DE4438136A1

DE4438136A1 - Hybrid- und Breitbandhybridantenne

Info

Publication number: DE4438136A1
Application number: DE19944438136
Authority: DE
Inventors: Thomas Proepper
Original assignee: Sibet Sican Forschungs Un GmbH
Current assignee: SICAN F&E GMBH (SIBET), 30419 HANNOVER, DE
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2014-10-28
Also published as: EP0711000A3; EP0711000A2; DE4438136C2

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch-magnetische Hybridantenne und eine Breitbandhybridantenne mit geringem Raumbedarf und verbesserter Nahfeldcharakteristik. Die Antenne dient der Erzeugung eines starken, teilpolarisierten und gerichteten Strahlungsfeldes, das sich schon in unmittelbarer Umgebung der Antenne ablöst. Die Hybridantenne ist elektrisch klein und kommt in Situationen zum Einsatz, wo herkömmliche, elektrisch verkleinerte Breitbandstrahler wie logarithmisch-periodische Dipolantennen mit verkürzten Stabelementen und Endkapazitäten nicht die geforderte Strahlungsleistung entwickeln.

Insbesondere für die EMV-Messung werden Gegenstände mit elektrischen oder elektronischen Funktionen in Absorberhallen einer starken Störeinstrahlung ausgesetzt, um Funktionsstörungen zu analysieren. Dabei kommen in der Regel periodisch-logarithmische Breitbandantennen zum Einsatz.

Die Störeinstrahlmessung mit hoher Sendeleistung in Absorberhallen wird auch in einem Frequenzbereich durchgeführt, wo die Strahlungswellenlänge größer ist als die Innenabmessungen der Halle. Damit ist ein für elektrische Dipolstrahler ungünstiges Verhältnis von Antennenabmessung und Strahlungswellenlänge verbunden.

Herkömmliche Dipol-Breitbandantennen können dann ihre charakteristischen Vorteile nicht zur Geltung bringen, da sie unter diesen Betriebsbedingungen in einem Frequenzbereich unterhalb der ersten Grundschwingung arbeiten und im wesentlichen nur das Nahfeld sowie einen nur geringfügigen Strahlungsanteil aufbauen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Antenne mit einer guten Nahfeldcharakteristik und einem geringen Raumbedarf anzugeben. Die Antenne soll ein starkes, teilpolarisiertes und gerichtetes Strahlungsfeld erzeugen.

Die Aufgabe wird mit der Hybrid-Antenne nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß besteht die Hybridantenne aus zwei Holmen, die gebogen sind, wobei ein Ende jeweils in einer Geraden ausläuft. Die Holme sind symmetrisch zueinander angeordnet und gegeneinander verschränkt. Die zwei Holmenden zu Beginn der Biegung sind nebeneinander angeordnet und dienen der Speisung der Antenne. Ein wesentliches charakteristisches Merkmal der Erfindung ist, daß die Holme keinen Kurzschluß aufweisen.

Eine Ausführungsform besteht darin, die Holme kreisförmig zu biegen, für andere Strahlungscharakteristiken ist auch eine elliptische Biegung denkbar.

Vorteilhaft kann die Erfindung mit Halbelementen ausgeführt werden, deren Länge im Bereich eines Viertels der Wellenlänge der zugeordneten Frequenz liegt.

Dabei wird eine Linearantenne durch Krümmung induktiv derart belastet, daß bei kompakten Abmessungen eine elektrisch wirksame Länge von einem Viertel der Strahlungswellenlänge zustandekommt. Im Gegensatz zur herkömmlichen parasitären induktiven Verlängerung elektrisch kurzer Dipolstrahler trägt die Induktivität durch zum Strahlungsfeld bei.

Eine Steigerung der Breitbandigkeit und der Richtwirkung ist gemäß Anspruch 5 durch Anordnung mehrerer Hybridantennen zu einer Gruppenantenne nach dem auch bei herkömmlichen Dipolstrahlern angewandten logarithmisch periodischen Prinzip erreichbar.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Erfindungsgemäße Hybridantenne in der Draufsicht,

Fig. 2 Erfindungsgemäße Hybridantenne in der Seitenansicht,

Fig. 3 Lokale magnetische Flußdichte der Hybridantenne in einer Absorberhalle,

Fig. 4 Referenzantenne RA in der Absorberhalle,

Fig. 5 Elektrisches Feld der Hybridantenne in der Referenzebene C,

Fig. 6 Elektrisches Feld der Referenzantenne in der Referenzebene C,

Fig. 7 Breitband-Gruppenantenne aus Hybridantennen.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht der Hybridantenne mit zwei Holmen der Dicke d, die im Winkel von 90°+α kreisförmig gebogen sind. Die Holme laufen mit der Länge L in einer Geraden aus. Die Holme werden derart angeordnet, daß die Teilkreise einen Kreis mit dem Radius R bilden. Die elektromagnetische Energie wird an den beiden Holmenden am Kreisanfang, Punkt A, eingespeist, wobei die Holmenden nicht im direkten elektrischen Kontakt zueinander stehen.

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht der Hybridantenne. Als wesentliches Merkmal ist skizziert, daß die Holmelemente im Punkt B einen Abstand S voneinander aufweisen. Die Hybridantenne unterscheidet sich damit von Magnetfeldantennen, die im Schnittpunkt B einen Kurzschluß aufweisen.

Die Wahl des Radius R, der Länge L und des Winkels α sind entscheidend für die Strahlungscharakteristik der Antenne und müssen auf die Frequenz und das gewünschte Feld abgestimmt sein.

In Fig. 3 ist die lokale magnetische Flußdichte der Hybridantenne in einer Absorberhalle skizziert. Kennzeichnend für die Hybridantenne ist, daß im Gegensatz zu magnetischen Antennen das Maximum der Flußdichte nicht im Mittelpunkt, sondern in unmittelbarer Umgebung der Holme auftritt.

Die Erfindung wird in einer typischen Einsatzumgebung einer Absorberhalle der Größe 12 m × 9,5 m × 5,7 m numerisch mit Hilfe eines Finite-Differenzen- Zeitbereich-Programms simuliert. Die Frequenz des Strahlungsfeldes beträgt in diesem Beispiel 6 MHz. Die lineare Referenzantenne ist bei dieser Frequenz elektrisch kurz.

Im Vergleich zu einer elektrisch kurzen, symmetrischen Linearantenne als Referenzantenne RA mit den gleichen Ausdehnungen wie die Hybridantenne zeichnen sich die Vorteile der Erfindung ab.

Als Meß- und Vergleichsort wird eine, in Fig. 4 skizzierte Schnittebene C im Abstand von 10 m vor der Absorberrückwand gewählt. Aus den Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Hybridantenne gegenüber der symmetrisch gespeisten Referenzantenne in der Schnittebene C eine ca. 500fach höhere elektrische Feldstärke entwickelt. Die maximale Feldstärke beträgt bei der Referenzantenne 0,82783 V/m und bei der Hybridantenne 505,75 V/m.

Eine Eigenschaft der Hybridantenne ist, ähnlich einer magnetischen Nahfeldantenne, daß sie im vorderen halbkreisförmigen Bereich im wesentlichen induktiv auskoppelt. Die Linearelemente im hinteren Bereich koppeln kapazitiv aus und sorgen vor allem für den Dipolcharakter des Strahlungsfeldes und die gewünschte Richtcharakteristik.

Mit bekannten Anpassungsschaltungen kann die Fußpunktimpedanz der Hybridantenne wie bei herkömmlichen Antennen in Abhängigkeit von der Frequenz an den Wellenwiderstand der Speiseleitung angepaßt werden.

Für breitbandige Anwendungen werden auf verschiedene Wellenlängen abgestimmte Hybridantennen nach dem logarithmisch-periodischen Konstruktionsprinzip angeordnet. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß das Verhältnis der Abstände aufeinanderfolgender Holmelemente wie bei einer logarithmisch periodischen V-Dipol-Antenne konstant ist.

d₁ : d₂ = d₂ : d₃ = konst. (1)

Claims

1. Hybridantenne, dadurch gekennzeichnet, daß zwei teilweise gebogene, an jeweils einem Ende gerade verlaufende Holme zueinander spiegelsymmetrisch und verschränkt angeordnet sind und keinen galvanischen Kontakt aufweisen.

2. Hybridantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Holme zum Teil kreisförmig gebogen sind.

3. Hybridantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Holme zum Teil elliptisch gebogen sind.

4. Hybridantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der geraden und der Radius der gekrümmten Abschnitte so abgestimmt sind, daß Resonanz eintritt.

5. Breitband-Gruppenantenne aus Hybridantennen verschiedener Größe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridantennen zu einer Gruppe angeordnet sind.

6. Breitbandhybridantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der geraden Abschnitte benachbarter Hybridantennen in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen.