DE3701518A1 - Funkantenne mit zwei oder mehr als zwei uebereinander angeordneten, durch staebe gebildeten strahlerabschnitten - Google Patents
Funkantenne mit zwei oder mehr als zwei uebereinander angeordneten, durch staebe gebildeten strahlerabschnittenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer gestockten Funkantenne
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmalen.
Es sind gestockte Funkantennen bekannt, bei denen die
einzelnen Strahlerabschnitte durch Induktivitäten
oder spulenförmig bifilar aufgewickelte, symmetrische
Leitungen von einander getrennt und gleichzeitig
für die vorgesehene Betriebsfrequenz der Antenne
parallel zueinander geschaltet sind. Die induktiven
Sperrkreise dieser bekannten Antennen haben einen
relativ hohen Wellenwiderstand und trennen die einzelnen
Strahlerabschnitte deshalb breitbandig voneinander,
so daß diese bekannten gestockten Funkantennen entsprechend
breitbandig arbeiten.
Die Sperrkreise liegen bei den bekannten gestockten Funkantennen
jeweils zwischen den stabförmigen Strahlerabschnitten
und verlängern dadurch die Antenne. Außerdem
befinden sich bei den bekannten gestockten Funkantennen
die Sperrkreise jeweils in einem Gehäuse, welches dicker
ist als die Antennenstäbe. Dadurch ist eine solche Antenne,
die beispielsweise für die Übermittlung von
Telefongesprächen im UHF-Bereich Verwendung finden kann
(sogenanntes C-Autotelefon-Netz) schon äußerlich als
Funkantenne erkennbar. Dies wird von den Benutzern
häufig als Nachteil empfunden, z. B. von der Polizei,
die es stört, daß zivil aufgemachte Einsatzfahrzeuge
leichter als Polizeifahrzeuge erkannt werden können,
oder Geschäftsleute, die aus Gründen des Understatements
nach außen nicht kenntlich machen wollen, daß in ihrem
Fahrzeug ein Autotelefon eingebaut ist. Ein weiterer
Nachteil der bekannten Bauweise liegt darin, daß die
Antenne durch das Gehäuse mit den darin befindlichen
Sperrkreiselementen im Fahrtwind, vor allem bei höheren
Geschwindigkeiten, relativ stark abgebogen wird und
in Schwingungen geraten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die
vorgesehene Betriebsfrequenz möglichst kurze, stabile,
schmalbandige Funkantenne zu schaffen, bei welcher es
nach Art ihrer Ausbildung nicht auffällt, daß es sich
um eine gestockte Funkantenne handelt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antenne mit den im
Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Antenne ist der für die Verwendung
als gestockte Antenne erforderliche Sperrkreis
dadurch gebildet, daß der obere von je zwei benachbarten
Stäben als koaxial angeordneter Innenleiter in den entsprechend
dickeren, unteren, als Hohlstab ausgebildeten
Antennenstab eintaucht, und zwar wenigstens auf eine
Länge einer viertel Wellenlänge, welche zu der vorgesehenen
Betriebsfrequenz gehört, so daß im Abstand von
einer viertel Wellenlänge vom oberen Rand des unteren
Stabes zwischen den beiden Stäben eine Kurzschlußverbindung
hergestellt werden kann. Oberhalb dieser Kurzschlußverbindung
sind die beiden Stäbe elektrisch voneinander
isoliert, wobei das sich zwischen ihnen
befindende Dielektrikum durch Luft oder durch einen
elektrisch isolierenden Festkörper, insbesondere aus
Polytetrafluoräthylen, gebildet sein kann.
Beispielsweise kann das Dielektrikum wenigstens
teilweise durch eine elektrisch isolierende Hülse gebildet
sein, welche den oberen Stab auf einem Teil
seiner Länge umgibt und oberhalb der Kurzschlußverbindung
für die nötige Distanz zwischen dem oberen und
dem unteren Stab sorgt. Diese Hülse könnte sich auf dem
oberen Rand des unteren Stabes abstützen und diesen
dadurch zugleich nach oben hin dicht verschließen.
