DE3687939T2 - Mehrbandantenne. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Vielbandantennen.
• Es gibt ein zunehmendes Interesse, Radioausrüstung in einem einzelnen Fahrzeug auf verschiedenen Frequenzbändern zu betreiben. Viele Automobilbesitzer sind jedoch zögerlich, Vielfachantennen auf ihre Fahrzeuge zu montieren, und zwar wegen des daraus folgenden stacheligen Aussehens und wegen der Notwendigkeit, mehrfache Zuführungskabel durch Bohrungen in der Fahrzeugkarosserie hindurchzuführen.
• Es wird auch häufig wünschenswert erachtet, Antennen in den Fahrzeugkörper, beispielsweise Personenautomobilen, zurückzuziehen. Es gibt zahlreiche Gründe, aber im Falle eines solchen Automobils umfassen diese Gründe die klaren Linien des Wagens, wenn das Radio nicht in Benutzung ist und weniger sichtbare Anhaltspunkte für die Existenz oder die Art der Radioausrüstung innerhalb des Fahrzeugs geboten werden. Die Verwendung von elektrisch betriebenen Mechanismen, die über eine flexible Stange oder ein Kabelelement angekoppelt sind, macht es bequem, teleskopische Antennenelemente willkürlich von der Innenseite des Fahrzeugs auszustrecken oder zurückzuziehen. Das USA-Patent 4,323,902 (J.L. Hussey et al) ist ein Beispiel für eine solche angetriebene Teleskopantenne.
• Die Notwendigkeit für Vielbandbetrieb hat zu Systemen geführt, in welchen ein zusätzliches Band, neben z. B. dem kommerziell verwendeten Radioempfangsband für amplitudenmodulierte (AM) Lang-Mittel- und Kurzwelle (LMK) sowie frequenzmodulierte (FM) Ultrakurzwelle (UKW) noch zusätzliche Kapazität hinzugefügt wird. Beispielsweise ist im USA-Patent 4,095,229 (J.O. Elliott) eine einzelne Antenne mit einer Lastspule gezeigt, die über eine einzelne Zuführungsleitung und eine Weiche zur Trennung von LKM/UKW und Stadtfunkband (CB-Radio) gekoppelt ist. Auch das USA-Patent 4,325,069 zeigt eine Teleskopantenne, die durch Zufügung eines Lastspulmoduls an das dem oberen Segment benachbarten Segment modifiziert ist, um eine effektive Länge zu erzeugen, die für die Übertragung und den Empfang im Stadtfunk (CB) geeignet ist, während weiterhin ein annehmbarer Empfang in den erwähnten kommerziellen Radiobändern gegeben ist.
• Das USA-Patent 3,541,557 zeigt eine vielbandige, abstimmbare Kerbantenne, die eine Vielzahl von horizontalen Flügelpaaren aufweist, die getrennt abstimmbar sind. Eine einzelne Zuführungsleitung wird für alle Paare verwendet.
• Eine gebogenarmige Vielbandantenne im USA-Patent 3,229,298 weist auf sich selbst zurückgefaltete Leiter auf, so daß sie beispielsweise mit halber Wellenlänge oder viertel Wellenlänge ohne die Anwendung von Belastungsspulen oder Abstimmstutzen auskommt.
• Im USA-Patent 3,139,620 weist eine koaxiale Vielbandantenne alle Elemente für die unterschiedlichen Bänder auf, die von der gleichen Leitung versorgt werden. Die beiden Höchstfrequenzbänder sind Halbwellendipole mit Viertelwellenschürzen an jedem Ende, um deren jeweilige Betriebslänge zu definieren. Ein mittiger Hochbandabschnitt umfaßt einen Hochbanddipol und zugeordnete schürzenartige Viertelwellenabzweigungen; ein Niederbandabschnitt umfaßt einen Niederbanddipol (mit den Hochbandabschnitt-Abzweigungen) und Viertelwellenabzweigungen für den Niederbanddipol. Das dritte und unterste Band wird durch eine Peitschenantenne geliefert, die auf dem oberen Ende der Hochbanddipol- Kombination montiert ist.
• Das USA-Patent 2,493,514 offenbart eine Stabantennenstruktur, die bei zwei unterschiedlichen und weit voneinander entfernten Frequenzen resonant ist. Die Antenne stellt eine zusammengesetzte Struktur mit Resonanzfrequenz- Ansprechverhalten bei unterschiedlichen Frequenzen dar, die sich auf zwei unterschiedliche Regionen der Antennenstruktur beziehen. Die Antennenstruktur ist in einer einzelnen Struktur verkörpert und wird über einen Eingang einer einzelnen Übertragungsleitung versorgt. Die Gesamtstruktur ist ein viertel Wellenlänge lang bei einer Frequenz und ein Unterteil ist ein viertel Wellenlänge lang bei einer zweiten Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist.
• Das GB-Patent 1,500,279 offenbart eine asymmetrische Dipol- Peitschenantenne, die bei zwei Frequenzbändern betrieben wird. Die unterschiedlichen Längen von Impedanzleitungen werden innerhalb einer einzelnen Struktur verwendet, um eine gleichzeitige Impedanzabstimmung über zwei Bandbreiten zu erzielen.
• Gemäß Erfindung ist eine Vielbandantenne wie in Anspruch 1 gekennzeichnet vorgesehen.
• Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
