DE3817844A1 - Drehbare antenne mit lager und gegengewicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehbare Antenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für elektrische Geräte der Nachrichtentechnik werden meist Sende- und Empfangsantennen in Form von Stab- oder Teleskopantennen benutzt. Aus der DE-OS 26 42 001 ist eine Breitband-Stabantenne bekannt, bei der der Außenleiter der koaxialen Antennenspeiseleitung mit einem Gegengewicht verbunden ist und der Innenleiter über einen Anpaßtransformator mit dem Antennenstab verbunden ist. Die Stabantenne ist in einer Hülse aus nichtleitendem Material gelagert, welche mittels einer Metallhülse am Gegengewicht festgelegt ist. Zur Anpassung der Antennenimpedanz an die Impedanz der Antennenspeiseleitung ist neben dem Anpaßtransformator eine Impedanzanpaßschaltung vorgesehen. Der Antennenstab ist dabei kürzer als die λ/4 Wellenlänge der niedrigsten Betriebsfrequenz bemessen, und mittels des Anpaßtransformators wird die dadurch entstehende kapazitive Blindkomponente weitgehend kompensiert, so daß ein reeller Fußpunktwiderstand auftritt. Zur weiteren Anpassung des koaxialen Antennenspeisekabels an den Eingangswiderstand des nachrichtentechnischen Geräts ist das andere Ende des koaxialen Antennenspeisekabels über die Impedanz-Anpaßschaltung und einen λ/4-langen Koaxialanpaßabschnitt mit dem Eingang des nachrichtentechnischen Geräts verbunden.

In dem Fachbuch "Antennentechnik" von Rothammel, erschienen im Telekosmos-Verlag, Stuttgart, 1976, Seiten 315-317, sind Maßnahmen zur Kompensation von induktiven oder kapazitiven Blindkomponenten mittels zusätzlicher Kapazität oder zusätzlicher Induktivität, je nach Antennenstablänge, ausführlich beschrieben und erläutert.

Bei drehbarem Antennen soll das Lager auch bei der Drehung der Antenne einen kontaktsicheren Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel ermöglichen. Ist aus Sicherheitsgründen eine galvanische Trennung vom Leitungsnetz zur Stromversorgung des Geräts erforderlich, so kann durch Einfügen eines Kondensators in die Antennenspeiseleitung die Trennung der Antenne vom Gerät sichergestellt werden. Bei hohen Frequenzen tritt jedoch eine Fehlanpassung zwischen Antenne und Gerät auf, wenn die galvanische Trennung mittels Kondensatoren vorgenommen wird.

Für den Übergang von feststehenden Hohlleitern auf rotierende Hohlleiter verwendet man sogenannte Drehkupplungen. In dem Fachbuch "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" von Meincke/Gundlach, 2. Auflage, erschienen im Springer-Verlag, 1962, Seiten 367, 368, ist eine kapazitive Drehkupplung für den Übergang von einer um die Längsachse rotierenden koaxialen Leitung auf eine feststehende koaxiale Leitung beschrieben. Mit Hilfe im Leitungszug liegender Kondensatoren großer Kapazität kann eine galvanische Trennung der koaxialen Leitungen erreicht werden. Solche kapazitive Drehkupplungen werden insbesondere bei Radargeräten zur Energieübertragung benutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehbare Antenne derart auszugestalten, daß sowohl ein kontaktsicherer Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel, eine freie Wahl der Antennenstablänge und eine galvanische Trennung der Antenne vom Leitungsnetz zur Stromversorgung des Geräts ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Antenne durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße kapazitive Drehkupplung erlaubt sowohl die Anpassung zwischen Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung als auch die galvanische Trennung vom Leitungsnetz. Die Antennenstablänge ist weitgehend frei wählbar und ein kontaktsicherer Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel wird auch bei Drehung der Antenne um die Achse sichergestellt.

Bei einer Ausführungsform der Antenne nach Patentanspruch 2 dient das Lager für das kurze Antennenstabteil als Reibungskupplung. Der mittels des langen Antennenstabteils eingestellte Raumwinkel wird - über das die beiden Antennenstabteile miteinander verbindende Kreuzgelenk - durch die reibschlüssige Verbindung sichergestellt.

Die Ausführungsform der Antenne nach Patentanspruch 3 ist durch die Verwendung konstruktiv einfach ausgestalteter Mittel kostengünstig herstellbar.

Mit einer Ausgestaltung der Antenne nach Patentanspruch 4 wird die Forderung nach galvanischer Trennung der Antenne vom Leitungsnetz auch für hohe Spannungen erfüllt, da der Bund der Lagerschale elektrisch gesehen als Kriechstrecke wirkt.

Durch die Ausgestaltung des Gegengewichts in Form einer Streifenleitung nach Patentanspruch 8 läßt sich - auch bei begrenzter Bauhöhe der Geräte - das Gegengewicht in voller Länge in der Verlängerung des Antennenstabs unterbringen.