Besonders vorteilhaft ist es, die elektrisch isolierende
Hülse in den Zwischenraum zwischen dem oberen und dem
unteren Stab eintauchen zu lassen, vorzugsweise so,
daß die Eintauchtiefe der Hülse veränderlich ist, was
zum Beispiel dadurch bewirkt werden kann, daß man entweder
den oberen Stab mit einem Außengewinde und die
Hülse mit einem Innengewinde oder die Hülse mit einem
Außengewinde und den unteren Stab mit einem Innengewinde
versieht, so daß man durch Drehen der Hülse die
Eintauchtiefe verändern kann. Der Vorteil dieser Maßnahme
liegt darin, daß man dadurch den Wellenwiderstand
Z des zwischen dem oberen und dem unteren Stab gebildeten,
überwiegend kapazitiv wirksamen Sperrtopfes ändern
kann, weil der Wellenwiderstand dieses Sperrtopfes
nach der Formel
von der die Elektrizitätskonstanten ε des Dielektrikums
zwischen dem oberen Stab und dem unteren Stab
im Überlappungsbereichk abhängt. Dabei bezeichnet
in der Formel (1) D den Innendurchmesser des durch
und durch als metallisch angenommenen oberen Stabes
und d den Außendurchmesser des als durch und durch
metallisch angenommenen oberen Stabes.
Die Sperrtöpfe der erfindungsgemäßen Antenne haben
einen vergleichsweise geringen Wellenwiderstand
Z, trennen die einzelnen Stäbe der Antenne im
Bereich der vorgesehenen Betriebsfrequenz deshalb
nur schmalbandig voneinander und führen somit zu
einer schmalbandig sendenden oder empfangenden Antennen,
deren einzelne Abschnitte infolge der Anordnung der
Sperrtöpfe zwischen ihnen in Kombination mit der
Kurzschlußverbindung zwischen zwei benachbarten
Abschnitten parallel senden und empfangen.
Der Sperrtopf der erfindungsgemäßen Antenne ist ein
resonanzfähiges Gebilde, welches an seiner oberen Austrittsöffnung
bei der mit der vorgesehenen Betriebsfrequenz
der Antenne übereinstimmenden Resonanzfrequenz
einen gegen unendlich tendierenden Widerstand einnimmt,
wenn - wie beansprucht - der jeweils obere Stab in
den unteren Stab eintaucht und in einem Abstand von
einer viertel Wellenlänge vom oberen Rand des unteren
Stabes mit diesem elektrisch kurzgeschlossen ist.
Der auf den Wellenwiderstand des Sperrtopfes normierte
Widerstand an dieser Stelle bestimmt sich nach der
Formel
in welcher l den Abstand der Kurzschlußverbindung vom
oberen Rand des jeweils unteren Stabes und λ die
Wellenlänge bezeichnet.
Bei gleichbleibender Länge des Sperrtopfes kann zu
Zwecken der Feinabstimmung der Antenne die Resonanzfrequenz
des Sperrtopfes durch Ändern der Eintauchtiefe
der bereits erwähnten dielektrischen Hülse
verändert werden, wobei sich die Resonanzfrequenz
mit zunehmender Eintauchtiefe der dielektrischen Hülse
zu niedrigeren Frequenzen, bei einer Verringerung
der Eintauchtiefe hingegen sich zu höheren Frequenzen
verschiebt. Eine andere Möglichkeit, die Resonanzfrequenz
zu verändern, besteht darin, den jeweils oberen
Stab im jeweils unteren Stab längsverschieblich zu
lagern, wobei man den Verschiebebereich durch Anschläge
im jeweils unteren Stab, beispielsweise durch Sicken
im unteren Stab, begrenzen kann. Man kann sogar die
erfindungsgemäße Antenne ähnlich wie eine herkömmliche
teleskopierbare Stabantenne als Teleskopantenne ausbilden,
wobei man dann jedoch die Antenne nach dem Ausziehen
des Teleskops zunächst abstimmen muß, sofern man
beim Ausziehen der Antenne nicht gegen genau definierte
Endanschläge in den jeweils unteren Hohlstäben anschlägt.
