DE6609325U - Antennenanordnung. - Google Patents

Description

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DSPL.-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATgNTANWXLTE

3353 Bad Gtnderehoim, 26. Januar 1972

Postfach 129 HohenhSlonS

Telegrr.mm-AUiojso: Sledpatont Badgandoishelm Unsoro Akton-Nr. 2167/286

K 60 517/21 a Gbm
Hans Kolbe & Co.

Hans Kolbe & Co.

3202 Bad Salzdetfurth Bodenburger Straße 32

Antennenanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung mit einem aktiven Speise- und/oder Empfangssystem und mit in Hauptstrahlungsrichtung vor dem Speise- und/oder Empfangssystem angeordneten und jeweils auf verschiedene Frequenzbereiche abgestimmten Gruppen von als Direktoren wirkenden Sekundärstrahlerelementen.

Derartige Antennenanordnungen werden insbesondere für den Fernsehempfang verwendet. Diese Antennenanordnungen sollen in der Lage sein, unterschiedliche Frequenzbereiche, insbesondere die Frequenzen des UHF- und des VHF-Bereichs zu empfangen. Das aktive Speise- und/oder Empfangssystem ist dabei derart ausgebildet, daß es in beiden Frequenzbereichen wirksam ist, während die als Direktoren wirkenden Sekundärstrahlerelemente in einer Gruppe auf den einen Frequenzbereich und in einer anderen Gruppe auf den aweiten Frequenzbereich abgestimmt sind.

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Bankkonto: Norddeutsche UmdesbinJrfllitffead Quytentitlin. Kto.-Nr. 22.118.970 ■ Postscheckkonto: Hannover 65715

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Es sind Antennenanordnungen bekannt, bei denen die Sekundärstrahlerelemente der beiden Gruppen der verschiedenen Frequenzbereiche ineinander geschachtelt auf einem •einzigen Tragerohr der Antennenanordnung befestigt sind. Diese bekannten Antennenanordnungen haben den wesentlichen Nachteil, daß sie stark selektiv sind und daher nur eng begrenzte Frequenzbereiche empfangen können. Die längeren Direktoren des unteren Frequenzbereichs haben einen starken Kopplungseinfluß auf die kürzeren Direktoren des oberen Frequenzbereichs und wirken insbesondere im oberen Frequenzbereich ι als Reflektoren. Dadurch ergibt sich die starke Eingrenzung der zu empfangenden Frequenzbereiche. Damit derartige Antennenanordnungen überhaupt zufriedenstellend arbeiten können, muß ein bestimmtes Längenverhältnis zwischen den Direktoren der einzelnen Gruppen eingehalten werden. Der Anwendungsbereich solcher Antennenanordnungen ist daher außerordentlich eingeschränkt und die im allgemeinen gewünschte Breitbandigkeit der Antennenanordnung kann mithilfe der bekannten Anordnung der Sekundärstrahlerelemente nicht erzielt werden. Insbesondere für die im Inland vorliegenden Frequenzverhältnisse ist eine derartige Anternenanordnung nicht brauchbar.

r Bei einer zweiten bekannten Form solcher Antennenanordnungen sind die jeweils z~\ einem Frequenzbereich gehörenden Sekundärstrahlerelemente in jeweils einer Reihe oder Ebene übereinander angeordnet. Daraus ergibt sich in baulicher , Hinsicht der Nachteil> da£» für jede Direktorenreihe ein zusätzliches Tragerohr bzw. zusätzlicne Stützelemente vorgesehen werden müssen. Ferner ist es zur Vermeidung einer nachteiligen Yerkopplung der Direktorenebenen der unterschiedlichen Frequenzbereiche erforderlich, einen bestimmten erheblichen Abstand der Direktorenebenen einzuhalten. Auch diese bekannte Antennenanordnung ist daher in ihrem Anwendungsbereich stark eingeschränkt ₉ eine gewünschte Breitbandigkeit der bekannten Antennenanordnung ist nur bei einem verhältnismäßig großen Abstand der Direktorenebenen

der einzelnen Frequenzbereiche zu erreichen. Der Abstand der Direktorenreihön oder -gruppen ist in jedem Fall kritisch und führt entweder zu einer unerwünschten Selektivität der Antennenanordnung oder zu einem erheblichen Teileaufwand bzw. Raumbedarf der gesamten Antennenanordnung.

