DE60302059T2

DE60302059T2 - Passive abstimmbare breitbandantenne

Info

Publication number: DE60302059T2
Application number: DE60302059T
Authority: DE
Inventors: Craig Ronald DAVIDSON
Original assignee: Chelton Antennas SA
Current assignee: Cobham Aerospace Communications Dourdan SA
Priority date: 2002-04-29
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: EP1500163B1; WO2003094291A2; FR2839207A1; AU2003246871A1; EP1500163A2; FR2839207B1; WO2003094291A3; DE60302059D1; US20050200552A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine abstimmbare passive Breitbandantenne.
Ein Ziel der Erfindung ist es insbesondere, eine Antenne bereitzustellen, die in einem Bereich arbeiten kann, der ebenso breit ist, wie der Bereich 30–512 MHz. Um einen solchen Bereich abzudecken, besteht eine mögliche Lösung darin, wenigstens zwei Antennen sehr verschiedener Länge zu verwenden, also typischerweise eine auf 30 MHz abgestimmte 2,5m-Antenne und eine 15cm-Antenne, die auf 512 MHz abgestimmt ist, wobei dies gegenüber einer einzigen Antenne vorzuziehen ist, deren Abstrahlungsdiagramm für diese beiden Frequenzen nicht gleichzeitig zufriedenstellend sein kann.
Dennoch wurden verschiedene Lösungen mit einer einzigen Antenne vorgeschlagen, um eine abstimmbare passive Breitbandantenne zu bilden.
Eine häufig vorgeschlagene Lösung besteht darin, ein abstrahlendes Element zu verwenden, das aus mehreren in Reihe geschalteten Induktivitäten besteht und darin, Mittel vorzusehen, um die Induktivitäten einzeln und auf Anforderung kurzzuschließen (siehe beispielsweise US 4 564 843 , US 4 656 483 , US 4 862 184 ; US 4 924 238 , US 6 169 523 ), was es gestattet, die Antenne je nach Anzahl der kurzgeschlossenen Elemente auf verschiedene Frequenzen abzustimmen.
Diese Lösung gestattet es, bei der niedrigsten Arbeitsfrequenz eine erhöhte Abstimmschärfe zu erreichen, jedoch nimmt diese Abstimmschärfe ab, wenn die Frequenz steigt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antenne bereitzustellen, deren Abstimmschärfe in einem sehr breiten Bereich von Arbeitsfrequenzen zufriedenstellend ist.
Dies wird gemäß der Erfindung mit einer Antenne erreicht, die ein strahlendes Element umfaßt, das aus mehreren in Reihe geschalteten Induktivitäten gebildet ist, und die Mittel umfaßt, um die Induktivitäten einzeln und steuerbar kurzschließen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne auch Mittel zum Unterbrechen der Verbindung zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Induktivitäten umfaßt, dadurch, daß jede Induktivität dafür konzipiert ist, einen von der Induktivität umschlossenen Raum abzugrenzen, wobei von diesem das vom Durchgang eines Stroms durch die Induktivität erzeugte magnetische Feld eingegrenzt ist, dadurch, daß die Induktivitäten derart angeordnet sind, daß ihre Räume übereinanderliegend sind, und dadurch, daß die Mittel zum Kurzschließen der Induktivitäten und die Mittel zum Unterbrechen der Verbindungen zwischen den Induktivitäten Schalter umfassen, die in der Nähe der Induktivitäten angeordnet sind, und die mit Steuermitteln verbunden sind, die mit Hilfe von elektrischen Leitern, die die übereinanderliegenden Räume durchlaufen, entfernt angeordnet sind.
Vorzugsweise verlaufen die Leiter in einem metallischen Rohr im Mittelpunkt dieser Räume.
Vorzugsweise werden die Induktivitäten durch Toroiden gebildet, deren Eigenresonanzfrequenz so gewählt ist, daß sie höher als die höchste Betriebsfrequenz der Antenne ist.
Die Verwendung von Toroiden zur Bildung eines abstrahlenden Elements einer Antenne ist als solches bekannt (siehe beispielsweise die Veröffentlichungen US 4 622 588 und US 5 422 369 ), jedoch sieht keine dieser Veröffentlichungen die. Verwendung einer Reihe von Toroiden vor, um eine Antenne zu realisieren, die über einen ganzen Frequenzbereich abstimmbar ist.
Die vorliegende Erfindung gestattet somit das Abstimmen einer Antenne über ein breites Frequenzband und das Verändern ihrer Länge in Abhängigkeit von der eingestellten Frequenz, derart, daß die Abstimmschärfe der Antenne auf einem erhöhten Wert bleibt.
Die Figuren der beigefügten Zeichnung sind schematische Darstellungen eines Beispiels einer Antenne gemäß der Erfindung, von der nur zwei Elemente unter allen Elementen, die das abstrahlende Element der Antenne bilden, dargestellt sind:
1 ist eine Ansicht in einer vertikalen Ebene, wobei die Induktivitäten von der Seite dargestellt sind.
2 ist eine vergleichbare Ansicht in einer vertikalen Ebene, wobei jedoch die Induktivitäten in der Ebene dargestellt werden.
Das abstrahlende Element (1) der Antenne ist aus Toroiden (Tn–1), (Tn), ... gebildet, die horizontal angeordnet sind. Die Toroide haben eine beliebige Form (als Kreis, Polygon, Quadrat, Dreieck etc.), solange das vom Durchfluß eines elektrischen Stroms durch die Toroide erzeugte magnetische Feld um ein begrenztes Gebiet herumläuft, wodurch die gegenseitige Induktivität zwischen den verschiedenen Toroiden vermindert ist. Die Gesamtheit der Toroide wird von einem metallischen Rohr (2) durchzogen, in dessen Innerem die Leiter (3) verlaufen, die durch Koppelinduktoren (5) mit den Schaltern verbunden sind, die Schalter wie etwa (b) und (d), die dazu dienen aufeinanderfolgende Toroide zu trennen, und Schalter wie etwa (a) und (c), die dazu dienen die Toroide einzeln kurzzuschließen, umfassen.
Die verschiedenen Toroide haben Resonanzfrequenzen, die individuell gleich oder verschieden sind, die jedoch außerhalb des Arbeitsbands der Antenne liegen.
In den Figuren sind die Steuermittel durch ein Rechteck (4) schematisch dargestellt.
Die Schalter werden in diesem Beispiel auf bekannte Weise durch Kapazitäts-Transistor-Paare (6, 7) oder durch Paare von entgegengesetzten Transistoren (8, 9) gebildet, je nach dem, ob es sich um Schalter (b) und (d) oder Schalter (a) und (c) handelt.
Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

Abstimmbare Breitbandantenne, die ein abstrahlendes Element (1) umfaßt, das aus mehreren in Reihe geschalteten Induktivitäten gebildet ist, und die Mittel (a, c) umfaßt, um die Induktivitäten einzeln und steuerbar kurzschließen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne auch Mittel (b, d) zum Unterbrechen der Verbindung zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Induktivitäten umfaßt, dadurch, daß jede Induktivität dafür konzipiert ist, einen von der Induktivität umschlossenen Raum abzugrenzen, wobei von diesem das vom Durchgang eines Stroms durch die Induktivität erzeugte magnetische Feld eingegrenzt ist, dadurch, daß die Induktivitäten derart angeordnet sind, daß ihre Räume übereinanderliegend sind, und dadurch, daß die Mittel (a, c) zum Kurzschließen der Induktivitäten und die Mittel (b, d) zum Unterbrechen der Verbindungen zwischen den Induktivitäten Schalter umfassen, die in der Nähe der Induktivitäten angeordnet sind und die mittels elektrischer Leiter (3), die die übereinanderliegenden Räume durchlaufen; mit entfernt angeordneten Steuermitteln (4) verbunden sind.
Antenne nach Anspruch 1, die ein metallisches Rohr (2) umfaßt, in dem die Leiter (3) verlaufen.
Antenne nach Anspruch 2, deren metallisches Rohr (2) durch den Mittelpunkt der Räume läuft.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Induktivitäten durch Toroiden (T) gebildet werden.
Antenne nach Anspruch 4, bei der die Toroiden (T) im Ebenen eine Form haben, die unter den folgenden Formen gewählt ist: Kreis, Polygon, Quadrat, Dreieck.
Antenne nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Eigenresonanzfrequenz der Toroiden (T) so gewählt ist, daß sie höher als die höchste Betriebsfrequenz der Antenne ist.