• Fig. 1 eine ausgefahrene Teleskopantenne,
• Fig. 2 ein oberen Abschnitt der Antenne nach Fig. 1 in vergrößertem Seitenquerschnitt,
• Fig. 3 zeigt eine Rolle oder Spule als Antriebsteil der Antenne nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht,
• Fig. 4 den Spulenantriebsteil nach Fig. 3 in seitlicher, teilweise geschnittener Ansicht,
• Fig. 5 bis 8 skizzenmäßige Darstellung zweier modifizierter Formen von Drehkupplungen für die Antenne nach Fig. 1,
• Fig. 9 eine Skizze einer doppelt abgestimmten Hochbandmodifikation nach Fig. 2,
• Fig. 10 ist eine Diagramm der Spannung des Verhältnisses der stehenden Welle zur Frequenz zur Illustration des Betriebs der Ausführung nach Fig. 9,
• Fig. 11 ist eine weitere modifizierte Drehkupplung und
• Fig. 12 ist eine Anhalteinrichtung für den Antennenrückzug.
• Die mit Bezug auf Fig. 1 bis 4 unten beschriebene Antenne ist in EP-A-0- 186 693 enthalten, welche Teil des Standes der Technik gemäß Art. 54 (3) EPÜ ist.
• In Fig. 1 umfaßt eine Vielabschnitt-Teleskopantenne 10 drei teleskopierend angeordnete Abschnitte 11 bis 13 eines Antennenmasts, der in einen Basisabschnitt 16 rückgezogen werden kann, der typischerweise unterhalb eines Kotflügels, Motorhaube oder dergleichen eines Personenwagens befestigt ist. Ein sich seitlich erstreckender Fortsatz ist auf der Oberseite des Abschnittes 16 für eine derartige Montage vorgesehen. Ein Koaxialkabelanschluß 17 ist zum elektrischen Ankoppeln der dargestellten Abschnitte an einen geeigneten Mittelwelle-/UKW-Bandradioempfänger vorgesehen. Ein Elektromotor, beispielsweise ein 12 V-Gleichstrommotor 18 ist über nicht gezeigte Anschlüsse zur wahlweisen Betätigung eines Aufroll- oder -spulmechanismus in einem Gehäuse 19 betrieben, um ein Koaxialkabel 20 (in Fig. 2-4) auszustrecken oder rückzuziehen. Das Kabel erstreckt sich durch die verschiedenen Antennenabschnitte 12, 13 und 16 und in den Abschnitt 11, wo es in einer Weise befestigt ist, die bei der Beschreibung der Übertragung mechanischer Kräfte zum Ein- und Ausfahren der Antennenabschnitte beschrieben wird. Ein Koaxialkabelstutzen oder Verbinder 21 ist auf der Drehachse der Aufspuleinrichtung im Gehäuse 19 montiert und innerhalb der Spule an das Kabel 20 angeschlossen. Die Aufspuleinrichtung ist vorteilhaft mit einer in Umfangsrichtung angebrachten Zahnstange versehen, in die ein Schneckenritzel eingreift, welches vom Motor 18 angetrieben wird. Das Kabel 20 ersetzt den biegsamen nicht leitenden Stab oder das Seil, welches gewöhnlich in angetriebenen Teleskopantennensystemen zur Kopplung der Antriebskräfte an die Teleskopabschnitte angetroffen wird.
• In Fig. 2 ist der Antennenabschnitt 1 in vergrößertem Maßstab innerhalb des oberen Endes des Abschnittes 12 dargestellt. In dieser Seitenansicht sind die Abschnittselemente in einem Querschnitt gezeigt, der vertikal durch die Mittellinie der Antenne nach Fig. 1 gelegt ist und vom Blickwinkel des Betrachters nach Fig. 1 gesehen ist. Der Abschnitt 11 ist zum Betrieb als Hochfrequenz-Halbwellendipolantenne ausgebildet, die zentral versorgt und beispielsweise im 850 Megahertz-Zellenradioband betrieben wird. Abschnitt 11 weist vier Teile auf, die jeweils ein viertel Wellenlänge lang bei ungefähr der Mitte des Hochfrequenzbandes sind, in welchem die Antenne dieses Abschnittes betrieben werden soll.
• Das Kabel 20 ist vorteilhafterweise ein flexibles 50-ohmiges Kabel mit einem Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Antennenabschnittes 12 und es wird nahe des oberen Endes dieses Abschnittes mit einer starren 50-ohmigen Koaxialstange 28 kleineren Durchmessers verspleißt. Ein mittiger Leiter 29 der Stange 28 erstreckt sich durch ein zylindrisches Teil 30 aus dielektrischem Material, beispielsweise einem Hartteflonstab, wegen der seitlichen Steifigkeit. Eine Kappe 31 ähnlichen Materials ist auf der Oberseite des Zylinders 30 befestigt und der Außendurchmesser ist groß genug, um als Anschlag zu wirken, wenn die Kappe auf den Abschnitt 12 während des Einfahrens der Abschnitte auftrifft. Sowohl der innere Leiter 29 als auch der äußere Leiter 24 der Stange 28 werden vorteilhaft aus mit Kupfer kaschiertem Stahl hergestellt, wobei die Kupferschicht innen und außen angebracht ist, um den Antennenbetrieb zu verbessern. Tatsächlich ist der Teil des Leiters 29 im Zylinder 30 die obere Hälfte einer vertikalen zentral versorgten Halbwellendipolantenne der Art, wie sie beispielsweise in dem Antenna Engineering Handbook, herausgegeben