Eine andere zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Antenne zeichnet sich dadurch aus, daß man diese
nicht teleskopisch ausbildet, sondern die oberen Stäbe
jeweils bis zum Fuß des unteren Stabes sich erstrecken
läßt, wodurch die Antenne eine hohe mechanische Stabilität
erhält. Den elektrischen Kurzschluß zwischen dem
jeweils oberen und dem jeweils unteren Stab stellt
man aber auch in dieser Ausführungsform in einem Abstand
von einer viertel Wellenlänge vom oberen Rand
des jeweils unteren Hohlstabes her.
Ob die erfindungsgemäße Antenne nun als Teleskopantenne
ausgebildet ist oder nicht, von außen sieht sie auf
den ersten Blick wie eine übliche Teleskopantenne
aus und ist nicht ohne weiteres als gestockte Funkantenne
zu erkennen. Durch das Fehlen der sonst üblichen
induktiven Sperrkreise zwischen den einzelnen Antennenabschnitten
ist die erfindungsgemäße Antenne nicht
nur mechanisch stabiler, sondern auch kürzer geworden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Antenne liegt
darin, daß sie praktisch unverändert auch als Mehrbereichsantenne
verwendbar ist. Wird die Antenne beispielsweise
mit einer Frequenz betrieben, die doppelt
so hoch liegt wie die für den Betrieb als gestockte
Antenne vorgesehene Betriebsfrequenz, dann bilden
die Sperrtöpfe für diese doppelt so hohe Frequenz hochfrequenzmäßig
einen Kurzschluß und die Stäbe der Antenne
bilden gemeinsam einen einheitlichen Strahler. Wenn man
andererseits die Betriebsfreuenz der Antenne zu tieferen
Frequenzen hin verschiebt, als sie für den Betrieb als
gestockte Antenne vorgesehen sind, dann verlieren die
Sperrtöpfe im Einklang mit ihrem schmalbandigen Frequenzgang
ihre Sperrwirkung und die Antenne verhält sich
wie eine einheitliche, lange Teleskopantenne, deren
Länge vom Fuß des untersten Stabes bis zur Spitze des
obersten Stabes mißt und einen dieser größeren
Länge entsprechenden Frequenzgang aufweist. So ist es
zum Beispiel möglich, eine erfindungsgemäße Antenne
einerseits als Funkantenne für ein C-Autotelefon
(Betriebsfrequenz typisch zwischen 450 und 500 MHz)
sowie als Empfangsantenne für ein Autoradio zu verwenden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung schematisch dargestellt und werden
nachfolgend beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Antenne im Längsschnitt,
Fig. 2 zeigt eine zweite Antenne im Längsschnitt,
Fig. 3 zeigt eine dritte Antenne im Längsschnitt,
und
Fig. 4 zeigt im Detail verschiedene Möglichkeiten,
die Stäbe der Antenne miteinander zu verbinden.
In den Ausführungsbeispielen sind gleiche oder einander
entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugszahlen
bezeichnet.
Die in Fig. 1 dargestellte Antenne enthält drei Stäbe 1,
2 und 3, von denen der untere Stab ein Metallrohr mit
dem Innendurchmesser D₁, der mittlere Stab 2 ein Metallrohr
mit dem Außendurchmesser D₂ und dem Innendurchmesser
D₃ und der obere Stab 3 ein massiver, zylindrischer
Metallstab mit dem Außendurchmesser D₄ ist. Der untere
Stab 1 ist an seinem unteren Ende durch eine metallische
Scheibe 4 abgeschlossen, mit welcher der Innenleiter
5 einer koaxialen Zuleitung verbunden ist, deren Außenleiter
6 an einer leitenden Fläche, beispielsweise
einem Karosserieblech 7 eines Fahrzeuges, endet.
