DE4027234A1

DE4027234A1 - Schiffsantenne

Info

Publication number: DE4027234A1
Application number: DE19904027234
Authority: DE
Inventors: Wolf Rathai; Guenther Noack
Original assignee: Aeromaritime Systembau GmbH
Current assignee: Aeromaritime Systembau GmbH
Priority date: 1990-08-29
Filing date: 1990-08-29
Publication date: 1992-03-12
Also published as: DE4027234C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schiffsantenne, wie sie aus der europäischen Patentanmeldung EP 2 25 460 bekannt ist.

Seit Hochfrequenzanlagen an Bord von Schiffen benutzt werden, ist eine große Zahl verschiedener Formen von Schiffsantennen entwickelt worden. Es ist bekannt, daß für die optimale Aus legung einer Antenne nicht nur deren Form, sondern auch deren Positionierung auf dem Schiffskörper maßgeblich ist. Die An tennenanlage und die Schiffsumgebung sind gemeinsam verant wortlich für die Leistungsfähigkeit einer Sende- und Empfangs antenne. Insbesondere wird im Stand der Technik darauf geach tet, daß die Schiffsaufbauten die horizontale Ausbreitung der Radiowellen nicht abschatten.

Aus der EP 2 25 460 ist eine Sende- und Empfangsantenne insbe sondere für den Kurz- und Mittelwellenbereich bekannt. Die An tenne besteht im Prinzip aus einem vertikalen Leiterabschnitt und mindestens einem weiteren Leiterabschnitt, wobei die Lei terabschnitte einen nicht geschlossenen Rahmen bilden. Der zweite Leiterabschnitt ist an dem ersten Leiterabschnitt so angeschlossen, daß ein freies Endstück des ersten Leiterab schnitts eine sogenannte Dachkapazität gegenüber der Erde bil det. Die Leiterabschnitte sind vorzugsweise geradlinig als ein fache Stäbe oder Seile ausgeführt, wobei für Bootsantennen Sei le aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser im Bereich von 2-5 mm bevorzugt werden. Die bekannte Antenne ist für Frequen zen bis 30 MHz geeignet. In einer symmetrischen Ausführungs form sind zwei Grundantennen zu einer Art stark verkürzter in vertierter V-Dipolantenne zusammengeschlossen. Jede Hälfte besteht aus vier Leiterabschnitten, die einen ungeschlosse nen Rahmen bilden, und einem nach oben weisenden freien End stück, welches abgewinkelt sein kann. Die unteren Enden der beiden Antennenhälften sind an die jeweiligen Enden der Se kundärwicklung eines Transformators angeschlossen, so daß die eingespeisten oder empfangenen Signale gegeneinander um 180° phasenverschoben sind.

Bei der bekannten Antennenanlage wird es als nachteilig ange sehen, daß sich die Leiterabschnitte mehrere Meter hoch deut lich sichtbar über das Schiffsdeck erheben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Schiffsantenne anzugeben, die bei hoher Effektivität optisch nicht als Schiffs antenne auszumachen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schiffsantenne mit den Merkma len der Ansprüche 1 oder 24 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildun gen der erfindungsgemäßen Schiffsantenne ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die neue Schiffsantenne ist aus einem oder mehreren elektrisch leitfähigen, stab- oder rohrförmigen Antennenelementen zusam mengesetzt. Das oberste Antennenelement liegt horizontal und ist in die Schiffsreling integriert. Der Einbau in die Sil houette der Schiffsreling bedingt, daß eine eingebaute Reling antenne im allgemeinen horizontal angeordnet ist, wobei sie jedoch der jeweiligen Form der Reling folgen kann. Von dieser Abweichung abgesehen ist die Antennenkonstruktion gemäß An spruch 1 spiegelsymmetrisch bezogen auf eine vertikale Sym metrieebene. Sie besteht im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem oberen Querstab in Höhe der Schiffsreling, einem senkrechten Mittelstab, der eine Stütze der Reling bildet, ei nem unteren Querstab in bestimmter Höhe und zwei außen ange ordneten senkrechten Stäben. Diese Antennenkonstruktion ist gegenüber dem Schiffsdeck und der Schiffsreling elektrisch isoliert, aber mechanisch fest verbunden. Der Anschluß zum speisenden Koaxialkabel ist elektrisch unsymmetrisch in dem Sinne, daß der Außenleiter mit der Schiffsmasse und der In nenleiter mit der Relingantenne verbunden sind. Gleichzeitig ist der elektrische Anschluß des Innenleiters konstruktiv symmetrisch in bezug auf die Relingantenne ausgeführt, um ei ne gleichmäßige Stromverteilung auf der flächigen Antenne zu erzielen.

Im Anspruch 24 ist eine unsymmetrische Lösungsvariante ent halten, die typischerweise aus zwei winkelartig angeordneten, in die Schiffsreling eingebauten Antennenelementen besteht.

Die Erfindung wird anhand von vier zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Boot mit eingebauter Relingantenne in An sicht und Aufsicht;

Fig. 2 die bevorzugte Form einer Relingantenne mit angeschlossenem Anpassungsnetzwerk;

Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 drei Ausführungsbeispiele der Relingantenne nach Fig. 2 für drei verschiedene Frequenzbereiche und Einbauorte.

In Fig. 1 ist ein etwa 16 m langes und etwa 4 m breites Boot mit einer Reling dargestellt. In die Reling sind an drei Stel len Antennen eingebaut, die im VHF-Bereich senden und empfan gen können. Zwei Sende- und Empfangsantennen sind mittschiffs an Backbord und Steuerbord integriert, während eine Empfangs antenne am Bug auf der Backbordseite eingebaut ist. Die Anten nen bestehen beispielsweise aus zwei Elementen. Das hori zontale Antennenelement bildet einen Teil des Handlaufs während das vertikale eine Stütze der Schiffsreling bildet. Die drei Antennen heben sich von der Reling so gut wie nicht ab. Dennoch ermöglichen sie leistungsfähige Funkverbindungen.

Die erreichbare Fernfeldstärke erlaubt Funkverbindungen über Entfernungen bis zu 40 Kilometer, je nach See- und Wetterbe dingungen. Die Entkopplung zwischen den drei Antennen ist groß genug, um alle drei gleichzeitig betreiben zu können. Der Entkopplungsfaktor im Sende- oder Empfangsbetrieb beträgt 20 dB bis 30 dB. Die maximal an den Antennen auftretende Span nung beträgt etwa 100 Volt. Es muß daher Vorsorge getroffen werden, daß keine Person die Antenne im Betrieb berührt. Die Nahfeldstärke liegt ungefähr 3 dB bis 6 dB unter den einschlä gigen Grenzwerten, welche vom VDE für den Personenschutz em pfohlen werden.

Die Fig. 2 zeigt die bevorzugte fünfteilige symmetrische An tennenkonstruktion zusammen mit Einzelheiten des mechanischen Einbaus in die Reling und mit dem elektrischen Anschluß über ein Anpassungsnetzwerk.

Das Anpassungsnetzwerk erfüllt gleichzeitig mehrere Aufgaben. Die Hauptfunktion besteht darin, das Stehwellenverhältnis im gesamten Übertragungsbereich der Antenne unter dem Wert 3 : 1 zu halten. Ferner sorgt das Anpassungsnetzwerk für eine gute elektrische Verbindung zur Antenne und für eine gute Isola tion zwischen der Antenne und dem Schiffskörper. Auch eine Blitzschutzsicherung ist im Anpassungsnetzwerk untergebracht. Die elektrische Verbindung des Anpassungsnetzwerks zur Sende/ Empfangsanlage geschieht über einen normalen Stecker vom N- Typ. Der elektrische Kontakt des Außenleiters zum Schiffskör per wird über 8 Schrauben hergestellt, mit welchen die Grund platte des Anpassungsnetzwerks auf dem Schiffsdeck befestigt ist.

Die Reling ist vorzugsweise aus nichtleitendem Material mit glatter Oberfläche hergestellt. Mindestens aber die Bereiche der Reling, die sich der Antenne auf 2 Meter nähern, sollten aus einem Isoliermaterial hergestellt sein, welches einen glatten Überzug aufweist.

