DE69313169T2

DE69313169T2 - Antennenanordnung

Info

Publication number: DE69313169T2
Application number: DE69313169T
Authority: DE
Inventors: Sven Nordin
Original assignee: Telia AB
Current assignee: Telia AB
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2013-02-24
Also published as: EP0561753A1; SE9200845L; JPH0661728A; US6236374B1; DE69313169D1; EP0561753B1; SE507640C2; GB2265259B; SE9200845D0; GB9303579D0; GB2265259A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung und ein mobildes Radionachrichtenübertragungssystem zum Senden auf wenigstens zwei Frequenzen, das ein Wellenleiterantennenelement aufweist, das eine Länge hat, die an den Bruchteil der Wellenlänge der niedrigeren der wenigstens zwei Frequenzen angepaßt ist, die an einem Ende kurzgeschlossen ist und die Schlitze aufweist, die in der Wand des Wellenleiters an einem Ende desselben ausgebildet sind, um die höhere oder höheren der wenigstens zwei Frequenzen zu senden.
Auf dem Gebiet der mobilen Radionachrichtenübertragung besteht eine Notwendigkeit, daß man Signale in unterschiedlichen Frequenzbändern zu senden imstande sein muß. Außerdem ist es wünschenswert, bei der Erfüllung dieser Notwendigkeit imstande zu sein, eine einzige Antennenanordnung benutzen zu können. Eine Antennenanordnung zum Senden von Mittelwelle/UKW und Mikrowellen ist in US-Patent 4 968 991 beschrieben. Die Lösung, die in US-Patent 4 968 991 beschrieben ist, kann höchstens ftir Frequenzen bis hoch zu 3 GHz verwendet werden. Diese Antennenanordnung weist auch innere und äußere Leiter und Röhren auf.
In US-Patent 5 072 232 ist eine am Ende gespeiste Stabantenne offenbart, die auf den VHF-Bereich abgestimmt ist und zusätzliche Sende- und/oder Empfangsantennen für den Millimeterwellenbereich hat. Diese Antenne hat eine sehr komplexe Konstruktion und verwendet ungerichtete Übertragung.
In Antennenbuch (Karl Rothammel, Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co., Stuttgart 1991) ist zum Beispiel konventionelle kapazitive Anpassung eines Koaxialkabels an eine Antenne offenbart.
Das Erfordernis, mehrere Frequenzen zum Beispiel beim mobilen Radioverkehr zu senden, ist mit dem Erfordernis von Sprachnachrichtenübertragung und der Übertragung von Verkehrsinformation kombiniert. Es ist beabsichtigt, Verkehrsinformation in einem höheren Frequenzband zu senden als demjenigen, das für normale Radionachrichtenübertragung verwendet wird.
Es ist möglich, unterschiedliche Antennen für unterschiedliche Frequenzen anzuordnen. Diese Antennen können zum Beispiel auf dem Dach eines Fahrzeugs wie zum Beispiel einem Automobil, oder an dessen Rückspiegeln oder vor dem Fahrzeug angeordnet werden. Wenn Mikrowellen durch eine Antenne gesendet werden, so ist es wünschenswert, daß die Reichweite begrenzt ist. Die kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, indem das Antennenelement an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht wird. Eine Schwierigkeit mit solchen Anordnungen besteht darin, daß sowohl das Antennenelement als auch die Zuführungsleitung für das Antennenelement durch Schmutz von der Straße und dergleichen verschmutzt werden. Eine Verschmutzung bewirkt eine Abschirmung der Radiowellen und führt dadurch zu verschlechterter Übertragungswirksamkeit für die Antenne. Es besteht daher eine Notwendigkeit für eine Antennenanordnung für Fahrzeuge, die nicht durch Schmutz von der Straße beeinflußt wird.
Man ist der Meinung, daß Frequenzen im GHz-Bereich für die Übertragung von Verkehrsinformation geeignet sind. Die relevanten Frequenzbereiche sind von der Größenordnung von 10 GHz und höher.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenanordnung zum gleichzeitigen Übertragen von UHF und X- und K-Frequenzband unter Verwendung einer einzigen koaxialen Antennenanordnung zu schaffen. Antennenanordnungen, die für Übertragung im 10 GHz-Frequenzbereich geeignet sind, sind bisher nicht erhältlich gewesen.
Diese Aufgabe wird durch eine Antennenanordnung und ein mobiles Radionachrichtenübertragungssystem gemäß dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.
Mit der vorliegenden Erfindung ist kein spezieller Impedanzanpassungstransformator oder Hochpassfilter erforderlich, um bei den Höheren Frequenzen die Antennenanordnung zu speisen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine sehr einfache und kostengünstige Antennenanordnung schafft.
Außerdem ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, Frequenzen von mehr als 3 GHz zu übertragen, was, wie oben erwähnt, wahrscheinlich die höchste Frequenz ist, die durch bekannte Antennenanordnung übertragen werden kann.
Die Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgebildet, Frequenzen bis zum Bereich von 100 GHz zu übertragen, wobei die höheren Frequenzen, die durch das Antennenelement übertragen werden, größer sind als 1 GHz.
Die vorstehenden und andere Merkmale gemäß der vorliegenden Erfindung werden besser aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die einzige Figur der beigefügten zeichnungen verstanden werden, die eine Antennenanordnung gemäß der Erfindung zeigt, die dazu ausgebildet ist, wenigstens zwei Frequenzen zu übertragen und eine Antenne mit einer Länge hat, die an einen Bruchteil, zum Beispiel 5/8 der Wellenlange der niedrigsten der wenigstens zwei Frequenzen angepaßt ist.
Im folgenden Text wird eine Antennenanordnung beschrieben, die teilweise mit UHF und teilweise mit den X- und K-Bändern arbeitet
Wie dies in der einzigen Figur der Zeichnungen gezeigt ist, schließt eine erfindungsgemäße Antennenanordnung ein Antennenelement 1 ein, das dauernd an einem Stützglied 7 befestigt ist, zum Beispiel dem Dach eines Fahrzeuges wie zum Beispiel eines Automobils. Die wenigstens zwei Frequenzen, die die Antennenanordnung übertragen kann, werden der Antenne mit Hilfe von getrennten Antennenleitungen 5 und 6 zugeführt. Die niedrigere oder niedrigeren der wenigstens zwei Frequenzen wird (werden) an das Antennenelement 1 über die Antennenleitung 5 und den Kondensator 4 zugeführt, d.h., sie ist (sind) kapazitiv mit dem Antennenelement 1 gekoppelt.
Die höhere oder höheren der wenigstens zwei Frequenzen wird (werden) dem Antennenelement 1 direkt durch die Antennenleitung 6 zugeführt. Das Zuführen der höheren Frequenz direkt in das Antennenelement 1 wird dadurch ermöglicht, indem der niedrigste Punkt des Antennenelements 1, d.h., wo diese am Stützglied 7 angebracht ist, Erdpotential hat.
Wie dies in der einzigen Figur der zeichnungen dargestellt ist, ist die Länge des Antennenelementes 1 zwischen dem Stützglied 7 und ihrem Ende 2 5/8 einer Wellenlänge, d.h. der Wellenlänge der unteren Frequenz, die die Antennenanordnung übertragen kann. In der Praxis könnte die Länge des Antennenelementes 1 an irgendeinen geeignet ausgewählten Bruchteil der Wellenlänge der unteren Frequenz angepaßt werden, zum Beispiel 3/4 der Wellenlänge.
Im folgenden Text wird eine Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, in der die Länge des Antennenelementes 1 5/8 der unteren Frequenz (UHF) beträgt. Wie oben angegeben, sind andere Auswahlmöglichkeiten der Antennenlänge möglich.
Das Antennenelement 1 hat die Form eines koaxialen Wellenleiterelements, das wenigstens halbstarr ist. Mit halbstarr ist gemeint, daß das Antennenelement äußeren Kräften zu widerstehen imstande sein sollte, obwohl eine gewisse Größe von Deformation des Antennenelements aufgrund dieser Wirkung zugestanden werden könnte. Wenn irgendeine Deformation des Antennenelements auftritt, könnte die Rückkehr in die ursprüngliche Form entweder automatisch oder von Hand stattfinden.
Die untere Frequenz (UHF) wird wie oben angegeben kapazitiv in das Antennenelement 1 mit Hilfe des Kondensators 4 eingespeist, der zwischen dem Antennenelement 1 und einem Ende der Antennenleitung 5 verbunden ist.
Das Antennenelement 1 hat wie oben angegeben die Form eines koaxialen Wellenleiterelements, wobei ein Ende 2 derselben kurzgeschlossen ist. Die Antennenleitungen 5 und 6 haben ebenfalls die Form von koaxialen Wellenleiterelementen.
Wie dies in der einzigen Figur der Zeichnungen dargestellt ist, ist das koaxiale Wellenleiterelement 6 einstückig mit dem Antennenelement 1 ausgebildet, um eine einzige Wellenleitereinheit zu bilden. Die innere Struktur dieser einzigen Einheit wird als Wellenleiter für die höheren Frequenzen verwendet, die über eine Anzahl von Schlitzen 3 in der Wand des Wellenleiters übertragen werden, der das Antennenelement 1 bildet. Die Form der Schlitze 3 kann verwendet werden, um den Strahlungskeulen der höheren Frequenzen die gewünschte Form zu geben.
Das Antennenelement 1, das für eine Länge kalibriert ist, die 5/8 der Wellenlänge der unteren Frequenz entspricht, ist dauernd an dem Stützglied 7 an der Befestigung 14 befestigt.
Die wenigstens zwei Frequenzen, die durch die Antennenanordnung der vorliegenden Erfindung übertragen werden sollen, werden an den Eingangsanschluß 13 angelegt, der mit einer Einrichtung 12 verbunden ist, die Trennung der niedrigeren und höheren Frequenzen bewirken kann.
Die Ausgangssignale mit höherer und niedrigerer Frequenz der Einrichtung 12 werden der Wellenleiterleitung 6 über einen Zuführungsleitungswellenleiter 10 und ein Wellenleiterverbindungselement 8 bzw. der Wellenleiterleitung 5 über einen Zuführungsleitungswellenleiter 11 und ein Wellenleiterverbindungselement 9 zugeführt.
Beim Übergang zwischen dem Antennenelement 1 und der Wellenleiterleitung 6 ist kein Impedanzanpassungstranformator oder Hochpassfilter für die höheren Frequenzen erforderlich. Die Tatsache, daß kein Impedanzanpassungstransformator oder Hochpassfilter erforderlich ist, wird dadurch erreicht, daß die Antennenlänge als 5/8 der unteren Frequenz ausgewählt ist und daß die untere Frequenz kapazitiv dem Antennenelement 1 zugeführt wird, aus welchen Gründen Erdpotential erlaubt ist.
Das Ausgangssignal der unteren Frequenz der Einrichtung 12 wird mit Hilfe der Zuführungsleitung 11 der Verbindung 9 zugeführt. Die untere Frequenz wird durch das koaxiale Wellenleiterelement 5 zum Kondensator 4 übertragen, der ein kapazitives Anpassungsglied an die untere Frequenz der Antennenanordnung ist.
Bei Verwendung der Antennenanordnung der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, teilweise eine niedrigere Frequenz und teilweise eine Anzahl von höheren Frequenzen zu übertragen. Die höheren Frequenzen werden wie oben angegeben über die Schlitze 3 übertragen, die in der Wand des Wellenleiterelements 1 ausgebildet sind, wobei die Schlitze 3 an die entsprechende höhere Frequenz angepaßt sind. Die Übertragungsstrahlenkeulen der höheren Frequenzen können in Abhängigkeit von der Form der Schlitze 3 ausgerichtet werden.