Es ist bereits bei einer Antennenanordnung für einen einzigen Frequenzbereich bekanntgeworden, ring- oder rahmenartige Sekundärstrahler zu verwenden, die dann in einer ödef' raeixFejrsn Reiben, vor dens sktivss Spsiss=· und/cdsr

Empfangssystem angeordnet sind. Liese bekannte Antennenanordnung enthält lediglich diese rahmenartigen Sekundärstrahlerelemente, die auf einen einzigen Frequenzbereich abgestimmt sind und zur Erzielung einer gewissen Breitbandigkeit innerhalb dieses einzigen Frequenzbereichs dienen sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung der eingangs angegebenen Art, die also zum Smpfang von wenigstens zwei Frequenzbereichen geeignet ist, so zu gestalten, daß eine möglichst große Breitbandigkeit dieser Antenne erreicht wird und bei der die Sekundärstrahlerelemente des einen Frequenzbereichs mögliebst geringen Einfluß auf die Empfangseigenschaften der Sekundärer) Strahlerelemente des anderen Frequenzbereichs haben. Die

eingangs geschilderten Nachteile der bekannten Antennenanordnungen für mehrere Frequenzbereiche sollen dabei vermieden werden. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Sekundärstrahlorelemente der auf den unteren Frequenzbereich abgestimmten Gruppe in an sich bekannter Weise rahmenartig ausgebildet sind. Bei einer Antennenanordnung der eingangs angegebenen Art, bei der also die Gruppen von Sekundärstrahlerelementen für verschiedeae Frequenzbereiche bestimmt sind,"YweS5nT;liche Vorteile erzielt: Durch die rahmenartige Ausbildung äer Sekundärstrahlerelemente for den unteren Frequenzbereich wird erreicht, daß bei voller Wirksamkeit dieser Sekundärstrahlerelemente als Direktoren nur ein sehr geringer Teil ner vollen

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Leiterlänge dieser Sekundärstrahlerelemente mit den Direktoren des oberen Frequenzbereichs strahlungsgekoppelt ist, und swar praktisch, nur diejenigen Leiterabschnitte _τ die angenähert parallel zur Ebene der Direktoren des oberen Frequenzbereichs verlaufen. Daraus ergibt sich aber der Yorteil. daß eine beliebige Anzahl solcher rahmenartiger Sekundärstrahlerelsiaente auf der Antennenanordnung untergebracht werden können, ohne daß die Empfangs^igenschaften für den oberen Frequenzbereich nachteilig beeinflußt werden könnten. Dies hat aber die Folge, daB die ÄntennenanöPdauag nicht sehr auf ein bestimmtes Frequenzverhältnis beschränkt ist, vielmehr könneii die Abmessungen und die Anzahl der rahmenartigen Sekundärstrahlerelemente praktisch frei gewählt werden. Die Antenne ist daher einerseits sehr breitbandig und weist andererseits auch i^; unteren Frequenzbereich ohne Beeinträchtigung der Empfangsverhältnisse im oberen Frequenzbereich optimale Eigenschaften auf. Die Fertigung derartiger rahaenartiger Sekundärstrahlerelemente und deren Befestigung innerhalb der Antennenanordnung ist sehr einfach, wie sich insbesondere aus dem folgenden noch ergeben wird. Insgesamt wird der Vorteil ersielt, daß die Anordnung der Sekundärstrahlerelemente gegenüber den bekannten Antennenanordnungen wesentlich weniger kritisch ist und daher die Breitbandigkeit der Antenne, d.h.. derei* Smpfangsverhältnisse innerhalb der einzelnen Frequenzbereiche,, wesentlich verbessert wird.

Sine besonders zweckmäßige Bauform der AntennenanordnuiL--| mit geringen Abmessungen und gleichseitig besonders guisen elektrischen Eigenschaften wird nach einer Ausführungs~ forra der Erfindung dadurch ersielt, daß die rahsenartigen Sekundärstrahlerelemente mit ihrem Kittelpunkt wenigstens angenähert auf der mittleren Längsachse der Antennenajaordnung angeordnet sind. Daraus ergibt sich einerseits der Vorteil eines völlig synEnetriscken Aufbaus der Antennenanordnung, der sowohl die elektrischen Eigenschaften der Antennenanordnung günstig beeinflußt als auch die Fertigung und die

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Kontage der Antenne vereinfacht.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine zweckmäßige Bauform mit einfacher Herstellung der rahmenartigen Sekundärstrahlerelemente und einfacher Befestigung innerhalb der Antennenanordnung dadurch erzielt, daß die rahmenartigen Sekundärstrahlerelemente als Ringelemente in Kreis-, Ellipsen-, Quadrat-, Rechteckoder Rombusform ausgebildet sind und mithilfe eines oder mehrerer Träger an dem in 4er mittleren Längsachse der Antennenanordnung verlaufenden gemeinsamen Tragerohr befestigt sind. Der symmetrische Aufbau kann hier verbunden werden mit einem besonders geringen Teileaufwand, da lediglich ein einziges gemeinsames Tragerohr für sämtliche Sekundärsxrahlerelemente vorgesehen zu werden braucht.