von H. Jasik, McGraw-Hill Book Company, 1961 auf Seiten 22-2 bis 22-14 beschrieben ist. Der Zylinder 30 ist auf das obere Ende der Stange 28 und an eine ringförmige elektrische Verbindung 25 gebonded, die zwischen der oberen Spitze des äußeren Leiters 24 der Stange 28 und einer leitenden Hülse oder Schürze 32 hergestellt ist, welche den viertel Wellenlängenteil der Stange 28 gerade unterhalb des Zylinders 30 umschließt. Die seitliche Steifigkeit an der Verbindung wird dadurch verbessert, daß das obere Ende der Hülse 32 verlängert wird und daß der Zylinder 30 darin gebonded wird, um Schwenken an der Verbindung zu vermeiden. Die Hülse 32 umfaßt die untere Hälfte der Dipolantenne und wird an ihrem oberen Ende durch den äußeren Leiter 24 der Stange 28 versorgt. Ein Zwischenraum zwischen der Hülse 32 und dem äußeren Leiter der Stange 28 ist vorteilhaft teilweise mit Luft und teilweise von dem oberen Abschnitt eines Zylinders 33 aus dielektrischem Material, beispielsweise Hartteflon, ausgefüllt, der ungefähr drei Viertelwellenlängenteile der Stange 28 umschließt. Die Länge des innerhalb der Hülse 32 gelegenen Teils des Zylinders 33 wird so gewählt, daß die Länge einer Lufttasche 44 oberhalb des Zylinders 33 bestimmt wird. Eine Länge für diese Lufttasche ist so ausgewählt, daß die elektrische Länge des inneren Längsweges der Hülse länger ist als der Außenweg, um Antennenendeffekte zu kompensieren. Die Hülsenanordnung schafft einen Viertelwellenlängenhohlraum zwischen der Innenoberfläche der Hülse 32 und der äußeren Oberfläche des Leiters 24, wodurch eine hohe Impedanz am unteren Ende der Hülse 32 erzeugt wird. Die Hülse 32 ist vorteilhaft aus mit Kupfer kaschiertem Stahl hergestellt, wobei Kupfer innen und außen beschichtet ist, um den Betrieb als Teil einer Antenne zu verbessern. Eine weitere Besserung kann durch Silberplatierung der Hülse 32, ihre Verbindung zur Stange 28 und beider Leiter der Stange 28 geschaffen werden.
• Unterhalb der Hülse 32 befindet sich ein weiteres Viertelwellenstück des Zylinders 33. Dieses Stück hat einen vergrößerten Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser der Hülse 32. Dieser vergrößerte Durchmesserabschnitt des Zylinders 33 ist zur elektrischen Isolation zwischen der Dipolantenne und dem Antennenabschnitt 12 behilflich. Weitere Isolation wird durch eine steife koaxiale mit Kupfer kaschierte Stahldrossel 36 bewirkt, die das zunächst untere Viertelwellenendstück der Stange 28 umschließt. Die Drossel 36 weist einen Außendurchmesser gleich dem der Hülse 32 und des Zylinders 33 auf. Diese Anordnung des Zylinders 33 bringt es mit sich, daß ein hoher Impedanzpunkt am oberen Ende der Drossel 36 zugegen ist, wobei die Erscheinung der Drossel 36 als eine Grundebene insofern verbessert wird, als der Halbwellendipol darüber in Betracht kommt. Indem der Hochfrequenzabschnitt 11 der Antennenanordnung sich an der Spitze befindet und die Radiofrequenz von der Drossel 36 isoliert ist, werden die übertragungs- und Empfangsfunktionen über das hinaus verbessert, als wenn die Hochfrequenzantenne unter Verwendung des Körpers des Wagens als Grundebene montiert ist. Dies deshalb, weil Schwankungen in den Umrissen des Wagenkörpers weniger Auswirkung auf den Antennenbetrieb haben.
• Das untere Ende der Drossel 36 ist radial nach innen gewendet, um einen elektrischen Kontakt mit dem Außenleiter 24 der Stange 28 herzustellen. Das obere Ende des Antennenabschnittes 12 ist ebenfalls radial nach innen gewendet, um mechanischen Gleitkontakt mit der Außenseite eines nichtleitenden Anschlagteils 37 zu machen. Obzwar kein direkter elektrische Kontakt zwischen dem Abschnitt 12 und dem äußeren Leiter der Stange 28 besteht, wurde festgestellt, daß kein wesentlicher Verlust im LMK-/UKW-Bandempfang im Vergleich mit vorbekannten LMK-/UKW-Bandantennen mit einem konventionellen oberen Abschnitt festzustellen ist. Wenn jedoch der geringe Verlust im LMK-/UKW-Bandempfang beanstandet wird, kann das Anschlagsteil 37 aus einem elektrisch leitenden Material wie Messing hergestellt werden. In dem Falle und wenn die leitende Umflechtung des Kabels 20 zum Beispiel am Eingang zum Empfänger geerdet wird, sollte eine kapazitive Kopplung zwischen der Umflechtung und dem Erdpunkt eingeschaltet werden, wobei die Kapazität so gewählt ist, daß die Hochbandfrequenzen passieren und die LMK-/UKW-Bandfrequenzen blockiert werden. Dieser Anschlag ist mit dem unteren Ende der Drossel 36 und einem Teil der Stange 28 gebonded, welche sich nach unten aus dem unteren Ende der Drossel 36 erstreckt. Das Teil 37 weist eine nach außen sich erstreckende Schulter auf, das an dem sich nach innen erstreckenden Teil des oberen Abschnittes 12 anliegt, um das Ausfahren der Gesamtantenne mechanisch zu stoppen, wenn sie die dargestellten relativen Stellungen der Abschnitte 11 und 12 erreicht. Anderenfalls wird der Außendurchmesser des Anschlags 37 etwas kleiner gewählt als die Innenseite des Abschnittes 12, so daß beide leicht relativ zueinander während des Ausfahrens und Einfahrens gleiten können. Diese Anordnung sorgt für genügend mechanische Steifigkeit, um Wackeln an der Verbindung zwischen den Abschnitten 11 und 12 zu verhindern.
• Unterhalb des Anschlags 37 ist der innere Leiter 29 des biegsamen Koaxialkabels 20 mit dem inneren Leiter des Koaxialstabes 28 verbunden. Eine Schrumpfpaßhülse aus dielektrischem Material umschließt diese Verbindung. Äußere Leiter des Kabels 20 und der Stange 28 sind ebenfalls an diesem Punkt angeschlossen und es wurde im Falle einer Lötverbindung als zweckmäßig herausgefunden, etwas Lot in das Gewebe des äußeren Leiters des Kabels 20 eintreten zu lassen, um der mechanischen Verbindung zwischen dem Kabel 20 und der Stange 28 zusätzliche Steifigkeit zu verleihen, damit die koaxialen inneren und äußeren Leiter behilflich sind, die Einfahr- und Ausfahrkräfte auf den Abschnitt 11 zu übertragen. Eine äußere dielektrische Umhüllung um die äußeren Leiter des Kabels 20 besitzen einen äußeren Durchmesser, der genügend kleiner als der Innendurchmesser des Antennenabschnittes 12 ist, so daß das Kabel 20 leicht innerhalb des Abschnittes 12 in im wesentliche der gleichen Weise gleiten kann, wie die nichtleitenden flexiblen Kabel oder Stangen in bekannten rückziehbaren motorbetriebenen Antennen.
• In Fig. 3 ist das Innere des Gehäuses 19 zur Darstellung der zuvor erwähnten Aufspulvorrichtung gezeigt. Solche Mechanismen sind im Stand der Technik bekannt, so daß hier nur genügend gezeigt ist, um die Art und Weise des elektrischen Kontakts zum Kabel 20 anzudeuten, wie dieses zum Ein- und Ausfahren der Antennenabschnitte verwendet wird. Das Kabel ist um eine Aufnahmespule 38 geschlungen, wenn die Spule zum Zurückziehen der Antenne gedreht wird. Das Ende des Kabels 20 gelangt durch eine Bohrung in der Seite der Spule ins Innere, wo es über verschiedene koaxiale Fittings angeschlossen ist. Eine koaxiale Drehverbindung 39 stellt eine dieser Fittings dar und ist mit ihrer Drehachse zusammenfallend mit der Drehachse der Spule 38 gelagert. Derartige Fittings sind im Stand der Technik gut bekannt. Der ortsfeste Teil der Drehverbindung 39 umfaßt die Kupplung 21 (in Fig. 3 nicht dargestellt). An die entfernte Seite der Spule 38 und bezüglich der gleichen Drehachse ist eine zylindrische äußere Verzahnung 40 angebracht, die mit einem Schneckenritzel 41 zum Antrieb der Spule 38 im Eingriff steht. Eine Wand 42 fixiert die axiale Stellung einer der relativ drehbaren Teile der drehbaren Verbindung 39 innerhalb der Spule 38 und ihrer Verzahnung 40.
• Fig. 4 stellt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt bei den Linien 4,4 in Fig 3, der Aufspuleinrichtung dar. In Fig. 4 ist die Spule 38 innerhalb der äußeren Spule 47 eingenistet und durch Rastteile 48 auf einer Nabe 43 festgehalten. Die Spule 47 umschließt die Windungen des Kabels 20 auf der Spule 38 eng, so daß die Windungen auf ungefähr dem dargestellten Durchmesser während des Antennenausfahrens gehalten werden. Dies macht es möglich, die Drehantriebskraft der Aufspuleinrichtung in eine Längsschubkraft auf das Kabel 20 umzusetzen, um die Antenne auszufahren.
• Die Spulen 38 und 47 sind über die Nabe 43 in einer zylindrischen Lagerfläche eines Teils 46 des Gehäuses 19 drehbar gelagert. In dieser Ansicht sind nur die ineinandergefügten Spulen, die Nabe 43, die Windungen des Kabels 20 und das Gehäuseteil 46 im Schnitt gezeigt, um die relativen Stellungen der Teile zueinander darzustellen und die Kupplung 21 klarer darzustellen, welche eine der relativ bewegbaren Teile der Drehverbindung 39 ist. Die Kupplung 21 ist fest in einer Seite der ortsfesten Nabe 49 montiert, auf welcher die Spule 47 und ihre Nabe 43 drehbar gelagert sind.
• Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht und Fig. 6 ein Querschnitt gemäß Linien 6,6 in Fig. 5, einer modifizierten Ausführungsform der Drehkupplung für elektrische Signale zwischen bewegbaren Spulen 38 und 47 und der Nabe 49 in dem Gehäuseteil 46. Die Bezugszeichen für Elemente, die den Elementen in anderen Figuren entsprechen, sind gleich geblieben.