Wird gemäß der Ausführungsform einer Antenne nach Patentanspruch 10 die Drehkupplung und das Gegengewicht auf einer drehbar gelagerten Auflage befestigt, so zeigen Antenne und Gegengewicht stets die gleiche Polarisation. Dadurch können hohe Anforderungen an die Empfindlichkeit erfüllt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher beschrieben und erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 1 und

Fig. 3 das gemessene Horizontal-Diagramm der Antenne nach Fig. 1.

Die erfindungsgemäße drehbare Antenne mit Lager und Gegengewicht wird im folgenden im Zusammenhang mit der Benutzung in der Basisstation eines schnurlosen Telefons beschrieben. Daneben ist der Einsatz bei allen Geräten möglich, welche eine Antenne aufweisen und bei denen zur Verhütung von Unfällen eine galvanische Trennung zwischen Antennenspeiseleitung und Leitung zur Stromversorgung des Geräts gefordert ist.

Bei einem schnurlosen Telefonapparat erfolgt die Nachrichtenübertragung zwischen einer Basisstation und der zugehörigen Mobilstation über einen Funkkanal. Die Basisstation wird mittels einer Verbindungsdose an einen Hauptanschluß des öffentlichen Fernsprechnetzes oder an eine Nebenstellenanlage angeschlossen, so daß für den Benutzer des schnurlosen Telefons der Zugang zum öffentlichen Fernsprechnetz möglich ist. Die Basisstation weist zusätzlich einen Anschluß zur Stromversorgung aus dem 220 V-Netz auf. Die Mobilstation enthält einen Akkumulator, welcher bei auf der Basisstation aufgelegtem Handapparat mit einem Dauerladestrom aus dem 220 V-Netz aufgeladen wird.

Aus der DE-OS 36 20 857 ist ein schnurloses Telefon bekannt, bei dem in der Basisstation ein Reserve- Akkumulator angeordnet ist, welcher während des Sendebetriebs der Mobilstation durch den über die Fernmeldeleitung (a/b-Ader) fließenden Schleifengleichstrom mit einem Schnelladestrom, welcher etwa dreimal so hoch ist wie der Dauerladestrom, aufgeladen wird. Zur Verhütung von Unfällen soll nun eine galvanische Trennung der Antenne vom Leitungsnetz zur Stromversorgung des schnurlosen Telefons ermöglicht werden. Dabei soll sich der Wirkungsgrad der Antenne bei Erfüllung dieser Forderung nicht verringern, wobei auch bei Drehung der Antenne nach wie vor ein kontaktsicherer Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel ermöglicht wird.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform für ein Lager L in Form einer kapazitiven, an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung SL angepaßten Drehkupplung dargestellt. Die Antenne ist dabei in Form einer zweiteiligen Stabantenne ausgebildet, wobei der Antennenstab AS ein langes Antennenstabteil AS 1 und ein kurzes Antennenstabteil AS 2 aufweist, welche über ein Kreuzgelenk KG miteinander verbunden sind. Zur Sicherstellung des am langen Antennenstabteil AS 1 eingestellen Raumwinkels dient das Lager L für das kurze Antennenstabteil AS 2 als Reibungskupplung.

Das Lager L weist eine Lagerschale LS (s. Fig. 2) aus nichtleitendem Material, welche das kurze Antennenstabteil AS 2 umschließt, und eine die Lagerschale LS auf einer Auflage A festspannende Halterung H aus leitendem Material auf. Die Lagerschale LS kann in Form einer Halbschale (vgl. Fig. 2) oder als Hülse ausgeführt sein und weist an den Rändern mindestens einen das kurze Antennenstabteil AS 2 umlaufenden Bund LB 1 (LB 2) auf. Dieser Bund LB 1 (LB 2) wirkt elektrisch gesehen als Kriechstrecke.

Die Halterung H kann ebenso wie die Lagerschale LS in Teilabschnitten spiegelbildlich zur Oberflächenform des kurzen Antennenstabteils AS 2 aufgeführt werden und weist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform zwei Haltewinkel H 1, H 2 auf, wobei einer der Haltewinkel auf der Auflage A aufspannbar ist. Der innere Leiter SL 1 der Antennenspeiseleitung SL ist mit der Halterung H und der äußere Leiter SL 2 der Antennenspeiseleitung SL ist mit einem Gegengewicht G verbunden.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 1. Die beiden Haltewinkel H 1, H 2 weisen einen Höhenversatz auf, wobei der eine Haltewinkel H 1 eine Aussparung AU in der Auflage A hintergreift und der andere Haltewinkel H 2 auf der Auflage A mittels einer Schraube S aufspannbar ist. Die Lagerschale LS ist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform als Halbschale ausgeführt, diese kann jedoch auch als Hülse oder dgl. ausgestaltet werden. Zur Vermeidung einer axialen Verschiebung des kurzen Antennenstabteils AS 2 in der Lagerschale LS weist die Lagerschale LS eine das kurze Antennenstabteil AS 2 umlaufende Erhebung LE, insbesondere in Form einer Nase auf, welche in eine Ringnut RN des kurzen Antennenstabteils AS 2 greift.

