DE2355002A1

DE2355002A1 - Vom tragsystem entkoppelte antenne

Info

Publication number: DE2355002A1
Application number: DE19732355002
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Kronast
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 1973-11-02
Filing date: 1973-11-02
Publication date: 1975-05-15

Description

Pat ε ν tan ψ λ lte D ι ρ l. -1 ν c . F. ^ΛΥζ ι c ·>: κι α ν ν, "2355002

Dipl. -LNG. K. Ψε τ es mann, Dipl.-Phys. Dr. IC. Fincke Üipl.-1'ng. F. A.Weickmänn, Dipl.-.Chem. B, Huber

S MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22 ' <98 39 21/22>

KAÖ?HREIF-Werke KG-82 Rosenheim 2
Luitpolastralie 1£~

Yom Tragsystem entkoppelte Antenne

Die vorliegende Erfindung "betrifft eine aus zwei Strahlerteilen zusammengesetzte Antenne, insbesondere 7\./2~Antenne ( Tt = Wellenlänge der ausgesandten Strahlung), mit einem Entkopplungsglied gegen eine Antennen tragvorrichtung, "DeispielsWeise ein !Fahrzeug oder ein Handfunkgerät.

Bekannt sind Antennen der vorgenannten Art mit zwei gleich langen Strahlerhälften und einem Entkopplungsglied. '

Es ist weiterhin auch "bekannt, das Entkopplungsglied mit einer, nämlich der unteren Strahlerhälfte in der Antenne ZU₄ kombinieren. Eine derartige bekannte Antenne ist in I'igur 1 dargestellt. Diese bekannte Antenne besitzt zwei Strahlerhälften A und B, deren elektrische längen 1.. bzw. 1„ jeweils K /4 sind, so daß die elektrische Gesamt3ünge 1™ gleich- K, /Z ist. Teil K der unteren Strahlerhälfte A ist gleichzeitig als Entkopplungsglied ausgebildet. Die Stelle E stellt dabei die eigentliche Speisestelle der Antenne dar.

Die bekannten Antennen besitsen den Macirtsil, dciß der Speise— punkt E relativ hoch weit oben liegt. Dieses ist mechanisch -

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aufgrund einer schlechten Realisierbarkeit der Verbindungsstelle der beiden Strahlerhälften - schwer zu beherrschen,
da die Antenne meist sehr schlank und flexibel ausgeführt
werden soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe .zugrunde, eine Antenne der in Rede stehenden Art anzugeben, bei welcher der genannte Speisepunkt an eine Stelle gelegt werden kann, welche sich besser zur Aufnahme des stabförmigen Strahlerteiles eignet.

Diese Aufgabe wird bei einer Antenne der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der als Entkopplungsglied dienende Strahlerteil sehr kurz ausgebildet wird, was durch Verwendung ferromagnetischer Materiale für das Entkopplungsglied erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Antenne bietet den Vorteil, daß der Einspeisepunkt zwischen den "beiden Strahlerteilen soweit nach unten verschoben v/erden kann, daß er mit dem oberen Ende des. Entkopplungsgliedes zusammenfällt.

Die G-esamtlänge I₁- des Strahlersystems bleibt dabei gleich der Lange 1-, der bisher üblichen Ausführung. Untersuchungen ergaben, daß man diese Verschiebung relativ weit treiben, das Verhältnis I₁ „ zu I₁₁ relativ groß machen kann, ohne daß die Abstrahleigenschaften der Antenne nennenswert beeinträchtigt werden. Notwendig dazu ist ein'möglichst kurzes, breitbandiges Entkopplungsglied. Die Bandbreite des Entkopplungsgliedes wird dabei durch den Wellenwiderstand

- ^qT - f τι. ^r

bestimmt. Eine Vergrößerung von £-_r, also die Einfügung eines Dielektrikums, hätte zwar eine Verkürzung, gleichzeitig aber

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auch eine Bandbrertenelnbiiße bedeutet. Gegenstand der Erfindung ist nund die Verwendung eines, ferromagnetischen Werkstoffes "bei dem £ und μ_ etwa gleich groß sind. Damit "bleibt der Wellenwiderstand und damit die Bandbreite erhalten, während sich"die Länge um den Wert \j ^_x ' £*J verringert.

Als ferromagnetisdie Stoffe kommen Materialien, wie z. B. Ferrit, Carbonyleisen, zur Anwendung, wobei insbesondere bestimmte Ferritsorten der Bedingung £_r^F_r ^^m -BetriebsfreguenZbereich nahekommen und zudem nur geringe Verluste aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung/ wird der kurze, untere Strahlerteil von einem Koaxialkabel st tick, das von, einem durchbohrten Ferritzylinder umgeben ist, sowie einer Kappe aus leitendem Material gebildet. Die Kappe ist am Einspeisepunkt mit dem einen Ende des Koaxialkabelstücks verbunden, während das zweite Ende an den Außenleitürkontakt der Speiseleitung geführt ist. Der Innenleiter des Koaxialkabelstücks ist einerseits mit dem langen oberen Strahlerteil, andererseits mit dem Innenleiterkontakt der Speiseleitung verbunden. Die Kappe ist an der Unterseite mit einer Isolierscheibe verschlossen, die gleichzeitig auch Halterung ist. Damit ergibt sich eine kostengünstige und mechanisch stabile Ausfuhrung der erfindungsgemäßen Antenne.

Nach einer Abart der Erfindung ist der Ferritzylinder durch eine Anzahl Ferrit-Einlochkerne ersetzt, die auf dem Koaxialkabelabschnitt aufgereiht sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie mit handeisüblichen Ferritbauteilenauskommt und daß, z. B. durch wechselnden Einbau zweier verschiedener Ferritmaterialien die Eigenschaften (Verkürzung, Wellenwiderstand) nach Wunsch verändert werden können. Ein raechanischex· Vorteil dieser Abart ist weiter die geringe Stoß- bzw. Biegeempfindlichkeit einer solchen Anordnung, da Brüche viel weniger zu befürchten sind als bei einem einzelnen Ferrit- zylinder. .

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Nach einer weiteren Abart der Erfindung kann der Ferritzylinder auch, durch plastische ferromagnetische Materialien ersetzt werden.

Die Erfindung gestattet außer dem Einsatz von draht- bzw. stabförmigen "langen" Strahlerteilen auch den Einsatz von Fiberglasstäben mit eingelegtem Leiter, Bandstahlsystemen, gewendelten leitern mit oder ohne Schutzüberzug und gummiartigen Stoffen mit eingelegtem leiter. Auch flächenhaft wirkende Gebilde können als "lange" Strahlerhälften angewandt werden.

Die Erfindung wird durch Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Stabantenne mit einem Schnitt durch das Entkopplungsglied unter Verwendung eines durchbohrten Zylinders aus ferromagnetischem Material.

Pig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antenne in perspektivischer teilweise aufgebrochener Darstellung, in dem ferromagnetische Einlochkerne angewandt werden.

Fig. 4 einen Schnitt durch das in Fig. 5 dargestellte Entkopplungs glied mit Hochfrequenz-Steckvorrichtung, eingebetteter Stabstrahlerhälfte und zusätzlichen kapazitiven Kompensationsmitteln zwischen Entkopplungsglied und Stabstrahlerhälfte.

In der folgenden Erläuterung sind für die jeweils gleichartigen Einzelheiten gleichlautende Bezeichnungsnummern verwendet.

Ein Ausführungsbeispiel einer für Fahrzeuge oder Handfunkgeräte bei jeweils diskreten Betriebsfrequenzen im Frequenz-

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bereich 80 ... .-50OrHHz, vorzugsweise bei 146 - 174.MHz, benutzten Halbwellenantemie gemäß der Erfindung ist in Pig. 2 dargestellt. Die vom iragsystem (z. B. Handfunkgerät) entkoppelte Antenne 1 besteht aus einem aus einem Stab 2 bestehenden oberen Strahl erteil von der-"mechanischen Länge von I₁,-, ) 'A-/4", dem auch 8,1s zweitem Strahlerteil dienenden Entkopplungsglied 3 und der Hochfrequenz-Steckverbindung 4. Das Entkopplungsglied 3 hat die mechanische Länge I₁₁^ Ά./4, ■

Gemäß der Erfindung wird nun zwischen Koaxialkabelstuck 5 und Metallhülse 6 ein durchbohrter Zylinder 7 aus ferromagnetisehem Material angebracht, dessen Dielektrizitätskonstante £ bei der Betriebsfrequenz etwa gleich der Permeabilität u ist. Damit ändert sieh am Wellenwiderstand Z nichts, aber die Längenausdehnung des Entkopplungsgliedes verringert sich auf

Gemäß den in Fig. 3 und I¹Ig. 4 dargestellten Ausflihrungsbeispielen der erfindungsgemäßen Antenne kann der Zylinder 7 aus ferromagnetischem Material durch Einlöchkerne 31 ersetzt werden. Eine solche Anordnung ist bei rauhem Betrieb der Yorzug zu geben, da weniger Bruchgefahr als bei Anwendung eines Zylinder 7 gemäß Fig. 2 besteht. Aus der perspektivischen Skizze (Fig. 3) geht hervor, daß das Entkopplungsglied 3 aus dem Koaxialkabelstiick 5 besteht, das auf der dem Stab 2 zugekehrten Seite mit seiner Abschirmung an der Stelle 9 mit dem Metallbecher 6 frontseitig verlötet ist. Der Innenle.iter 32 des Koaxlalkahelstücks 5'ist an der Stelle 33 mit der leitenden Seele 34 des glasfaserüberzogenen Stabes 2 verbunden. Das Innere des Metallbechers 6 ist mit auf das Koaxialkabelstück 5 aufgefädelten Einlochkernen 31 ausgefüllt. Metallbecher 6, Stelle 33, unteres Ende des Stabes 2 und ein Teil der Hochfreqüenz-Steckverbind-ung 4 werden durch Isoliermaterial 35 umgeben.

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In Fig. 4 ist eine. Abart der Ausführung nach Fig. 3 gezeigt, wobei der Aufbau durch einen Schnitt verdeutlicht wird. In einem Körper aus Isoliermaterial 35 ist der Metallbecher 6 -eingebettet, der ?,. B. aus dem rohrförmigen Teil 41 und einem mit diesem leitend verbundenen Blechformteil 42 besteht, das so in ersterem angebracht ist, daß nach oben ein zusätzlicher schalenförmiger Raum 43 entsteht. In der Mitte des Blechformteils 42 ist eine Bohrung vorgesehen, durch die das Koaxialkabelstück 5 gesteckt wird. Seine äußere Abschirmung 44 wird an der Stelle 9 mit dem Blechformteil 42 verlötet. Der Innenleiter des Koaxialkabelstücks ist oberhalb der Stelle 9 mit der leitenden Seele eines glasfaserarmierten Stabes 2 z, B. durch Lotung verbunden, wobei an dieser Stelle eine zusätzlich kapazitive Kompensation mit einem Formteil 45 aus leitendem Material vorgenommen werden kann, das dann zentrisch innerhalb des Blechformteils 42 liegt. Der Zwischenraum zwischen Frontteil 45 und Blechformteil 42 kann mit Isoliermaterial 35 angefüllt sein, das z„ B. beim Umhüllen des gesamtlichen Entkopplungsgliedes an dieser Stelle eindringt. Auf das Koaxialkabelstück 5 sind mehrere Einlochkerne 31 aufgesteckt, die den Raum zwischen Koaxialkabelstück 5 und rohrförmigem Teil 41 ausfällen. Das rohrförmige Teil 41 ist an der Unterseite 46 so eingezogen, daß die Einlochkerne zur Montage hinreichend festgehalten sind. Das Koaxialkabelstück 5 ist anderseits mit der Hochfrequenz-Steckverbindung 4 dergestalt verbunden, daß die Abschirmung 44 mit dem äußeren Kontaktteil 47, der Innenleiter 32 mit dem inneren Kontaktteil 48 leitend verbunden ist. Die Befestigung am Tragsystem (z. B. Funksprechgerät) erfolgt dann, ebenso wie die elektrische Verbindung mit demselben, mittels dieser Hochfrequenz-Steckverbindung 4.

Bei ;jeder dieser Ausführungen kann als ferroraagnetisch.es Material vorteilhaft Ferritmaterial angewandt werden_s das in dem entsprechenden Betriebsfrequenzgebiet noch keine

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ins Gewicht fallenden,- Verluste hat. Auch die Anwendung von Karbonyleisen ist denkbar, ebenso wie Kombinationen verschiedener Ferrit™ und/oder Karbonyleisensorten. Bei An- ■ :" Ordnungen nach-Fig.- 2 erweist sieh der Einsatz plastischen Ferrits(Handelsname "Pias to ferrit") alsvorteilhaft.

Die Erfindung beschränkt sieh nicht auf reine Stabaritennenausführungen, vielmehr können als länge Strahlerteile neben ; glasfaserarmierten Stäben und leitenden drahtformigen Gebilden (z. B. auö Stahl, Bronze etc.) attch gewendelte leiterformen mit oder ohne Schutzüberzug oder gummiartige Stoffe mit eingelegtem Leiter angewandt werden. Bei Strahlerhälften aus leitenden drahtformigen Gebilden haben sich Bandstahlausführungen besonders bewährt. V .

Außerdem kann der lange Strahlerteil auch als flächenhaft oder räumlieh^wirkender Strahler ausgebildet'werden ^,um größere Breitbandigkeit zu erreichen. .

Die Ausbildung der effindungsgemäßen Antenne ist nicht,auf die Verwendung von Strahlern in Form von Stäben beschränkt. Vielmehr können als lange Strahlerteileneben mit Glasfaser ummantelten Stäben und leitenden drahtformigen Gebilden (z.B. aus Stahl, Bronze usw.) auch gewendelte leiterformen. mit oder ohne Schutzüberzug oder gummiartige Stoffe mit eingelegtem leiter Verwendung finden. Bei Strahierhälften aus leitenden drahtformigen Gebilden haben sich Bandstählausführungen besonders bewährt. : : - _:

Darüber hinaus kann die lange Strahlerhälfte auch als flächenhaft oder räumlich wirkender Strahler ausgebildet werden, um eine größere Bandbreite zu erreichen. ^: .

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Claims

_ 8 PATENTANSPRÜCHE

Λ ,J Vom Tragsystem entkoppelte Antenne, insbesondere Halbwellenantenne, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspeisepunkt aus der Mitte nach unten verschoben an das obere Ende eines kurzen, unter Verwendung von ferromagnetischem Material gebildeten Entkopplungsgliedes gelegt ist.
2. Vom Tragsystem entkoppelte Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material im Betriebsfrequenzbereich eine Dielektrizitätskonstante £, aufweist, die zumindest annähernd der Permeabilität u entspricht.
3. Vom Tragsystem entkoppelte Antenne gemäß Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge 1_ΛΛ des Entkopplungs-

TL /A

gliedes etwa 'i beträgt.
4. Vom Tragsystem entkoppelte Antenne gemäß Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als ferromagnetisoh.es Material Ferrit verwendet wird.
5. Vom Tragsystem entkoppelte Antenne gemäß Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als ferromagnetisches Material Karbonyleisen verwendet wird.
6. Vom Tragsystem entkoppelte Antenne gemäß Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Material die Form eines durchbohrten zylindrischen Kerns aufweist.
7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als ferromagnetisches Material Kombinationen verschiedener Ferrit- und/oder Karbonyleisensorten Verv/endung finden.

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8. Antenne nach, einem der Ansprüche 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, daß als ferromagnetisches Material ein plastischer Ferrit Verwendung findet.
9. Antenne nach einem der Anspräche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Entkopplungsglied (5) ein mit einer Bohrung versehener Zylinder (7) aus. ferromagnetischem Material . * vorgesehen ist.
10. Antenne nach einem der Anspräche 1 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem im Entkopplungsglied (3) vorgesehenen Koaxialkabelstück (5) Einlochkerne (31·) aus ferromagnetischeni Material aufgefädelt sind.» .
11. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlochkerne (31) aus verschiedenartigem Material bestehen.
12. Antenne nach einem der Anspräche T bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle zwischen dem als Entkopplungsglied dienenden Strahlerteil (3) und dem anderen Strahlerteil (2) eine kapazitive Entkopplung (45) vorgesehen ist. ■
13. Antenne nach einem der Anspräche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Entkopplungsglied (3) verschiedene Strahlerteil (2) als - vorzugsweise mit einem isolierenden Überzug versehener - Stabstrahler ausgebildet ist. .

14» Antenne nach einem der Anspräche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der. vom Entkopplungsglied (3) verschiedene Strahlerteil (2) als - vorzugsweise mit einem isolierenden Überzug versehenes - flächenhaft oder räumlich strahlendes Element ausgebildet ist. "■_ "."."--"-" .

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