• Die Drehverbindung 39 nach Fig. 1 ist in Fig. 5 und 6 durch einen konischen Schraubenfederabschnitt 50 des Koaxialkabels ersetzt, welches elektrisch an einen passiven Koppler 51 angeschlossen ist, der ebenfalls mit der Spule 38 verbunden ist. Das Kabel 20 erstreckt sich um die koaxialen Naben 43 und 49, bevor es durch die Nabe 49 in das Nabeninnere hineintritt und dann aus dem Gehäuse 19 austritt. Bei dieser Anordnung ist das Ende des Kabelabschnitts 50 benachbart der Drehachse der Spulen 38, 47 befestigt und dieses Ende des Kabels wird festgehalten, wenn die Spulen und das andere Kabelende sich drehen. Dem Kabelabschnitt 50 wird ein federartiger Charakter dadurch verliehen, daß er in die angezeigte Form gebracht wird und dann vorteilhaft mit einer Art von Elastomermaterial beschichtet wird, wie beispielsweise in den gut bekannten Telefonhandapparat-Schnüren. Alternativ kann der Kabelabschnitt 50 in einer Polypropylenhülse eingeschlossen, in die gewünschte schraubenförmige Konfiguration gelegt, zur Aufweitung des Polypropylens aufgeheizt und zur Festlegung der Gestalt abgekühlt werden. Der Abschnitt kann in seinem entspannten oder Gleichgewichtszustand sein, wenn die Antenne oben oder wenn sie unten ist oder wenn sie in irgendeiner Zwischenstellung steht. Die Wickelrichtung ist derart, daß wenn die Spulen 38, 47 im Uhrzeigersinn (gesehen in Fig. 5) gedreht werden, um die Antenne nach oben anzutreiben, der Spiralwindungsdurchmesser abnimmt. Es ist eine genügende Anzahl von Windungen vorgesehen, um das volle Ausfahren der Antenne zu ermöglichen, bevor die Spiralwicklungen an der Nabe 43 oder der habe 49 festklemmen. Das Aufwickeln der Windungen um die Naben reduziert jegliche Tendenz der Windungen zum Abknicken. Beim Einfahren der Antenne entspannt sich die Spirale auf ihrem größten Durchmesser wie dargestellt. Natürlich können die Windungen alternativ so angeordnet sein, daß sich die Spirale abwickelt, wenn die Antenne ausfährt und bis zu ihrem entspannten Zustand aufwickelt, wenn eingefahren wird.
• Fig. 7 und 8 sind ähnliche perspektivische bzw. Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform der drehbaren Kuppelanordnung mit dem koaxialen Kabel als Feder. In dieser Ausführungsform wird dem Kabelabschnitt 52 eine zylindrische Schraubenfedercharakteristik entgegen dem Uhrzeigersinn (gesehen in Fig. 7) in der gleichen Weise erteilt, wie zuvor für Fig. 5 und 6 notiert. Eine gerätefeste Nabe 53 in dem Gehäuseteil 46 erstreckt sich rechts von 46 wie in Fig. 8 dargestellt, um die größere Länge der zylindrischen Konfiguration aufzunehmen. Eine Stange 56 innerhalb der Nabe 53 erstreckt sich entlang der Drehachse der Spulen 38, 47 und reduziert jegliche Neigung des Federabschnittes 52 zum Knicken. In dieser Ausführungsform ist das linksseitige Ende des Federabschnittes 52 durch die Wandung der Nabe 43 hindurchgeführt, um das linke Ende der zylindrischen Feder zu stabilisieren. Die Nabe 53 hat genügenden Innendurchmesser und die Stange 56 genügenden Außendurchmesser, um die notwendige radiale Kontraktion oder Expansion des Abschnittes 52 während des Ausfahrens oder Einfahrens der Antenne zu ermöglichen.
• Fig. 9 zeichnet einen hochbandigen oberen Abschnitt 11 für die Antenne 10 auf, der zur Verbesserung der Übertragung und des Empfangsverhaltens modifiziert ist. In Radiosystemen, beispielsweise bei Zellradiotelefonsystemen, bei denen eine Duplextransmission verwendet wird, werden getrennte Übertragungs- und Empfangskanäle für jede Rufverbindung benutzt. Wenn beispielsweise eine Station, z. B. eine mobile Einheit mit einer einzelnen Antenne sowohl für Senden als Empfangen operieren soll, war die Konstruktion bisher ein Kompromiß, um einen vernünftig guten Betrieb sowohl beim Senden als auch Empfangen zu ergeben, jedoch war kein optimaler Betrieb für beide Funktionen gegeben. Das Problem des Kompromisses ist in zellenförmigen Mobilfunkanlagen wesentlich ausgeprägter, da sich ein mobiles Terminal und daher deren Antenne gewöhnlich zwischen den Zellen eines bedienten Bereichs bewegen und in der Lage sein müssen, über einen gesamten Bereich von Duplexkanälen zu arbeiten.
• Der Antennenabschnitt der Fig. 9 mildert das zuvor beschriebene Problem, da der Abschnitt doppelt abgestimmt ist, um ein minimales Spannungsverhältnis der stehenden Welle bei ungefähr der mittigbandigen Frequenz in jedem der mobilen Übertragungs- und Empfangssubbänder des Terminals zu liefern. Es ist daher notwendig, den Kompromiß nur über das eine Unterband für eine spezielle Richtung zu treffen und nicht über das gesamte Frequenzband einschließlich beider Subbänder und eines dazwischen liegenden Frequenzbandes, welches in keinem der Subbänder benutzt wird. Die doppelte Abstimmung wird dadurch erzielt, daß die Proportionierung der relativen Größen der verschiedenen Teile des Antennenaufbaus für den Gesamthochbandabschnitt 11' modifiziert wird.
• In Fig. 9 ist die Ausführungsform mit doppelt abgestimmter Antenne beispielsweise oberhalb des nächsten Abschnittes zu dem oberen Abschnitt 12 der gesamten teleskopischen LMK-/UKW-Antenne montiert, wie gehabt. Der Abschnitt wird von dem Koaxialkabel 20 versorgt und umfaßt zwischen der Kappe 31 und dem Abschnitt 12 eine Spitze 57, eine Schürze oder Hülse 58, ein Lückenteil 59, eine Drossel 60 und eine Verbindungshülse 69. Die Spitze 57 schließt einen Leiter 61 ein, der eine Fortsetzung des mittleren Leiters des Kabels 20 und der koaxialen Stange 28 darstellt und der in einem dielektrischen Zylinder 62, wie zuvor, umschlossen ist. Der dielektrische Zylinder paßt in eine obere Erweiterung der Hülse 58 und sein unteres Ende liegt an einem ringförmigen Verbinder 63 zwischen der Hülse 58 und dem äußeren Leiter der koaxialen Stange 28 an. Der Verbinder 63 kann aus einem Satz von radialen Ständerkörper (Radspeicher) bestehen, um die Bildung von dielektrischen Teilen der Antenne als ein einzelnes Stück zu erleichtern, wobei beispielsweise Spritzgießtechniken angewendet werden. Die Hülse 58 arbeitet mit einem zylindrischen dielektrischen Teil 66 zusammen, welches in ein Ende der Hülse hineinpaßt, um eine mit Luft gefüllte Resonanzkammer 67 für den gleichen Zweck zu bilden, wie zuvor mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß die Kammer 67 größer als die in Fig. 2 vorgesehene Kammer ist und der Grund hierfür ist der, daß das dielektrische Teil in dieser Ausführungsform zur Aufnahme der Stange 28 gebohrt worden ist und dies stellt eine schwierige Operation für ein solches Teil kleinen Durchmessers und Härte dar, wie es mit geeigneten dielektrischen Materialien oft angetroffen wird. Wenn eine Technik wie Einspritzguß zur Bildung der dielektrischen Teile 62, 66 und 70 als ein integrales Teil angewendet wird, würden die Luftkammern 67 und 68 nicht verwendet werden. Die Ausdehnung der Hülse 58 oberhalb des Verbinders 63 kann verlängert werden, um Endeffekte bei Abwesenheit der Luftkammern 67 und 68 zu kompensieren.
• Ein weiterer Aspekt der Ausführungsform nach Fig. 9 ist die Proportionierung der Spitze 61 und der Hülse 58, welche die elektromagnetischen energieausstrahlenden Elemente des Halbwellendipols aufweisen. Anstelle von gleicher Länge hergestellt zu werden, wird die effektive Länge der Hülse 58, d. h. bei und unterhalb des Verbinders 63, zu einer Viertelwellenlänge bei der mittenbandigen Frequenz gemacht, und zwar der jeweils höheren Frequenz des Übertrager- und Empfangsunterbandes. Die kombinierte Länge der Hülse 58 und der Spitze 61 wird zu einer halben Wellenlänge bei der Mittenbandfrequenz des gesamten Bandes gemacht, welches sich von der untersten Frequenz des unteren Unterbandes zu der höchsten Frequenz des höchsten Unterbandes der Übertrager- und Empfangsunterbänder erstreckt. Es ist daher offensichtlich, daß die beiden Elemente der Dipole dieser Ausführungsform nicht gleich sind. Nichtsdestoweniger, aus Bequemlichkeit des Bezugs, können die Elemente immer noch als eine zentralversorgte Antenne bezeichnet werden.
• Der Spalt oder Zwischenbereich 59 ist der Abstand zwischen dem unteren Ende, wie dargestellt, der Hülse 58 und dem oberen Ende, wie dargestellt, der Drossel 60. Die Länge dieses Spaltes plus der Länge der Hülse 58 ist ungefähr gleich einer Viertelwellenlänge bei der mittbandigen Frequenz, und zwar der jeweils unteren Frequenz des Übertrager- oder Empfangsunterbandes. Zusätzlich wird die Länge der Drossel 60 gleich einer Viertelwellenlänge bei der Mittenbandfrequenz des gleichen unteren Frequenzunterbandes gemacht.
