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Rundempfangsantenne für den Ultra-
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kurzwellenbereich Die Erfindung betrifft eine Rundempfangsantenne
für den Ultrakurzwellenbereich, insbesondere für die VHF- und UHF-Fernsehfrequenzbereiche,
bestehend aus einem Verstärker für den gesamten Frequenzbereich und getrennten,
auf die einzelnen Bereiche abgestimmten Antennenelementen, die mittels Anpassungsschaltungen,
Symmetrierglieder und dgl. mit dem Eingang des Verstärkers verbunden sind.
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Eine Rundempfangsantenne, die nicht mehr auf die empfangenen Sender
ausgerichtet werden muß, ist durch die DE-OS 22 28 043 bekannt. Bei dieser bekannten
Rundempfangsantenne sind die Antennenelemente für den VHF- und den UHF-Bereich als
Ringdipole ausgebildet, die sich nur im Durchmesser voneinander unterscheiden. Nur
ein kleiner Spalt der Kreisbahn bleibt
von dem Ringdipol frei und
in diesem Spaltbereich werden die Enden der Ringdipole mit der Anpassungsschaltung
bzw. dem Symmetrierglied verbunden.
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Diese Antennenelemente der bekannten Rundempfangsantenne besitzen
keine gleichförmige Rundempfangscharakteristik, da gerade in den Spaltbereichen
der symmetrische Aufbau der Antennenelemente beeinträchtigt wird. Da die Antennenelemente
übereinander in einem geschlossenen, halbkugelförmigen Kunststoffgehäuse untergebracht
sind, ist die Anordnung der Antennenelemente von außen her nicht mehr erkennbar.
Es kommt dann gelegentlich doch vor, daß die unempfindlichen Bereiche der Rundempfangscharakteristik
auf eine Sendereinfallrichtung fällt.
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Dies hat dann trotz Verstärker in dem Antennengehäuse einen unzureichenden
Empfang zur Folge.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Rundempfangsantenne der eingangs
erwähnten Art die Rundempfangscharakteristik so zu verbessern, daß sie über den
gesamten Winkelbereich von 360C gleich guten Empfang garantiert, so daß die Aufstellung
der Rundempfangsantenne in jeder beliebigen Winkelstellung möglich ist. Dabei soll
jedoch der Platzbedarf für die Antennenelemente der verschiedenen Bereiche nicht
ansteigen, so daß nach wie vor ein halbkugelförmiges Gehäuse zur Unterbringung der
Antennenelementen, des Verstärkers, der Anpassungsschaltungen und der Symmetrierglieder
verwendet werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Antennenelement
für den VHF-Bereich als Kreuzdipol ausgebildet ist, dessen Dipolstäbe im Zentrum
auf einer Platine festgelegt
und parallelgeschaltet, sowie mit ihren
freien Enden umlaufend auf eine Kreisbahn eingebogen sind, und daß das Antennenelement
für den UHF-Bereich als Dreifachdipol ausgebildet ist, wobei die Dipolstäbe drei
um 1200 versetzte Dipole auf einer Kreisbahn bilden und mittels Verbindungsstreifen
zum Zentrum geführt und dort parallelgeschaltet sind.
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Das Antennenelement für den'VHF-Bereich von 47 bis 230 MHz kann bei
dieser Ausgestaltung des Kreuzdipols auf einem Durchmesser kleiner als 50 cm untergebracht
werden, die Rundempfangscharakteristik dieses Kreuzdipols ist aber gegenüber der
des bekannten Ringdipol-Antennenelementes weitaus besser, da sie über den gesamten
Einfallswinkelbereich von 3600 gleichförmig ist. Das Antennenelement für den UHF-Bereich
mit dem Dreifach-Dipol ist ebenfalls platzsparend, da nur ein Durchmesser von weniger
als 27 cm benötigt wird. Das Antennenelement für den UHF-Bereich kann dann im Abstand
zum Antennenelement für den VHF-Bereich im kleineren Durchmesserbereich des halbkugelförmigen
Antennengehäuses untergebracht werden. Auch die symmetrische Ausnützung des Winkelbereiches
von 3600 mit den drei Dipolen bringt bei dem Antennenelement für den UHF-Bereich
eine gleichförmigere Rundempfangscharakteristik.