Die Stäbe der Relingkonstruktion weisen einen Durchmesser von 40 mm auf und die Antennenkonstruktion paßt sich diesem Stab durchmesser an. Die Antenne wird mit Verbindungselementen und beispielsweise vier Schrauben an der Reling befestigt.

Die folgende Tabelle zeigt in Verbindung mit den Fig. 3, 4 und 5 drei realisierte Ausführungsbeispiele der Relinganten ne gemaß Fig. 2. Die Höhe H des obersten, etwa waagrechten Antennenelements über dem Schiffsdeck ist durch die Relinghöhe am Einbauort vorgegeben. Die Höhe h des unteren, etwa waagrech ten Antennenelements und damit die Länge der beiden seitlichen, senkrechten Antennenelemente wird nach dem Gesichtspunkt opti miert, daß ein günstiger Impedanzverlauf in Abhängigkeit von der Frequenz erreicht wird und somit die Anpassungsverluste im Übertragungsbereich der Antenne möglichst gering werden. In gleicher Weise richtet sich die Breite b der Antennenanord nung nach dem übertragenen Frequenzbereich. Wie zu erwarten haben Versuche ergeben, daß nur bei der besonders breitbandi gen Antenne gemäß Fig. 3 Anpassungsverluste auftreten, die über 2 dB hinausgehen.

Berechnungen und Versuche haben ferner ergeben, daß die Richt charakteristik und die Fernfeldstärke trotz der Integration in die Schiffsreling überraschend gut ist. Nur in kleinen Fre quenzbereichen und Winkelsektoren treten merkliche Einbrüche von -10 dB im Vergleich zu einer rundstrahlenden Antenne auf.

Tabelle

Claims

1. Schiffsantenne

- bestehend aus einem oder mehreren elektrisch leit fähigen, stab- oder rohrförmigen Antennenelementen, die - isoliert von der Schiffsmasse - im wesentli chen spiegelsymmetrisch bezogen auf eine senkrechte Symmetrieebene angeordnet sind,
- und gespeist durch ein Koaxialkabel, dessen Außenlei ter mit der Schiffsmasse verbunden ist und dessen Innenleiter symmetrisch bezogen auf die vertikale Symmetrieebene, insbesondere mittig, mit der im we sentlichen spiegelsymmetrischen Stab- oder Rohran ordnung verbunden ist,
- wobei das oberste Antennenelement im wesentlichen horizontal als Teil der Schiffsreling eingebaut ist.

2. Schiffsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der stab- oder rohrförmigen Antennenele mente an den Durchmesser der Schiffsreling angepaßt ist.

3. Schiffsantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Antennenelemente etwa 40 mm beträgt.

4. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites, unteres Antennenelement als vertikale Stütze der Schiffsreling ausgebildet ist.

5. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Antennenelement, das ebensolang (b) ist wie das oberste Antennenelement, horizontal in einer bestimmten Höhe (h) unterhalb des obersten Antennenelements ange ordnet ist.

6. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes und fünftes Antennenelement, deren Länge dem Abstand (a) der beiden horizontalen Antennenelemente entspricht, eine vertikale Verbindung schaffen.

7. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der Antenne, die gleich der Länge des ober sten, horizontalen Antennenelements ist, so festgelegt wird, daß die Antennenimpedanz im Übertragungsbereich möglichst wenig frequenzabhängig ist.

8. Schiffsantenne nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) der beiden horizontalen Antennenelemente, der gleich der Länge der beiden äußeren vertikalen Antennenelemente ist, so festgelegt wird, daß die An tennenimpedanz im Übertragungsbereich möglichst we nig frequenzabhängig ist.

9. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reling am Einbauort (z. B. mittschiffs) horizontal und die Relingantenne genau spiegelsymmetrisch ist.

10. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reling am Einbauort (z. B. am Bug) leicht geneigt ist und die Relingantenne dementsprechend von der spiegel symmetrischen Form leicht abweicht.

11. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwen dung im Sendebetrieb.

12. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwen dung im Empfangsbetrieb.

13. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den gleich zeitigen Sende- und/oder Empfangsbetrieb mehrerer Re lingantennen.

