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Mehrfachgespeiste Dipolantenne
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Die Erfindung betrifft eine mehrfach gespeiste Dipolantenne mit über
eine symmetrische Parallelleitung gespeisten, auf den beiden Leitungsästen der Parallelleitung
angeordneten Dipolen.
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Eine derartige, nach dem logarithmisch-periodischen Prinzip aufgebaute
Dipolantenne ist beispielsweise aus dem Buch "Antennen" von E.Stirner, Band 2, 1980,
Seite 136 bekannt. Dabei bilden zwei voneinander isolierte metallische Antennenträger
eine Parallelleitung zur Speisung der Antenne am senderseitigen Ende.
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Durch den alternierenden Anschluß auf den beiden Trägern sind aufeinanderfolgende
Dipole jeweils um 1800 phasenverschoben gespeist. Die Funktionstüchtigkeit dieser
mehrfachgespeisten Dipolantenne hängt stark von der Fertigungsgenauigkeit ab, sie
eignet sich daher nur für besondere Anwendungsfälle und meist geringe Stückzahlen.
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Für höhere Stückzahlen wurden Strukturen entwickelt, bei denen zum
Beispiel zwei gleiche aus Blech gestanzte Teile vorgeschlagen sind, die jeweils
als Einheit einen Speiseleitungszweig und die zugehörigen Dipole bilden. Beim Stanzen
ergibt sich hier ein hoher Materialabfall wegen der seitlich abragenden Dipole;
diese sind zudem scharfkantig und müssen für eine brauchbare praktische Handhabbarkeit
nachbearbeitet werden.
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Weiterhin sind Antennen bekannt, bei denen die Dipole aus kupferkaschiertem
Material geätzt sind. Auch diese Ausführungen erfordern einen hohen Materialaufwand.
Außerdem halten die Trägerplatinen meist den in der Praxis auftretenden mechanischen
Belastungen nicht stand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dipolantenne der eingangs
genannten Art zu schaffen, die einfach und stabil aufgebaut sowie kostengünstig
herstellbar und in ihren elektrischen Eigenschaften möglichst unempfindlich gegen
Fertigungsstreuungen ist.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Parallelleitung aus zwei
streifenförmigen Blechteilen besteht, die derart angeordnet und jeweils entlang
einer in Längsrichtung verlaufenden Biegekante gegensinnig zu ihrer Grundfläche
abgewinkelt sind, daß die Grundflächen in einer durch die Antennenachse verlaufenden
Ebene senkrecht zu den Dipolen liegen und die abgewinkelten Flächen einander etwa
parallel gegenüber stehen.
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Dieser unkomplizierte Aufbau eignet sich besonders gut zur Herstellung
im billigen Stanzverfahren, weil dabei der Materialabfall äußerst gering ist und
keine nach außen vorstehenden scharfkantigen Teile entstehen, die zur Verminderung
der Verletzungsgefahr nachbehandelt werden müßten.
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Gegenüber der Verwendung von Rohren ist der Materialaufwand gering.
Trotzdem ist die mechanische Stabilität durch das Abkanten der Blechteile ausreichend
groß und zum Beispiel erheblich höher als bei ebenen Blechteilen.
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Außerdem ist durch die zueinander parallellen abgewinkelten Flächen
im Gegensatz zu einander stirnseitig gegenüberliegenden ebenen Flächen ein definierter
Wellenwiderstand gewährleistet, dessen Größe durch die Gestaltung der Flächen und
entsprechende Wahl ihres gegenseitigen Abstandes sehr einfach den Anforderungen
des Einzelfalles anpaBbar ist.
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über/dies hängt dabei der Wellenwiderstand und somit die Anpassung
und das Richtdiagramm in geringerem Maße von Lageänderungen der Blechteile ab, sodaß
verhältnismäBig grobe Fertigungstoleranzen zulässig sind.
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Darüber hinaus ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau der
Parallelleitung
einerseits und die Herstellung im Stanzverfahren andererseits auf einfache und kostengünstige
Weise eine beliebige Form der Randzonen der abgewinkelten Flächen, zum Beispiel
zur Kompensation der auf Grund des sich ändernden Verhältnisses von Blechstärke
zu Wellenlänge entlang der Blechteile auftretenden Streufeldunterschiede erreichbar.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Antennenaufbaus
stellen die logarithmisch-periodischen Dipolantennen dar. Dabei bietet eine Ausführung
gemäß Anspruch 2 ein Optimum dieser Antennenart hinsichtlich der erreichbaren Bandbreite,
die am größten ist, wenn alle drei alternativen konstruktiven Merkmale zugleich
benutzt sind und die relevanten Randlinien der Parallelleitung in an sich bekannter
Weise in einem Punkt zusammenlaufen.
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Antennen dieser Art werden gewöhnlich am senderseitigen Ende gespeist.
Dabei ist es zweckmäßig, das Anschlußkabel gemäß Anspruch 3 anzuordnen, weil dort
die geringste elektrische Feldstärke herrscht.
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Die erfindungsgemäße Dipolantenne eignet sich besonders gut zur Verwendung
als Zimmerantenne. Vorwiegend aus optischen Gründen ist es dabei sinnvoll und wegen
des geringen Streufeldes der Parallelleitung auch elektrisch möglich, die Parallelleitung
in einem zur einfacheren Montage zweigeteilten Kunststoffgehäuses anzuordnen, in
das die Dipolstäbe eingeführt sind. Hierbei ist es gemäß einer Ausführung nach Anspruch
4 besonders einfach und zweckmäßig, die Positionierung und Halterung der Parallelleitung
ohne zusätzliche Maßnahmen mittels am Gehäuse angespritzter Teile vorzunehmen und
durch die weiteren Merkmale dieses Anspruches auf kostensparende Weise zugleich
eine gute Kontaktierung der Dipolstäbe mit der Parallelleitung, einen Ausgleich
der Fertigungstoleranzen der Gehäusehalbschalen und deren gegenseitige Halterung
zu
erreichen.
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Diese Haltewirkung ist durch die in Ansprüchen 5 und 6 angegebenen
Maßnahmen mit geringem Aufwand noch verstärkt. Die in Anspruch 7 angeführte identische
Ausbildung der Halbschalen sowie die Fixierung des Anschlußkabels gemäß Anspruch
8 minimieren die Herstellkosten und vereinfachen darüber hinaus die Montage der
Dipolantenne.
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Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dipolantenne
als logarithmisch-periodische Zimmer-Fernsehantenne mit um ihre Längsachse drehbarem
Dipolträgergehäuse. Dabei zeigen die Figuren 1 und 2 eine seitliche Ansicht bzw.
Teilansicht bei für vertikale bzw. horizontale Polarisation ausgerichtetem Dipolträgergehäuse.
Die Figuren 3 und 4 sind Innenansichten des geöffneten Dipolträgergehäuses in Richtung
der Dipolachse, Figur 5 ist ein Schnitt durch den die Parallelleitung tragenden
Teil und die Figur 6 eine Draufsicht bei geöffnetem Dipolträgergehäuse. In Figur
7 ist ein Dipolstab in vergrößertem Maßstab dargestellt.
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Die Dipolantenne besteht aus einem Kunststoffständer 1 mit Fußteil
2 sowie einem Kopfstück 3, an dem ein Dipolträger 4 zur Polarisationseinstellung
um seine Längsachse drehbar befestigt ist.
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Der Dipolträger 4 ist ein aus zwei Halbschalen 5,6 aufgebautes Kunststoffgehäuse,
das eine aus zwei streifenförmigen Blechteilen 7,8 bestehende Parallelleitung zur
Speisung der Dipole 9,9'...14,14' umschließt, die entsprechend dem logarithmischperiodischen
Prinzip in der Länge abgestuft und derart alternierend an die streifenförmigen Blechteile
7,8 angeschlossen sind, daß aufeinanderfolgende Dipole, zum Beispiel 9,10 oder 9,9',
jeweils um 1800 phasenverschoben gespeist sind.
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In montiertem Zustand durchsetzen die Dipole 9, 9' ... 14,14' Bohrungen
15 der einen Halbschale 5,6 sowie in
Preßpassung Bohrungen 16 der
streifenförmigen Blechteile 7, 8 und sind in Sackausnehmungen 17 der anderen Halbschale
6, 5 eingepreßt. Die Bohrungen 15 und Sackausnehmungen 17 sind derart langlochartig
ausgebildet, daß ihr Wandungsabstand in einer Ebene geringer ist als der Durchmesser
der Dipole 9, 9'...14, 14'. Außerdem weist diese zur besseren Einführbarkeit jeweils
ein konisch verjüngtes Endteil 18 auf, das an der Spitze einen sich bei der Montage
widerhakenartig in die elastische Randzone der Sackausnehmungen 17 eindrückenden
keilförmigen Ringbund 19 trägt und in montiertem Zustand mit einer Schulter 20 unter
Druck an einen entsprechenden Bund 21 der Bohrungen 15 anliegen.
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Auf diese einfache und kostengünstige Weise ist ohne besondere Mittel
sowohl eine einwandfreie Kontaktierung der Dipole 9,9'..
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...14, 14' mit der Parallelleitung als auch eine ausreichende gegenseitige
Befestigung der Halbschalen 5, 6 erreicht. Ebenso einfach ist die Parallelleitung
durch an den Innenflächen der Halbschalen angespritzte Zapfen 22, die in entsprechende,
zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen zum Teil als Langlöcher ausgeführte Bohrungen
23 der streifenförmigen Blechteile 7, 8 eingreifen sowie die als Auflage dienenden,
die Bohrungen 15 und die Sackausnehmungen 17 tragenden Augen 24 exakt positioniert
und in jeder Lage stabil fixiert.
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Die beiden streifenförmigen Blechteile 7, 8 weisen jeweils eine Grundfläche
7a, 8a und eine dazu entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Kante 7b, 8b in
gleicher Weise (und damit kostengünstig herstellbar) abgewinkelte Fläche 7c, 8c
auf. Bei montierter Parallelleitung liegen die Grundflächen 7a, 8a in einer Ebene
auf den Augen 24 auf und die abgewinkelten Flächen 7c, 8c zueinander parallel, wobei
sie sich zum größten Teil überdecken.
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Diese Ausbildung gewährleistet zum einen eine ausreichende mechanische
Stabilität auch bei Verwendung dünner Bleche und zum anderen einen definierten Wellenwiderstand,
der verhält-
nismäßig wenig von Unterschieden des Abstandes der
abgewinkelten Flächen 7c, 8c und/oder deren überdeckten Abschnitten abhängt und
somit eine einfache und billige Fertigung mit relativ groben Toleranzen ermöglicht.
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Sowohl die äußeren Randlinien der Parallelleitung als auch die abgewinkelten
Flächen 7c, 8c, und deren gegenseitiger Abstand verjüngen sich zum freien Ende der
Parallelleitung hin. Diese Pfeilung ist in bekannter Weise so ausgeführt, daß die
entsprechenden Berandungslinien in einem Punkt zusammenlaufen.
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Das vom Fußteil 2 her über eine durch zwei versetzte Ausnehmungen
25 im kopfseitigen Endteil des Dipolträgergehäuses 4 gebildete Zugentlastung zur
Parallel leitung geführte koaxiale Anschlußkabel 26 ist wegen der dort feldfreien
Zone auf der dem streifenförmigen Blechteil 8 abgewandten Fläche des streifenförmigen
Blechteiles 7 angeordnet und dort durch Nasen 27 der Halbschale 5 fixiert.
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Der Kabelaußenleiter 28 ist am streifenförmigen Blechteil 7, sein
Innenleiter 29 am freien Ende des streifenförmigen Blechteiles 8 angelötet.
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Insgesamt zeichnet sich die beschriebene Dipolantenne durch breitbandig
gute und von Fertigungsstreuungen weitgehend unabhängige elektrische Werte, sowie
einen ebenso einfachen und kostengünstigen wie stabilen mechanischen Aufbau aus.