DE3502221A1

DE3502221A1 - Kombinationsantenne

Info

Publication number: DE3502221A1
Application number: DE19853502221
Authority: DE
Inventors: Walter Dr. 7000 Stuttgart Buck; Werner 7316 Köngen Heiner; Dieter 7312 Kirchheim Schenkyr
Original assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Current assignee: HIRSCHMANN RADIOTECHNIK; Richard Hirschmann Radiotechnisches Werk
Priority date: 1985-01-24
Filing date: 1985-01-24
Publication date: 1986-07-24

Description

Kombinationsantenne
Die Erfindung betrifft eine Kombinationsantenne mit einem logarithmisch-periodischen Antennenteil für einen oberen Frequenzbereich und einer zugehörigen, am Ende kurzgeschlossenen Speiseleitung, sowie einem symmetrischen Halbwellendipol für einen unteren Frequenzbereich.
Gegenüber logarithmisch-periodischen Antennen mit offenem Speiseleitungsende ist durch den Kurzschluß der Vorteil einer einfachen Befestigungsmöglichkeit durch eine die Leiter der Speiseleitung kurzschließende Masthalterung gegeben und zusätzlich sowohl ein Überspannungsschutz als auch ein definiertes Potential des Schirms einer koaxialen Ableitung gegeben, wodurch eine nicht durch Mantelwellen gestörte Symmetrierung ermöglicht ist.
Eine derartige Antenne ist bereits durch die von der Anmelderin vertriebene Zimmer-Fernsehantenne "Zifa 796 LP" bekannt. Im Vergleich zu ebenfalls bekannten Kombinationsantennen, bei denen auch für den unteren Frequenzbereich ein logarithmisch-periodisches Antennenteil vorgesehen ist, weist sie eine geringere Größe auf und ist daher vor allem günstig bezüglich Verpackung und Montage.
Allerdings benötigt sie zum elektrisch einwandfreien Zusammenschalten der beiden getrennten Antennenteile eine Frequenzweiche und eine Kompensationsschaltung zur breitbandigen Anpassung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kombinationsantenne der eingangs genannten Art unter Gewährleistung breitbandiger Anpassung auf möglichst einfache und kostengünstige Weise die Abmessungen und den Schaltungsaufwand zu minimieren.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Halbwellendipol zwischen dem logarithmisch-periodischen Antennenteil und dem Kurzschluß in einem Abstand von weniger als einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge im unteren Frequenzbereich vom Kurzschluß an die Speiseleitung angeschlossen ist, und daß die Induktivität des Speiseleitungsabschnittes zwischen Kurzschluß und Halbwellendipol durch eine Kapazität kompensiert und zugleich zu einem Parallelresonanzkreis zur breitbandigen Anpassung des Halbwellendipols ergänzt ist. Dabei ist der optimale Abstand entsprechend der im Einzelfall gewünschten Bandbreite und dem gegebenen Schlankheitsgrad des Dipols zu bestimmen.
Durch die Erfindung ist auf einfachste Weise ein äußerst kostengünstiger und kleiner Aufbau erreicht, weil die beiden Teilantennen elektrisch und mechanisch zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind, wobei der Kurzschluß zur mechanischen Halterung beider Antennenteile dient und sowohl die bei dem Stand der Technik notwendige Frequenzweiche als auch die Kompensationsschaltung entfallen. An der Anschlußstelle des Halbwellendipols muß die Speiseleitung einen möglichst unendlich hohen Widerstand aufweisen, damit die Teilantennen voneinander entkoppelt und damit ohne Weiche zusammenschaltbar sind. Der aus den bereits genannten Gründen zweckmäßige Kurzschluß müßte dazu in einem Abstand von /4 angeordnet sein, wodurch die Länge der gesamten Antenne jedoch in unerwünschtem Maße vergrößert würde. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist diese Länge verkürzt, wobei der Kondensator eine Kompensation des eine schädliche Induktivität darstellenden Speiseleitungsabschnittes und der Parallelresonanzkreis zugleich eine breitbandige Kompensation der Blindanteile der Fußpunktimpedanz des Halbwellendipols und somit eine breitbandige Anpassung bewirkt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Ergänzungen der erfindungsgemäßen Kombinationsantenne sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Bei einer Verkürzung des Halbwellendipolstabes gemäß Anspruch 2 ist eine weitere Verkleinerung der Antennen fläche und damit eine geringere Verpackungsgröße (billigere Verpackung und Lagerhaltung), sowie eine kleinere Windlast erreicht. Auch läßt sich die Antenne bei Überdachmontage leichter durch enge Dachfenster bringen.