14. Schiffsantenne nach Anspruch 1 bis 13, gekennzeichnet durch Übertragungs frequenzen im VHF-Bereich.

15. Schiffsantenne nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Über tragungsbereich von 30 MHz bis 80 MHz.

16. Schiffsantenne nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Über tragungsbereich von 100 MHz bis 165 MHz.

17. Schiffsantenne nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Über tragungsbereich von 86 MHz bis 108 MHz.

18. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen das Koaxialkabel und den Einspeisepunkt der An tenne ein Anpassungsnetzwerk geschaltet ist.

19. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspeisepunkt in der Symmetrieebene liegt.

20. Schiffsantenne nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter des Koaxialkabels über zwei Anschlüsse, die gleich weit von der Symmetrieebene entfernt sind, an die Relingantenne angeschlossen ist.

21. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente aus Aluminium hergestellt sind.

22. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung zwischen Relingantenne und Schiffsmasse aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit geeigneter Ober fläche hergestellt ist.

23. Schiffsantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper, der den Gegenpol für die Relingantenne bildet, aus Aluminium hergestellt ist.

24. Schiffsantenne

- bestehend aus einem oder mehreren elektrisch leit fähigen stab- oder rohrförmigen Antennenelementen, die isoliert von der Schiffsmasse angeordnet sind,
- und gespeist durch ein Koaxialkabel, dessen Außen leiter mit der Schiffsmasse verbunden ist und des sen Innenleiter mit der Stab- oder Rohranordnung verbunden ist,
- wobei das oberste Antennenelement im wesentlichen horizontal als Teil der Schiffsreling eingebaut ist.

25. Schiffsantenne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der stab- oder rohrförmigen Antennenele mente an den Durchmesser der Schiffsreling angepaßt ist.

26. Schiffsantenne nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Antennenelemente etwa 40 mm beträgt.

27. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites, unteres Antennenelement als vertikale Stütze der Schiffsreling ausgebildet ist.

28. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Antennenelement, das ebenso lang ist wie das oberste Antennenelement, horizontal in einer bestimm ten Höhe unterhalb des obersten Antennenelements an geordnet ist.

29. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes und fünftes Antennenelement, deren Länge dem Abstand der beiden horizontalen Antennenelemente ent spricht, eine vertikale Verbindung schaffen.

30. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Antenne, die gleich der Länge des obersten horizontalen Antennenelements ist, so festgelegt wird, daß die Antennenimpedanz im Übertragungsbereich mög lichst wenig frequenzabhängig ist.

31. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 28, 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden horizontalen Antennenelemente, der gleich der Länge der beiden äußeren vertikalen Anten nenelemente ist, so festgelegt wird, daß die Antennen impedanz im Übertragungsbereich möglichst wenig fre quenzabhängig ist.

32. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Reling am Einbauort horizontal ist.

33. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Reling am Einbauort leicht geneigt ist.

34. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 33, gekennzeichnet durch ihre Verwendung im Sendebetrieb.

35. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 34, gekennzeichnet durch ihre Verwen dung im Empfangsbetrieb.

36. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 35, gekennzeichnet durch den gleich zeitigen Sende- und/oder Empfangsbetrieb mehrerer Re lingantennen.

37. Schiffsantenne nach Anspruch 24 bis 36, gekennzeichnet durch Übertragungs frequenzen im VHF-Bereich.

38. Schiffsantenne nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch einen Übertra gungsbereich von 30 MHz bis 80 MHz.

39. Schiffsantenne nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch einen Übertra gungsbereich von 100 MHz bis 165 MHz.

40. Schiffsantenne nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch einen Übertra gungsbereich von 86 MHz bis 108 MHz.

41. Schiffsantenne nach Anspruch 24 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen das Koaxialkabel und den Einspeisepunkt der An tenne ein Anpassungsnetzwerk geschaltet ist.

42. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente aus Aluminium hergestellt sind.

43. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung zwischen Relingantenne und Schiffs masse aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit geeigne ter Oberfläche hergestellt ist.

44. Schiffsantenne nach einem der Ansprüche 24 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiffskörper, der den Gegenpol für die Relingan tenne bildet, aus Aluminium hergestellt ist.