• In der Ausführungsform nach Fig. 9 ist eine weitere Resonanzluftkammer 68 in der Drossel 60 unterhalb des dielektrischen Teils 66 freigelassen worden, und zwar wegen zuvor mit Bezug auf die Kammer 67 bemerkter Gründe. Die Drossel 60 stellt das obere Ende eines längeren leitenden Metallzylinders 69 dar. Das untere Ende der Drossel 60 wird durch einen Punkt definiert, bei dem eine leitende Hülse 70 eines geeigneten Materials, beispielsweise Messing, an die Innenseitenoberfläche des Zylinders 69 angelötet ist. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Hülse 70 gut nach unten in den Abschnitt 12 der Gesamtantenne 10 und besitzt ein erstes Teil reduzierten Durchmessers zur Aufnahme einer äußeren Schutzbeschichtung des Kabels 20 und zur Bildung einer Schulter zwecks Übertragung der Antennenausfahrkraft vom Kabel 20 über die Hülse 70 auf den Zylinder 69 und den Rest des Antennenabschnitts 11. Die Hülse 70 besitzt einen weiteren Teil reduzierten Durchmessers zur Aufnahme der Flechtabschirmung des Kabels 20, um diese an die Hülse anzulöten. Die Hülse 70 wird weiter an den äußeren Leiter des Koaxialstange 28 am unteren Ende der Hülse angelötet, um die elektrische Verbindung zwischen der Kabelabschirmung und der Hülse 58 über den äußeren Leiter der Stange 28 zu vervollständigen. Wie zuvor bemerkt, wird die elektrische Verbindung zwischen dem Mittenleiter des Kabels 20 und der Spitze 67 über den Mittenleiter der Koaxialstange 28 vervollständigt.
• Eine weitere metallische Hülse 71 wird um die Verbindung zwischen dem unteren Ende des Zylinders 69 und dem oberen Ende der äußeren Schutzschicht auf das Kabel 20 aufgebracht. Die Hülse 71 wird vorteilhaft gebördelt oder in anderer Weise an dieser Beschichtung befestigt, um die Kraftübertragungsstelle an diese Verbindung in radialer Richtung zu verstärken. Zusätzlich wird das obere Ende der Hülse 71 an die äußere Oberfläche des Zylinders 69 angelötet, um eine Anschlagsschulter zu bilden, welche die obere Verschiebung des Antennenabschnittes 11 begrenzt, wenn diese Schulter mit der nach innen geformten oberen Spitze des Abschnittes 12 zusammentrifft. Dadurch wird das effektive untere Ende der Drossel 60 in größerem Abstand oberhalb des oberen Endes des Abschnittes 12 gehalten, als dies im Falle der Ausführungsform nach Fig. 2 gewesen ist. Dieser größere Abstand gleicht die Tatsache aus, daß die Gesamtlänge in dieser Ausführungsform von der Spitze 57 über die Drossel 60 kürzer ist als die entsprechenden Elemente der Fig. 2 für das gleiche Sender/Empfängerband. Demgemäß zeigt die Ausführungsform nach Fig. 9 im wesentlichen die gleichen Charakteristiken in den AM/FM-Operationen wie in der Ausführungsform nach Fig. 2.
• Fig. 10 stellt ein Diagramm des Spannungsverhältnis der stehenden Welle (VSWR) über der Frequenz für den modifizierten Hochbandantennenabschnitt 11' der Fig. 9 dar. Die spezielle Anwendung überspannte hier ein Band der Interesse von ungefähr 30 Megahertz auf jeder Seite einer Gesamtband- Mittenfrequenz von 860 MHz, obzwar die aufgezeichneten Daten einen viel breiteren Frequenzbereich überspannten. Es ist ersichtlich, daß zwei ausgeprägte VSWR-Minima existieren, eine bei 840 MHz und eine bei 880 MHz. In einer typischen zellenförmigen Mobilfunkanlage von heute für einen Drahtleitungsträger beträgt das Hochunterband 870 bis 890 MHz und das untere Unterband 825 bis 845 MHz.
• Fig. 11 zeigt eine weitere Modifikation der Drehkupplung mit schraubenförmigem Kabel und welches zur Modifizierung eines existierenden Antennenantriebsmechanismus passend ist. Eine Verlängerung 77 des Kabels 20 wird durch eine Wandung der Nabe 43 der Spule 47 und durch eine Wandung einer Spindel 78 hindurchgeführt, die an dieser Nabe koaxial gesichert ist. Der Kabelfortsatz 77 gelangt dann innerhalb der Spindel bis zu einer Stelle jenseits des Teils 46, wo die Fortsetzung in das Innere eines tassenförmigen Teils 79 austritt, das am Gehäuseteil 46 befestigt ist und das Ende der Spindel 78 außerhalb des Gehäuses 19 umschließt. Dort ist der Fortsatz 77 schraubenförmig um die Spindel gewunden, bevor das Kabel aus dem tassenförmigen Teil 79 austritt.
• Fig. 12 illustriert in einer Querschnittsansicht eine alternative Anschlagseinrichtung für die Rückzugsphase der Antennenoperation. Innerhalb des unteren Endes des Antennenmast-Basisabschnittes 16 in Fig. 1 ist ein umgekehrter tassenförmiger Anschlag 72 um eine nach oben sich erstreckende Fortsetzung einer flexiblen Öse B an der Oberseite des Gehäuses 19 eingebaut. Ein Hülse 76 aus dauerhaftem Material, beispielsweise Messing, ist an den äußeren Schutzmantel des Kabels 20 an einer Stelle angebonded, was die Hülse dazu bringt, an dem Anschlag 72 gerade dann anzuschlagen, wenn die Antenne voll zurückgezogen ist. Dies führt dazu, daß der Antrieb der Spulen 38, 47 angehalten wird, ohne den Antennenabschnitt 11 oder 11' ungebührlich zu belasten.

