DE3536826A1 - Diversity-antenne fuer mobile funkgeraete - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht von einer Diversity-Antenne nach der Gattung des
Anspruchs 1 aus.
Durch den Einsatz von Diversity-Antennen können Störungen, die auf den
Fading-Effekt zurückgehen, erheblich reduziert werden, so daß beispielsweise
in der Praxis nach einer Umschaltung von einem ersten Strahler auf
einen zweiten Strahler eine Feldstärkeerhöhung von beispielsweise bis zu
20 dB möglich ist. Üblicherweise werden für den Diversity-Betrieb mindestens
zwei Antennen in einem horizontalen Abstand von n · λ/4 verwendet,
wobei n eine ganze Zahl und λ die mittlere Betriebswellenlänge der Strahler
ist. Sollen derartige Diversity-Antennen bei Fahrzeugen eingesetzt
werden, so muß bisher jede Antenne einzeln montiert werden. Für in der
Hand zu haltende Funkgeräte gibt es schließlich überhaupt noch keine Möglichkeit
des Diversity-Betriebes, da nebeneinander angeordnete Strahler
die Benutzung der Funkgeräte behindern würden.
Die erfindungsgemäße Diversity-Antenne mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß sie einen kompakten Aufbau mit zwei
Strahlern gestattet, wodurch sich der Montage-Aufwand für eine Fahrzeug-
Diversity-Antenne erheblich vereinfacht. Da die erfindungsgemäße Diversity-
Antenne gegenüber einer einzelnen Antenne keinen größeren Raum beansprucht,
ist auch die Realisierbarkeit einer Diversity-Antenne für in der Hand zu
haltende Funkgeräte gegeben.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Diversity-
Antenne möglich. Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Diversity-
Antenne, bei der die Strahler aus einem zentralen, elektrisch leitenden Stab
und abwechselnd aufgebrachten Isolierstoffschichten und leitenden Schichten
gebildet werden. Dadurch wird die Serienherstellung einer erfindungsgemäßen
Diversity-Antenne erheblich vereinfacht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung an Hand mehrerer
Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Diversity-Antenne
mit zwei Strahlern,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines einzelnen Strahlers,
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Diversity-Antenne mit zwei Strahlern
entsprechend Fig. 2 und
Fig. 4 eine unmaßstäbliche Schnittansicht einer Diversity-Antenne,
die aus auf einem Stab angebrachten Isolierstoffschichten und
leitenden Schichten besteht.
Nach Fig. 1 weist eine Diversity-Antenne DA zwei koaxial übereinander angeordnete
Strahler S 1, S 2 auf, deren geometrische Mittelpunkte einen Abstand d
voneinander haben. Die als symmetrische Strahler ausgebildeten Strahler bestehen
aus je zwei Strahlerhälften SH 10, SH 11; SH 20, SH 21, die über einen
Balun-Transformator B 1, B 2 miteinander verbunden sind. Die unsymmetrischen
Ausgänge der Balun-Transformatoren B 1, B 2 sind über Koaxialkabel KO 1, KO 2
mit den feststehenden Kontakten eines Umschalters U verbunden, an dessen beweglichen
Kontakt ein Hochfrequenzempfänger E angeschlossen ist, zu dem ein
Auswerter A gehört, der den Umschalter U steuert. Der Hochfrequenzempfänger
ist vorzugsweise Bestandteil einer mobilen Funkstation.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Diversity-Antenne ist
folgende.
Befindet sich der Umschalter U in der in Fig. 1 gezeigten Stellung,
so ist nur der obere Strahler S 1 über den Balun-Transformator B 1, das
Koaxialkabel KO 1 und den Umschalter U mit dem Eingang des Hochfrequenzempfängers
E verbunden. Stellt der mit dem Hochfrequenzempfänger verbundene
Auswerter A dann fest, daß die Empfangsfeldstärke zurückgeht,
so gibt er an seinem Ausgang ein bestimmtes Steuersignal ab, das dafür
sorgt, daß der Umschalter U in seine zweite Stellung gesteuert wird. In
dieser Stellung ist nur der untere Strahler S 2 über den Balun-Transformator
B 2, das Koaxialkabel KO 2 und den Umschalter U mit dem Eingang des
Hochfrequenzempfängers E verbunden. Auswerter A und Umschalter U sind
vorzugsweise elektronisch arbeitende Vorrichtungen, die im gegebenen
Fall für eine kurzfristige Umschaltung sorgen. Der Umschalter ist vorzugsweise
eine Halbleiterschaltvorrichtung, zum Beispiel ein PIN-Diodenschalter.
Es hat sich herausgestellt, daß bei einer Hochfrequenzübertragung nicht
nur die horizontale Feldverteilung, sondern auch die vertikale Feldverteilung
Schwankungen unterworfen ist, so daß bei schlechtem Empfang und
nachfolgender Umschaltung der beiden übereinander angeordneten Strahler
in vielen Fällen mit einer Erhöhung der Empfangsfeldstärke gerechnet
werden kann. Sind die Strahler S 1, S 2 beispielsweise λ/2-Strahler, wobei
λ die mittlere Betriebswellenlänge der Strahler ist, so sollte der Abstand
der geometrischen Mittelpunkte der Strahler mindestens 3/4 λ sein.
