DE3338444C2 - - Google Patents

Description

Eine derartige, nach dem log.-periodischen Prinzip aufgebaute Antenne ist als Grundkonzeption ohne nähere Angaben über den konkreten körper­ lichen Aufbau insbesondere auch des Gehäuses aus der Fig. 4e des DE- GM 66 02 438 bekannt. Dabei stehen einander entlang der Längsachse der Speiseleitung die Stirnflächen der in einer Grundebene liegenden Blech­ teile gegenüber und die unter 90° abgewinkelten Teile ragen von der Grundebene in entgegengesetzter Richtung ab. Die Abwinklung ist aus­ schließlich aus Stabilitätsgründen vorgesehen und hat keine elektrische Funktion.

Durch diesen im Prinzip einer offenen Zweidrahtleitung entsprechenden Aufbau der Speiseleitung ist das elektrische Feld nur in geringem Maße innerhalb des Spaltes zwischen den streifenförmigen Blechteilen konzen­ triert und greift weit darüber hinaus. Dadurch entsteht eine uner­ wünschte Verkopplung dieses Feldes, das ja nicht abstrahlen, sondern als TEM-Welle die Leistung möglichst vollständig auf der Speiseleitung führen soll, mit dem Dipolfeld. Diese bewirkt derart starke Diagramm­ verzerrungen und Nebenzipfel, daß ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen kein praktisch sinnvoller Aufbau der Antenne möglich ist.

Außerdem ist die für den erforderlichen Wellenwiderstand benötigte Spaltbreite sehr gering, so daß Fertigungsstreuungen einen starken un­ erwünschten Einfluß auf diesen Wellenwiderstand und damit auf alle üb­ rigen elektrischen Werte der Dipolantenne haben.

Bei einer weiteren, aus dem DE-GM 73 42 717 bekannten log.-periodischen Dipolantenne der eingangs genannten Art, sind die beiden streifenförmi­ gen Blechteile durch eine weitere in Längsrichtung verlaufende Biegekante derart im Querschnitt U-förmig ausgebildet, daß die beiden parallelen Schenkel jedes Blechteils in entgegengesetzter Richtung von ihren ein­ ander parallel gegenüberliegenden Bodenteilen abragen. Die Dipole sind parallel zu den Bodenteilen an den Schenkeln jedes Blechteils befestigt. Die Speiseleitung und Teile der von ihren Schenkeln senkrecht abragen­ den Dipole sind vollständig von einem geschäumten Kunststoff umhüllt. Diese bekannte Dipolantenne ist wegen der Löt- oder Schraubbefestigung jedes Dipols an wenigstens einem Schenkel, des teuren Kunststoffs und der Doppelabkantung jedes Blechteils, die besonders bei Einsatz von auf einen bestimmten Schnittpunkt konisch zulaufenden Speiseleitungen eine hohe Winkelgenauigkeit der Biegekanten erfordert, in Aufbau und Her­ stellung äußerst aufwendig.

Außerdem ist es ohne größere Fertigungsaufwendungen sehr schwierig, die erforderliche Gleichmäßigkeit und Konstanz der Werte für die relative Dielektrizitäts-Konstante εγ und die Abmessungen der Umhüllung zu er­ reichen. Diese muß zugleich mechanisch stabil sein und einen Wert für εγ von nahezu 1 aufweisen um merkliche Störungen der elektrischen Funk­ tion zu vermeiden. Derartige Kunststoffe sind jedoch sehr teuer. Weiterhin kann die nach dem Umschäumen fest verschlossene Umhüllung nicht mehr geöffnet werden, um beispielsweise Reparaturen bei fehler­ hafter Positionierung oder Kontaktierung von Dipolen vornehmen zu kön­ nen.

Schließlich weist die Antenne in Richtung der Schenkelenden einen hohen Platzbedarf auf und benötigt damit eine große Menge teuren Kunststoffs. 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. Weiterhin sind Antennen bekannt, bei denen die Dipole aus kupferkaschier­ tem Material geätzt sind. Auch diese Ausführungen erfordern einen hohen Materialaufwand. Außerdem halten die Trägerplatinen meist den in der Praxis auftretenden mechanischen Belastungen nicht stand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dipolantenne der ein­ gangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie einfach und stabil aufgebaut sowie kostengünstig herstellbar ist und gute elektrische Eigenschaf­ ten aufweist, die möglichst unempfindlich gegen Fertigungsstreuungen sind.

Diese Aufgabe ist bei einer Dipolantenne der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen erfindungs­ gemäßen Merkmale gelöst.

Dieser unkomplizierte Aufbau eignet sich besonders gut zur Herstellung im billigen Stanzverfahren, weil dabei der Materialabfall äußerst ge­ ring ist und keine nach außen vorstehenden scharfkantigen Teile ent­ stehen, die zur Verminderung der Verletzungsgefahr nachbehandelt wer­ den müßten.

Außerdem ist durch die zueinander parallelen abgewinkelten Flächen im Gegensatz zu einander stirnseitig gegenüberliegenden ebenen Flächen das elektrische Feld fast vollständig auf den Raum zwischen diesen Flächen konzentriert, so daß eine schädliche Verkopplung mit dem Di­ polfeld weitgehend unterbunden und damit ein definierter Wellenwider­ stand gewährleistet ist, dessen Größe durch die Gestaltung der Flä­ chen und entsprechende Wahl ihres gegenseitigen Abstandes sehr ein­ fach den Anforderungen des Einzelfalles anpaßbar ist. Überdies hängt dabei der Wellenwiderstand und somit die Anpassung und das Richtdia­ gramm in geringerem Maße von Lageänderungen der Blechteile ab, so daß verhältnismäßig grobe Fertigungstoleranzen zulässig sind.

Darüber hinaus ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Parallellei­ tung 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 aufgrund des sich ändernden Verhältnisses von Blechstärke zu Wellenlänge entlang der Blechteile auftretenden Streufeldunterschiede erreichbar.

Die erforderliche Fertigungsgenauigkeit ist auch für die Herstellung der Biegekanten gering, weil deren gegenseitiger Sollverlauf selbst bei konischer Verjüngung im Gegensatz zu denen U-förmig abgewinkelter Blechteile durch geringfügigen gegenseitigen Versatz einfach erreich­ bar ist. Auch an die Herstellgenauigkeit des Gehäuses und an die elek­ trischen Eigenschaften seines Materials sind nur geringe Anforderungen gestellt, da die Speiseleitung nicht in dieses Material eingebettet ist. Die erforderliche Stabilität des Gehäuses ist daher in an sich bekannter Weise einfach und kostengünstig erzielbar und durch die eben­ falls an sich bekannte zweischalige Ausführung kann das Gehäuse jeder­ zeit geöffnet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antennenaufbaus stellen die logarithmisch-periodischen Dipolantennen dar. Dabei bietet eine Ausführung gemäß Anspruch 2 ein Optimum dieser Antennenart hin­ sichtlich der erreichbaren Bandbreite, die am größten ist, wenn alle drei alternativen konstruktiven Merkmale zugleich genutzt sind und die relevanten Randlinien der Parallelleitung in an sich bekannter Weise in einem Punkt zusammenlaufen.

Antennen dieser Art werden gewöhnlich am sendeseitigen Ende gespeist. Dabei ist es zweckmäßig, das Anschlußkabel gemäß Anspruch 3 anzuord­ nen, weil dort die geringste elektrische Feldstärke herrscht.

Die erfindungsgemäße Dipolantenne eignet sich besonders gut zur Ver­ wendung als Zimmerantenne. 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 Merk­ male dieses Anspruches auf kostensparende Weise zugleich eine gute Kon­ taktierung der Dipolstäbe mit der Parallelleitung, einen Ausgleich der Fertigungstoleranzen der Gehäueshalbschalen und deren gegenseitige Hal­ terung zu erreichen. Diese Haltewirkung ist durch die in Ansprüchen 5 und 6 ange­ gegebenen Maßnahmen mit geringem Aufwand noch verstärkt. Die in Anspruch 7 angeführte identische Ausbildung der Halbschalen sowie die Fixierung des Anschlußkabels gemäß Anspruch 8 mini­ mieren die Herstellkosten und vereinfachen darüber hinaus die Montage der Dipolantenne.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Dipolantenne als logarithmisch-periodische Zimmer-Fern­ sehantenne mit um ihre Längsachse drehbarem Dipolträgerge­ häuse. Dabei zeigen die

Fig. 1 und 2 eine seitliche Ansicht bzw. Teilansicht bei für vertikale bzw. horizontale Polarisa­ tion ausgerichtetem Dipolträgergehäuse. Die

Fig. 3 und 4 sind Innenansichten des geöffneten Dipolträgergehäuses in Rich­ tung der Dipolachse,

Fig. 5 ist ein Schnitt durch den die Parallelleitung tragenden Teil und die

Fig. 6 eine Draufsicht bei geöffnetem Dipolträgergehäuse. In

Fig. 7 ist ein Dipol­ stab in vergrößertem Maßstab dargestellt.

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 be­ festigt ist.

Der Dipolträger 4 ist ein aus zwei Halbschalen 5, 6 aufgebautes Kunststoffgehäuse, das eine aus zwei streifenförmigen Blech­ teilen 7, 8 bestehende Parallelleitung zur Speisung der Dipole 9, 9′ . . . 14, 14′ umschließt, die entsprechend dem logarithmisch- periodischen Prinzip in der Länge abgestuft und derart alter­ nierend an die streifenförmigen Blechteile 7, 8 angeschlossen sind, daß aufeinanderfolgende Dipole, zum Beispiel 9, 10 oder 9, 9′, jeweils um 180° phasenverschoben gespeist sind.

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 der­ art 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 Rand­ zone der Sackausnehmungen 17 eindrückenden keilförmigen Ring­ bund 19 trägt und in montiertem Zustand mit einer Schulter 20 unter Druck an einen entsprechenden Bund 21 der Bohrungen 15 anliegen.

Auf diese einfache und kostengünstige Weise ist ohne besondere Mittel sowohl eine einwandfreie Kontaktierung der Dipole 9, 9′ . . . 14, 14′ mit der Parallelleitung als auch eine ausreichende gegenseitige Befestigung der Halbschalen 5, 6 erreicht. Eben­ so 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 positio­ niert und in jeder Lage stabil fixiert.

Die beiden streifenförmigen Blechteile 7, 8 weisen jeweils eine Grundfläche 7 a, 8 a und eine dazu entlang einer in Längs­ richtung verlaufenden Kante 7 b, 8 b in gleicher Weise (und damit kostengünstig herstellbar) abgewinkelte Fläche 7 c, 8 c auf. Bei montierter Parallelleitung liegen die Grundflächen 7 a, 8 a in einer Ebene auf den Augen 24 auf und die abgewinkelten Flächen 7 c, 8 c zueinander parallel, wobei sie sich zum größten Teil überdecken.

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 abgewinkel­ ten Flächen 7 c, 8 c und/oder deren überdeckten Abschnitten abhängt und somit eine einfache und billige Fertigung mit relativ groben Toleranzen ermöglicht.

Sowohl die äußeren Randlinien der Parallelleitung als auch die abgewinkelten Flächen 7 c, 8 c, 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 zu­ sammenlaufen.

Das vom Fußteil 2 her über eine durch zwei versetzte Aus­ nehmungen 25 im kopfseitigen Endteil des Dipolträgerge­ häuses 4 gebildete Zugentlastung zur Parallelleitung ge­ führte koaxiale Anschlußkabel 26 ist wegen der dort feld­ freien Zone auf der dem streifenförmigen Blechteil 8 ab­ gewandten Fläche des streifenförmigen Blechteiles 7 ange­ ordnet und dort durch Nasen 27 der Halbschale 5 fixiert. Der Kabelaußenleiter 28 ist am streifenförmigen Blechteil 7, sein Innenleiter 29 am freien Ende des streifenförmigen Blechteiles 8 angelötet.

Insgesamt zeichnet sich die beschriebene Dipolantenne durch breitbandig gute und von Fertigungstoleranzen weitgehend unabhängige elektrische Werte, sowie einen ebenso einfachen und kostengünstigen wie stabilen mechanischen Aufbau aus.

Claims (8)

1. Dipolantenne mit wenigstens zwei über eine aus zwei streifenförmigen, jeweils einfach mit einer in Längsrichtung verlaufenden Biegekante abgewinkelten Blechteilen bestehende, in einer Kunststoffumhüllung angeordnete symmetrische Parallelleitung gespeisten, an den beiden Blechteilen befestigten und davon quer zur Antennenlängsachse abra­ genden Dipolen, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Blechteile (7, 8) je­ weils entlang der Biegekante (7 b, 8 b) gegensinnig zu ihrer Grundfläche (7 a, 8 a) abgewinkelt sind, daß die Grundflächen (7 a, 8 a) in einer durch die Antennenachse verlaufenden Ebene senkrecht zu den Dipolen (9, 9′ . . . 14, 14′) liegen und die abgewinkelten Flächen (7 c, 8 c) einander etwa parallel gegenüber stehen und daß die Kunststoffum­ hüllung ein die Blechteile (7, 8) umfassendes, aus zwei Halbschalen bestehendes Gehäuse (4) ist.

2. Dipolantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein loga­ rithmisch-periodischer Aufbau vorgesehen ist und sich die Breite der gesamten Parallelleitung und/oder die Breite der abgewinkelten Flä­ chen (7 c, 8 c) und/oder deren gegenseitiger Abstand zum freien Ende der Dipolantenne hin verjüngt.

3. Dipolantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußkabel (26) auf einer der voneinander abgewandten Flächen eines der Blechteile (7) angeordnet ist.

4. Dipolantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechteile (7, 8) in dem Kunststoffgehäuse (4) in montiertem Zustand durch in Bohrungen (23) eingreifende Zapfen (22) der Halb­ schalen (5, 6) positioniert und zwischen angeformten Teilen (24) der Gehäuse-Innenwände gehalten sind, und daß die Dipole (9, 9′ . . . 14, 14′) jeweils eine Bohrung (15) der einen be­ ziehungsweise der anderen Halbschale (5, 6) sowie in Preß­ passung eine Bohrung (16) des zugehörigen Blechteiles (7, 8) durchsetzen und mit dem einen keilförmigen Ringbund (19) aufweisenden Endteil (18) in eine langlochartige Sackaus­ nehmung (17) eines Auges (24) der anderen Halbschale (6, 5) eingedrückt sind, deren Wandungsabstand in einer Ebene klei­ ner ist als der Durchmesser der Dipole (9, 9′ . . . 14, 14′).

5. Dipolantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Dipolen (9, 9′ . . . 14, 14′) durchsetzten Bohrungen (15) der Halbschalen (5, 6) in der gleichen Weise langloch­ artig ausgebildet sind wie die Sackausnehmungen (17).

6. Dipolantenne nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb des Kunststoffgehäuses (4) liegende Teil der Dipole (9, 9′ . . . 14, 14′) einen geringeren Durchmesser auf­ weist als der außenliegende und die dadurch gebildete ring­ förmige Schulter (20) bei montierter Dipolantenne unter Druck an den äußeren Randteilen der von den Dipolen (9, 9′ . . . 14, 14′) durchsetzten Bohrungen (15) anliegt.

7. Dipolantenne nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halbschalen (5, 6) identisch auf­ gebaut sind.

8. Dipolantenne nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Anschlußkabel (26) durch Kunststoff­ nasen (27) einer Gehäusehalbschale (5) geführt und gehal­ ten ist.