial cable along the axis of the coaxial cable, via in its outer conductor with appropriate period to emit slots. Slotted coaxial cable antennas are becoming more recent Time used for connecting control systems of vehicles.

F i g. 3 zeigt ein typisches Beispiel der Konstruktion einer erfindungsgemäßen geschlitzten Koaxialkabelantenne. Ein Innenlciterdraht 7 ist spiralförmig um eine Isolierröhre 6 gewunden. Ein Isolator 8 trägt die Isolierröhre 6 und den Innenleiterdraht 7. In einem Außenleiter 9 sind Schlitze IO1, IO2,... vorgesehen. Eine um den Außenleiter 9 herum angebrachte Isolierschicht 4 ist als Schutz vorgesehen. Der Raum zwischen dem Innenleiterdraht 7 und dem Außenleiter 9 kann mit einem dielektrischen Material erfüllt oder leer sein. DerF i g. Fig. 3 shows a typical example of the construction of a slotted coaxial cable antenna according to the invention. An inner liter wire 7 is spirally wound around an insulating tube 6. An insulator 8 carries the Insulating tube 6 and the inner conductor wire 7. In an outer conductor 9, slots IO1, IO2, ... are provided. One The insulating layer 4 attached around the outer conductor 9 is provided as protection. The space between the Inner conductor wire 7 and the outer conductor 9 can be filled with a dielectric material or be empty. the

spiralförmige Innenleiterdraht 7 ist nicht auf die in der F i g. 3 gezeigte Form beschränkt.Spiral inner conductor wire 7 is not in the F i g. 3 shape shown limited.

Die Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes in der geschlitzten Koaxialkabelantenne wird mit Hilfe der bekannten Maxwellschen Wellengleichung für Randbedingungen berechnet, die in Richtung des spiralförmigen Innenleiterdrahtes 7 eine unendliche Leitfähigkeit und in einer dazu senkrechten Richtung die Leitfähigkeit 0 aufweisen. Im folgenden soll jedoch die Berechnung durch eine Näherungsmethode kurz erläutert werden.The propagation of the electromagnetic field in the slotted coaxial cable antenna is monitored using the known Maxwell's wave equation for boundary conditions calculated in the direction of the spiral Inner conductor wire 7 has an infinite conductivity and conductivity 0 in a direction perpendicular thereto exhibit. In the following, however, the calculation using an approximation method will be briefly explained.

Die Induktivität L einer erfindungsgemäßen geschlitzten Koaxialkabelantenne mit einem Innenleiter aus einem spiralförmigen Leiter und dem Außenleiter ist näherungsweise die Summe der Selbstinduktivität einer Zylinderspule unendlicher Länge und der Induktivität eines Koaxialkabels mit einem den gleichen Radius des spiralförmigen Leiters aufweisenden Innenleiter und dem Außenleiter. Die Induktivität L wird durch folgende Gleichung mathematisch beschrieben:The inductance L of a slotted coaxial cable antenna according to the invention with an inner conductor consisting of a spiral conductor and the outer conductor is approximately the sum of the self-inductance of a solenoid of infinite length and the inductance of a coaxial cable with an inner conductor and the outer conductor having the same radius as the spiral conductor. The inductance L is mathematically described by the following equation:

log*.log*.

(3)(3)

Hierbei ist a der Radius des spiralförmigen Leiters, b ist der Radius des Außenleiters, μο ist die Permeabilität und N ist die Windungszahl des spiralförmigen Leiters pro Längeneinheit. Die Kapazität zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter wird näherungsweise durch die folgende Gleichung definiert:Here, a is the radius of the spiral conductor, b is the radius of the outer conductor is μο the permeability and N is the number of turns of the spiral conductor per unit length. The capacitance between the inner conductor and the outer conductor is approximately defined by the following equation:

C = 2.-TiQf,/log - C = 2.-TiQf, / log -

(4)(4)

Hierbei ist εο die Dielektrizitätskonstante des freien Raumes und ε.-eine relative Dielektrizitätskonstante.Here εο is the dielectric constant of the free space and ε.-a relative dielectric constant.