Geht man zum Beispiel von einer Diversity-Antenne für den 900-MHz-Bereich
aus, so kann man bei entsprechendem konstruktiven Aufbau der Antenne mit
einer Antennenlänge von 5/4 λ auskommen, das heißt die Antenne braucht
nicht länger als 0,5 m zu sein. Das Prinzip der vorliegenden Diversity-
Antenne kann auch bei sogenannten verkürzten Antennen angewendet werden,
so daß gegebenenfalls Diversity-Antennen realisierbar sind, die eine
Gesamtlänge von erheblich weniger als 5/4 λ aufweisen. Diese Diversity-
Antennen eignen sich dann im besonderen Maße für in der Hand zu haltende
Funkgeräte.
Verschiedene Möglichkeiten des Aufbaus einer Diversity-Antenne nach Fig. 1
sind in den Fig. 2 bis 4 gezeigt. Nach Fig. 2 ist ein Strahler S 3 koaxial
aufgebaut und besteht aus einem leitenden Stab M 1 und einer diesen mit Abstand
umgebenden leitenden Hülse H 1. Die Einspeisung bzw. die Signalabnahme
erfolgt am unteren Ende von Stab und Hülse. In dieser Ausführungsform bildet
der Strahler S 3 keinen symmetrischen, sondern allenfalls einen quasisymmetrischen
Strahler.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie eine erfindungsgemäße Diversity-Antenne aus
mehreren koaxialen Bauteilen aufgebaut sein kann. Ein leitender Stab SH 30
bildet hierbei zusammen mit einer leitenden Hülse SH 31 einen ersten Strahler
S 4 und eine leitende Hülse SH 40 mit einer darüber angeordneten größeren
Hülse SH 41 einen zweiten Strahler S 5. Der Verbindungspunkt zwischen dem
eine Strahlerhälfte bildenden Stab SH 30 und der die andere Strahlerhälfte
bildenden Hülse SH 31 ist in diesem Fall in eine Schaltvorrichtung US verlegt,
ebenso der Verbindungspunkt zwischen den Strahlerhälften, die durch die
Hülsen SH 30, SH 31; SH 40, SH 41 gebildet sind. Die Signalableitung erfolgt über
ein mit der Schaltvorrichtung US verbundenes Koaxialkabel K, das innerhalb
der Hülse SH 40 verläuft und mit dem Hochfrequenzempfänger E verbunden ist. Zu
dem Hochfrequenzempfänger gehört ein Auswerter A. Der Ausgang des Auswerters
ist über eine Leitung L mit einem Steuereingang der Schaltvorrichtung US verbunden.
Die in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnete Leitung L ist vorzugsweise
der Innenleiter des Koaxialkabels K, über den im gegebenen Fall ein Steuergleichstrom
für die Schaltvorrichtung US fließt. Wenn vorstehend von Strahlerhälften
die Rede war, dann ist zu bedenken, daß durch die koaxiale Anordnung
von Stab und Hülsen keine gleich langen Strahlerelemente vorhanden sein
können, weil sich die Strahlerelemente gegenseitig beeinflussen.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren bevorzugten Aufbaus der
Diversity-Antenne. Danach wird eine Schichttechnik derart angewendet, daß
auf einem elektrisch leitenden Stab M 10 Isolierstoffschichten und leitende
Schichten abwechselnd aufgebracht sind; I 1, M 20, I 2, M 30, I 3, M 40 usw. Die
leitenden Schichten können durch eine Metallbedampfung der Isolierstoffschichten
hergestellt sein. Eine derart aufgebaute Diversity-Antenne ist
vorzugsweise von einer elastischen Isolierstoffschicht umgeben, die als
mechanischer Schutz für die gesamte Antenne dient.
Claims (5)
1. Diversity-Antenne für mobile Funkgeräte, dadurch gekennzeichnet,
daß die Diversity-Antenne (DA) zwei koaxial übereinander und mit
ihren geometrischen Mittelpunkten in einem Abstand (d) voneinander
angeordnete, umschaltbare Strahler (S 1, S 2) aufweist.
2. Diversity-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schalter (U) zum Umschalten der Strahler (S 1, S 2) eine Halbleiterschaltvorrichtung
ist.
3. Diversity-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahler (S 3, S 4) aus einem zentralen elektrisch leitenden
Stab (SH 30) und mehreren den Stab koaxial mit Abstand umgebenden
elektrisch leitenden Hülsen (SH 31, SH 40) bestehen.
4. Diversity-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahler aus einem zentralen, elektrisch leitenden Stab
(M 10) und aus abwechselnd aufgebrachten Isolierstoffschichten (I 1,
I 2, I 3) und leitenden Schichten (M 20, M 30, M 40) gebildet werden.
5. Diversity-Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halbleiterschaltvorrichtung ein PIN-Diodenschalter ist.
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