DE3822081C2

DE3822081C2 -

Info

Publication number: DE3822081C2
Application number: DE19883822081
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Potschkat
Original assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Current assignee: Institut fuer Rundfunktechnik GmbH
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1990-09-13
Also published as: DE3822081A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Breitband-Dipolempfangsantenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Empfangsantenne ist aus der US 43 02 760 bekannt.

Als Resonanzantenne zum Empfangen ultrakurzer Wellen wird gelegentlich die sogenannte Koaxialantenne (im englischsprachigen Raum als "sleeve antenna" bezeich net) verwendet (Karl Rothammel "Antennenbuch, Tele kosmos Verlag, Franckh′sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 1984, Seiten 340-341). ISBN 3-440-04791-1; welche einen aus zwei übereinander angebrachten und gegeneinander isolierten λ/4-Rohren bestehenden Halbwellendipol aufweist, der an einem isolierten Träger befestigt ist, wobei λ die Betriebswellenlänge ist. Durch das untere λ/4-Rohr ist ein koaxiales Anschlußkabel bis zu dem zentralen Speisepunkt zwischen den bei den λ/4-Rohren geführt. Dabei ist der Innenleiter des Anschlußkabels mit dem unteren Ende des oberen λ/4-Rohrs elektrisch verbunden, während der Außen leiter des Anschlußkabels mit dem oberen Ende des unteren λ/4-Rohrs elektrisch verbunden ist. Das untere λ/4-Rohr stellt eine Dipolhälfte dar und bildet gleichzeitig zusammen mit dem darin verlaufenden Abschnitt des Anschlußkabels einen Viertelwellen- Sperrtopf, wodurch Mantelwellen auf dem Anschluß kabel unterdrückt werden. Die Bandgrenze des mit der bekannten Koaxialantenne übertragbaren Frequenz bandes wird durch den Durchmesser der λ/4-Rohre bestimmt, so daß sich - wie an sich bei allen ge streckten λ/2-Dipolen - ein relativ schmalbandiger Impedanzverlauf ergibt, der sich durch Wahl eines vertretbar größeren Durchmessers bei großen Antennen nur in gewissen Grenzen verbessern läßt.

Aus der US 43 02 760 ist eine Dipolantenne bekannt, deren untere Dipolhälfte aus einem Metallrohr und deren obere Dipol hälfte aus mehreren Antennenleitern L 1 bis L 4 besteht, welche achsparallel verlaufen und gegeneinander elektrisch isoliert sind. Das durch das Metallrohr verlaufende koaxiale Anschluß- oder Speisekabel ist unmittelbar parallel mit sämtlichen An tennenleitern L 1 bis L 4 der oberen Dipolhälfte verbunden, was dazu führt, daß für die obere Dipolhälfte nur eine einzige elektrische Länge wirksam ist, welche sich aus dem Mittel sämtlicher Längen der Antennenleiter L 1 bis L 4 ergibt. Eine selektive Wirksamkeit der einzelnen Antennenleiter L 1 bis L 4 ist aufgrund der Parallelschaltung und direkten Kopplung und galvanischen Verbindung mit dem koaxialen Anschlußkabel 16 technisch nicht möglich. Infolge der Wirksamkeit nur einer einzigen elektrischen Länge der oberen Dipolhälfte ergibt sich eine relativ beschränkte Bandbreite.

Zur Verbesserung der Bandbreite sowie zur gleich zeitigen Verringerung der Gesamtlänge einer Empfangsantenne für ultrakurze Wellen ist es aus der DE-PS 33 09 405 be kannt, zwischen den beiden Rohrabschnitten einer Koaxialantenne mehrere Ferritabschnitte übereinan der anzubringen. Die inneren Ferritabschnitte bil den jeweils den Spulenkern von LC-Resonanzkreisen mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen, welche von einander nahezu entkoppelt sind und eine Vergrößerung der Gesamtbandbreite bewirken. Die äußeren Ferrit abschnitte sind ebenfalls von Spulen umgeben, welche zwischen dem benachbarten Rohrabschnitt und dem be nachbarten LC-Resonanzkreis elektrisch in Serie ge schaltet sind. Diese Serien-Ferritspulen bewirken eine elektrische Verlängerung der bekannten Koaxial antenne, wodurch die Rohrabschnitte kleiner als λ/4 gewählt werden können.

Die bekannte Empfangsantenne ist jedoch von ihrem Aufbau her verhältnismäßig aufwendig. Ferner besitzt sie zwar eine um etwa das 5fache vergrößerte Bandbreite gegenüber einer Koaxialantenne, doch ist ihr Einsatzbereich durch die Verwendung von Ferritstäben auf etwa 200 MHz begrenzt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Breitband-Dipolempfangsantenne für ultrakurze Wellen so weiterzubilden, daß bei vergrößertem Einsatzbereich ein wesentlich einfacherer Aufbau erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Empfangsantenne erfindungsgemäß durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Breitband-Dipol empfangsantenne nach Anspruch 1 ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher er läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine vertikale Ansicht einer erfindungs gemäßen UKW-Empfangsantenne;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Antenne nach Fig. 1 längs der Schnittlinie II-II, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Breit bandübertragers der Antenne nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Empfangsantenne 1 weist einen unteren, metallischen Rohrabschnitt 2 auf, welcher in einen Haltefuß 9 aus Isolierstoff einge setzt ist. Der Haltefuß 9 steht mit seinen Stand beinen auf ebenem Boden 10. Durch eine Öffnung des Haltefußes 9 ist ein koaxiales Anschlußkabel 3 von außen her eingeführt, welches in Achsrichtung des Haltefußes 9 und des unteren Rohrabschnitts 2 umgebogen ist und sich bis zu einem Breitbandübertrager 8 erstreckt, welcher am oberen Ende des Rohrabschnitts 2 isoliert befestigt ist. Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, führt der Innenleiter des koaxialen Anschluß- bzw. Speisekabels 3 an die Primärseite des Breit bandtransformators 8. Seine drei Sekundärwicklungen dienen dem Anschluß der aus drei Antennenleitern 5, 6 und 7 bestehenden oberen Dipolhälfte der Antenne 1. Die Primärwicklung sowie die drei Sekundärwicklungen des Breitbandtransformators 8 sind einseitig mit dem Mantel des koaxialen Anschlußkabels 3 verbunden, welcher seinerseits mit dem oberen Ende des unteren Rohrabschnitts 2 als Bezugs-Erdpunkt leitend ver bunden ist.

Die drei Antennenleiter 5, 6 und 7 verlaufen in Achsrichtung der Antenne 1 und weisen unterschiedliche Längen l ₁, l ₂ bzw. l ₃ auf, welche so gewählt sind, daß die als obere Dipolhälfte wirkenden Antennenleiter 5, 6 und 7 zueinander versetzte λ/4-Resonanzwellenlängen aufweisen. Der Versatz ist dabei so gewählt, daß die von den An tennenleitern 5, 6 und 7 gebildeten elektrischen Teilbänder lückenlos aneinander angrenzen.

Die drei Antennenleiter 5, 6 und 7 sowie der Breitbandüber trager 8 sind von einem Isolierstoffzylinder 4 umgeben, welcher auf den unteren Rohrabschnitt 2 aufgesetzt ist. Der Isolierstoffzylinder 4 dient zum Schutz und zur mechanischen Stabilisierung der Antennenleiter 5 bis 7. Innerhalb des hohl zylindrischen Isolierstoffzylinders 4 sind im dargestellten Beispielsfalle zwei radiale Distanzhalter 11 und 12 für die Antennenleiter 5 bis 7 angebracht. Die Antennenleiter 5 bis 7 weisen gleiche gegenseitige Abstände auf, d. h., sie liegen an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks. Hierdurch läßt sich eine gleichmäßige Verkopplung der Antennenleiter 5 bis 7 erzielen.

Der untere Rohrabschnitt 2, welcher die untere Dipolhälfte der Antenne 1 bildet, erfüllt in elektrischer Hinsicht eine Doppelfunktion und ist gleichzeitig Träger der ge samten Antenne 1. Neben seiner Funktion als empfangen de Dipolhälfte bildet der untere Rohrabschnitt 2 zusammen mit dem in seinem Inneren verlaufenden koaxia len Anschlußkabel 3 einen Viertel-Wellen-Sperrtopf. Die Resonanz frequenz des Sperrtopfes entspricht in üblicher Weise der Mittenfrequenz des Empfangsbandes der Breitband-Dipolantenne.

Der Durchmesser des unteren Rohrabschnitts 2 ist groß im Ver hältnis zu dem Durchmesser des koaxialen Anschluß kabels 3 gewählt, so daß sich ein möglichst großer Wellenwiderstand und damit ein breitbandiger Sperrtopf ergibt. Am oberen Ende des unteren Rohrabschnitts 2 befindet sich der Sperrtopf-Kurzschluß. Durch diese Maß nahmen wird verhindert, daß vom unteren Rand der unteren Dipolhälfte (Rohrabschnitt 2) ein Teil der Energie in Form von Mantelwellen auf dem Anschlußkabel 3 abfließt, da die offene Seite des Sperrtopfes einen sehr hoch ohmigen Widerstand aufweist.

Gegenüber einer mit Ferritabschnitten versehenen Empfangsantenne nach dem Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Empfangsantenne einen wesent lich vereinfachten Aufbau auf, wobei hinzukommt, daß nicht nur aufgrund der getrennten Ankopplung der drei unterschiedlich langen Leiter 5 bis 7 eine wesentlich größere elektrische Bandbreite resultiert, sondern daß die erfindungsgemäße Empfangsantenne keinen Frequenzbegrenzungen infolge frequenzab hängiger Bauteile, wie dies Ferrite sind, unterliegt. Die Frequenzgrenze der mit Ferriten ausgerüsteten Empfangsantenne nach dem Stand der Technik liegt beispielsweise bei 200 MHz, während die erfindungsge mäße Empfangsantenne noch bis etwa 1 GHz einsetzbar ist.

Claims

1. Breitband-Dipolempfangsantenne für ultrakurze Wellen, mit

- einer unteren Dipolhälfte in Form eines Viertel wellen-Sperrtopfes, welcher gebildet ist durch einen metallischen Rohrabschnitt und ein den Rohrabschnitt durchlaufendes, koaxiales Anschluß kabel, wobei der Durchmesser des unteren Rohrabschnitts groß im Verhältnis zu dem Durch messer des koaxialen Anschlußkabels im Sinne eines möglichst großen Wellenwiderstandes ge wählt ist, und
- einer oberen Dipolhälfte, welche gebildet ist durch mehrere etwa achsparallel verlaufende, etwa gleich mäßig verteilte und gegeneinander elektrisch isolierte Antennen leiter, deren unterschiedliche Längen so ge wählt sind, daß sie zueinander versetzte λ/4- Resonanzwellenlängen aufweisen, wobei der Ver satz zwischen den einzelnen Längen bzw. Resonanz wellenlängen λ so gewählt ist, daß die von den Antennenleitern gebildeten Teilbänder lückenlos aneinander angrenzen,

dadurch gekennzeichnet,
daß zum Empfang von ultrakurzen Wellen bis etwa 1 GHz drei Antennenleiter (5, 6, 7) vorgesehen sind,
daß die beiden Dipolhälften (2, 4) durch einen Breitbandübertrager (8) elek trisch gekoppelt sind, und dabei der Innen leiter des koaxialen Anschlußkabels (3) an die Primärseite des Breitband-Übertragers (8) führt und jeder Antennenleiter (5, 6, 7) an eine gesonderte, ihm zugeordnete Sekundärwicklung angeschlossen ist, und
daß die Primär- und die Sekundärwicklungen einseitig mit dem Mantel des koaxialen Anschluß kabels (3) verbunden sind, welcher seinerseits mit dem oberen Ende des metallischen Rohrabschnitts (2) leitend verbunden ist.

2. Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die drei Antennenleiter (5, 6, 7) einschließ lich des Breitbandübertragers (8) von einem Isolier stoffzylinder (4) umgeben sind, welcher auf den unteren Rohrabschnitt (2) aufgesetzt ist.