Claims

1. Antennenanordnung zum Übertragen von wenigstens zwei Frequenzen, die ein Wellenleiterantennenelement aufweist, das eine Länge hat, die an einen Bruchteil der Wellenlänge der niedrigeren der wenigstens zwei Frequenzen angepaßt ist, das an einem seiner Enden kurzgeschlossen ist, und das Schlitze aufweist, die in der Wand des Wellenleiters an dem einen Ende desselben ausgebildet sind, um die höhere oder höheren der wenigstens zwei Frequenzen zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung eine erste Wellenleiterzuführungsleitung (6) zum Zuführen der höheren Frequenz direkt zum Antennenelement (1), daß die erste Wellenleiterzuführungsleitung (6) einstückig mit dem Antennenelement (1) ausgebildet ist, um eine einzige Wellenleitereinheit zu bilden, und daß der innere Aufbau der einzigen Wellenleitereinheit als Wellenleiter für die höheren Frequenzen verwendet wird, die über die Schlitze (3) in der Wand des Antennenelements (1) übertragen werden, und eine zweite Wellenleiterzuführunqsleitung (5) und einen Kondensator (4) aufweist, der zwischen dem Antennenelement (1) und einem Ende der zweiten Wellenleiterzuführungsleitung (5) verbunden ist, um die untere Frequenz in das Antennenelement (1) einzukoppeln, wobei ein Ende des Antennenelementes (1) auf Erdpotential ist und die Übertragungsstrahlenkeulen der höheren Frequenzen am anderen Ende des Antennenelements (1) in Abhängigkeit von der Form der Schlitze in der Wand des Antennenelementes (1) ausgerichtet sind.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kein spezieller Impedanzanpassungstransformator oder Hochpassfilter erforderlich ist, um die höheren Frequenzen einzuspeisen.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Antennenelements (1) entweder an 3/4 oder 5/8 der Wellenlänge der unteren Frequenz angepaßt ist.

4. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (1) die Form einer wenigstens halbstarren Wellenleiterstruktur hat.

5. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement (1) zum Übertragen von Frequenzen bis zum Bereich von 100 GHz ausgebildet ist.

6. Antennenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die höheren Frequenzen größer sind als 1 GHz.

7. Mobiles Radionachrichtenübertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das System wenigstens eine Antennenanordnung aufweist, wie sie in einem der vorangehenden Ansprüche beansprucht ist.

8. Mobiles Radionachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Antennenanordnung auf dem Dach (7) eines Fahrzeugs angeordnet ist.