DE69516004T2 - Planar antenne auf einer isolierplatte - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf Antennen. In einer Form bezieht sie sich auf eine Antenne, welche insbesondere für einen Empfang von Fernsehsignalen geeignet ist, jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die Erfindung ist auch für Antennen für eine Radioübertragung und -empfang anwendbar.
• Konventionelle Fernsehantennen sind im allgemeinen sehr groß bzw. voluminös und unansehnlich. Um die beste Leistung zu erhalten, sind Außenantennen, beispielsweise Dachantennen bzw. auf einem Dach montierte Antennen, bevorzugt. Jedoch können diese schwierig sicher zu montieren und schwer zu handhaben bzw. zu warten sein. In dem Fall eines Sturms kann eine Außenantenne leicht verstellt werden oder sie kann beschädigt werden.
• Innenantennen sind aus ästhetischen Gründen üblicherweise kleiner als Außenantennen. Ihre geringe Größe beschränkt jedoch ihre Effizienz bzw. Wirksamkeit, wobei dies bedeutet, daß diese im allgemeinen für einen Empfang nur in Bereichen verwendbar bzw. geeignet sind, wo die Fernsehsignale stark sind. Eine abgestimmte bzw. getunte Yagi-Antenne weist zusätzliche Elemente auf, um den Verstärkungsfaktor zu erhöhen, wobei dies jedoch nur eine hohe Verstärkung entlang der Vorwärts-Rückwärts-Richtung der Antenne erzielt. Derart ist die Antenne stark gerichtet bzw. richtungsgebunden und sie ist auch empfindlich, rückgestrahlte bzw. nach rückwärts reflektierte Signale zu empfangen, wodurch ein Störbild bzw. eine Doppelkontur bewirkt wird. Typischerweise beträgt der Akzeptanz- bzw. Aufnahmewinkel einer Yagi-Antenne nur etwa 20º.
• Eine leichte FM-VHF-UHF-Antenne, welche aus Streifenleitern bzw. Leiterbahnen besteht, welche auf einem flexiblen Kunststoffblatt bzw. einer flexiblen Kunststoffplatte angeordnet sind, wurde in der GB-A-1302644 vorgeschlagen. Diese Antenne besteht aus drei Abschnitten bzw. Bereichen, wobei einer die Leiterbahnen aufweist, welche in einem logarithmisch-periodischen Feld bzw. Array angeordnet sind, während die zwei anderen Abschnitte die Leiterbahnen jeweils in einem Yagi-Uda-Feld bzw. -Array angeordnet aufweisen.
• Eine planare Antenne ist in der US-A-3815141 beschrieben, welche ein Paar von in Abstand voneinander angeordneten, dreieckigen, metallischen Folienelementen aufweist, welche auf einem nicht-leitenden, planaren Substrat angeordnet sind. Die Dreiecke haben ihren Spitzen bzw. Scheitel einander benachbart, jedoch in Abstand voneinander. Antennenleiter sind mit den Folienelementen in dem Bereich ihrer Spitzen bzw. Scheitel verbunden.
• Eine planare Antenne ist auch in der US-A-4860019 beschrieben. Ein erstes Paar von metallischen Folienelementen ist an einer Seite eines nicht-leitenden, planaren Substrats angeordnet und ein ähnliches, zweites Paar von metallischen Folienelementen ist unterhalb des ersten Paars an der zweiten Seite des Substrats angeordnet. Mikrostreifenfolien-Kompensationselemente erstrecken sich von jedem Folienelement und jedes Folienelement ist elektrisch leitend mit dem darunterliegenden Folienelement über die Kompensationselemente verbunden.
• Ein Substrat zur Verwendung bei der Herstellung von flachen Antennen ist in der EP-A-257657 beschrieben.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bereitstellung einer im allgemeinen planaren Antenne von verbessertem Design mit kompakter Größe, jedoch mit einem ausreichenden Verstärkungsfaktor für einen Heimfernsehempfang.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine im allgemeinen planare Antenne zur Verfügung gestellt, wie sie nachfolgend in den Ansprüchen spezifiziert ist.
• Die Antenne gemäß der Erfindung umfaßt wenigstens zwei Paare von in Abstand voneinander angeordneten, elektrisch leitenden Flächen, welche als Dipole wirken, welche auf einem elektrisch-isolierenden Platten- bzw. Blattmaterial angeordnet sind.
• Die Antenne ist konstruiert bzw. ausgebildet, um vertikal mit der Breitseite zu einem Sender verwendet zu werden, welcher horizontal polarisierte Signale erzeugt. Die Antenne kann an ihrer Seite horizontal für vertikal polarisierte Signale verwendet werden.
• Das Platten- bzw. Blattmaterial kann flexibel (beispielsweise aus Kunststoffmaterial) sein oder es kann relativ starr sein - beispielsweise ein steifes bzw. starres Pappe- bzw. Kartonblatt.
• Die elektrisch leitenden Flächen können durch eine Vielzahl von Mitteln (beispielsweise Drucken, Laminieren, Ätzen, Aufdampfen) hergestellt werden, wobei sie jedoch vorzugsweise aus einer Folie (beispielsweise Aluminiumfolie) hergestellt sind, welche auf das Plattenmaterial heißgepreßt ist.
• Eine Antennenzuleitungs- bzw. -zufuhranordnung ist einem Paar von Flächen zugeordnet, wobei das andere Paar von Flächen (falls vorhanden) als ein Reflektor wirkt. Drei Paare von Flächen können nebeneinander verwendet werden, wobei die Zufuhr bzw. Zuleitung von einem beliebigen Paar, beispielsweise dem mittleren Paar, genommen wird. Bei einer vertikal angeordneten Antenne wird die Zufuhr vorzugsweise von dem Boden der Antenne genommen.
• Jedes Paar von Flächen ist vorzugsweise in Abstand von einer und symmetrisch um eine imaginäre Linie auf dem Plattenmaterial angeordnet. Das erste Paar von Flächen kann eine erste symmetrische Form bilden, wobei jedes weitere Paar dieselbe oder unterschiedliche symmetrische Flächen bildet.
• Jede Fläche ist ein im wesentlichen zweidimensionaler Bereich, wobei eine x- Achse parallel zu der imaginären Linie und eine y-Achse normal bzw. orthogonal dazu verläuft, wobei die maximale x-Abmessung bzw. -Dimension von jeder Fläche ungefähr gleich oder ähnlich der maximalen y-Dimension ist. Mit anderen Worten erstreckt sich jede Fläche im wesentlichen sowohl in x- als auch in y- Richtung - im Gegensatz zu einem dünnen Streifen. Jede Fläche kann im allgemeinen rechteckig oder trapezförmig sein. Die Form und Abmessungen der Flächen und ihr Abstand wird die Ausgabe der Antenne verändern.
• Die Flächen müssen nicht auf derselben Seite des Plattenmaterials angeordnet sein, obwohl dies bevorzugt ist.
• Eine Fläche von einem Paar kann kapazitiv mit einer Fläche eines anderen Paars (beispielsweise diagonal, falls zwei Paare von Flächen nebeneinander angeordnet sind) gekoppelt sein. Dies kann erhalten werden, indem diese Flächen an gegenüberliegenden Seiten des Plattenmaterials angeordnet sind und indem sich die Folie in einem dünnen Streifen von einer derartigen Fläche zu einem ähnlichen Streifen von der anderen Fläche (an der gegenüberliegenden Seite des Blatts bzw. der Platte) erstreckt, bis sich die Streifen kapazitiv überlappen. Das Plattenmaterial dient als das kapazitive Dielektrikum.
• Um die Leistung zu verbessern, können Einrichtungen bzw. Mittel, beispielsweise ein Clip bzw. eine Klammer, vorgesehen sein, um jegliches Paar der Flächen, welche nicht an die Antennenzuleitungsmittel angeschlossen sind, kurzzuschließen. In gewissen Fällen hat sich dies für eine Erhöhung der Fernseh- Bandselektivität als günstig erwiesen. Das Kurzschließen kann durch einen Schalter oder durch einfaches Entfernen des Clips gesteuert bzw. geregelt werden.