Aus den Formeln (3) und (4) erhält man die folgenden Gleichungen für den Wellenwiderstand Zo des Koaxialkabels und das Verkürzungsverhältnis v' der Wellenlänge: The following equations are obtained from formulas (3) and (4) for the characteristic impedance Zo of the coaxial cable and the shortening ratio v 'of the wavelength:

⁶⁰ ι \^h ,T7~-·
Z₀=^lOgJ- M + ⁶⁰ ι \ ^h , T7 ~ - ·
Z ₀ = ^ 10gJ- M +

I flogh+l^a"N²l\og- /21og-I flew h + l ^ a "N ² l \ og- / 21og-

■ (6)■ (6)

Da das Verkürzungsverhältnis der Wellenlänge bei gewöhnlichen Koaxialkabeln sich wie νο=1/,/ε7 verhält, kann das Verkürzungsverhältnis v' der Wellenlänge der erfindungsgemäßen^geschlitzten Koaxia'k-N:¹--Vn e durch^AuswahCgeeigneteV'O l sihnitis hines m _Ln j ^-^^^oaxialkabeTs vi 1 ikr Wiridiin s/ihl _ρι , J-ängeneinheit Njies spiral mit ι η 1 e ters kleine r ils voC^^gemacht-werden. D e beiden obm ι η ι inn 1 Gleichungen stellen deshalb' d e CinincUluLhimp υ buSince the shortening ratio of the wavelength in ordinary coaxial cables behaves like νο = 1 /, / ε7, the shortening ratio v 'of the wavelength of the slotted coaxial cables according to the invention ^{can be reduced to 1} - Vn e by selecting suitable V'O l sihnitis m _Ln j ^ - ^^^ oaxialkabeTs vi 1 ikr Wiridiin s / ihl _ρι , J-length unit Njies spiral with ι η 1 e ters small r ils voC ^^ to be made. The two obm ι η ι inn 1 equations therefore represent 'de CinincUluLhimp υ bu

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TiS 5 "zeigi eine andere Ausfuhrun£,sforrn Liner erfimiungemaßen geschlitzter koixialkabclintLnnt In FiJT 5 "bilden/ein Isoherstrari 6 mit lcrcisfbrmii em Querschnitt und einSatem« r \ icl/ahl von I citcrdi jh TiS 5 "shows a different execution, sforrn liner inventively slotted koixialkabclintLnnt In Fig. 5 " form / an Isoherstrari 6 with lcrcisfbrmii em cross-section and a breath "r \ icl / ahl of I citcrdi jh

ten 12, die mit einem Isoliermaterial überzogen sind und dicht um den Isolierstrang 6 herumgewickelt sind, den Innenleiter. Der Innenleiter ist durch einen Isolator 13 koaxial entlang der Achse eines Außenleiters 14 befestigt. Der Außenleiter 14 weist in Richtung der Achse der Koaxialkabelantenne periodisch angeordnete Schlitze 15 auf und ist auf seiner äußeren Oberfläche mit einer Isolierschicht 16 bedeckt.th 12, which are coated with an insulating material and tightly wrapped around the insulating strand 6, the Inner conductor. The inner conductor is coaxial along the axis of an outer conductor 14 through an insulator 13 attached. The outer conductor 14 points in the direction of the axis of the coaxial cable antenna arranged periodically Slits 15 and is covered with an insulating layer 16 on its outer surface.