Die elektrische Verbindung zwischen dem inneren Leiter SL 1 der Antennenspeiseleitung SL und Haltewinkel H 2 wird mittels einer Lötfahne LÖ sichergestellt. Der äußere Leiter SL 2 der Antennenspeiseleitung SL kann direkt am Gegengewicht G angelötet werden. Das Gegengewicht G ist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in Form einer Streifenleitung ausgestaltet, wobei zur Anpassung an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung SL die Streifenleitung u-förmig ausgeführt ist und die Anpassung im wesentlichen durch Abstand und Länge der U-Schenkel und durch die Streifenleitungsbreite bestimmt wird. Daneben sind eine Reihe von verschiedenen Ausführungsformen für die Streifenleitung möglich, z.B. kann die Streifenleitung mäanderförmig ausgeführt werden.

Mittels der Schraube S kann die Reibungskraft zwischen Lagerschale LS und kurzen Antennenstabteilen AS 2 eingestellt werden. Die Lagerschale LS ist vorzugsweise ein Kunststoffteil, welches elastisch verformbar und abriebfest ist.

In Fig. 3 ist das gemessene Horizontaldiagramm für eine drehbare, zweiteilige Stabantenne mit kapazitiver Drehkupplung und Gegengewicht dargestellt. Der Feldstärkeverlauf in der Horizontalebene ist im wesentlichen kreisförmig (mit 2 bis 3 dB Einzügen) und in der Vertikalebene im wesentlichen Kardioden-ähnlich (nicht dargestellt).

Die erfindungsgemäße drehbare Antenne ermöglicht eine automatische Fertigung und erfüllt auf überraschend einfache Art und Weise die Forderungen nach einer galvanischen Trennung zwischen Antenne und Gerät, einer Anpassung von Antenne und Gerät und einer freien Wahl der Antennenstablänge.

Claims (10)

1. Drehbare Antenne mit Lager (L) und Gegengewicht G, insbesondere für ein nachrichtentechnisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (L) in Form einer kapazitiven, an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung (SL) angepaßten Drehkupplung ausgebildet ist, welche zwischen dem Antennenstab (AS) und der Antennenspeiseleitung (SL) angeordnet ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenstab (AS) ein langes und ein kurzes Antennenstabteil (AS 1, AS 2) aufweist, welche uber ein Kreuzgelenk (KG) miteinander verbunden sind und daß zur Sicherstellung des am langen Antennenstabteil (AS 1) eingestellten Raumwinkels das Lager (L) für das kurze Antennenstabteil (AS 2) als Reibungskupplung dient.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (L) eine Lagerschale (LS) aus nichtleitendem Material, welche das kurze Antennenstabteil (AS 2) umschließt, und eine die Lagerschale (LS) auf einer Auflage (A) festspannenden Halterung (H) aus leitendem Material aufweist.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (LS) auf der dem kurzen Antennenstabteil (AS 2) zugewandten Seite mindestens in Teilabschnitten des Mantels spiegelbildlich zur Oberflächenform des kurzen Antennenstabteils (AS 2) ausgeführt ist, daß die Lagerschale (LS) auf der dem kurzen Antennenstabteil (AS 2) abgewandten Seite im Randbreich mindestens einen das kurze Antennenstabteil (AS 2) umlaufenden Bund (LB 1, LB 2) und daß die Lagerschale (LS) auf der dem kurzen Antennenstabteil (AS 2) zugewandten Seite eine das kurze Antennenstabteil (AS 2) umlaufende Erhebung (LE) aufweist, wobei der Bund (LB 1, LB 2) elektrisch gesehen als Kriechstrecke wirkt.

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (LS) als Halbschale oder als Hülse ausgeführt ist.

6. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (H) auf der der Lagerschale (LS) zugewandten Seite spiegelbildlich zu deren Oberflächenform mit an den beiden freien Enden angeordneten, gegeneinander einen Höhenversatz aufweisenden Haltewinkel (H 1, H 2) ausgestaltet ist, wobei der eine Haltewinkel (H 1) eine Aussparung (AU) in der Auflage (A) hintergreift und der andere Haltewinkel (H 2) auf der Auflage (A) mittels einer Schraube (S) aufspannbar ist.

7. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (LE) in Form einer Nase ausgebildet ist, welche in eine Ringnut (RN) des kurzen Antennenstabteils (AS 2) greift.

8. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (G) in Form einer Streifenleitung ausgestaltet ist, wobei zur Anpassung an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung (SL) die Streifenleitung u-förmig oder mäanderförmig ausgeführt ist und die Anpassung im wesentlichen durch Abstand und Lange der U-Schenkel oder durch die Form der mäanderförmigen Streifenleitung und durch die Streifenleitungsbreite bestimmt wird.

9. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstablänge so gewählt ist, daß die Antennenimpedanz und die Impedanzen von Drehkupplung, Gegengewicht (G) und Antennenspeiseleitung (SL) an die Eingangsimpedanz des nachrichtentechnischen Gerätes angepaßt sind.

10. Antenne nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im nachrichtentechnischen Gerät die Drehkupplung und das Gegengewicht (G) auf einer drehbar gelagerten Auflage (A) befestigt sind.