Das untere Ende des unteren Stabes 1 ist in ein elektrisch
isolierendes Fußteil 8 eingebettet, durch welches der
Innenleiter 5 der koaxialen Zuleitung hindurchführt.
Mit diesem Fußteil 8 ist die Antenne in eine Bohrung
des Karosserieblechs 7 eingefügt.
An das untere Ende des mittleren Stabes 2 ist eine
Scheibe 9 angelötet oder angeschweißt, deren Durchmesser
mit dem Innendurchmesser D₁ des unteren Stabes
übereinstimmt. Mit dieser Scheibe 9 ist der mittlere
Stab von oben her in den unteren Stab bis zu einer
Sicke 10 eingeschoben. Durch die Scheibe 9 ist
zwischen dem unteren Stab 1 und dem mittleren Stab 2 eine
Kurzschlußverbindung hergestellt. Das obere Ende
des unteren Stabes 1 ist durch einen Deckel 11 aus einem
elektrisch isolierenden Kunststoff, insbesondere aus
Polytetrafluoräthylen, abgedeckt, durch welchen
der mittlere Stab 2 in koaxialer Anordnung hindurchgeführt
ist. Auf diese Weise ist der mittlere Stab 2
im unteren Stab 1 durch die Scheibe 9 und den Deckel 11
gestützt und koaxial geführt. Als Dielektrikum befindet
sich im Ringspalt zwischen dem mittleren Stab 2
und dem unteren Stab 1 Luft. In entsprechender Weise
ist der obere Stab 3 an seinem unteren Ende mit einer
Scheibe 12 versehen und bis zum Anschlag an eine Sicke 13
in den mittleren Stab eingeschoben. Auch der mittlere
Stab ist durch eine Klappe 14 aus einem elektrisch isolierenden
Kunststoff abgedeckt, durch welchen der
obere Stab 3 in koaxialer Anordnung dicht hindurchgeführt
ist.
Die Länge des unteren Stabes beträgt zwischen 3/4 und
5/8 der Wellenlänge λ, welche zu der vorgesehenen
Betriebsfrequenz der Antenne gehkört. Dabei beträgt
die elektrische Länge des unteren Stabes 3/4
Wellenlängen, die jedoch infolge der bekannten dielektrischen
Verkürzung einer körperlichen Länge zwischen
3/4 und 5/8 Wellenlängen entspricht. Der mittlere
Stab ist auf eine Länge von einer viertel Wellenlänge
in den unteren Stab eingesteckt und überragt diesen
mit einem Stück, welches eine halbe Wellenlänge lang
ist. Der obere Stab 3 steckt ebenfalls auf der Länge
einer viertel Wellenlänge im mittleren Stab 2 und
überragt diesen auf einer Länge, die der halben
Wellenlänge entspricht. Auf diese Weise erreicht man bei
der Speisung der Antenne mit einem Signal, welches diese
Wellenlänge hat, daß sich am Fußpunkt der Antenne ein
Spannungsknoten ausbildet, wohingegen an den oberen
Enden des ersten und des zweiten Stabes jeweils zwei
gegenphasige Spannungsbäuche und am oberen Ende des
oberen Stabes 3 ebenfalls ein Spannungsbauch auftreten.