Claims (13)

1. Mehrbandantenne mit folgenden Merkmalen:

ein Dipol umfaßt erste und zweite, durch ihre Frequenz bestimmte Elemente zur Ausstrahlung und Empfang von elektromagnetischer Energie und eine Abstimmeinrichtung zur Abstimmung des Dipols, so daß dieser bei der jeweiligen ersten und zweiten, unterschiedlichen Frequenz ähnliche Minima der Ansprechcharakteristik des Spannungsreflexionsfaktors über der Frequenz aufweist, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:

die Abstimmeinrichtung weist ein erstes der Elemente (58) mit einer Länge gemäß einer Viertelwellenlänge bei ungefähr dem Mittenfrequenzpunkt eines ersten Frequenzbandes auf, welches eines der Minima enthält, ferner ein zweites der Elemente (57) mit einer Länge, so daß die Gesamtlänge des ersten und zweiten Elements einer Halbwellenlänge bei ungefähr der Mittenfrequenz eines Bereichs entspricht, der sich zwischen der höchsten Frequenz des ersten Bandes und der niedrigstens Frequenz eines zweiten Bandes erstreckt, welches Frequenzen umfaßt, die niedriger sind als jede Frequenz in dem ersten Band, und wobei das zweite Band das andere der Minima umfaßt;

eine Radiofrequenzdrossel (60) ist fluchtend zu den Elementen angeordnet und weist eine Länge gemäß einer Viertelwellenlänge bei ungefähr der Mittenfrequenz des zweiten Bandes auf;

eine Abstandseinrichtung (59, 66) hält die Drossel von dem ersten Element in einem solchen Abstand, daß die Summe dieses Abstandes und die Länge des ersten Elements gleich ungefähr einer Viertelwellenlänge bei der Mittenfrequenz des zweiten Bandes ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese mindestens erste (11) und zweite (12) Antennenabschnitte aufweist, und daß eine Einrichtung (70) zur Befestigung der Abschnitte aneinander und zur Bildung einer fluchtenden Anordnung vorgesehen ist, in welcher der erste Abschnitt eine Hochbandantenne mit dem Dipol umfaßt und die ersten und zweiten Abschnitte zusammen eine Niederbandantenne ergeben.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine Einrichtung zum teleskopischen Eingriff (71) der ersten und zweiten Abschnitte miteinander aufweist.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffseinrichtung eine Einrichtung zur teleskopischen Aufnahme des ersten Abschnittes innerhalb des zweiten Abschnittes aufweist, wobei der erste Abschnitt aus dem zweiten Abschnitt verschieblich ausfahrbar und in diesen einfahrbar ist.

5. Antenne nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung, die ein elektrisches Kabel (20) umfaßt, sich durch das Innere der Abschnitte erstreckt, um mechanische Ausfahr- und Einfahrkräfte an zumindest den ersten Abschnitt zu kuppeln, und daß die Kupplungseinrichtung auch als elektrische Leitungszuführung für die Hochbandantenne dient.

6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Spule (40) zur Aufnahme und Spenden des Kabels vorgesehen ist, wenn die Abschnitte teleskopisch ausgefahren und eingefahren werden, und daß eine elektrische Signal-Koppeleinrichtung (21) mit dem Kabel ungefähr entlang der Drehachse der Spule verbunden ist.

7. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinrichtung (41) zum Drehantrieb der Spule vorgesehen ist, daß ein drehbares Koppelteil (39) für das Kabel relativ festgelegte und bewegbare Teile aufweist und elektrisch mit dem Kabel verbunden ist, und

daß eine Befestigungseinrichtung für eines der relativ bewegbaren Teile an der Spule vorgesehen ist, so daß ein anderes von solchen Teilen ungefähr auf einer Drehachse der Spule ausgerichtet ist.

8. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Stück des Kabels (52) in eine nachgiebige schraubenförmige oder spiralförmige Gestalt geformt ist, daß eine Kupplungseinrichtung (51) ein erstes Ende des zusätzlichen Kabels mit dem zuerst erwähnten Kabel benachbart der Verbindungsstelle mit der Spule verbindet, und daß eine Befestigungseinrichtung (48) ein zweites Ende des zusätzlichen Kabels in einer festgelegten Stellung benachbart zur Drehachse der Spule befestigt.

9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Knickverhinderungseinrichtung (56) in dem zusätzlichen Kabel während der Drehung der Spule vorgesehen ist.

10. Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Knickverhinderungseinrichtung einen hohlzylindrischen Nabenteil (43) auf der Spule aufweist, und daß der Nabenteil im wesentlichen koaxial mit Bezug auf das zusätzliche schraubenförmig gewundene Kabel vorgesehen ist.

11. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenförmig gewundene Kabel (50) eine kegelstumpfförmige Spirale bildete, welche den Nabenteil umgibt, und daß das zusätzliche Kabel eine erste Verlängerung am Ende ihrer konischen Gestalt mit größtem Durchmesser aufweist, welches mit dem erstgenannten Kabel verbunden ist, und eine zweite Verlängerung am Ende ihrer konischen Gestalt mit kleinstem Durchmesser, welches sich durch die Nabe erstreckt.

12. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenförmig aufgewickelte Kabel (52) einem Zylinder folgt, der mindestens teilweise in dem Nabenteil untergebracht ist, und daß das zusätzliche Kabel einen ersten Fortsatz an einem Ende der zylindrischen Gestalt aufweist, die mit dem erstgenannten Kabel verbunden ist, und einem zweiten Fortsatz am anderen Ende der zylindrischen Gestalt besitzt, der sich durch den Nabenteil erstreckt.

13. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlspindel (49) koaxial innerhalb des Nabenteils befestigt ist, daß sich das zusätzliche Kabel in die Spindel und entlang derem Inneren erstreckt, um an einer Stelle außerhalb der Spule auszutreten, und daß die schraubenförmige oder spiralförmige Gestalt (50) einen Teil der Spindel außerhalb der Spule umgibt.