Diese Vorteile überwiegen den durch die Spulen bzw. Dachkapazitäten etwas erhöhten Aufwand, insbesondere bei sehr tiefen unteren Frequenzbereichen, bei weitem.
Die Positionierung der Kapazität gemäß Anspruch 3 ermöglicht zusätzlich zur Kompensation der Blindwiderstände der Fußpunktimpedanz durch den Parallelresonanzkreis eine Transformation dieser Impedanz, wodurch eine optimale Anpassung für alle praktischen Anwendungsfälle, insbesondere bei gemäß Anspruch 2 verkürztem Dipol erzielt ist.
Eine Ausbildung der Kapazität gemäß Anspruch 4 ist grundsätzlich ohne Mehraufwand durchführbar und damit extrem kostengünstig. Darüberhinaus sind selbstverständlich auch einstellbare Ausführungen möglich, bei denen der Abstand jedem Einzelfall anpaßbar ist, sodaß eine einzige Ausführung der Speiseleitung genügt.
Anstatt der Abstandsverringerung durch Formveränderung der Speiseleitung selbst ist auch das Einbringen von mit deren Leitern verbundenen Metallteilen möglich, was insbesondere bei größeren erforderlichen Kapazitäten nötig sein kann.
Eine weitere Alternative für die Ausführung des Kondensators ist in Anspruch 5 angegeben. Durch Wahl des Materials des Dielektrikums ist seine Kapazität in weiten Grenzen bestimmbar. Darüberhinaus ist mit diesem Kondensator zugleich eine mechanische Stabilisierung der Speiseleitung erzielt. Besonders vorteilhaft ist eine solche Ausführung bei einer Ausbildung der Speiseleitung gemäß der DE-OS 32 38 806, die dadurch leichter zu montieren ist.
In Anspruch 6 ist eine vorteilhafte Erweiterung der erfindungsgemäßen Kombinationsantenne auf drei Frequenzbereiche (z.B. UHF-Bereich III-UKW) auf der Basis des in Anspruch 1 angegebenen Erfin- dungsgedankens beschrieben, wobei dies keine Beschränkung bedeutet, sondern grundsätzlich auch noch weitere Frequenzbereiche im gleichen Sinne ergänzt werden können.
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kombinationsantenne in schematischer Prinzipdarstellung, wobei Fig. 1 eine Draufsicht und Fig. 2 eine seitliche Ansicht darstellt.
Die Kombinationsantenne besteht aus einem logarithmisch-periodischen Antennenteil für den UHF-Fernsehbereich V mit den Stäben 1, 1' bis 5,5', sowie einem verkürzten symmetrischen Halbwellendipol 6,6' für den Fernsehbereich III. Die beiden Antennenteile sind an eine gemeinsame, aus zwei Leitern 7, 7' aufgebauten Speiseleitung angeschlossen. Diese ist am strahlungsseitigen Ende durch eine Halterung 8 aus Isoliermaterial und am anschlußseitigen Ende durch eine metallische Masthalterung 9 in parallelem Abstand gehalten. Letztere stellt zugleich einen Kurzschluß dar, der in weniger als einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge für den Bereich III vom Halbwellendipol 6, 6' angeordnet ist und die gesamte Kombinationsantenne am Antennenstandrohr 10 befestigt. Zugleich stellt sie einen Blitzschutz dar und bewirkt, daß auf dem Ableitungskabel keine störenden Mantelwellen entstehen können.
Die Induktivität des Speiseleitungsabschnittes zwischen Kurzschluß und Halbwellendipol 6, 6' ist kompensiert durch die Kapazität eines Kondensators 11, der durch zwei mit den Leitern 7, 7' verbundene Metallplatten 12, 12' sowie ein dazwischen angeordnetes Dielektrikum 13 gebildet ist. Zugleich stellen die Induktivität und die Kapazität einen Parallelresonanzkreis dar, der die Blindanteile der Fußpunktimpedanz des Halbwellendipols 6, 6' kompensiert. Außerdem ist durch die Anordnung des Kondensators 11 an einer zum Anschlußort des Halbwellendipols 6, 6' unterschiedlichen Stelle der Speiseleitung 7, 7' eine derartige Transformation dieses Fußpunktwiderstandes bewirkt, daß insgesamt eine breitbandig gute Anpassung der Kombinationsantenne erreicht ist.
Die Länge des Halbwellendipols 6, 6' entspricht derjenigen der längsten Stäbe 5, 5' der logarithmisch-periodischen Antenne. Diese mechanische Verkürzung ist ausgeglichen durch eine elektrische Verlängerung mittels Längsspulen 14, 14'. Dadurch ist im Zusammenwirken mit dem kürzer als eine Viertelwellenlänge im Fernsehbereich III bemessenen Speiseleitungsabschnitt zwischen Kurzschluß und Halbwellendipol 6, 6' eine minimale Fläche der gesamten Antenne und damit eine kostengünstige Ausführung, Lagerhaltung und einfache Handhabung bei der Montage gegeben.
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Claims

Patentansprüche 1. Kombinationsantenne mit einem logarithmisch-periodischen Antennenteil für einen oberen Frequenzbereich und einer zugehörigen, am Ende kurzgeschlossenen Speiseleitung, sowie einem symmetrischen Halbwellendipol für einen unteren Frequenzbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbwellendipol (6, 6') zwischen dem logarithmisch-periodischen Antennenteil (1, 1' bis 5, 5') und dem Kurzschluß in einem Abstand von weniger als einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge im unteren Frequenzbereich vom Kurzschluß an die Speiseleitung (7, 7') angeschlossen ist und daß die Induktivität des Speiseleitungsabschnittes zwischen Kurzschluß und Halbwellendipol (6, 6') durch eine Kapazität (11) kompensiert und zugleich zu einem Parallelresonanzkreis zur breitbandigen Anpassung des Halbwellendipols (6, 6') ergänzt ist.
2. Kombinationsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbwellendipol (6, 6') mechanisch vorzugsweise auf die Länge des längsten Stabes (5, 5') des logarithmisch-periodischen Antennenteils (1, 1' bis 5, 5') verkürzt und elektrisch durch Serienspulen (14, 14') und/oder Dachkapazitäten wieder auf eine halbe Wellenlänge verlängert ist.
3. Kombinationsantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität (11) derart an einer vom Dipolanschluß unterschiedlichen Stelle der Speiseleitung (7, 7') wirksam ist, daß eine Transformation der Fußpunktimpedanz des Halbwellendipols (6, 6') erfolgt.
4. Kombinationsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität (11) durch eine Verkürzung des Abstandes der beiden Leiter (7, 7') der Speiseleitung gebildet ist.
5. Kombinationsantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkürzung des Leiterabstandes elektrisch durch ein zwischen den Leitern (7, 7') angeordnetes Dielektrikum (13) bewirkt ist.
6. Kombinationsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für einen weiteren um mehr als eine Oktave unterhalb des unteren Frequenzbereiches liegenden Frequenzbereich ein zusätzlicher Halbwellendipol mit zugehörigem Kondensator vorgesehen ist und dieser Kondensator einen Kurzschluß für den Parallelresonanzkreis des ersten Halbwellendipols ( 6, 6') bildet.