• Falls gewünscht, können, um die Leistung zu verbessern, zwei oder mehr Antennen gemäß der Erfindung miteinander gekoppelt und in Serie gestapelt bzw. angeordnet werden.
• Wenn die Antenne kompakt genug ist, wird es möglich sein, diese in einen Heimfernsehempfänger zu integrieren - beispielsweise in oder an der Rückseite des Empfängers oder selbst (falls die leitenden Flächen ausreichend dünn und optisch durchlässig sind) an der Sichtfläche der Kathodenstrahlröhre.
• Eine bevorzugte Antenne gemäß der Erfindung für eine Verwendung mit einem Heimfernsehempfänger wird nun als ein Beispiel unter Bezugnahme auf die beigeschlossene Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt die Antennen- Draufsicht.
• Die Antenne umfaßt eine Platte bzw. ein Blatt 1 aus einem steifen Karton, welcher durch ein Heißaufprägen von Folien vier in Abstand voneinander angeordnete Aluminiumfolienflächen 3, 5, 7 und 9 laminiert aufweist. Die Aluminiumfolie ist ungefähr 200 · 10&supmin;¹&sup0; dick, wobei dies einen elektrischen Widerstand von etwa 1,5 Ohm pro Quadrat ergibt. Die Folie ist mit einer elektrisch-isolierenden Lackierung überzogen.
• Die Anordnung kann durch ein Kathodenzerstäuben bzw. Sputtern von Aluminium auf die gewünschte Dicke auf einer mit einer Lackierung beschichteten Stütz- bzw. Rückoberfläche hergestellt werden. Das Aluminium wird dann mit einem Klebemittel beschichtet und die Kombination wird als Heißfolie auf die Platte 1 geprägt bzw. aufgebracht, wobei der Klebstoff der Platte benachbart liegt. Die Abstützoberfläche wird abgeschält, um die Platte 1, die Flächen 3, 5, 7, 9 und die Lack-Beschichtung miteinander verbunden zu lassen.
• Jedes Paar von Flächen 3, 5 und 7, 9 ist in Abstand von einer und symmetrisch um eine imaginäre Linie x-x auf der Platte 1 angeordnet.
• Die Antenne ist für eine Verwendung in einer vertikalen Ebene, beispielsweise an einer Wand montiert, ausgebildet bzw. konstruiert und die Zufuhr bzw. Zuleitung für Fernsehsignale kann von jedem Paar der Flächen erhalten werden. Mit den Flächen, welche wie gezeigt geformt sind, ist eine Abnahme von Zuleitungen von den Flächen 3, 5 für Fernsehbänder A, B wirksam bzw. effizient, während eine Abnahme von den Flächen 7, 9 für die Bänder C, D effizienter ist.
• Die Zuleitung bzw. Zufuhr (für die Flächen 3, 5 gezeigt) besteht aus einem Clip bzw. einer Klammer 11, welche(r) ein Paar von Leiterbahnen bzw. Streifenleitern 13, 15 auf die Lackierung an benachbarten Ecken der Flächen 3, 5 anpreßt. Der Kontakt mit der Aluminiumfolie ist kapazitiv durch die zwischenliegende Lackie rung (sie kann jedoch auch ein direkter Metall-Metall-Kontakt ohne eine zwischenliegende Lackierung sein). Ein Kurzschließen des nicht-gespeisten Paars von Flächen (7, 9 wie gezeigt) kann die Band-Selektivität verbessern und dies kann durch ein Kurzschließen über eine kleine Fläche 17 von freiliegender Folie auf jeder Fläche erzielt werden.
• Die Flächen sind in der y-Richtung (normal auf x-x) um einen 1 cm voneinander beabstandet.
• Die Flächen 3, 5 weisen jeweils eine maximale y-Abmessung von 22 cm und eine maximale x-Abmessung von 12 cm auf. Die Flächen 7, 9 weisen eine maximale y- Abmessung von 22 cm und eine maximale x-Abmessung von 18 cm auf. In ihrer nächsten Annäherung sind die Flächen 3, 5 von den Flächen 7, 9 um 15 cm in der x-Richtung (parallel zu x-x) beabstandet.
• In einer weiteren Ausführungsform, welche eine Variante zu der dargestellten ist, sind die zwei Flächen 7 und 9 zusammengefaßt bzw. miteinander verbunden, um eine durchgehende Fläche auszubilden, welche sich quer zu x-x und symmetrisch relativ dazu erstreckt, um als ein einziger Reflektor für die Flächen 3 und 5 zu wirken.

Claims (12)

1. Im allgemeinen planare Antenne oder Flächenantenne, aufweisend:

eine Platte aus elektrisch isolierendem Material (1);

ein erstes Paar elektrisch leitender Flächen (3, 5), die auf der Platte angeordnet sind; und

Antennenzuleitungsmittel (11, 13, 15), die ein erstes und ein zweites Zuleitungselement (13, 15) aufweisen, um einen jeweiligen Zuleitungsanschluß auf jeder der Flächen des Flächenpaars zu bilden;

wobei die zwei Flächen symmetrisch zu einer imaginären Linie (x-x) auf der Platte sind und in einem gewissen Abstand davon angeordnet sind;

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Antenne außerdem ein zweites Flächenpaar mit in einem gewissen Abstand voneinander angeordneten, elektrisch leitenden Flächen (7, 9) oder eine einzelne Fläche aufweist, die auf der Platte angeordnet sind, wobei das zweite Flächenpaar oder die einzelne Fläche längs der imaginären Linie in einem gewissen Abstand von dem ersten Flächenpaar angeordnet ist, elektrisch von dem ersten Paar von Flächen isoliert ist, und symmetrisch zu der imaginären Linie ist.

2. Antenne gemäß Anspruch 1, wobei jede Fläche jedes Flächenpaars zweidimensional ist, mit einer zu der imaginären Linie parallelen x-Achse, und einer dazu orthogonalen y-Achse, wobei die maximale Abmessung jeder Fläche in der x-Richtung ungefähr gleich oder annähernd gleich der maximalen Abmessung in der y-Richtung ist.

3. Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jede Fläche im allgemeinen rechteckig oder trapezförmig ist.

4. Antenne gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, die drei Flächenpaare mit längs der imaginären Linie in einem gewissen Abstand voneinander nebeneinander angeordneten Flächen aufweist, mit Mitteln, um die Antennenzuführungsmittel an das mittlere Flächenpaar anzuschließen.

5. Antenne gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede Fläche eine leitende Folie aufweist, die an dem Plattenmaterial befestigt ist und eine elektrisch isolierende Beschichtung darüber hat.

6. Antenne gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antennenzuleitungsmittel mit den jeweiligen Flächen kapazitiv gekoppelt sind.

7. Antenne gemäß Anspruch 6, wobei die Antennenzuleitungsmittel einen Clip (11) aufweisen, um sie an dem Plattenmaterial zu befestigen und um die Zuleitungselemente in die kapazitive Kopplungsanordnung zu den jeweiligen Flächen zu drängen bzw. zu pressen.

8. Im allgemeinen planare Antenne oder Flächenantenne, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, wenn in oder auf einem Fernsehempfänger vertikal angeordnet.

9. Verwendung einer Antenne gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wenn an einer Wand angebracht.

10. Verfahren zur Herstellung einer Antenne, wobei die Antenne aufweist:

eine Platte aus elektrisch isolierendem Material (1);

ein erstes Paar elektrisch leitender Flächen (3, 5), die auf der Platte angeordnet sind, wobei die zwei Flächen symmetrisch zu einer imaginären Linie (x-x) auf der Platte sind, und in einem gewissen Abstand davon angeordnet sind;

Antennenzuleitungsmittel (11, 13, 15), die ein erstes und ein zweites Zuleitungselement (13, 15) aufweisen, um einen jeweiligen Zuleitungsanschluß auf jeder der Flächen des Flächenpaars zu bilden; und

ein zweites Paar in einem gewissen Abstand voneinander angeordneter, elektrisch leitender Flächen (7, 9), oder eine einzelne Fläche, die auf der Platte angeordnet sind, wobei das zweite Flächenpaar oder die einzelne Fläche längs der imaginären Linie in einem gewissen Abstand von dem ersten Flächenpaar angeordnet ist, elektrisch von dem ersten Paar von Flächen isoliert ist, und symmetrisch zu der imaginären Linie ist;

wobei bei dem Verfahren die Flächen durch Heißprägen bzw. Heißaufprägen einer Folie auf das Plattenmaterial verwirklicht werden.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Folie durch Sputtern gebildet wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Folie ungefähr 200 · 10&supmin;¹&sup0; Meter dick ist.