Für die Fertigung der rahmenartigen Sekundärstrahlerelemente hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Ringelemente aus einem Leiter geformt und dieser Leiter an wenigstens einer Umfangsstelle unterbrochen ist. Auf diese Weise kann jedes Ringelement durch einfaches Biegen aus einem gestreckten Leitermaterial hergestellt werden. Bei richtiger Anordnung der Unterbrechungsstelle oder Unterbrechungsstellen bleibt die volle Wirksamkeit als Direktoren erhalten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Sekundärstrahlerelemente für den oberen Frequenzbereich als stabförmige Direktoren ausgebildet und an einem gemeinsamen Tragerohr befestigt und ferner die Ringelemente das Tragerohr umschließend ebenfalls an dem Tragerohr gehalten. Hierdurch wird eine einfache Kombination einer normalen Yagi-Antenne mit den rahmenartigen Sekundärstrahlerelementen geschaffen. Die rahmenartigen Sekunelärstrahlerelemente oder Ringelemente können in einfacher Weise an dem gemeinsamen Tragerohr gehalten werden.

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Eine weitere zweckmäßige Kombination einer Grundantenne mit den rahmenartigen Sekundärstrahlerelementen wird dadurch geschaffen, daß die Sekundärstrahlerelemente für den oberen Frequenzbereich, in mehreren Reihen neben— und/oder übereinander isoliert an einem gemeinsamen Tragerohr befestigt sind und die Ringelemente das Tragerohr umschließend ebenfalls an dem Tragerohr gehalten sind. Hierdurch kann die volle Wirksamkeit einer Antenne mit mehreren Reihen von Direktoren für den oberen Frequenzbereich mit der vorteilhaften breitbandigen Wirkung der SekunäärstrsiLLerelemente für den unteren Frequenzbereich kombiniert werden, ohne daß es dazu eines besonders großen Teileaufwands bedarf, da sämtliche Direktoren an dem gemeinsamen Tragerohr gehalten sind. Auch hierbei wird die völlige Symmetrie des Aufbaus der Antenne verwirklicht.

Eine weitere Vereinfachung im Aufbau der Antennenanordnung wird in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erzielt, daß die Sekundärstrahlerelemente des oberen Frequenzbereichs als Halterung für die Ringelemente des unteren Frequenzbereichs dienen. Zweckmäßig sind dazu die Ringelemente an zwei einander gegenüberliegenden Umfangsstellen unterbrochen und. an diesen Unterbrechungsstellen über isolierende Halterungen an den Enden der Sekundärstrahlerelemente des oberen Frequenzbereichs befestigt. Durch einfaches Umspritzen der jeweiligen Verbindungsstellen können somit gleichzeitig die Direktoren des oberen Frequenzbereichs und die Ringe leniciite zusammengefügt und als derartige Einheit am gemeinsamen Tragerohr befestigt werden.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Pig« 1 bi& 5 in schematiscner schaubildlicher Ansicht jeweils eine Ausführungsform der Antennenanordnung nach der Erfindung mit kreisförmigen Ringelementen und jeweils unterschiedlicher Gestaltung äer Direktoren für de« oberen Frequenzbereich,

Pig. 4 eine Sehnittansicht einer Antennenanordnung mit einer "bestimmten Ausführungsform des rahmenartigen Sekundärstranlerelements,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Antennenanordnung mit einer "bestimmten Ausführungsform des rahmenartigen Sekundärstranlerelements und seiner Halterung an den Direktoren des oberen Frequenzbereichs.

Bei den schematisch in schaubildlicher Ansicht dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 3 sind jeweils die gleichen, im folgenden aufgeführten Grundbestandteile der Antennenanordnung vorgesehen: Als aktives Speise- und Empfangssystem dient jeweils ein Ganzwellendipol 1. In Hauptstrahlungsrichtung hinter diesem Ganzwellendipol 1 sind zwei Reflektoren 2 für den oberen Frequenzbereich und zwei Reflektoren 3 für den unteren Frequenzbereich vorgecshen. Ferner sind sämtliche Antennenelemente an dem gemeinsamen Tragerohr 4 befestigt.