F i g. 6 zeigt einen Ausschnitt der Konstruktion des Innenleiters der Koaxialkabelantenne nach F i g. 5. Drei jeweils voneinander isolierte Leiterdrähte 12i, 122 und 123 sind dicht und parallel zueinander spiralförmig mit einer Steigung d oder mit N= Md Windungen pro Längeneinheit um den Isolierstrang6 herumgewunden, Neben der oben beschriebenen Ausführungsform mit drei isolierten Leiterdrähten I2i, 12a und 123 kann ein isolierter Draht oder eine andere geeignete Anzahl verwendet werden. Da ein aus dicht gewickelten Leiterdrahten 12 bestehender Innenleiter verwendet wird, ist die Verteilung eines Stromflusses auf dem Außenleiter 14 entsprechend einem Stromfluß auf dem Innenleiter gleichmäßig. Die Schlitze 15 werden damit gleichmäßig angeregt, wodurch ein gleichförmiges elektrisches Streufeld entlang der erfindungsgemäßen geschlitzten Koaxialkabelantenne erzeugt wird.F i g. 6 shows a section of the construction of the inner conductor of the coaxial cable antenna according to FIG. 5. Three conductor wires 12i, 122 and 123, each insulated from one another, are wound tightly and parallel to one another in a spiral shape with a pitch d or with N = Md turns per unit length around the insulating strand6 an insulated wire or other suitable number can be used. Since an inner conductor consisting of tightly wound conductor wires 12 is used, the distribution of a current flow on the outer conductor 14 is uniform in accordance with a current flow on the inner conductor. The slots 15 are thus excited uniformly, as a result of which a uniform electrical stray field is generated along the slotted coaxial cable antenna according to the invention.

Da in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Vielzahl isolierter Leiterdrähte 12 verwendet wird ist die Unfähigkeit in der in Fig.6 dargestellten Wicklungsrichtung *der Leiterdrähte 12 unendlich und in der dazu senkrechten Richtung KNuILSince a plurality of insulated lead wires 12 are used in the embodiment described above the inability in that shown in Fig.6 Winding direction * of the conductor wires 12 infinite and in the direction perpendicular to it KNuIL

Die Form und Anordnung der Schlitze 15 auf dem Außenleiter 14 der geschlitzten Koaxialkabelantenne mit einem den spiralförmigen Leiter oder einen anderen oben beschriebenen Leiter aufweisenden Innenleiter muß so bestimmt werden, daß die Schlitze 15 den Stromfluß auf dem Außenleiter 14 wirksam schneiden.The shape and arrangement of the slots 15 on the outer conductor 14 of the slotted coaxial cable antenna with an inner conductor having the spiral conductor or another conductor described above must be determined so that the slots 15 cut the current flow on the outer conductor 14 effectively.

An Hand von Fig.7 soll der Zusammenhang zwischen der Form und der Anordnung der Schlitze der geschlitzten Koaxialkabelantenne and dem Stromfluß erläutert werden. In Fig.7 fließt der Strom auf einer inneren Oberfläche des Außenleiters in Richtung gestrichelter Pfeile 18 angenähert einer Umfangslinie entlang Er fließt entsprechend dem Stromfluß in einer Pfeilrichtung 17 längs der spiralförmigen Leiter des Innenleiters. Die Schlitze 10 müssen deshalb im Falle der Fig. 7 parallel zur Achse der Koaxialkabelantenne angeordnet sein und müssen eine kleine Schlitzperiode aufweisen um den Stromfluß in einer Umfangsrichtung des Außenleiter wirksam zu schneiden. Die Pfeile 19i, "'"^{In F}'^g·^{7 zei}.^{gen das in den} Schlitzen lOi, IO2,...The relationship between the shape and the arrangement of the slots of the slotted coaxial cable antenna and the current flow will be explained with reference to FIG. In FIG. 7 the current flows on an inner surface of the outer conductor in the direction of dashed arrows 18 approximately along a circumferential line. It flows corresponding to the current flow in an arrow direction 17 along the spiral conductors of the inner conductor. The slots 10 must therefore, in the case of FIG. 7, be arranged parallel to the axis of the coaxial cable antenna and must have a small slot period in order to effectively cut the current flow in a circumferential direction of the outer conductor. The arrows 19i, "'" ^{in F} ' ^g · ^{7 zei} . ^{gen that in the} slots lOi, IO2, ...

Leiterdrähte fließt, während die entsprechenden Ströme auf dem Außenleiter in Richtung eines Pfeiles F(in F i g. 8) fließen, die im Außenleiter mit einem Winkel «' schräg verlaufenden Schlitze 20i, 20.',... so angeordnet sind, daß sie den in Richtung des Pfeiles F fließenden Strom senkrecht schneiden. Die Schlitze 20 werden damit mit maximaler Stärke angeregt und sollen mit einer geeigneten, konstanten, nachfolgend erläuterten Periode ρ sich wiederholend angeordnet sein. Die Größe der gestreuten elektromagnetischen Wellen kann durch die Neigung des Winkels «' der Schlitze 20 gesteuert werden. Die Schlitze 20' des erfindungsgemäßen geschlitzten Koaxialkabels können deshalb parallel zur Z-Achse des Koaxialkabels angeordnet sein, was λ'=0 entspricht. Oder aber sie können mit <x'>0 oder in einigen Fällen mit λ'<0 schräg angeordnet sein, um einen gewünschten Betrag der Streuung für die Welle in Längsrichtung des Koaxialkabels zu erreichen.Conductor wires flow while the corresponding currents on the outer conductor flow in the direction of an arrow F (in Fig. 8), which are arranged in the outer conductor with an angle "'inclined slots 20i, 20.", ... so that they cut the current flowing in the direction of arrow F perpendicularly. The slots 20 are thus excited with maximum strength and should be arranged repetitively with a suitable, constant period ρ explained below. The size of the scattered electromagnetic waves can be controlled by the inclination of the angle "" of the slots 20. The slots 20 'of the slotted coaxial cable according to the invention can therefore be arranged parallel to the Z-axis of the coaxial cable, which corresponds to λ' = 0. Or they can be arranged obliquely with <x '> 0 or in some cases with λ'<0 in order to achieve a desired amount of scattering for the wave in the longitudinal direction of the coaxial cable.

Die Periode ρ der Schlitze muß unter Berücksichtigung des Betriebsfrequenzbandes der ausbreitungsfähigen Welle im geschlitzten Koaxialkabel bestimmt werden.The period ρ of the slots must be determined taking into account the operating frequency band of the propagable wave in the slotted coaxial cable.

Entsprechend dem bei herkömmlichen geschlitzten Koaxialkabeln erwähnten Zusammenhang, wird der XIp-Wert durch die folgende Formel bestimmt:According to the relationship mentioned for conventional slotted coaxial cables, the XIp value is determined by the following formula:

(7)(7)

Die Formel (7) gibt das in Zusammenhang mit der wiederholenden Periode ρ der Schlitze sicher verwendbare Frequenzband an. Sie entspricht der oben angeführten Gleichung (2) als Bedingung für ein herkömmliches Koaxialkabel. Der Verkürzungsfaktor v' der Wellenlänge unterscheidet sich im Falle der Erfindung sehr vom v-Werl des herkömmlichen Koaxialkabels. Im Falle des herkömmlichen Koaxialka-The formula (7) indicates the frequency band that can be safely used in connection with the repeating period ρ of the slots. It corresponds to the above-mentioned equation (2) as a condition for a conventional coaxial cable. The shortening factor v 'of the wavelength differs in the case of the invention very much from the v value of the conventional coaxial cable. In the case of the conventional coaxial cable

bels ist bestenfalls v = 0,67 bei Wellenabstrahlung mit einem Strahl zu erreichen. Im Gegensatz hierzu kann im Fall der Erfindung der Wert für v' bei so kleinen Werten wie i'' = 0,2 liegen. Durch Einsetzen dieses Wertes (7) ergibt sich die folgende Beziehung:bels, at best, v = 0.67 can be achieved with wave radiation with one beam. In contrast to this, in the case of the invention, the value for v 'can be as small as i "= 0.2. Substituting this value (7) results in the following relationship:

ft > >.lp > 3. (8)ft >>.lp> 3. (8)

Hieraus ergibt sich, daß, bei gegebener Wellenlänge λ der gestreuten elektromagnetischen Welle, die Wiederholungsperiode ρ der Schlitze der erfindungsgemäßen geschlitzten Koaxialkabelantenne, verglichen mit der eines herkömmlichen Koaxialkabels, sehr klein gemacht werden kann. Dies wirkt sich besonders bei sehr niedrigen Frequenzbändern wirkungsvoll aus, für die die Periode ρ der Schlitze eines herkömmlichen Koaxialkabels nicht kleine Werte ergibt. Die Periode ρ der Schlitze kann erfindungsgemäß auf einen Bruchteil derjenigen einer herkömmlichen Periode verringert werden. Unter dem Gesichtspunkt der Gleichförmigkeit des Koppelpegels entlang des geschlitzten Koaxialkabels mit der Antenne eines Fahrzeuges ist eine verringerte Periode sehr vorteilhaft.As a result, given the wavelength λ of the scattered electromagnetic wave, the repetition period ρ of the slots of the slotted coaxial cable antenna of the present invention can be made very small compared with that of a conventional coaxial cable. This is particularly effective in the case of very low frequency bands for which the period ρ of the slots of a conventional coaxial cable does not give small values. According to the invention, the period ρ of the slots can be reduced to a fraction of that of a conventional period. From the point of view of the uniformity of the coupling level along the slotted coaxial cable with the antenna of a vehicle, a reduced period is very advantageous.

In allen obenstehend beschriebenen Ausführungsformen waren die Schlitze auf dem Außenleiter schmal und gerade. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur hierauf, sondern ist auf alle Schliizformen anwendbar, die eine auf die Richtung F des Stromflusses auf der Innenwand des Außenleiters der Koaxialkabelantenne bezogene senkrechte Komponente aufweisen.In all of the embodiments described above, the slots on the outer conductor were narrow and straight. However, the present invention is not limited to this, but can be applied to all slot shapes which have a perpendicular component related to the direction F of the current flow on the inner wall of the outer conductor of the coaxial cable antenna.

Es ist leicht einzusehen, daß der Schlitz beliebiger Form mit einer senkrechten Komponente einem engen und geraden Schlitz mit einem äquivalenten Neigungswinkel bezüglich der Achse des Koaxialkabels entspricht. It is easy to see that the slot of any shape with a perpendicular component is a narrow one and a straight slot with an equivalent inclination angle with respect to the axis of the coaxial cable.

Das erfindungsgemäße geschlitzte Koaxialkabel ist sehr allgemein in Nachrichtensystemen verwendbar.The slotted coaxial cable according to the invention is of very general use in communications systems.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

a.*a. *

Claims

Claim:

Slotted coaxial cable antenna with an inner conductor and an outer conductor, which in the axial direction with a constant distance from each other has delegated slots, which are marked with a corresponding to the formula

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selected period ρ follow one another, where v 'is the shortening ratio of the wavelength of the coaxial cable antenna to the wavelength λ of the free> 5 space at the operating frequency, characterized in that the inner conductor (6, 7; 6, 12) for delaying a progressive in the coaxial cable antenna electromagnetic wave consists of a cylindrical insulator (6) and at least one conductor (7; 12) wound helically around the cylindrical insulator (6) in turns that are insulated from one another.

The invention relates to a slotted coaxial cable antenna with an inner conductor and a Outer conductors, which slots are arranged at a constant distance from one another in the axial direction having, with a corresponding to the formula

chosen period ρ , where ν 'is the shortening ratio of the wavelength d ^ r coaxial cable antenna to the wavelength λ of free space at the operating frequency.

1 shows the typical embodiment of a conventional, slotted coaxial cable antenna known for example from German Offenlegungsschrift 19 38 805 'and 2103 559, with an inner conductor 1, an outer conductor 3, which has a group of periodically arranged slots 5i in the direction of an axis of the outer conductor 3 , 52, ..., an insulator 2 arranged between the inner conductor 1 and the outer conductor λ and an insulating layer 4 covering the outer conductor 3 Frequency bandwidth suitable for a scattered wave, etc. are primarily determined by the structure of the slots 5 provided in the outer conductor 3, that is to say, for example, by the shape and the period in which the slots 5 are arranged. The in F i g. 1 of the main directions A and B of the currents flowing on the inner conductor 1 and correspondingly on an inner wall of the outer conductor 3 are almost parallel to the axis of the coaxial cable antenna and reverse their direction with a period of about 1/2 wavelength. By observing the above-mentioned distribution of the currents and suitable shape of the slits 5, the period in which the slits 5 are arranged is to be determined from the viewpoint of stable propagation of the scattered wave.

In the slotted coaxial cable antenna shown in Fig. 1, a propagation phase constant γη in the radial direction of the coaxial cable is represented by the well-known following formula: