DE2311861C2 - Aktive Empfangsantenne mit einem passiven Antennenteil in Form einer Leiterschleife - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche aktive Empfangsantenne ist bekannt aus der DE-OS 21 53 827. Der erste Dreipol besteht bei dieser Antenne aus einem Sparübertrager und zwei Kiä d i f i

durch ein Antennenkabel entnommen wird, daß der 20 Kapazitäten und ist auf eine gewünschte Frequenz

erste passive Dreipo! (D₁) drei Kapazitäten (Q, d) in T-Schaltung enthält und diese drei Kapazitäten so gewählt sind, daß bei mindestens einer Frequenz des Betriebsfrequenzbereichs an den mit

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abstimmbar. Der Transistor arbeitet in Emitterschaltung.

Mit der genannten Schaltung ist es zwar möglich, das magnetische Feld einer elektromagnetischen Welle di

dem ersten passiven Dreipol verbundenen Eingangs- 25 selektiv zu empfangen, die Bandbreite der Anordnung

p gg

anschlüssen (3,2) des Transistors (T) eine Resonanz dergestalt auftritt, daß die Spannung dort in Abhängigkeit von der Frequenz im Betriebsfrequenzbereich ein Maximum durchläuft, und daß der

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ist jedoch klein und die Signalübertragung nicht optimal. Die unbefriedigenue Bandbreite hat ihre Ursache darin, daß der passive Antennenteil ein induktiver Blindwiderstand mit geringer Wirkkomponente ist, der mit

Transistor in Basisschaltung geschaltet ist und der 30 Kapazitäten zu einem Schwingkreis ergänzt, von Natur

zweite Drr.-ool (Eh) so gestaltet ist, daß durch ihn die an seinen Ausgang (5, 2) angeschlossene Impedanz (Zk) des Antennenkabels wenigstens annähernd in die Quellimpedanz des Tiansistors in Basisschaltung breitbandig transformiert wiro.

2. Aktive Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Kapazitäten des ersten passiven Dreipols so bemessen sind, daß ' sie in Kombination mit der induktiven Impedanz des il

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aus schmalbandig ist Durch die Parallelschaltung des Sparübertragers wird die Schmalbandigkeit verstärkt, weil hierdurch die im Schwingkreis gespeicherte Blindenenergie im Verhältnis zur Wirkenergie erhöht wird. Die Verwendung eines Transistors in Emitterschaltung bedeutet wegen seiner relativ hohen und bei höheren Frequenzen im allgemeinen kapazitiven Eingangsimpedanz ungünstige Anpassungsverhältnisse und damit kleine Bandbreite, und^ihlechte Signalüber-

passiven Antennenteils und der Eingangsimpedanz 40 tragung.

des Transistors in Basisschaltung ein zweikreisiges Aus der DE-OS 15 66 967 ist eine aktive Schleifenan-

Resonanzbandfilter bilden, bei dem die Spannung zwischen den an den ersten passiven Dreipol angeschlossenen Klemmen (3, 2) des Transistors in

tenne bekannt, bei der der erste passive Dreipol ein zum passiven Antennenteil parallel liegender Kondensator und das aktive Netzwerk ein negativer Widerstand ist, Abhängigkeit von der Frequenz eine Kurve ergibt, 45 der durch Transistoren erzeugt wird. Mit dieser die der bekannten Durchlaßkurve eines zweikreisi- Anordnung wird zwar eine Resonanz erzeugt, durch den gen, schwach überkritisch gekoppelten Bandfilters negativen Widerstand wird aber zum Teil die Wirkkomgleicht. ponente der Impedanz des passiven Antennenteils

3. Empfangsantenne nach Anspruch 2, dadurch wenigstens teilweise kompensiert, so daß eine Entdämpgekennzeichnet, daß das Bandfilter zusätzlich so 50 fung des Resonanzkreises und damit eine Verringerung bemessen ist, daß die an den an den ersten passiven der Bandbreite auftritt.

Dreipol angeschlossenen Klemmen (2, 3) des Ferner ist aus der DE-OS 15 91 300 eine Leiterschlei-

Transistors bestehende Impedanz in der komplexen fe mit angeschlossenem Transistor bekannt.
Widerstandsebene in Abhängigkeit von der Fre- Es ist schließlich aus der NTZ 1969, Heft 7, S. 382

quenz eine solche Schleifenkurve bildet, daß diese 55 bekannt, dem Transistor einer aktiven Antenne zur Schleifenkurve innerhalb des Betriebsfrequenzbereichs die für optimales Signal-Rauschverhältnis des
Transistors erforderliche Impedanz Zao_Pi umschließt

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oder zweimal durch den Wert Z_Aopt läuft,
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Anpassung einen Dreipol nachzuschalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Empfangsantenne der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß insbesondere mit Hilfe ihres aktiven

4. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 60 Netzwerks möglichst große Bandbreite und möglichst zeichnet, daß der zweite passive, transformierende gute Signalübertragung erreicht wird.
Dreipol (D₂) aus zwei voneinander isolierten, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine

miteinander verdrillten oder zumindest eng benach- aktive Empfangsantenne der eingangs erwähnten Art harten Drähten besteht und dieses Drahtbündel mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wendelförmig auf einen Ferritkern gewickelt oder 65 angegebenen Merkmalen gelöst. Weitere Ausbildungen durch die Löcher eines Ferritkerns gezogen ist und der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen, das Ende des ersten Drahtes mit dem Anfang des Die erfindungsgemäße Ausbildung des ersten passiven zweiten Drahtes verbunden ist und die Eingangs- Dreipols ergibt zusammen mit der vorgesehenen

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Schaltung des Transistors und dem zweiten passiven transformierenden Dreipol die größtmögliche Bandbreite, die mit einer gegebenen Leiterscbleife möglich ist. Die geforderte Resonanz innerhalb des Betriebsfrequenzberejchs ergibt gleichzeitig die maximal mögliche Signalübertragung,

Leiterschleifen deren .Leiterlänge so kurz ist, daß ihre Impedanz ein nahezu reiner, induktiver Blindwiderstand ist, können i:< direkter Zusammenschaltung mit einem Transistor normalerweise keine Resonanz erzeugen. Ohne einen Resonanzeffekt gibt es jedoch keine brauchbare Signalübertragung zwischen Antenne und Transistor. Nur durch eine Resonanz, wie sie erfindungsgemäß mit dem ersten passiven Dreipol in Zusammenschaltung mit dem Transistor auftritt, wird die für einen günstigen Betrieb des Transistors zu fordernde Wirkkomponente der Anschlußschaltung in geeigneter Weise erzeugt und die für einen Transistorbetrieb schädlichen Blindströme der kurzen Leiterschleife in ausreichendem Maß kompensiert Ebenfalls bietet nur eine Resonanz die Möglichkeit der Bandfikerwirkiung, um eine größere Bandbreite zu erzielen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand dar Figuren in mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Antenne mit passivem ersten Dreipol D\, Transistor T, passivem zweiten Dreipol Di und V». rdrosselung V,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Antenne, bei der der passive Antennenteil auf einem leitenden Träger befestigt ist,

Fig.3 einen ersten passiven Dreipol einer erfindungsgemäßen Antenne,

Fig.4 den Transistor und ein Ausführungsbeispiel eines zweiten passiven Dreipols einer erfindungsgemäßen Antenne.

In Fig. 1 ist Sdie Leiterschleife, Dj der erste passive Dreipol, der nach der Vorschrift der Erfindung ausgebildet ist und T der Transistor; 1 und 2 sind die Anschlüsse der Leiterschleife an den nachfolgenden ersten passiven Dreipol, 3 und 2 die Anschlüsse des Transistors an diesen Dreipol, 4 und 2 die Anschlüsse des Transistors an den nachfolgenden zweiten passiven Dreipol D₂- 5 und 2 sind die Anschlüsse des zweiten passiven Dreipols an eine Verdrosselung V, die an ihren zweiten Klemmen 6 und 7 zu einem koaxialen Kabel K geht

Fig.2 zeigt die gleiche aktive Empfangsantenne, wobei lediglich der passive Antennenteil eine etwas andere Form hat, so daß er an einem leitenden Träger L montiert werden kann.

Der haltende Leiter L kann auch Bestandteil der Stromschieifesein.

Wenn gleichzeitig die Bandbreite, die Resonanzfrequenz und die Impedanzanpassung vorgeschrieben ist, benötigt der erste passive Dreipol drei frei wählbare Blindwiderstände, die erfindungsgemäß als Kapazitäten Q₁ Ci, Cj ausgebildet sind und in T-Schaltung arbeiten.

Bei kleinen Leiterschleifen ist das Verhältnis des Strahlungswiderstandes zum Blindwiderstand der Schleife so klein, daß die Bedämpfung des Netzwerks ho durch den Strahlungswiderstand allein im allgemeinen keine ausreichende Bandbreite ergibt. Die gewünschte Bandbreite kann dann nur durch die zusätzliche Dämpfung durch die Wirkkomponente Ar(Fig.3) des Transistors erreich' werden.

Falls man keine Übertrager in das Netzwerk einbauen will, erreicht man für die Netzwerke nach der

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65 Erfind: ig bei Verwendung der Antenne als Empfangsantenne die größte Bandbreite durch einen bipolaren Transistor in Basisschaltung, weil dieser zwischen Basis und Emitter als Eingangsimpedanz eine relativ niedrige Impedanz £7· bat, die außerdem im wesentlichen reell ist und nur wenig Blindkomponente besitzt.

Ein weiterer Vorteil der Basisschaltung liegt darin, daß die Eingangsimpedanz des Transistors im allgemeinen eine induktive Komponente Z-rbesitzt und der erste passive Dreipol zusammen mit der Induktivität des passiven Antennenteils und der induktiven Eingangsimpedanz Lt des Transistors ein Bandfilter bilden und dadurch maximale Bandbreite erzielt werden kann.

Es ist möglich, daß in gewissen Frequenzbereichen und bei bestimmten Transistortypen die induktive Wirkung der Eingangsimpedanz des Transistors nicht ausreicht um ein Bandfilter mit den verlangten Eigenschaften in der Schaltung von F i g. 3 herzustellen. In einem solchen Fall erhöht man die Induktivität Lrde;· Transistorimpedanz durch Serie·: schaltung einer Zusatzinduktivität auf den erforderlichen Wert

Bei Verwendung der Basisschaltung im Empfangsfall kommt der richtigen Gestaltung des zweiten passiven Vierpols Di der F i g. 1 eine besondere Bedeutung zu. Wenn man davon ausgeht daß die Verdrosselung V keine nennenswerte Impedanziransformation erzeugt so muß der Dreipol Di den Wellenwiderstand des Kabels K an den vergleichsweise hohen Innenwiderstand der Basisschaltung anpassen. Der Transformationsfaktor dieses Dreipols ist dann jedoch so hoch, daß die meisten der bekannten Transformationsschaltungen keine ausreichende Bandbreite ergeben. Es ist bekannt, daß die Frequenzabhängigkeit einer Transformationsschaltung mit wachsendem Transformationsfaktor zunimmt Es sind verschiedene Schaltungen bekannt, die bei größerer Bandbreite eine Widerstandstransformation von 1 :4 möglich machen. Gegenüber den bekannten Anordnungen wird der Aufwand *ind der Raumbedarf wesentlich verringert wenn man die Anordnung verwendet, die in der DE-OS 19 43 890. F>g. 4 beschrieben ist. Diese Anordnung besteht aus einer Leitung aus zwei verdrillten Drähten, die gemeinsam zu einer Spule aufgewickelt sind, wobei die Spule durch Öffnungen eines Ferritkerns läuft. Eine solche Anwendung gestattet eine Leitungswelle zwischen den beiden Drähten, aber keine Gleichtaktwelle über die Spule als Ganzes. Die Leitung aus den zwei Drähten ist in Fig.4 durch die beiden gekoppelten Induktivitäten L\ und L₂ dargestellt. Zk ist der Eingangswiderstand des an den Punkten 5 und 2 der Fig. 1 angeschlossenen Kabels mil vorgeschalteter Verdrosselung V. 4 und 2 sind die Ausgangsklemmen des Transistors T. Der Ausgangspunkt 5 des Leiters L\ ist mit dem Eingangspunkt des Leiters Li verbunden. Liegt am Eingüiigswiderstand Zk des Kabels die Spannung U, so liegt U auch zwischen den Punkten 4 und 6, weil L\ und L₂ zusammen eine Leitung bilden. U liegt aber auch nochmals zwischen den Punkten 6 und 2, die beide mit den Klemmen des Zk verbunden sind. Am Ausgang des Transistors liegt dann zwischen den Punkten 4 und 2 die Spannung 2 U. Diese Spansaingsverdopplung in der Anordnung bedeutet eine Widerstandstransformation 1 :4. Reicht dies«; Transformalion nicht aus, so kann man zwei solcher Dreipole hintereinanderschalten und erzielt eine Widerstandstransformation I :16.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   U Aktive Empfangsantenne, bestehend aus einem passiven Antennenteil in Form einer Leiterschleife mit einer oder mehreren Windungen, einer Unterbrechungsstelle und einem ohne längere Zwischenleitungen an die Unterbrechungsstelle angeschlossenen aktiven Netzwerk, wobei die elektrisch wirksame Länge der Leiterschleife so kurz ist, daß im Betriebsfrequenzbereich die Impedanz der Leiterschleife an der Unterbrechungsstelle ein induktiver Blindwiderstand mit geringer Wirkkomponente ist und das aktive Netzwerk aus der Kettenschaltung eines aus konzentrierten Elementen bestehenden ersten passiven Dreipols und eines Transistors besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Transistors ein zweiter passiver transformierender Dreipol angeschlossen ist an dessen Ausgang die verstärkte empfangene Leistung

   klemmen (4. 2) des zweiten passiven Dreipols der Anfang des ersten Drahtes und das Ende des zweiten Drahtes sind und die Ausgangsklemmen des zweiten passiven Dreipols (5,2) das Ende des ersten Drahtes und das Ende des zweiten Drahtes sind.

   5, Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite passive, transformierende Dreipol (Di) aus zwei hintereinandergeschalteten passiven Dreipolen der in Anspruch 4 gekennzeichneten Form besteht