DE3833288A1 - Mehrband-peitschenantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrbandantenne, wobei Sprech­ funkverkehr z.B. für ein fahrbares Telefon und der Empfang von Rundfunksendungen mittels einer einzigen Antenne auf verschiedenen Frequenzbändern möglich sein soll; dabei ist die Mehrbandantenne bevorzugt in ein Kraftfahrzeug einge­ baut.

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer typischen, in ein Fahrzeug eingebauten Peitschenantenne 1 in ausgefahrenem Zustand. Diese Peitschenantenne 1 ist z.B. nahe dem Kof­ ferraum einer Kraftfahrzeugkarosserie 2 befestigt und wird für den Sprechfunkverkehr (also Sende-Empfangsbetrieb) eines fahrbaren Telefons sowie für den Empfang von Rund­ funksendungen benützt. Ein Antennenelement 3 dieser Peit­ schenantenne 1 umfaßt einen ersten Antennenelementteil 4 in Form eines Zylinderrohrs und einen darin ausgebildeten und teleskopartig ausfahrbaren zweiten Antennenelementteil 5. Das Antennenelement 3 ist in einem Gehäuserohr 6 aufgenom­ men, das in eine Befestigungsöffnung 14 in der Karosserie 2 eingebaut ist. Das Gehäuserohr 6 besteht aus einem Rohr­ körper 7 aus Isolierstoff, z. B. einem Kunstharz, und einem Außenleiter 8 sowie einem Innenleiter 9 aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen.

Der erste Antennenelementteil 4 besteht aus einer Hinter­ einanderschaltung eines ersten Leiters 15, einer Phasen­ schieberspule 18, einem zweiten Leiter 16, einer als Band­ weiche dienenden Spule 19 und einem dritten Leiter 17. Diese Leiter 15-17 und Spulen 18 und 19 sind mit identi­ schem Außendurchmesser ausgebildet. Die Phasenschieberspule 18 wirkt als Phasenschieber auf der Frequenz f 1 des fahr­ baren Telefons, so daß die Stromverteilung in der Gegen­ phase stark unterdrückt werden kann, während der Normal­ phasenanteil im Stromverteilungsprofil verstärkt wird. Die Bandweichenspule 19 weist einen hohen Scheinwiderstand gegenüber der Frequenz f 1 des fahrbaren Telefons und einen niedrigen Scheinwiderstand gegenüber der Frequenz f 2 von Rundfunksendungen auf.

Daher kann eine lineare Dipolgruppe aus Leitern 15 und 16 und der Phasenschieberspule 18 gebildet sein und für den Sprechfunkbetrieb des fahrbaren Telefons benützt werden. Die Gesamtlänge des Antennenelements 3 wird für den Empfang von Rundfunksendungen benützt.

Am unteren Ende 15 a des Antennenelements 3 ist eine Blatt­ feder 28 befestigt, und mittels dieser Blattfeder 28 ist das Antennenelement 3 so abgestützt, daß es in Axialrich­ tung verschiebbar ist, während es mit dem Innenleiter 9 elektrisch verbunden ist. An einem Oberende 6 a des Gehäuse­ rohrs 6 ist der Außenleiter 8 mittels metallischer Befe­ stigungsbuchsen 21 und 22 und einer Befestigungsplatte 23 an der Karosserie 2 festgelegt und damit elektrisch ver­ bunden. Die Anschlüsse des Gehäuserohrs 6, der Befesti­ gungsbuchsen 21, 22 und der Befestigungsplatte 23 sind mit Dichtharz 24 ausgefüllt, und die Gesamtanordnung ist mit einer Gewindemutter 25 fixiert.

Unter dem Gehäuserohr 6 ist nahe dem Unterende 9 a des Innenleiters 9 eine Anschlußöffnung 26 ausgebildet. In der Anschlußöffnung 26 ist ein Innenleiter 12 eines Koaxial­ kabels 11 mit dem Innenleiter 9 verbunden, und ein Außen­ leiter 13 des Koaxialkabels 11 ist mit dem Außenleiter 8 verbunden. Das Koaxialkabel 11 ist von einer Kabelhalterung 30 gehaltert, die auf den Außenleiter 8 aufgesetzt ist. Das Koaxialkabel 11 ist mit einer Abzweigweiche 27 verbunden, die mit dem Sprechfunkgerät des fahrbaren Telefons und dem Rundfunkgerät über das Koaxialkabel 29 a und 29 b verbunden ist.

Diese Peitschenantenne 1 ist z. B. nahe dem rückwärtigen Kofferraum der Karosserie 2 angeordnet. Daher ergeben sich starke Einschränkungen durch die Form der Karosserie 2, z. B. die Breite der hinteren Stoßstange, und die Befesti­ gungsöffnung 14 zum Einbau des Gehäuserohrs 6 kann nicht wesentlich größer gemacht werden. Ferner kann der Außen­ durchmesser des Antennenelements 3 nicht zu stark verklei­ nert werden, um dem Winddruck während der Fahrt standzu­ halten. Somit wird das aus Isolierstoff bestehende Rohr 7 dünn, und der Abstand zwischen dem Innenleiter 9 und dem Außenleiter 8 wird klein.

Wie nachstehend erläutert wird, wird der Wellenwiderstand Z 2 vom oberen Endteil des Gehäuserohrs 6 zum unteren Ende 9 a des Innenleiters 9, also in dem Abschnitt l 2 bis zum Stromeinspeisungspunkt P, verringert. Wenn andererseits das fahrbare Telefon benützt wird, wird, wenn der Scheinwider­ stand am Stromeinspeisungspunkt P fehlangepaßt ist, das vom Sender ausgesandte Signal reflektiert, so daß die Spule im Sender eventuell durchbrennt.