Bei der Ausführungsform der Antennenanordnuag gemäß Fig. 1 sind die Sekundärstrahlerelemente für den oberen Frequenzbereich als stabförmige Direktoren 5 ausgebildet und an dem gemeinsamen Tragerohr 4 in ihrer Mitte befestigt.

Die Direktoren 5 bilden somit die auf den oberen Frequenzbereich abgestimmte Gruppe von Direktoren.

Dagegen sind die auf den unteren Frequenzbereich abgestimmten Sekundärstrahlerelemente als Ringelemente 6 in Kreisform ausgebildet and mithilfe zugehöriger Träger 7 an dem gemeinsamen Tragerolu 4 gehalten. Die Träger 7, von denen auch mehrere für jedes Ringelement 6 vorgesehen sein können, bestehen aus leitendem oder nicht leitendem Material und sind zweckmäßig als Tragstäbe ausgebildet. Die Ringelemente 6 können aus einem Draht gebogen sein. Dabei ist es auch möglich, Ringelement 6 und Trägerstab aus einem einzigen Leiter zu formen.

In Pig. 2 sind die SekundärStrahlerelemente für den oberen Frequenzbereich als stabförmige Direktoren 8 ausgebildet und in zwei Reihen nebeneinander vor jeder Hälfte des Ganzwellendipol 1 bzw. auf jeder Seite des Tragerohr3 angeordnet und an dem Tragerohr 4 mithilfe von Isolier— stücken gegeneinander isoliert gehalten.

Auch bei dieser Ausführungsform sind die Sekundär— Strahlerelemente für den unteren Frequenzbereich als Ringelemente 9 in Kreisform ausgebildet und mithilfe der Träger 10 an dem gemeinsamen Tragerohr 4 gehalten. Anordnung und Ausbildung der Ringelemente und ihrer Träger kann derjenigen gemäß ?ig. 1 entsprechen.

3ei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Sakundärstrahlerelemente für den oberen Frequenzbereich als vier Reihen von Direktoren 11 übereinander bzw. nebeneinander vor jeder Hälfte des Ganzwellendipol 1 bzw. auf jeder Seite des Tragerohrs 4 angeordnet und z.B. angenähert V—föreig auf jeder Seite des Tragrohrs 4 ausgebildet sowie an der Basis mithilfe von Isolierstücken am Iragerohr 4 befestigt.

Die SekundärstrabJLerelemente für den unteren Frequenzbereich sind wiederura als Ringelemente 12 in Kreisform ausgebildet und mithilfe der Träger 13 am gemeinsamen ■
Tragerohr 4 befestigt.

Bei den drei geschilderten Ausführungsformen verläuft das gemeinsame Tragerohr 4 wenigstens angenähert in der mittleren Längsachse der gesamten Antennenanordnung. Die Ringelernente 6, 9 und 12 können auch in Ellipsen-, Quadrat-,. Rechteck- oder Kombusform ausgebildet sein.

Für die Abmessung der Ringelemente 6, 9 und 13 wurde als besonders zweckmäßiges Maß ein Umfang von 0,8 biu 0,9jL j ermittelt, wobei ,X der Wellenlänge an ,1er ober3n Grenze

des zugehörigen unteren Frequenzbereicns entspricht.

In Fig. 4 ist eine besondere Ausführungsform eines Ringelements dargestellt, wie sie als Ringelement 6, 9 oder 12 verwendet werden kann. Dabei ist das Ringelement aus einem Leiter geformt und dieser leiter an zwei Umfangsstellen unterbrochen, so daß sich zwei Ringhälften 14 und ergeben. Die beiden Ringhälften 14 und 15 sind an den Unterbrechungsstellen z.B. durch umspritzte Isolierstücke 16 zusammengehalten. Es ist leicht ersichtlich, daß auf diese Weise die Kalbkrsisringe in einfacher Weise aus dem Leiter gebogen werden können. Die Befestigung geschieht in der bereits geschilderten Weise, wobei in Pig* 4 die Befestigung gemäß der Ausführungsform nach Pig. 1 dargestellt ist.