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Die Parallelschaltung der Dipolstäbe des Kreuzdipols für den VHF-Bereich
wird dadurch erhalten, daß die Platine als Leiterplatte mit Leiterbahnen ausgebildet
ist und daß die vorzugsweise als Kupferrohrabschnitte ausgebildeten Dipolstäbe an
den Leiterbahnen der Platine angelötet und über die Leiterbahnen entsprechend parallelgeschaltet
sind. Die Auslegung der Platine und die Verbindung zum Verstärker sind
dabei
so, daß die beiden Leiterbahnen der Platine jeweils zwei senkrecht zueinander stehende
Dipolstäbe miteinander verbinden und daß die beiden Dipolpaare über Koaxialkabel
und eine Anpassungsschaltung mit dem Eingang des Verstärkers verbunden sind. Die
Anpassungsschaltung paßt den Wellenwiderstand des Kreuzdipols an dem Eingangswiderstand
des Verstärkers an.
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Die Verschaltung der drei Dipole des UHF-Antennenelementes wird nach
einer Ausgestaltung so ausgeführt, daß die Dipolstäbe der drei Dipole des Antennenelementes
für den UHF-Bereich an den einander zugekehrten, in kleinem Abstand angeordneten
Enden jeweils mittels paralleler Verbindungsstreifen ins Zentrum des Antennenelementes
geführt sind, daß die drei im Uhrzeigersinn den Verbindungsstreifen abgehenden Dipol
stäbe im Zentrum mittels eines sternförmigen Verbindungselementes und die drei entgegen
dem Uhrzeigersinn an den Verbindungsstreifen abgehenden Dipolstäbe im Zentrum mittels
eines weiteren sternförmigen Verbindungselementes miteinander verbunden sind und
daß die sternförmigen Verbindungselemente vorzugsweise auf den beiden Seiten einer
Platine angebracht und mit den zugeordneten Enden der Verbindungsstreifen verlötet
sind. Zur Vereinfachung ist dabei zusätzlich vorgesehen, daß die sternförmigen Verbindungselemente
als Leiterbahnen auf einer als Leiterplatte ausgebildeten Platine aufgebracht sind.
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Die Verbindung zwischen dem UHF-Antennenelement und dem Verstärker
ist nach einer Ausgestaltung so gelöst, daß die beiden Leiterbahnen der Platine
über Koaxialkabel und ein Symmetrierglied mit dem Eingang des Verstärkers verbunden
sind.
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Die Rundempfangsantenne kann nach einer Weiterbildung auch für den
Empfang von Rundfunksendern verwendet werden, wenn vorgesehen ist, daß ein weiteres
Antennenelement für den LMK-Rundfunkbereich vorgesehen ist, das aus einer elektrisch,
nicht leitenden Platte mit einem als Leiterbahn aufgebrachtem, vorzugsweise kreisbogenförmigen
Antennenstab besteht. Die Verbindung zwischen dem Antennenstab dieser Flachantenne
und dem Verstärker führt über einen Vorverstärker, der daher nur den kleinen Frequenzbereich
von etwa 150 kHz bis 18 MHz umfassen muB.
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Der konstruktive Aufbau der Rundempfangsantenne aus VHF-und UHF-Antennenelement
ist nach einer besonders einfachen Weise so ausgeführt, daß das Antennenelement
für den UHF-Bereich an der Oberseite eines zylinderförmigen Schaumstoffblockes festgelegt
ist, wobei die Dipolstäbe in eine Ringnut des Schaumstoffblockes eingelegt und die
Verbindungsstreifen in radial verlaufenden Ausnehmungen der Oberseite des Schaumstoffblockes
gehalten sind, während die runde Platine in die zentrische Durchgangsbohrung des
Schaumstoffblockes ragt, und daß das Antennenelement für den VHF-Bereich an der
Unterseite des Schaumstoffblockes festgelegt ist, wobei die Dipolstäbe in radial
verlaufende Schlitze von vier kreuzweise angeordneten und an der Unterseite des
Schaumstoffblockes abstehenden Stützen eingeführt und darin gehalten sind.
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Die Antennenelemente lassen sich an diesem Schaumstoffblock ohne zusätzliche
Befestigungselemente isoliert voneinander festlegen, was den Zusammenbau der Rundempfangsantenne
sehr stark vereinfacht
Die Isolierung der Dipölstäbe des UHF-Antennenelementes
untereinander wird ohne zusätzlichen Aufwand dadurch erreicht, daß die Ringnut in
Verlängerung der Ausnehmungen für die Verbindungsstreifen durch Stege unterteilt
ist, welche die benachbarten Dipolstäbe auf Abstand halten.
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Die elektrischen Bauteile der Rundempfangsantenne lassen sich nach
einer Ausgestaltung dadurch ohne zusätzlichen Montageaufwand mit in den konstruktiven
Aufbau integrieren, daß die Durchgangsbohrung auf der Oberseite des Schaumstoffblockes
zwischen den Stützen in eine kreuzförmige Ausnehmung für den Einsatz einer quaderförmigen
Baueinheit aufweist, die den Verstärker, die Anpassungsschaltung, das Symmetrierglied
und den Vorverstärker aufnimmt.
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Die Festlegung der Rundempfangsantenne in dem Antennengehäuse ist
vorzugsweise so gelöst, daß der Schaumstoffblock die Antennenelemente für den VHF-
und den UHF-Bereich und die Baueinheit in ein halbhohlkugelförmiges Gehäuse eingebracht
und vergossen sind, wobei die Unterseite des Schaumstoffblokkes mit dem Antennenelement
für den VHF-Bereich der offen, mit einem Deckel verschließbaren Seite des Gehäuses
zugekehrt ist.
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Das Antennenelement für den LMK-Rundfunkbereich kann ohne Schwierigkeiten
dadurch in dem Antennengehäuse der Rundempfangsantenne untergebracht werden, daß
das Antennenelement für den LMK-Rundfunkbereich zwischen dem Deckel des Gehäuses
und den Oberseiten der Stützen des Schaumstoffblockes angeordnet und gehalten ist.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in Draufsicht das als Kreuzdipol ausgebildete
VHF-Antennenelement, Fig. 2 in Draufsicht das als Dreifachdipol ausgebildete UHF-Antennenelement,
Fig. 3 das Blockschaltbild der Rundempfangsantenne, Fig. 4 die Oberseite des Schaumstoffblockes,
an der das UHF-Antennenelement festlegbar ist, Fig. 5 den Schnitt durch den Schaumstoffblock
entlang der Linie V-V der Fig. 4 bzw. 6 und Fig. 6 die Unterseite des Schaumstoffblockes,
an der das VHF-Antennenelement festlegbar ist.
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DAs VHF-Antennenelement nach Fig. 1 ist als Kreuzdipol aus den Dipolstäben
11,13,15 und 17 aufgebaut. Die dem Zentrum zugekehrten Enden dieser Dipolstäbe sind
auf einer als Leiterplatte ausgebildeten Platine 10 festgelegt. Die Leiterplatte
trägt die beiden Leiterbahnen 61 und 62, die jeweils die senkrecht zueinander stehenden
Dipolstäbe 11 und 15 bzw.
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13 und 17 miteinander verbinden. Die aus Kupferrohrabschnitten
bestehenden
Dipolstäbe sind mit den Leiterbahnen 61 und 62 verlötet. Damit das VHF-Antennenelement
wenig Raum beansprucht, sind die Enden 12, 14, 16 und 18 der Dipolstäbe 11, 13,
15 und 17 auf eine Kreisbahn 19 eingebogen und zwar umlaufend. Im Ausführungsbeispiel
sind die Enden 12, 14, 16 und 18 im Uhrzeigersinn eingebogen. Auf diese Weise kann
der Radius R der VHF-Antenne kleiner als 25 cm gehalten werden.
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Das UHF-Antennenelement nach Fig. 3 besteht aus drei Dipolen, die
um 120° versetzt auf der Kreisbahn 38 angeordnet sind.
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Die drei Dipole sind parallelgeschaltet. Die gebogenen Kupferrohrabschnitte
bilden als Dipolstäbe 22 und 28 den ersten Dipol, die Kupferrohrabschnitte als Dipolstäbe
24 und 32 den zweiten Dipol und die Kupferrohrabschnitte als Dipolstäbe 26 und 30
den dritten Dipol. Die einander zugekehrten Enden der Dipolstäbe sind mittels radial
gerichteter, paralleler Verbindungsstreifen 21, 27 bzw. 23,31 bzw. 25,29 ins Zentrum
des UHF-Antennenelementes geführt und dort mittels sternförmiger Verbindungselemente
34 und 36 verbunden, vorzugsweise verlötet, wie die Lötstellen 35 und 37 andeuten.
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Die Verbindungselemente 34 und 36 können als Leiterbahnen auf den
beiden Seiten einer als Leiterplatte ausgebildeten Platine 20 aufgebracht sein,
so daß die Dipolstäbe 22,24 und 26 bzw. 28,30 und 32 auf engstem Raum isoliert voneinander
parallelgeschaltet sind. Der Radius r des UHF-Antennenelementes kann kleiner als
13,5 cm gehalten werden.
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Wie das Blockschaltbild nach Fig. 3 zeigt, sind die parallelgeschalteten
Dipolstäbe 11 und 15 sowie die parallelgeschalteten Dipolstäbe 13 und 17 des VHF-Antennenelementes
mit den beiden Eingängen einer Anpassungsschaltung AS verbunden, die zum Eingang
des Breitbandverstärkers VR führt. Die parallelgeschalteten
Dipolstäbe
22, 24 und 26 bzw. 28,30,32 des UHF-Antennenelementes sind mit den beiden Eingängen
eines Symmetriergliedes SG verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Eingang des
Breitbandverstärkers angeschaltet ist. Die Anpassungsschaltung AS übernimmt die
Anpassung zwischen dem VHF-Antennenelement und dem Verstärker VR und das Symmetrierglied
SR bringt in Verbindung mit der Anpassungsschaltung AS die Smmyetrierung des UHF-Antennenelementes
und die Entkopplung der beiden Antennenelemente.
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Wie gestrichelt eingezeichnet ist, kann an den Eingang des Breitbandverstärkers
über einen Vorverstärker VR1 ein Antennenelement B für den LMK-Rundfunkbereich angeschlossen
werden. Dieses Antennenelement B ist ein kreisbogenförmiger Antennenstab, der auf
einer elektrisch nicht leitenden Platte als Leiterbahn aufgebracht ist.
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Die Fig. 4 bis 5 zeigen einen zylinderförmigen Schaumstoffblock 40,
an dem die Antennenelemente nach Fig. 1 und 2 ohne zusätzliche Befestigungselemente
festgelegt werden können.
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In Fig. 4 ist die Oberseite des Schaumstoffblockes 40 gezeigt, an
der das UflF-Antennenelement nach Fig. 2 festlegbar ist. Der Schaumstoffblock 40
weist am Rand der Oberseite eine umlaufende Ringnut 46 auf, die zum Umfang hin durch
den Steg 45 begrenzt ist. An drei um 1200 versetzten Stellen ist die Ringnut 46
durch die Stege 47, 48 und 49 unterbrochen und in drt'iTeile unterteilt. Von diesen
Stegen 47, 48 und 49 gehen radial zur zentrischen Durchgangsbohrung 41 des Schaumstoffblockes
40 nutartige Ausnehmungen 42, 43 und
44. Das UHF-Antennenelement
nach Fig. 2 kann mit seinen Dipolstäben 22, 24, 26, 28, 30 und 32 in die Ringnut
46 und mit den Verbindungsstreifen 21, 23, 25, 27 29 und 31 in die Ausnehmungen
42, 43 und 44 eingedrückt und darin durch Klemmsitz gehalten werden. Die runde Platine
20 ist dabei im Durchmesser gleich oder kleiner als der Durchmesser der Durchgangsbohrung
41 des Schaumstoffblockes 40. Es ist leicht einzusehen, daß die Stege 47, 48 und
49 dabei die Dipolstäbe 22 und 28 bzw. 24 und 32 bzw. 26 und 30 an den einander
zugekehrten Enden mitden Verbindungsstreifen 21 und 27 bzw. 23 und 31 bzw.
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25 und 29 auf Abstand halten, so daß die Dipole eindeutig voneinander
getrennt sind und nur im Bereich des Zentrums entsprechend parallelgeschaltet sind.
Im Schnitt nach Fig. 5 ist die Ringnut 46 mit dem Rand 45, die Ausnehmung 42 mit
dem Steg 47 deutlich zu erkennen.
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An der Unterseite des Schaumstoffblockes 40 stehen vier Stützen 51,
53, 55 und 57 ab, die in einer 900-Verteilung am Rande des Schaumstoffblockes 40
angeordnet und in ihren Oberseiten mit radialen Schlitzen 52, 54, 56 und 58 versehen
sind,wie besonders den Fig. 5 und 6 zu entnehmen ist. Das VHF-Antennenelement nach
Fig. 4 wird mit den Dipolstäben 11, 13, 15 und 17 in den Schlitzen 52, 54, 56 und
58 der Stützen 51, 53, 55 und 57 durch Klemmwirkung gehalten, wobei das VHF-Antennenelement
zwangsweise zentriert wird. Die abgebogenen Enden 12, 14, 16 und 18 der Dipolstäbe
11, 13, 15 und 17 sind dann koaxial zur Durchgangsbohrung 41 des Schaumstoffblockes
40 angeordnet und stehen entsprechend an diesem vor.
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Zwischen den Stützen 51, 53, 55 und 57 geht die Durchgangsbohrung
41 in eine kreuzförmig erweiterte Aufnahme 50 über,
in der eine
quaderförmige Baueinheit 60 eingesetzt werden kann. Diese Baueinheit beinhaltet
den Verstärker VR, die Anpassungsschaltung AS, das Symmetrierglied SG und gegebenenfalls
auch den Vorverstärker VR1. Die Koaxialsteckanschlüsse 63, 64, 65 und 66 dienen
zum lösbaren Anschluß der Antennenabgangsleitung und der drei Antennenelemente.
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Die an dem Schaumstoffblock 40 festgelegten UHF- und VHF-Antennenelemente
können über Koaxialleitungen mit der Baueinheit 60 verbunden werden. Diese Einheit
wird dann in ein halbhohlkugelförmiges Antennengehäuse eingebracht, wobei die Unterseite
des Schaumstoffblockes 40 mit dem daran festgelegten VHF-Antennenelement der offenen
Seite zugekehrt ist.
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Da das UHF-Antennenelement im Durchmesser kleiner ist, wird so der
Innenraum des halbhohlkugelförmigen Antennengehäuses optimal ausgenützt.
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Der Schaumstoffblock 40 mit den VHF- und UHF-Antennenelementen und
der Baueinheit 60 wird in das Antennengehäuse eingegossen, so daß alle Teile in
der richtigen Zuordnung gehalten bleiben.
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Das Antennengehäuse wird mittels eines Deckels verschlossen, der gleichzeitig
noch die plattenförmige LMK-Rundfunkantenne zwischen der eingegossenen Rundempfangsantenne
und dem Dekkel festlegt. Diese LMK-Rundfunkantenne wird noch mit dem Koaxialkabel
verbunden, das von dem zugeordneten Koaxialsteckanschluß, z.B. 64, der Baueinheit
60 ausgeht und miteingegossen ist. Das UHF-Antennenelement kann mittels einer Koaxialleitung,
die durch die Durchgangsbohrung 41 des Schaumstoffblockes 40 führt mit dem zugeordneten
Koaxialsteckanschluß, z.B. 66, der Baueinheit 60 verbunden sein. Das VHF-Antennenelement
ist mittels eines Koaxialkabels schließlich noch mit
dem Koaxialsteckanschluß
65 verbunden. Die Antennenabgangsleitung ist an dem Koaxialsteckanschluß 63 angesteckt
und wird als Koaxialkabel durch einen zentrischen Ausgang des Deckels aus dem Antennengehäuse
herausgeführt. Über die Antennenabgangsleitung wird in bekannter Weise die Gleichstrom-Speisespannung
für den Verstärker VR und den Vorverstärker VR1 zugeführt.