Indem man die Länge dieses Abschnitts l 22 mit ca. 15 cm oder entsprechend der halben Wellenlänge λ 1 des fahrbaren Tele­ fons ausbildet, wird die Scheinwiderstandsanpassung er­ zielt. Der Stromeinspeisungspunkt P kann daher nicht will­ kürlich irgendwo vorgesehen werden. Eine solche Ausfüh­ rungsform der Peitschenantenne mit der vorgenannten Länge führt zu folgenden Problemen.

Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild, in dem die Peitschenan­ tenne 1 zum Empfang einer frequenzmodulierten bzw. FM-Rund­ funksendung benützt wird. Wenn man bei diesem Antennenele­ ment 3 den Wellenwiderstand des vom oberen Ende 6 a des Gehäusesrohrs 6 vorstehenden Abschnitts l 1 mit Z 1 annimmt und den Wellenwiderstand des Abschnitts l 3 des Koaxialka­ bels 11 mit Z 3 annimmt, ist der Wellenwiderstand Z 1 des Abschnitts l 1 nahezu gleich dem Wellenwiderstand Z 3 des Abschnitts l 3 und beträgt daher z. B. 50 Ω. Ferner wird der Wellenwiderstand Z 2 des Abschnitts l 2 wie folgt ausge­ drückt, wobei der Außendurchmesser des Innenleiters 9 mit d, der Innendurchmesser des Außenleiters 8 mit D und die spezifische Dielektrizitätskonstante des Rohrkörpers 7 mit ε r angenommen sind:

Wegen der aus der Form der Karosserie 2 sich ergebenden Einschränkungen wird keine große Differenz zwischen dem Außendurchmesser d des Innenleiters 9 und dem Innendurch­ messer des Außenleiters 8 gebildet, und daher wird, wie aus der Gleichung (1) hervorgeht, der Wellenwiderstand Z 2 im Abschnitt l 2 vermindert, und die Widerstandsanpassung zwi­ schen dem Abschnitt l 1 bzw. dem Antennenelement 3 und dem Abschnitt l 3 bzw. dem Koaxialkabel 11 wird verschlechtert, und die Übertragungsverluste nehmen zu. Infolgedessen wird die Länge des Abschnitts 12 zu groß, um für die Wellenlänge λ 2 der FM-Rundfunksendung vernachlässigt werden zu können, und infolgedessen wird das Band schmaler.

Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild, wobei die Peitschenan­ tenne 1 für den Empfang von AM-Rundfunksendungen verwendet wird. Die Länge des Antennenelements 3 ist für das fahrbare Telefon und FM-Rundfunksendungen ausgelegt, so daß sie für die Wellenlänge von AM-Rundfunksendungen extrem kurz ist, der Strahlungswiderstand wird nahezu Null, und der Wellen­ widerstand Z 1 wird kapazitiv.

Wenn man die Kapazität des Abschnitts l 1 mit C 1, diejenige des Abschnitts l 2 mit C 2 und diejenige des Abschnitts l 3 mit C 3 annimmt, wird die Beziehung zwischen einer im Anten­ nenelement 3 induzierten Spannung V 1 und einer Spannung V 2, die über das Koaxialkabel 11 am Leistungsempfangsende erhalten wird, wie folgt erhalten:

wobei die Kapazität C 1 des Abschnitts l 1 und die Kapazität C 3 des Abschnitts l 3 konstant sind und die Spannung V 2 am Leistungsempfangsende durch Verringerung der Kapazität C 2 des Abschnitts l 2 erhöht werden kann. Wenn man die spezi­ fische Dielektrizitätskonstante im Vakuum mit ε ₀ annimmt, wird die Kapazität C 2 des Abschnitts l 2 wie folgt ausge­ drückt:

und das Verhältnis des Innendurchmessers D des Außenleiters 8 zum Außendurchmesser d des Innenleiters 9 kann nicht in dem oben angegebenen Maß vergrößert werden, so daß die Spannung V 2 am Leistungsempfangsende nicht stark erhöht werden kann.

Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung einer weiteren konven­ tionellen Peitschenantenne 31 in ausgefahrener Stellung. Diese lange, stabförmige Antenne 31 ist nahe dem hinteren Kofferraum einer Kraftfahrzeugkarosserie 32 befestigt und wird sowohl für den Empfang von Rundfunksendungen als auch für den Sprechfunkverkehr eines fahrbaren Telefons verwen­ det. Ein Antennenelement 33 dieser Peitschenantenne 31 besteht aus einer Aufeinanderfolge eines ersten Leiters 34, einer Phasenschieberspule 38, eines zweiten Leiters 35, einer Bandweichenspule 39, eines dritten Leiters 36 und eines vierten Leiters 37. Der erste Leiter 34 und der zwei­ te Leiter 35 sind rundzylindrisch ausgebildet, und der dritte Leiter 36 ist kappenförmig.

In einem durch den ersten Leiter 34, die Phasenschieber­ spule 38, den zweiten Leiter 35 und die Bandweichenspule 39 gebildeten Raum 43 ist der vierte Leiter 37 aufgenommen. Die Außendurchmesser des ersten bis dritten Leiters 34-36 sowie der Spulen 38 und 39 sind identisch, und sie sind in einem Gehäuserohr 40 in der Karosserie 32 aufgenommen.

Das Gehäuserohr 40 besteht aus einem rohrförmigen Isolier­ körper 40 a, einem Außenleiter 40 b und einem Innenleiter 40 c, und ein Außenleiter 44 a eines Koaxialkabels 44 ist an den Außenleiter 40 b angeschlossen, während ein Innenleiter 44 b des Koaxialkabels 44 an den Innenleiter 40 c ange­ schlossen ist.

Bei der hohen Frequenz f 1 eines mobilen Telefons od. dgl. wirkt die Phasenschieberspule 38 als Phasenschieber, und der Normalphasenteil wird verstärkt, indem die Stromver­ teilung in der Umkehrphase unterdrückt wird, während die Bandweichenspule 39 einen hohen Scheinwiderstand hat, so daß eine lineare Dipolgruppe durch den ersten Leiter 34, die Phasenschieberspule 38 und den zweiten Leiter 35 gebil­ det ist und für den Sprechfunkbetrieb des fahrbaren Tele­ fons dient.

Bei der niedrigen Frequenz f 2 für den Rundfunkempfang od. dgl. hat die Bandweichenspule 39 einen niedrigen Schein­ widerstand, und der erste bis vierte Leiter 34-37 sowie die Spulen 38 und 39 werden als Peitschenantenne für den Rundfunkempfang verwendet.

Da die Wicklungen 38 und 39 geringe Festigkeit haben, besteht Bruchgefahr, und sie sind deshalb durch Umgießen mit Kunstharz 41 und 42 verstärkt. Die Kunstharzverstär­ kungen 41 und 42 haben denselben Außendurchmesser wie der erste bis dritte Leiter 34-36, so daß keine Störung auf­ tritt, wenn das Antennenelement 33 in das Gehäuserohr 40 eingefahren wird.

Bei der so aufgebauten Peitschenantenne 31 sind die Kunstharzabschnitte 41 und 42 in Radialrichtung der Wick­ lungen 38 und 39 nach innen ausgewölbt, um eine gewünschte Festigkeit zu bieten. Diese Ausbildung hindert das Anord­ nen des vierten Leiters 37 in dem Raum 43, und es ist schwierig, ihn mit einer solchen Stärke herzustellen, daß die gewünschte Festigkeit erreicht wird. Nach dem Umgießen mit Kunstharz 41 und 42 ist es ferner schwierig, die Länge der Spulen 38 und 39 einzustellen. Da außerdem der erste bis dritte Leiter 34-36 aus Metall bestehen, das von dem Werkstoff der Verstärkungen 41 und 42 verschieden ist, ergibt sich ein uneinheitliches Aussehen der Antenne.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen und verbesserten Mehrband-Peitschenantenne, bei der die Übertragungsverluste verringert sind, die eine günstige Impedanzanpassung aufweist und an die durch die Form der Karosserie gegebenen Einschränkungen anpaßbar ist.

Die Mehrband-Peitschenantenne nach der Erfindung, mit einem Gehäuserohr, das mit einer Kraftfahrzeugkarosserie verbun­ den und daran befestigt ist, mit einem Antennenelement, das im Gehäuserohr angeordnet, gegenüber diesem elektrisch isoliert und teleskopartig aus dem Gehäuserohr ausfahrbar bzw. in dieses einziehbar ist, und einem Kabel, das bei aus dem Gehäuserohr nach oben ausgefahrenem Antennenelement mit dem unteren Endteil des Antennenelements elektrisch ver­ bunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß im ausgefah­ renen Zustand des Antennenelements ein Unterende desselben im Gehäuserohr einen ersten unteren Endteil, dessen Durch­ messer kleiner als der des bei ausgefahrenem Antennenele­ ment über dem Gehäuserohr befindlichen Abschnitts ist, und einen zweiten unteren Endteil hat, dessen Durchmesser grö­ ßer als derjenige des ersten unteren Endteils ist und der unter dem ersten unteren Endteil an diesen anschließt, daß das Gehäuserohr einen ersten Außenrohrteil, der den ersten unteren Endteil im ausgefahrenen Zustand des Antennenele­ ments über einen Isolierrohrkörper umgibt, und einen zwei­ ten Außenrohrteil aufweist, der den zweiten unteren Endteil über einen Isolierrohrkörper umgibt und an den ersten Außenrohrteil anschließt und größeren Innendurchmesser als der erste Außenrohrteil hat, so daß der durch den ersten unteren Endteil und den ersten Außenrohrteil resultierende Wellenwiderstand, der durch den zweiten unteren Endteil und den zweiten Außenrohrteil resultierende Wellenwiderstand und der Wellenwiderstand des mit dem Antennenelement und dem zweiten unteren Endteil verbundenen Kabels einander gleich sind.

Gemäß der Erfindung ist das Antennenelement in dem Gehäuse­ rohr aufgenommen, das an einer Fahrzeugkarosserie befestigt und an diese angeschlossen ist. Das Antennenelement und das Gehäuserohr sind elektrisch isoliert, und das Antennenele­ ment ist so aufgebaut, daß es teleskopartig aus dem Gehäu­ serohr ausfahrbar bzw. in dieses einziehbar ist. Wenn das Antennenelement ausgefahren ist und aus dem Gehäuserohr nach oben ragt, ist sein unterer Teil elektrisch an das Kabel angeschlossen.

Wenn also entsprechend der Erfindung dieses Antennenelement für den Sprechfunkbetrieb des fahrbaren Telefons und den Empfang von FM-Rundfunksendungen verwendet wird, kann die Impedanzanpassung von Antennenelement und Kabel in günsti­ ger Weise erreicht werden, und die Übertragungsverluste können verringert werden. Oder wenn dieses Antennenelement für den Empfang einer AM-Rundfunksendung verwendet wird, kann die Kapazität des vorgenannten Teils verringert wer­ den, so daß die Spannung am Leistungsempfangsende erhöht werden kann. Ferner ist eine Anpassung an die durch die Karosserieform gegebenen Einschränkungen möglich.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist eine Ein­ führungsöffnung durch die Verbindung des ersten und des zweiten unteren Endteils gebildet, und ein Draht zum An­ treiben des Antennenelements ist in diese Einführungsöff­ nung eingesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steht im ausgefah­ renen Zustand des Antennenelements eine Bürste mit einem an das Kabel angeschlossenen und im Gehäuserohr befestigten Kontaktstück in Berührung und stützt das Antennenelement im zweiten unteren Endteil ab, während sie an der Innenwand des Gehäuserohrs bei der Ausfahr- und Einziehbewegung des Antennenelements entlanggleitet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung ist der Außen­ umfang des ersten unteren Endteils mit Isolierstoff umman­ telt, so daß er nahezu gleich dem Innendurchmesser des Gehäuserohrs ist.

In weiterer bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist der obere Endteil des Gehäuserohrs auf gleicher Höhe oder nied­ riger als der untere Endteil des Antennenelements in dessen ausgefahrenem Zustand angeordnet.

Gemäß der Erfindung umfaßt das Gehäuserohr zur Aufnahme des Antennenelements einen rohrförmigen Innen- und Außenleiter, und das Antennenelement ist im Innenleiter aufgenommen. Das Antennenelement ist mit dem Kabel über diesen Innenleiter elektrisch verbunden. Der Außendurchmesser des Innenleiters und der Innendurchmesser des Außenleiters sind so gewählt, daß der Wellenwiderstand aufgrund der Übertragungsleitung von Innen- und Außenleiter und der Wellenwiderstand auf­ grund des Antennenelements und des Kabels einander nahezu gleich sind.

Da der Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenleiter also gemäß der Erfindung eine kleine spezifische induktive Kapazität r hat, können der Wellenwiderstand der Über­ tragungsleitung des Innenleiters und des Außenleiters und der Wellenwiderstand von Antennenelement und Kabel gleich gemacht werden, so daß eine günstige Anpassung der Impedanz durchführbar ist. Ferner ist es nicht notwendig, den Außen­ durchmesser des Außenleiters wesentlich größer zu machen, und die Erfindung ist zur Anpassung an durch die Karosserie gegebene Einschränkungen geeignet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Außenleiter an der Fahrzeugkarosserie befestigt, und ein Isolierstütz­ organ ist im Zwischenraum zur Abstützung des Innenleiters angeordnet.

Ferner soll die Mehrband-Peitschenantenne nach der Erfindung ausreichende mechanische Festigkeit und ein an­ sprechendes Äußeres aufweisen.

Zu diesem Zweck umfaßt die Mehrband-Peitschenantenne nach der Erfindung ein Antennenelement mit einem ersten Anten­ nenelementteil, der einen rohrförmigen Leiter und eine Spule zum Anschluß des rohrförmigen Leiters aufweist, und mit einem zweiten Antennenelementteil, der im ersten Anten­ nenelementteil teleskopartig verschiebbar ist; ferner umfaßt die Peitschenantenne ein Mantelrohr aus einem Iso­ lierstoff zur Ummantelung des ersten Antennenelementteils in Axialrichtung.

Daher wird der erste Antennenelementteil, der die mecha­ nisch schwache Spule aufweist, durch das Mantelrohr ver­ stärkt, und die Bruchgefahr kann ausgeschaltet werden, und eine Durchbiegung oder Verformung tritt kaum auf, so daß ein stabiler Sende-Empfangsbetrieb realisierbar ist. Ferner ist der erste Antennenelementteil mit einem homogenen Man­ telrohr ummantelt und hat ein ansprechendes Aussehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Antennenelement den ersten Antennenelementteil, der aus dem unteren Endteil ausfahrbar ist, und den zweiten Antennen­ elementteil, der im ersten Antennenelementteil unterbring­ bar ist, wobei der erste Antennenelementteil aus mehreren teleskopartig zusammengesetzten Rohrabschnitten besteht.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht der erste Antennenelementteil aus zwei teleskopartig ausfahr­ baren rohrförmigen Abschnitten.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist ein Ende eines Drahts am unteren Endteil des zweiten Antennenelementteils befestigt, und das andere Drahtende ist auf eine Aufnahme­ welle des Motors gewickelt, so daß der Motor das Antennen­ element teleskopartig ausfährt bzw. einzieht.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine ausgefahrene kon­ ventionelle Peitschenantenne 1;

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild, wobei die Peitschen­ antenne 1 für den Empfang von FM-Rund­ funksendungen verwendet wird;

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild, wobei die Peitschen­ antenne 1 für den Empfang von AM-Rund­ funksendungen verwendet wird;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere konventio­ nelle Peitschenantenne 31 in ausgefahrener Stellung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm des generellen Aufbaus einer fahrbaren Sende-Empfangsanordnung mit einer Multi-Band-Peitschenantenne nach der Erfindung;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine ausgefahrene Mehrband-Peitschenantenne gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 7 einen Schnitt A-A nach Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt B-B nach Fig. 6;

Fig. 9 einen Schnitt durch eine ausgefahrene Mehrband-Peitschenantenne 201 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 einen Schnitt C-C nach Fig. 9;

Fig. 11 einen Schnitt durch eine ausgefahrene Mehrband-Peitschenantenne 301 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des generellen Aufbaus einer Sende-Empfangsanordnung 101, die eine erfindungsgemäße Multi-Band-Peitschenantenne 103 verwendet. An einer Fahr­ zeugkarosserie 102 ist eine Mehrband-Peitschenantenne 103 aufrecht montiert, die gemeinsam für den Sprechfunkverkehr eines fahrbaren Telefons und den Empfang von Rundfunksen­ dungen benützt wird. Die Antenne 103 ist teleskopisch von einem Motor 104 getrieben, der am unteren Ende installiert ist. Die Antenne 103 ist über ein Koaxialkabel 105 mit einer Abzweigweiche 106 verbunden, und das Signal des fahrbaren Telefons wird von einem fahrbaren Sprechfunk­ gerät 108 über ein Koaxialkabel 107 gesendet bzw. empfan­ gen, während das Rundfunkempfangssignal an einen Rundfunk­ empfänger 111 von einem Koaxialkabel 109 über einen Impe­ danzjustierkreis 110 geführt wird.

Gemäß Fig. 6-8 ist die Antenne 103 z.B. nahe dem rückwär­ tigen Kofferraum der Fahrzeugkarosserie 102 installiert. Ein Antennenelement 123 dieser Antenne 103 besteht aus einem ersten Antennenelementteil (nachstehend kurz: erster Teil) 124 von Rundrohrform und einem zweiten Anten­ nenelementteil (zweiten Teil) 125, der teleskopartig im ersten Teil 124 gebildet ist. Dieses Antennenelement 123 ist im eingefahrenen Zustand in einem Gehäuserohr 126 auf­ genommen, das an der Karosserie 102 angeordnet ist.

Der erste Teil 124 besteht nacheinander aus einem ersten Leiter 145, einer Phasenschieberspule 148, einem zweiten Leiter 146, einer Bandweichenspule 149 und einem dritten Leiter 147. Diese Leiter 145-147 und Spulen 148 und 149 sind mit gleichem Außendurchmesser geformt. Der Außenumfang des so gebildeten rohrförmigen ersten Teils 124 ist mit einem Mantelrohr 171 ummantelt, und ein Rohrkörper 172 ist in den Innenumfang eingesetzt, so daß der erste Teil 124 verstärkt ist, wodurch eine Auslenkung oder Verformung der Spulen 148 und 149 vermieden wird. Das Mantelrohr 171 und der Rohrkörper 172 bestehen aus elektrisch isolierendem Kunstharz wie etwa Glasfaser, der die Sende-Empfangs-Eigen­ schaften der Antenne 103 nicht beeinflußt.

Im ausgefahrenen Zustand des Antennenelements 123 besteht nach Fig. 6 ein unterer Endteil 120 des ersten Leiters 145, der im Gehäuserohr 126 angeordnet ist, aus einem ersten unteren Endteil 120 a mit runder Rohrform und kleinerem Durchmesser als der erste Teil 124 und einem zweiten unte­ ren Endteil 120 b von Kappenform mit größerem Durchmesser als der erste untere Endteil 120 a, wobei der zweite untere Endteil 120 b angrenzend an den ersten unteren Endteil 120 a unter diesem angeordnet ist. Der Außenumfang des ersten unteren Endteils 120 a ist mit einem Kunstharz 135 umgossen, so daß er dem Außendurchmesser des ersten Teils 124 ent­ spricht. Infolgedessen kann das Antennenelement 123 gleich­ mäßig und ruhig aus- und eingefahren werden. Auf dem Außen­ umfang des zweiten unteren Endteils 120 b ist eine Bürste 134 befestigt, um das Antennenelement 123 abzustützen und an einem noch zu erläuterndes Kontaktstück 130 zu gleiten.

Das Gehäuserohr 126 besteht aus einem Innenrohr 127 aus Isolierstoff, z. B. Kunstharz, und einem Außenrohr 128 aus Leiterwerkstoff. Das Außenrohr 128 umfaßt einen ersten Außenrohrteil 128 a entsprechend dem ersten unteren Endteil 120 a und einen zweiten Außenrohrteil 128 b entsprechend dem zweiten unteren Endteil 120 b.

Im ausgefahrenen Zustand des Antennenelements 123 ist eine Anschlußöffnung 129 ausgebildet, die durch den zweiten Außenrohrteil 128 b und das Innenrohr 127 mit dem unteren Endteil 120 b eine Verbindung herstellt, und das mit dem zweiten unteren Endteil 120 b in Kontakt gelangende Kontakt­ stück 130 ist in dieser Anschlußöffnung 129 befestigt. An das Kontaktstück 130 ist ein Innenleiter 132 des Koaxial­ kabels 105 angeschlossen, und das Antennenelement 123 und der Innenleiter 132 sind elektrisch miteinander verbunden. Ein Außenleiter 133 des Koaxialkabels 105 ist an das Außen­ rohr 128 des Gehäuserohrs 126 angeschlossen, und dieses Außenrohr 128 ist mit der Karosserie 102 in der nachstehend erläuterten Weise elektrisch verbunden, und damit ist der Außenleiter 133 mit der Karosserie 102 verbunden. Der Bereich des Stromeinspeisungspunkts P, an dem das Kontakt­ stück 130 angeordnet ist, ist durch Kunstharz 136 ver­ stärkt.

Am oberen Ende des Außenrohrs 128 des Gehäuserohrs 126 ist eine Stufe 137 ausgebildet, und von dieser Stufe 137 nach oben verläuft ein Außengewinde 138. Am oberen Endteil des Gehäuserohrs 127, an dem das Außengewinde 138 vorgesehen ist, ist ein Verbindungsorgan 140 mit einem Metallring 139 eingesetzt. Der obere Endteil des Gehäuserohrs 126, auf den das Verbindungsorgan 140 in solcher Weise aufgesetzt ist, ist in ein Befestigungsloch 141 in der Karosserie 102 ein­ gesetzt und ragt von der Oberfläche der Karosserie 102 nach oben. In den von der Oberfläche der Karosserie 102 vorste­ henden Teil des Gehäuserohrs 126 ist ein Kunstharzsitz 142 eingesetzt, und darauf ist eine Mutter 143 geschraubt. Das karosserieseitige Ende des Verbindungsorgans 140 ist säge­ zahnförmig ausgebildet, und daher ist das Außenrohr 128 mit der Karosserie 102 elektrisch verbunden, und der Außenlei­ ter 133 des Koaxialkabels 105 ist geerdet, während das Gehäuserohr 126 an der Karosserie 102 festgelegt ist.

An beiden Enden des zweiten Teils 125 des Antennenelements 123 sind Flansche 173 und 174 gebildet, so daß der zweite Teil 125 nicht aus dem ersten Teil 124 gleiten oder in die­ sen fallen kann. An dem an Unterende des zweiten Teils 125 angebrachten Flansch 173 ist ein Ende eines flexiblen Drahts 175 befestigt, der vom Motor 104 teleskopartig ange­ trieben wird. Das andere Ende dieses Drahts 175 ist auf eine Aufnahmespule od. dgl. gewickelt, die auf der Ab­ triebswelle des Motors 104 sitzt und eine Einführungsöff­ nung 176 durchsetzt und am Innenumfang des rohrförmigen ersten unteren Endteils 120 a und an dem kappenförmigen zweiten unteren Endteil 120 b gebildet ist, so daß das Antennenelement 123 durch den Betrieb des Motors 104 in Normal- oder Gegenrichtung ein- bzw. ausfahrbar und im Gehäuserohr 126 unterbringbar ist.

Das von dem so ausgebildeten Antennenelement 123 gesendete bzw. empfangene Signal wird vom Koaxialkabel 105 in die Abzweigweiche 106 geleitet, und das Frequenzband wird getrennt. Das getrennte Signal wird in das Sprechfunkgerät 108 des fahrbaren Telefons durch das Koaxialkabel 107 geleitet und wird ferner in den Rundfunkempfänger 111 vom Koaxialkabel 109 durch den Antennenkreis 110 geleitet.

Wenn die Wellenlänge des fahrbaren Telefons mit λ 1 ange­ nommen wird, hat im Antennenelement 123 der erste Leiter 145 eine Länge von 3×λ1/8 (ca. 11 cm), während die Ab­ wicklungslänge der Phasenschieberspule 148 λ 1/4 (ca. 9 cm) beträgt und der zweite Leiter 146 eine Länge von 5×λ1/8 (ca. 20 cm) hat. Somit besteht eine lineare Dipolgruppe aus dem ersten und dem zweiten Leiter 145 und 146 sowie der Phasenschieberspule 148.

Die Gesamtlänge dieser linearen Dipolgruppe bei abgewickel­ ter Phasenschieberspule 148 beträgt ca. 40 cm; mit anderen Worten ist sie als 5/4 der Wellenlänge λ 1 im Frequenzband von 860-940 MHz für fahrbare Telefone in Japan gewählt. Die Phasenschieberspule 148 dient als Phasenschieber für die Wellenlänge λ 1 und unterdrückt die Stromverteilung in der Umkehrphase auf einen niedrigen Wert, so daß eine Stromver­ teilung mit einer wesentlich verstärkten Amplitude im Nor­ malphasenteil erhalten wird. Die Bandweichenspule 149 hat eine hohe Impedanz gegenüber der kurzen Wellenlänge λ 1 für fahrbare Telefone, und eine niedrige Impedanz gegenüber der langen Wellenlänge λ 2 für Rundfunksendungen. Somit kann der Sende- und Empfangsbetrieb des fahrbaren Telefons unter Anwendung einer linearen Dipolgruppe durchgeführt werden.

Die Wicklungslänge der Phasenschieberspule 148 beträgt ca. 4 cm, und daher beträgt die Gesamtlänge der linearen Dipol­ gruppe ca. 35 cm. Die Länge vom unteren Endteil der Band­ weichenspule 149 bis zum oberen Endteil des zweiten Teils 125 ist mit ca. 38 cm gewählt, und daher beträgt die Ge­ samtlänge dieses Antennenelements 123 ca. 73 cm, mit ande­ ren Worten ist sie mit 1/4 der Wellenlänge λ 2 im Frequenz­ band von 76-90 MHz von FM-Rundfunksendungen in Japan ge­ wählt. So wird mit einer relativ langen Rundfunk-Wellen­ länge λ 2 die Rundfunksendung unter Nutzung der Gesamtlänge des Antennenelements 123 empfangen.

Wenn man bei dieser Peitschenantenne 103 den Abschnitt des herausragenden Teils vom oberen Endteil des Gehäuserohrs 126 des Antennenelements 123 mit l 31, den Abschnitt vom oberen Endteil des Gehäuserohrs 126 zum Stromeinspeisungs­ punkt P mit l 32 und den Abschnitt des Koaxialkabels mit l 33 annimmt, kann der Außendurchmesser d 1 des ersten unteren Endteils 120 a des unteren Endteils 120 ausreichend kleiner als der Innendurchmesser D 1 des ersten Außenrohrteils 128 a des Außenrohrs 128 gemacht werden. Entsprechend dem Außen­ durchmesser d 1 a des zweiten unteren Endteils 120 b, der am Kontaktstück 130 entlanggleitet, kann der Innendurchmesser D 1 b des zweiten Außenrohrteils 128 b groß gemacht werden. Somit kann gemäß der Gleichung (1) der Wellenwiderstand Z 2 im Abschnitt l 32 vergrößert werden.

Für den Sende-Empfangs-Sprechfunkverkehr des fahrbaren Telefons und für den FM-Rundfunkempfang kann daher aus Gleichung (1) eine günstige Impedanzanpassung erhalten werden, indem das Verhältnis der Innendurchmesser D 2 und D 1 a der Außenrohrteile 128 a und 128 b zu den Außendurch­ messern d 1 und d 1 a der unteren Endteile 120 a und 120 b in geeigneter Weise so gewählt wird, daß der Wellenwiderstand Z 2 im Abschnitt l 32 nahezu gleich dem Wellenwiderstand Z 1 und Z 3 in den Abschnitten l 31 und l 33 ist. Infolgedessen können Übertragungsverluste verringert werden, und eine Einengung des Empfangsfrequenzbands kann verhindert werden.

Da ferner das Verhältnis der Innendurchmesser D 1 und D 1 a der Außenrohrteile 128 a und 128 b zu den Außendurchmessern d 1 und d 1 a der unteren Endteile 120 a und 120 b größer ein­ gestellt werden kann, kann für den AM-Rundfunkempfang die Kapazität C 2 im Abschnitt l 32 verringert werden, wie in den Gleichungen (3) und (2) angedeutet ist, so daß die Spannung V 2 am Leistungsempfangsende erhöht werden kann.

Ferner wird der Außendurchmesser des ersten Außenrohrteils 128 a des Außenrohrs 128 nicht vergrößert, und der Stromein­ speisungspunkt P kann willkürlich gewählt werden, so daß er an aus der Karosserieform resultierende Einschränkungen und an alle Fahrzeugmodelle angepaßt werden kann.

Da ferner der erste Teil 124 des Antennenelements 123 durch das Mantelrohr 171 und den Rohrkörper 172 verstärkt ist, kann ein Abknicken des Antennenelements 123 verhindert werden, und außerdem könnnen Verbiegungen oder Verformungen ebenfalls vermieden werden, so daß ein stabiler Sende-Emp­ fangsbetrieb realisierbar ist.

Durch Ummanteln des ersten Teils 124, der die Spulen 148 und 149 enthält, mit einem Mantelrohr 171 aus einem homo­ genen Werkstoff wird ferner ein vorteilhaftes Aussehen erreicht, und der Teil 124 kann ruhig und reibungslos im Gehäuserohr 126 aufgenommen werden. Durch die Montage unter Einführen des Rohrkörpers 172 kann der zweite Teil 125 reibungslos eingebaut werden. Wenn das Mantelrohr 171 abge­ nommen wird, sind die Spulen 148 und 149 zugänglich, so daß in einfacher Weise eine Einstellung vorgenommen werden kann.

Indem der untere Endteil 120 a als runder Zylinder ausge­ bildet und eine Einführungsöffnung 176 im zweiten unteren Endteil 120 b vorgesehen ist, kann in den ersten Teil 124 eindringendes Regenwasser ablaufen, und die Impedanzanpas­ sung kann weiter verbessert werden.

Nachstehend wird auf die Fig. 9 und 10 Bezug genommen. Dabei umfaßt ein Gehäuserohr 202 einen Innenleiter 203 mit runder Zylinderform, einen Außenleiter 204 mit runder Zylinderform, dessen Innendurchmesser D 2 größer als der Außendurchmesser d 2 des Innenleiters 203 ist, und Stütz­ elemente 205 und 206 aus Isolierstoff sind zwischen den Leitern 203 und 204 an beiden Enden des Innenleiters 203 angeordnet.

Auf einen unteren Endteil 120 des Antennenelements 123 ist eine Bürste 134 aufgesetzt und gleitet am Innenumfang des Innenleiters 203, und ein Innenleiter 132 eines Koaxial­ kabels 105 ist an einen Stromeinspeisungspunkt P an einem Außenumfang angeschlossen. Am Einspeisungspunkt P ist im Außenleiter 204 eine Anschlußöffnung 129 ausgebildet, und durch diese ist ein Außenleiter 133 des Koaxialkabels 105 an den Außenleiter 204 angeschlossen.

Somit kann im Gehäuserohr 202 durch Bilden eines Raums 207 zwischen dem Innenleiter 203 und dem Außenleiter 204 die spezifische Dielektrizitätskonstante ε r von Gleichung (1) auf den Wert von Luft, d.h. auf nahezu 1,0, verringert werden, und der Wellenwiderstand Z 2 in einem Abshcnitt l 41 kann erhöht und gleichzeitig eine Kapazität C 2 vermindert werden, ohne daß der Außendurchmesser des Gehäuserohrs 202 vergrößert werden muß; somit können die gleichen Auswir­ kungen wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erzielt werden.

Fig. 11 zeigt im Schnitt eine ausgefahrene Mehrband-Peit­ schenantenne 301 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei besteht ein Antennenelement 302 aus drei Stufen, und ein zweiter Leiter 146 zwischen einer Phasenschieberspule 148 und einer Bandweichenspule 149 ist in einen unteren Teil 146 a und einen oberen Teil 146 b unterteilt. Der Außenumfang der Leiter 145-147 und der Spulen 148 und 149 ist mit einem Mantelrohr 171 und einem Rohrkörper 172 ummantelt. Durch diese Aufteilung in drei Stufen kann die Größe des Antennenelements 302 im eingefahrenen Zustand verringert und die Länge des Gehäuserohrs 202 verkürzt werden.

Im vorliegenden Fall wurde der Empfang von FM- und AM- Rundfunksignalen erläutert, aber das Ausführungsbeispiel kann vorteilhaft auch gleichzeitig für den Empfang eines Funksignals und anderer Signale, z.B. des Signals eines fahrbaren Telefons, verwendet werden.

Claims (11)

1. Mehrband-Peitschenantenne mit einem Gehäuserohr, das mit einer Kraftfahrzeugkarosserie verbunden und daran befestigt ist, mit
einem Antennenelement (123), das im Gehäuserohr angeordnet, gegenüber diesem elektrisch isoliert und teleskopartig aus dem Gehäuserohr ausfahrbar bzw. in dieses einziehbar ist, und
einem Kabel (105), das bei aus dem Gehäuserohr nach oben ausgefahrenem Antennenelement mit dem unteren Endteil des Antennenelements elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß im ausgefahrenen Zustand des Antennenelements (123) ein Unterende desselben im Gehäuserohr (126) einen ersten unte­ ren Endteil (120 a), dessen Durchmesser kleiner als der des bei ausgefahrenem Antennenelement über dem Gehäuserohr (126) befindlichen Abschnitts ist, und einen zweiten unte­ ren Endteil (120 b) hat, dessen Durchmesser größer als der­ jenige des ersten unteren Endteils (120 a) ist und der unter dem ersten unteren Endteil an diesen anschließt;
daß das Gehäuserohr (126) einen ersten Außenrohrteil (128 a), der den ersten unteren Endteil (120 a) im ausgefah­ renen Zustand des Antennenelements (123) über einen Iso­ lierrohrkörper umgibt, und einen zweiten Außenrohrteil (128 b) aufweist, der den zweiten unteren Endteil (120 b) über einen Isolierrohrkörper umgibt und an den ersten Außenrohrteil anschließt und größeren Innendurchmesser als der erste Außenrohrteil hat;
so daß der durch den ersten unteren Endteil (120 a) und den ersten Außenrohrteil (128 a) resultierende Wellenwiderstand, der durch den zweiten unteren Endteil (120 b) und den zwei­ ten Außenrohrteil (128 b) resultierende Wellenwiderstand und der Wellenwiderstand des mit dem Antennenelement (123) und dem zweiten unteren Endteil (120 b) verbundenen Kabels (105) einander gleich sind.

2. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verbindung des ersten und des zweiten unteren Endteils eine Einführungsöffnung gebildet und in diese ein Draht (175) zum Antreiben des Antennenelements (123) ein­ geführt ist.

3. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ausgefahrenen Zustand des Antennenelements eine Bürste (134) ein mit dem Kabel verbundenes und in das Ge­ häuserohr eingebautes Kontaktstück (130) kontaktiert und das Antennenelement im zweiten unteren Endteil (120 b) ab­ stützt, während sie bei der Ausfahr- und Einziehbewegung des Antennenelements an der Innenwand des Gehäuserohrs entlanggleitet.

4. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des ersten unteren Endteils (120 a) mit Isolierstoff (135) ummantelt ist, so daß er nahezu gleich dem Innendurchmesser des Gehäusesrohrs (126) ist.

5. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ausgefahrenen Zustand des Antennenelements (123) der obere Endteil des Gehäuserohrs (126) auf gleicher Höhe oder niedriger als der untere Endteil (120 b) des Antennen­ elements liegt.

6. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuserohr (202) einen rohrförmigen Innenleiter (203), der mit dem unteren Endteil des Antennenelements elektrisch verbunden ist, und einen rohrförmigen Außenlei­ ter (204) aufweist, der über einen Zwischenraum (207) den Innenleiter (203) aufnimmt.

7. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (204) auf der Fahrzeugkarosserie (102) befestigt und in dem Zwischenraum (207) ein Isolierstütz­ organ (205, 206) zur Abstützung des Innenleiters (203) angeordnet ist.

8. Mehrband-Peitschenantenne, gekennzeichnet durch ein Antennenelement (302) mit einem ersten Antennenelement­ teil, der einen rohrförmigen Leiter und eine Spule zum Anschluß desselben aufweist, und mit einem zweiten Anten­ nenelementteil, der im ersten Antennenelementteil teleskop­ artig ausfahrbar ist; und ein aus Isolierstoff bestehendes Mantelrohr (171, 172) zur Ummantelung des ersten Antennenelementteils in Axialrich­ tung (Fig. 14) .

9. Mehrband-Peitschenantenne nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement den aus dem unteren Endteil heraus­ tretenden ersten Antennenelementteil und den in diesem ersten Antennenelementteil unterbringbaren zweiten Anten­ nenelementteil umfaßt, wobei der erste Antennenelementteil mehrere teleskopartig zusammengesetzte rohrförmige Ab­ schnitte aufweist.

10. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antennenelementteil aus zwei teleskopartig ausfahrbaren rohrförmigen Teilen besteht.

11. Mehrband-Peitschenantenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines Drahts (175) am unteren Endteil des zweiten Antennenelementteils (125) befestigt und das andere Ende dieses Drahts auf eine Aufnahmewelle eines Motors (104) gewickelt ist, so daß der Motor das Antennenelement teleskopartig ausfährt bzw. einzieht.