Pig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform für die verwendeten Ringelemente 6, 9 od^r 12. Auch hier ist das Ringelement an zwei einander gegenüberliegenden Umfangssteilen unterbrochen, so daß es aus den zwei Abschnitten 17 und besteht. An den Unterbrechungsstellen sind die beiden Ringabschnitte 17 und 18 über isolierende Halterungen 19, die z.B. umspritzt werden können, an den Enden der Sekundärstrahlerelemente 11 des oberen Frequenzbereichs befestigt. Die Darstellung in Pig. 5 entspricht der Ausführungsform gemäß Pig. 3. Eine ähnliche Ausbildung ist auch bei der Ausführungsform gemäß Pig. 2 möglich. Es dienen also hierbei die Sekundärstrahlerelemente des oberen Frequenzbereichs als Halterung für die Ringelemente des unteren Frequenz-"L'sreichs,

Die Anzahl der verwendeten Ringelemente ist nicht auf die in den Pig. 1 bis 3 dargestellte Anzahl beschränkt, vielmehr kann diese Anzahl beliebig gewählt werden. Wie die Zeichnung erkennen läßt, bringt die Verwendung der Ringelemente die Wirkung mit sich, daß nur ein sehr geringer Teil der Leiterlänge der Ringelemente mit den Direktoren des oberen Frequenzbereichs strahlungsgekoppelt ist, und zwar praktisch nur diejenigen Leiterabschnitte, die angenähert parallel zur Ebene dieser Direktoren des oberen Frequenzbereichs verlaufen. Auf diese Weise haben die

Ringelemente einen außerordentlich geringen Einfluß auf das elektrische Verhalten der Sekundärstrahlerelemente des oberen Frequenzbereichs.

Patentanwalt» pbq. Horst RÖ·· ΟφΙ,-lng. Peter Kos·!

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Claims (8)

DIPL.-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE 3353 Bad Garnfersheim, 26. Januar 1972 Postfach 129 HohenhöfenS Telefon: (05382} 2342 Telegramm-Adresse: Siedpalenl Barigandersheim Unsere Aklen-Nr. 21 67/2S6 K 60 517/21 a Gbm Hans Kolbe & Go. Schutζanspräche

1. Antennenanordnung mit einem aktiven Speise— und/oder Empfangssystem und mit in Hauptstrahlungsrichtung vor dem Speise- und/oder Smpfangssystem angeordneten und jeweils auf verschiedene Frequenzbereiche abgestimmten Gruppen von als Direktoren wirkenden Sekundärstrahlerelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärstrahlerelemente (6,9,12,14, 15,17,18) der au/ den unteren Frequenzbereich abgestimmten Gruppe in an sich bekannter Weise rahmenartig ausgebildet sind.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenarfigen Sekundärstrahlerelemente mit

U ihrem Mittelpunkt wenigstens angenähert auf der mittleren Längsachse der Antennenanordnung angeordnet sind.

3. Antennenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rahmenartigen Sekundärstrahlerelemente als Ringelemente (6,9,12,14,15,17,18) in Kreis-, Ellipsen-, vjuadrat-, Rechteck- oder Rombusform ausgebildet sind und mithilfe eines oder mehrerer Träger (7,10,13,19) an dem in der mittleren Längsachse der Antennenanordnung verlaufenden gemeinsamen Tragerohr (4) befestigt sind.

ftk-FlIiäl· Bad G*nd*f*h*im. Kto.-Nr.22.m

O«nkkonto:N< >nld«ub<^Und«sb«n1c^nnM«_BädGäntftf*h*iin. Klo.-Nr. 22.118370 · Postscheckkonto:Hannover66715 970

4. Ant ennenan Ordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente aus einem Leiter geformt und dieser Leiter an wenigstens einer Um— fangstelle unterbrochen ist (Fig. 4 und 5).

5. Antennenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärstrahlerelemente für den oberen Frequenzbereich als stabförmige Direktoren (5,8) ausgebildet und an einem gemeinsamen Tragerohr befestigt sind und die Ringelemente (6,12) das Tragerohr (4) umschließend ebenfalls an dem Tragerohr gehalten sind.

6. Antennenanordr-ung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärstrahlerelemente (8,11) für den oberen Frequenzbereich in mehreren Reihen, neben- und/oder übereinander isoliert an einem gemeinsamen Tragerohr (4) befestigt sind und die Ringelemente (9,12) das Tragerohr umschließend ebenfalls an dem Tragerohr gehalten sind.

7. Antennenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär— Strahlerelemente (11) des oberen Frequenzbereichs a?.s Haxterung für die Ringelemente (17,18) des unteren Frequenzbereichs diener*..

8. Antennenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente (17,18) an zwei einander gegenüberliegenden Umfangsstellen unterbrochen sind und an diesen Unterbrechungsstellen über isolierende Halterungen (19) an den Enden der Sekundärstrahlerelemente (11) des oberen Frequenzbereichs befestigt sind.

Patentanwälte D'ipl.-In:. Horst Rös® D'ipl.-lng. Peter Kosel