Die Überlappungsbereiche des unteren Stabes 1 mit dem
mittleren Stab 2 und des mittleren Stabes 2 mit dem
oberen Stab 3 bilden Sperrtöpfe, die bei Betrieb mit
der Resonanzfrequenz am oberen Ende einen gegen unendlich
tendierenden Widerstand aufweisen und dadurch
die drei übereinander angeordneten Abschnitte der
Antenne hochfrequenzmäßig voneinander trennen; die
drei Stäbe 1, 2 und 3 können jedoch, da sie durch
die Scheiben 9 und 12 miteinander kurzgeschlossen sind,
parallel abstrahlen bzw. empfangen. Durch diesen gestockten
Aufbau erhält man eine Antenne mit hohem
Antennengewinn, die obendrein durch die Art der Ausbildung
der Sperrtöpfe schmalbandig, mechanisch stabil
und nicht ohne weiteres als gestockte Funkantenne
erkennbar ist.
Das Durchmesserverhältnis wird zweckmäßigerweise
so gewählt, daß D₁ : D₂ = D₃ - D₄ = 2 : 1.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem in Fig. 1 dargestellten darin,
daß anstelle der Kappen 11 und 14 Hülsen 21 bzw. 24
aus einem dielektrischen Werkstoff, insbesondere aus
Polytetrafluoräthylen, vorgesehen sind, die in den unteren
Stab 1 bzw. in den mittleren Stab 2 eintauchen und darin
verschieblich angeordnet sind, wodurch eine Feinabstimmung
der Antenne möglich ist.
Das Beispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich vom ersten
Beispiel darin, daß der mittlere Stab 2 und der obere
Stab 3 beide in koaxialer Anordnung bis zur Fußplatte
4 des unteren Stabes 1 verlängert sind, wodurch die
Antenne eine hohe mechanische Stabilität erhält und
ein Verschieben der Stäbe gegeneinander durch Druck
von oben nach untern ausgeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform
sind anstelle der Scheiben 9 und 12 Ringe
39 und 42 vorgesehen, welche im Abstand einer viertel
Wellenlänge vom oberen Rand des unteren Stabes 1 bzw.
des mittleren Stabes 2 befestigt sind und den elektrischen
Kurzschluß zwischen dem unteren Stab 1 und
dem mittleren Stab 2 bzw. dem mittleren Stab 2 und
dem oberen Stab 3 herstellen.
Der obere Abschluß des unteren Stabes 1 und des mittleren
Stabes 2 ist in diesem Fall durch zwei Stopfen
31 bzw. 34 gebildet, welche aus einem elektrisch
isolierenden Kunststoff bestehen und bis zum Anschlag
an ihrem überkragenden Kopf in den unteren Stab 1
bzw. mittleren Stab 2 eingesteckt sind.
In der Fig. 4 sind drei Möglichkeiten gezeigt, wie der
jeweils obere von zwei Stäben der Antenne mit der an
seinem unteren Ende befestigten Scheibe 9 in dem unteren
der beiden Stäbe angeordnet werden kann. Im Beispiel
gemäß Fig. 4a ist im unteren Stab unterhalb der Scheibe 9
des oberen Stabes eine Sicke 10 vorgesehen, welche verhindert,
daß der obere Stab über die Sicke 10 hinaus in
den unteren Stab eingeschoben wird. Eine solche Antenne
ist auch in Fig. 1 dargestellt, sie kann nicht zusammengeschoben
werden.
In Fig. 4b ist die Sicke 10 statt dessen oberhalb der Scheibe 9
des oberen Antennenstabes angeordnet. In diesem Fall kann der
obere Antennenstab mit der Scheibe 9 nicht über die Sicke 10
hinweggezogen werden; statt dessen ist eine so ausgebildete
Antenne wie eine Teleskopantenne zusammenschiebbar.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4c ist die Scheibe 9 am
unteren Ende des oberen Antennenstabes im Vergleich zu den
vorhergehenden Beispielen dicker ausgebildet und die Sicke 10
in Höhe der Mitte der Scheibe 9 angeordnet, so daß die
Stäbe der Antenne weder ausgezogen noch zusammengeschoben
werden können. Das hat den Vorteil, daß eine zum Zwecke
der Frequenzanpassung gewählte Länge der Antenne im Gebrauch
unverändert bleibt.
Claims (9)
1. Funkantenne mit zwei oder mehr als zwei übereinander
angeorodneten, durch Stäbe gebildeten
Strahlerabschnitten, die durch Sperrkreise voneinander
getrennt und in ihrer Länge so aufeinander abgestimmt
sind, daß sie bei der vorgesehenen Betriebsfrequenz
untereinander in Resonanz sind, wobei der Speisepunkt
der Antenne am Fuß des untersten Strahlerabschnittes
liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß der obere von je zwei benachbarten
Stäben (1, 2, 3) als koaxial angeordneter
Innenleiter wenigstens auf eine Länge einer viertel
Wellenlänge (bezogen auf die vorgesehene Betriebsfrequenz)
in den als Hohlstab ausgebildeten unteren Stab (1, 2)
eintaucht und von diesem durch ein Dielektrikum
(11, 14; 21, 24; 31, 34) getrennt ist und in einem
Abstand von einer viertel Wellenlänge vom oberen Rand
des unteren Stabes (1, 2) mit diesem elektrisch
kurzgeschlossen ist.
2. Funkantenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum
wenigstens teilweise durch eine elektrisch isolierende
Hülse (11, 14; 21, 24; 31, 34) auf dem oberen Stab
(2, 3) gebildet ist.
3. Funkantenne nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hülse (11, 14;
31, 34) auf dem oberen Rand des unteren Stabes (1, 2)
abstützt.
4. Funkantenne nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (21, 24)
in den unteren Stab (1, 2) eintaucht.
5. Funkantenne nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe der
Hülse (21, 24) veränderlich ist.
6. Funkantenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußverbindung
zwischen dem unteren und dem oberen Stab (2, 3) als
Stütze (9, 12; 39, 42) für den oberen Stab (2, 3) ausgebildet
ist.
7. Funkantenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die oberen
Stäbe (2, 3) bis zum Fuß (4) des untersten Stabes (1)
erstrecken.
8. Funkantenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (1, 2, 3)
zur Bildung einer Teleskopantenne ineinander verschiebbar
sind.
9. Die kombinierte Verwendung einer Antenne mit den
in einem der vorstehenden Ansprüche angegebenen
Merkmalen als gestockte Antenne für den UHF-Bereich
sowie als einheitliche Antenne für den UKW-Bereich.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873701518 DE3701518A1 (de) | 1986-11-13 | 1987-01-21 | Funkantenne mit zwei oder mehr als zwei uebereinander angeordneten, durch staebe gebildeten strahlerabschnitten |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3638774 | 1986-11-13 | ||
DE19873701518 DE3701518A1 (de) | 1986-11-13 | 1987-01-21 | Funkantenne mit zwei oder mehr als zwei uebereinander angeordneten, durch staebe gebildeten strahlerabschnitten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3701518A1 true DE3701518A1 (de) | 1988-06-01 |
Family
ID=25849349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873701518 Ceased DE3701518A1 (de) | 1986-11-13 | 1987-01-21 | Funkantenne mit zwei oder mehr als zwei uebereinander angeordneten, durch staebe gebildeten strahlerabschnitten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3701518A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012108786A1 (de) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Wilhelm Sihn Jr. Gmbh & Co. Kg | Verfahren und System zur Befestigung einer Fahrzeugantenne an einem Karosserieteil und Fahrzeugantenne |
Citations (3)
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-
1987
- 1987-01-21 DE DE19873701518 patent/DE3701518A1/de not_active Ceased
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DE102012108786B4 (de) * | 2012-09-18 | 2019-12-24 | Wilhelm Sihn Jr. Gmbh & Co. Kg | Verfahren und System zur Befestigung einer Fahrzeugantenne an einem Karosserieteil und Fahrzeugantenne |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |