DE3931879A1 - Antenne - Google Patents
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- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/28—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements
- H01Q19/30—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements the primary active element being centre-fed and substantially straight, e.g. Yagi antenna
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antenne nach dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
Die einfachste UKW-Antenne für Tonrundfunk und Fernsehempfang ist
bekanntlich ein gestreckter Dipol, der aus zwei Leiterstäben besteht. Diese
erstrecken sich von zwei Dipol-Anschlußklemmen aus nach beiden Seiten.
Die meisten Fernsehantennen und auch viele UKW-Antennen enthalten
außer dem Faltdipol noch mehrere Stäbe, die parallel zum Dipol verlaufen
und als Reflektoren oder Direktoren bzw. als parasitäre Elemente bezeich
net werden. Direktoren sind in Richtung der Hauptkeule des Strahlungsdia
gramms vor dem Dipol angeordnet, während sich Reflektoren hinter dem
Dipol befinden. Der Zweck dieser Reflektoren und Direktoren besteht darin,
die für Empfang oder Senden wesentlichen Eigenschaften des Dipols zu ver
bessern.
Dipolantennen, die mit wenigstens einem Reflektorstab und wenigstens
einem Direktorstab ausgerüstet sind, bezeichnet man nach ihrem Erfinder
als Yagi-Antennen. Diese Antennen beruhen auf der Erkenntnis, daß der
Dipol etwa die Hälfte seiner aufgenommenen Energie wieder abstrahlt und
durch die Zusatzelemente vor und hinter dem Dipol Teile dieser Energie
wieder auf den Dipol reflektiert werden. Diese Energieübertragungsart wird
Strahlungskopplung genannt, weil ohne eine leitende Verbindung zwischen
den einzelnen Elementen ein Energietransport stattfindet. Es wäre auch eine
leitende Verbindung zwischen den Elementen denkbar, doch würde dies den
technischen Aufwand sehr hoch treiben.
Die Anzahl der Zusatzelemente, ihr Abstand untereinander und ihr Abstand
zum gespeisten oder erregten Dipol - je nachdem, ob es sich um eine
Sende- oder Empfangsantenne handelt - sowie ihre mechanische Länge und
Dicke haben maßgebenden Einfluß auf den Freguenzbereich und das elek
trische Verhalten der Antenne. Als Reflektor kann ein einzelner Stab hinter
dem Dipol dienen, doch werden bei neueren Antennen meist mehrere Stäbe
vorgesehen, die hinte reinander angeordnet sind . Da die Eigenschaften
einer Yagi-Antenne besonders stark von den Abmessungen ihrer parasitären
Elemente abhängen, kann sich ihr Strahlungsdiagramm durch Vereisung der
Elemente sehr leicht ändern. Die Optimierung der Längen und Abstände
der Elemente zur Erzielung eines bestimmten Strahlungsdiagramms ist durch
den Einsatz moderner numerischer Rechenverfahren möglich (G. J. Burke,
A. J. Pogio: Numerical Electrodynamics Code (NEC) - Method of Moments,
NOSC TD 116, Vol. 1, 1981, San Diego, USA; Meinke/Gundlach: Taschenbuch
der Hochfreguenztechnik, 4. Auflage, Band 2, N28). Allerdings beziehen
sich diese Berechnungsmethoden auf Antennenelemente im freien Raum.
Elemente, die einen metallischen Träger durchdringen, erfahren eine Er
höhung ihrer Eigenresonanzfreguenz, die von Stärke und Form des Trägers
sowie von der Art der Montage - isoliert oder galvanisch mit dem Träger
verbunden - abhängt. Über den hierdurch notwendig werdenden Verlängerungs
faktor, der auf dem induktiven Effekt der aus dem Tragrohr gebildeten
Kurzschluß-Schleife beruht, ist relativ wenig bekannt (Viezbicke: Yagi
Antenna Design, NBS Technical Note 668, National Bureau of Standards,
Boulder, Colorado, Dezember 1976; G. Hoch: Wirkungsweise und optimale
Dimensionierung von Yagi-Antennen, UKW-Berichte, Heft 1, 1977; G. Hoch:
Mehr Gewinn mit Yagi-Antennen, UKW-Berichte, Heft 1, 1978). Da jedoch
die unschädliche Toleranz nur ca. 0,5% beträgt, werden in der Konstruktions
praxis leicht Fehler begangen, die durch Unkenntnis bzw. ungenaue empirische
Ermittlung des Verlängerungsfaktors entstehen.
Bei dem mechanischen Aufbau von Yagi-Antennen ist es wichtig, die ein
zelnen Elemente exakt und auf Dauer auszurichten. Hierfür ist ein Trägerstab
oder -rohr vorgesehen, auf dem sich die Elemente befinden. Die Elemente
können dabei von dem Tragrohr elektrisch isoliert oder auch nicht isoliert
angeordnet werden. Bei der nicht isolierten Anordnung werden die Elemente
z. B. durch Festklemmen mittels Spange oder Schraube am Tragrohr be
festigt, oder es werden die Elemente mit dem Tragrohr verschweißt. Die
mechanische Klemmverbindung führt jedoch zu Übergangswiderständen und
zu Korrosion, die unerwünschte ohmsche Verluste sowie eine Veränderung
der Resonanzfrequenz bewirken, was wiederum zu drastischen Gewinnverlusten
führt. Werden die Elemente mit dem Tragrohr verschweißt, so ist die
Gesamtanordnung zwar elektrisch unproblematisch, doch ist der mechanische
Aufwand sehr hoch.
Bei der isolierten Montage der Elemente auf dem Tragrohr können entweder
Kunststoffbuchsen im Tragrohr vorgesehen sein, durch welche die Elemente
gesteckt werden, oder es werden Kunststoffstützen auf dem Tragrohr vor
gesehen. Beide Verfahren sind mechanisch sehr aufwendig. Überdies besteht
längerfristig die Gefahr, daß durch UV-Strahlung ungeeignete Kunststoffe
zerstört werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Elemente einer
Antenne so mit einem Träger zu verbinden, daß die vorstehenden Nachteile
nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß
sehr niedrige elektrische Verluste auftreten, ein Langzeit-Wetterschutz
garantiert ist und der kleine Durchmesser der Elemente einen geringen
Windwiderstand ergibt. Die Klebeverbindung ist mechanisch hoch beanspruch
bar, elektrisch einwandfrei und konstruktionsbedingt UV-geschützt. Der
Verlängerungsfaktor für Antennenelemente, die einen metallischen Träger
isoliert durchdringen, kann ohne weiteres verwendet werden. Durch die iso
lierte Montage mittels eines sehr dünnen Isoliermediums tritt keine unbe
kannte Veränderung des Verlängerungsfaktors auf. Besondere Vorteile ergeben
sich auch durch die Verwendung von Kupferlackdraht als Elementmaterial
bei Frequenzen oberhalb 300 MHz, wenn also die Elementlängen kleiner als
500 mm sind. Einerseits ist die auf dem Kupferlackdraht befindliche Lack
schicht gut klebbar, während andererseits Kupfer geringe elektrische Ver
luste durch Skin-Effekte aufweist. Versuche bei 1000 MHz ergaben bei
langen Antennen, d. h. bei Antennen, deren Trägerrohr mehr als fünfmal
größer als die Wellenlänge war, einen Vorteil von typisch 0,15 dB ent
sprechend 10°K Rauschtemperatur gegenüber Aluminiumelementen mit dop
peltem Durchmesser.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein bekanntes Antennengebilde mit Antennenrute;
Fig. 2 Yagi-Antennen in Zwillingsanordnung;
Fig. 3 eine UHF-Yagi-Antenne mit Mehrfachreflektor;
Fig. 4 ein Antennenstück mit Tragrohr und Direktoren vor und während
der Montage;
Fig. 5 das Antennenstück gemäß Fig. 4 nach der Montage.
In der Fig. 1 ist ein vollständiges Antennengebilde 1 mit Antennenrute 2
dargestellt, wie es als Dachantenne oft zu sehen ist. Die Antennenrute 2,
die für den Emfpang von Lang-, Mittel- und Kurzwellen vorgesehen ist, ist
in einem Standrohr 3 befestigt. Am oberen Ende dieses Standrohrs 3 befindet
sich eine UKW-Antenne 4, die hier aus einem Dipol 5, zwei Direktoren 6,
7, einem Reflektor 8 und einem Tragrohr 9 besteht. Unterhalb der UKW-
Antenne 4 ist eine UHF-Antenne 10 mit zehn Antennenelementen 11 bis
20 und einem Tragrohr 21 angebracht. Darunter befindet sich schließlich
noch eine VHF-Antenne 22 mit einem Faltdipol 23, acht Direktoren 24 bis
31, einem Reflektorstab 32 und einem Tragrohr 33. Nach der VHF-Antenne
22 folgen ein Dachabdeckblech 34 sowie Befestigungsschellen 35, 36 für
das Standrohr 3. Die nach rechts abgehenden drei oberen Leitungen 37, 38,
39 sind die Antennenniederführungen. Die unten von einer Wasserleitung 40
rechts abgehende Leitung 41 ist die Erdleitung für Verstärker, während
die nach oben führende Leitung 42 an Abschirmmänteln der Kabelnieder
führungen angeschlossen ist. Man erkennt aus der Fig. 1, daß sich bei
einer allgemein üblichen Dachantenne bereits fünfundzwanzig Kreuzungs
punkte von Elementen 5 bis 8, 11 bis 20, 24 bis 32 und Tragrohren 9, 21,
33 ergeben.
In der Fig. 2 sind zwei Yagi-Antennen 50, 51 in Zwillingsanordnung dar
gestellt. Solche Zwillingsantennen werden dann eingesetzt, wenn die Vertikal
oder Horizontalrichtwirkung einer Antenne in schwierigen Empfangsfällen
nicht ausreicht oder die Bündelung verbessert werden soll. An den Trag
rohren 52, 53 dieser Antennen 50, 51 sind mehrere Direktoren 54 bis 59,
jeweils ein Faltdipol 60, 61 und ein Reflektor 62, 63 angeordnet. Alle
Elemente 50 bis 63 sind hierbei in herkömmlicher Weise über Kunststoff
teile 64, 65 mit den Tragrohren 52, 53 verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine UHF-Yagi-Antenne 66 mit Mehrfachreflektor 67.
Dieser Mehrfachreflektor 67 ist quasi-parabolisch ausgebildet und besteht
aus einem Tragarm 68 mit mehreren Reflektorelementen 69 bis 74. Der
Tragarm 68 ist mit einem weiteren Tragarm 75 verbunden, an dem sich elf
Direktoren 76 bis 86 und ein Faltdipol 87 befinden. Die Reflektorelemente
69 bis 74 und die Direktoren 76 bis 86 sind hierbei mit den jeweiligen
Tragarmen 68, 75 durch Schweißen verbunden.
In der Fig. 4 ist dargestellt, wie z. B. Direktoren gemäß der Erfindung an
einem Tragrohr befestigt werden. Ein Stück eines Tragrohrs 90, das als
quadratisches Hohlrohr ausgebildet ist und aus Aluminium besteht, weist
mehrere Durchbohrungen 91, 92, 93, 94, 95 auf, durch die Direktoren ge
schoben und mit dem Rohr 90 befestigt werden sollen. Hierfür wird ein
Kleber auf den Rändern zweier gegenüberliegender Bohrungen 91, 95 auf
getragen und anschließend ein Direktor 96 durch die Bohrungen 91, 95
geschoben. Der Kleber kann hierbei aus einer Klebertube 97 auf die Ränder
der Bohrungen 91, 95 gebracht werden. Bei diesem Verfahren ist nachteilig,
daß der Direktor 96 nur von einer Seite aus hineingeschoben werden kann.
Hierdurch verschiebt er den aufgebrachten Kleber auf der einen Seite,
etwa an der Bohrung 91, nach innen, während er ihn an der gegenüber
liegenden Bohrung 95 nach außen drückt. Will man diesen Nachteil ver
meiden, so kann ein Direktor 98 zuerst durch beide Bohrungen 92, 99 ge
schoben und dann mit dem Tragrohr verklebt werden. Der Kleber 100 wird
hierbei z. B. aus einer Tube 101 in den Spalt zwischen dem Direktor 98
und den Bohrungen 92, 99 gegeben. Da es sich um einen gut fließenden
Kleber 100 handelt, füllt dieser den ganzen Spalt aus. Um den auf der
Unterseite befindlichen Spalt auszufüllen, wird das Rohr 90 um neunzig
Grad gedreht, so daß der Kleber stets durch die Schwerkraft von oben
nach unten läuft.
Als Kleber 100 wird vorzugsweise ein Cyanacrylat-Kleber verwendet, der z.
B. als UHU-Sekundenkleber auf dem Markt erhältlich ist. Andere Kleber
auf Acrylatbasis, z. B. Methylacrylat, kommen ebenfalls in Frage. Die
bekannten Epoxidharz-Kleber sind wegen ihrer hohen Viskosität kaum ge
eignet, da sie nicht hinreichend in den Raum zwischen Element und Träger
eindringen und nicht gut haften.
Die Elemente, die mit dem Tragrohr 90 verbunden werden, bestehen im
allgemeinen - wie das Tragrohr 90 auch - aus Aluminium. Oberhalb von
300 MHz empfiehlt sich jedoch Kupferlackdraht, weil dieser bereits einen
elektrischen Isolator besitzt und der Acrylatkleber gut an dem Lack des
Kupferdrahts haftet. Außerdem sind die elektrischen Verluste im Kupfer
draht gering. Langzeit-Wetterschutz der gesamten Elementenoberfläche wird
ebenfalls bewirkt.
Um das Einfließen des Klebers zu erleichtern, werden die Bohrungen 91 bis
94 im Tragrohr 90 etwa 0,1 mm größer als der Durchmesser der Direktoren
96, 98, 102, 103 gemacht und entgratet bzw. leicht angesenkt. Der Kleber
muß nur an ein bis zwei Stellen aufgetragen werden, weil der Kapillar
effekt bewirkt, daß der Kleber die Direktoren 96, 98, 102, 103 umfließt. Durch
entsprechende Versuche kann das Verhältnis Kleberviskosität zu Bohrungs
durchmesser optimiert werden. Die Aushärtung erfolgt in normaler Umgebung
innerhalb weniger Minuten.
In der Fig. 5 ist ein Stück einer fertig montierten Antenne dargestellt.
Man erkennt hierbei die durch den Kleber 104 bis 107 mit dem Rohr 90
verbundenen Direktoren 96, 98, 102, 103.
Die erfindungsgemäße Klebemontage löst nicht nur mechanische Probleme,
sondern sie bewirkt auch eine sichere elektrische Isolation, z. B. wenn die
Oxidschicht bei Aluminiumdirektoren oder die Lackschicht bei Kupferlack
draht-Direktoren beschädigt ist.
Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Klebemontage nicht auf Direk
toren beschränkt ist, sondern bei allen anderen Stäben einer Antenne An
wendung finden kann, die mit einem Rohr verbunden werden sollen.
Als geeignete Kleber kommen auch Einkomponenten-Kunststoffe mit anaero
ben Eigenschaften in Frage, die durch den katalytischen Einfluß von Metallen
aushärten: wenn der flüssige Kunststoff zwischen zwei ineinandergefügten
Metallteilen eingeschlossen ist und den Passungsraum vollständig ausfüllt,
polymerisiert bzw. erhärtet er und verankert sich in den Rauhtiefen und
Oberflächenunebenheiten der zu montierenden Teile. Durch diese formschlüssi
ge Verbindung wird auf chemischem Wege effektiv eine mechanische Befe
stigung erzielt. Derartige Kleber sind beispielsweise unter dem Namen LOC-
TIDE auf dem Markt erhältlich (LOCTITE-Technik Deutschland, Chemissa
Industrie-Vertriebsgesellschaft m.b.H. & Co. KG, 8000 München 81, Arabella
straße 5).
Claims (16)
1. Antenne mit einem Stab und mit im wesentlichen senkrecht zu seiner
Längsachse angeordneten Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab
(90) senkrecht zu seiner Längsachse angeordnete Bohrungen (91 bis 94)
aufweist, durch welche die Elemente (96 bis 103) gesteckt sind, und daß
5 zwischen den Elementen (96, 98, 102, 103) und den Innenwänden der Bohrungen
(91 bis 94) ein gut fließender und schnell härtender Kleber (100) vorgesehen
ist.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (100)
10 ein Kleber auf Acrylatbasis ist.
3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (100)
ein Kleber auf Cyanacrylatbasis ist.
4. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (100)
ein Kleber auf Methylacrylatbasis ist.
5. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente
(96, 98, 102, 103) Direktoren einer Yagi-Antenne sind.
6. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente
(96, 98, 102, 103) einen Reflektor bilden.
7. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzneichnet, daß der Stab (90)
ein Rechteck-Hohlrohr ist.
8. Antenne nach den Ansprüchen 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stab (90) aus Aluminium besteht.
9. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente
(96, 98, 102, 103) aus Aluminium bestehen.
10. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente
(96, 98, 102, 103) aus eloxiertem Aluminium bestehen.
11. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente
(96, 98, 102, 103) für einen Frequenzbereich oberhalb von 300 MHz aus Kupfer
lackdraht bestehen.
12. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen
(91 bis 94) geringfügig größer als die Durchmesser der Elemente (96, 98,
102, 103) sind.
13. Verfahren zur Herstellung einer Antenne mit einem Stab und mit im
wesentlichen senkrecht zu seiner Längsachse angeordneten Elementen,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) der Stab (90) wird mit Bohrungen (91 bis 94) versehen;
- b) die Ränder der Bohrungen (91 bis 95) werden mit einem Kleber (100) bestrichen;
- c) durch die Bohrungen (91 bis 95) werden die Elemente (96, 98, 102, 103) geschoben.
14. Verfahren zur Herstellung einer Antenne mit einem Stab und mit im
wesentlichen senkrecht zu seiner Längsachse angeordneten Elementen,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) der Stab (90) wird mit Bohrungen (91 bis 94) versehen;
- b) die Elemente (96, 98, 102, 103) werden durch die Bohrungen (91 bis 94) geschoben;
- c) in die Spalten zwischen den Bohrungen (91 bis 94) und den Elementen (96, 98, 102, 103) wird Kleber (100) gegeben.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrungen vor der Einführung des Klebers (100) bzw. der Elemente
(96, 98, 102, 103) entgratet werden.
16. Antenne nach einem oder nach mehreren der vorangegangenen Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein anaerober Kleber ist, der aufgrund
der katalytischen Eigenschaften von Metallen aushärtet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893931879 DE3931879A1 (de) | 1989-09-23 | 1989-09-23 | Antenne |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893931879 DE3931879A1 (de) | 1989-09-23 | 1989-09-23 | Antenne |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3931879A1 true DE3931879A1 (de) | 1991-04-04 |
DE3931879C2 DE3931879C2 (de) | 1992-06-04 |
Family
ID=6390100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893931879 Granted DE3931879A1 (de) | 1989-09-23 | 1989-09-23 | Antenne |
Country Status (1)
Country | Link |
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- 1989-09-23 DE DE19893931879 patent/DE3931879A1/de active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3931879C2 (de) | 1992-06-04 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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