DE8812235U1 - Magnetische Sende- und/oder Empfangsantenne - Google Patents

Description

Karl Boua, SternstraBe TU, 5600 Wuppertal 2 MagnetiBche Sende- und/oder Empfangsantenne.

Die Erfindung betrifft magnetische Sende- und/oder Empfangeantennen mit besondere hohen Wirkungsgrad. Magnetische Antennen auch unter der Bezeichnung Rahmen- oder Loopantennen bekannt, beatehen im wesentlichen aua einer Induktivität in Form einer oder mehreren verhältnismäßig großen Windungen und einer Kapazität als Feet- oder Drehkondensators. Die Windung und der Kondenaator bilden einen ParalellBchuingkreis hoher Güte, der beim Empfang bevorzugt den magnetischen Anteil der elektromagnetischen Schwingungen aufnimmt. Beim Senden erzeugt der durch den Schwingkreis fließende Strom zunächst ein magnetisches Feld.

Die Hauptvorteile magnetiacher Antennen sind kleinste Bauform, Achtercharakteristik in der Horizontalebene, hohe Selektion und abhängig vom Drehkondensator große Frequenzbereichs bei niedrigen Stehwellenverhältnis.

Der wesentliche Nachteil magnetiacher Antennen iat deren niedriger Strahlungaauiederatand der kleiner ala 1 Ohm iat. In der Praxis werden aber nur Werte von einigen Milliohm bis einigen Zehntelohm erreicht, aodaß schon kleinste Uerlustwiederstönde den Wirkungsgrad der Antennen stark verringern.

Die VerlustüjiederstSnde treten besonders an den Verbindungsstellen zwischen dem Antennenrahmen und dem Kondensator sowie den Schleifkontakten des Knndensator-Rotars auf.

Auch bei breitf läch^g^n·', * g*u_#Uen^Lbtviib[Sndungen zwischen den Rohrenden des Rahmens und den KandenseiuranschlUBen lassen sich ohmsche liliederstandsverluste nicht vermeiden. Bei einigen Ausführungen werden die Rotor-Schleiferverluste, durch den Einsatz von Doppelkondenaatoren, deren Rotorplatten nur zur kapazitiven Kopplung genutzt werden, beseitigt. Dabei halbiert eich deren Kapazität und die Drehkondensatoren werden zu groB und teuer. Zur Abstimmung der Magnetantenne auf die Arbeits-Frequenz verstellt ein Betriebemotor den Drehkondensator. Der Getriebemotor und dessen Zuleitungen stören die Symetrie der Antenne und nehmen einen Teil der ausgestrahlten Energie auf.

Zweck der Erfindung ist es die angeführten Uerlustwiederstttnde ganz zu beseitigen oder so klein wie möglich zu halten, den üblichen Drehkondensator durch eine anders gestaltete Kapazität zu ersetzen, alle in das Antennensystem ragende, elektrisch leitende Teile zu vermeiden und/oder die Antennen-Schwinakreiskapazität so zu gestalten, daB sie beim Empfang au"h zur Aufnahme und beim Senden zur Abatra>ilung des elektromagnetischen Feldes beiträgt.

ErfindungsgemäB wird dieses Ziel dadurch erreicht, daB sich die Endabschnitte des zum Antennenrahmen gebogenen Rohres, Flach-oder Profilstabes überlappen und einen Kondensator bilden dessen Kapazität von der Überlappungslinge und/oder den Abstand der Endabachnitte zueinander vorbestimmt oder variabel während des Funkbetriebes einstelbar ist.

Sehr große Frequenzbereiche werden durch lange, parallel geführte Ringenden und/oder durch zusätzlich an die Ringenden

annelötete HonuenBa\.m'r'jfhek.thb>.$rT4$lctit*. Diese können so gestaltet sein, daß sie aktiv zur Aufnahme und Ausstrahlung des elektromagnetischen Feldes beitragen. Zur Vergrößerung der Bandbreite führen auch in sich verschachtelte Ausführungen deren Antennenringe nicht nur induktiv oder galvanisch sondern auch kapazitiv miteinander gekoppelt sind.

Weitere Merkmale und Vorteile nach der Erfindung seien anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäB ausgebildeter Antennen tfirgestellt sind. Die den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können bei anderen AusfUhrungsformen der Antennen einzeln oder In beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 in der Vorderansicht eine magnetische Antenne mit,

während des Funkbetriebes, abstimmbarer Kapazität, Fig. 2 in der Vorder- und Draufsicht den obere Teil der

Antenne aus Fig. 1 mit zusätzlichen Kcndensator-

platten,

Fiⁿ- 3 SiDBP^Sl^S ^ &Pgr; ds⁷* Un^Hor-nnH Dr2lifsic!*!t d S &Pgr; O ti S I* S Teil der Antenne aus Fig. 1 mit kammartiger Endkapazität,

Fig. i« in der Vorderansicht eine magnetische Antenne deren Induktivität aus zwei Windungen besteht,

Fig. 5 eine Ausführungaform mit zwei ineinander geschachtelten Antennenringen in der Vorderansicht,

Fig. 6 in der Vorderansicht &egr;&iacgr;&pgr;&egr; ^eitere Ausführung mit zwei ineinander geschachtelten Antennenring« ■

Fig. 7 eine Ausführungsform mit sich ändernder Elementbreite in de Vorder- und Seitenansicht und in

Fig. &thgr; in der Vorderansicht eine Antenne bei welcher deren, verläoqer.teF Kondeneator stark zum Empfang und zur St*reril«un^· tie

Die, in Fig. 1 in deri UordertariyLcHt ttarSeatellte, magnetische ti

Antenne ist abstimmbar. Ein, zu einen Ring 1, gebogener Alu- '.'-Flachstab ist die Antennen-Induktivität und dessen sich über- | läppenden Enden bilden die Kondensatorplatten 2 und 3. An der &Iacgr;

j* Kondensatorplatte 2 ist eine Führungebuchse k befestigt durch uielche der aus Isoliermaterial gefertigte Uerstellstab 5 zur Kondensatorplatte 3 geführt uird und über die Halterung 6 mit der Kondensatorplatte 3 fest verbunden ist. Der untere Teil des Uerstellstabes 5 durchläuft die Führungsbuchse 7 an der Ringmitte und ragt mit seinem Gewinde B in das Geuinderohr 9, das auf der Achse ID des Getriebemotors 11 befestigt ist. Je nach Drehrichtung des Getriebemotors schiebt oder zieht das Geuinderohr 9 den Uerstellstab 5 nach oben oder unten. Damit sich nur die Kondensatorplatte 3 verstellt ist zuischen der Führungsbuchse k auf der Kondensatorplatte 2 und der FUhrunqsbuchse 6 auf der Ringmitte ein, teilweise im Schnitt dargestelltes, aus Isoliermaterial gefertigtea Abstandarohr 12 vorgesehen. Das Abetanderohr 12 dient gleizetig zur Führung des Uerstelletabee 5 und zur mechanischen Stabilisierung dee Antennensyatamee. Die Rahmenantenne ist im dargestellten Beispiel über die Gammaleitung 13 galvanisch mit dem Antennenkabel 1*4 verbunden.

Die Verkleinerung des Flachstabquerschnittes durch die Bohrungen für den V/erstellstab IHBt eich durch Anordnung der Verstellvorrichtung dicht neben den Antennering vermeiden. Statt des Flachetabes kann auch ein Alu- oder Kupferrohr verwendet werden, dafür sollten dessen Rohrenden in der Länge des Kondensators flachgedrückt oder zerschnitten und aufgerollt sein. Mit der beschriebenen, aus elektrisch nichtleitenden Material

gefertigten Werstfearei'nrfcJUu/fg »Artn&rt zwei oder mehrere, zu einer Gruppe gehörende, Antennen abgestimmt uerden. Die in Fig.1 gezeigte Kapazitäteabstimmumg kann auch durch anders gestaltete Stellelemente uiie z.B. Nocken, Excenter, Kegel oder Stufenscheiben vorgenommen uerden.

Die Kapazitätsänderung des Kondensators iat auch durch das Verkürzen oder Verlängern der sich überlappenden Rohroder Flachstabenden möglich, uiie sich auch die beschriebene Antenne mit einfachen, festeingestellten Abstandehalheltern auf einer vorbestimmten Frequenz einstellen IHBt.

Den höchsten Gewinn bei größten Strahlungsuiederstand und hoher Sendeleistung erzielt die beschriebene Antenne mit einer Rohr-oder Fischstablänge von nicht ganz lambda/2 wobei sich schon mit kurzen Überlappungen (Kondensatorplatten) und verhältnismäßig großen Abständen die notwendige Sthuingkreiskapazität erzielen läßt. Sollten PlatzgrUnde zu einen sehr kleinen Ringdurchmesser führen, muß die Überlappung länger und die Flachstabreite größer sein.

In Fig. 2 ist eine Ausführungen des oberen Teiles der Antenne nach Fig. 1 in der Worder- und Draufsicht, mit großer Kondensatorkapazität, dargestellt. An die sich überlappenden Ringenden 15 und 16 des Antennenringes 17 sind die Handenaatorplatten 1&THgr; und 19 angeschraubt oder besser so angelötet oder angeschweißt, daß die Flächen der Schweißnähte 20 und 21 zusammen mit den Schweißnahtflachen 22 in den Aussparungen 23 an den Ringenden 15 und 16 größer wie der Querschnitt des Flschstabes sind und so, such bei niedrigerer Leitfähigkeit der Schweißverbindung, den ohm-.«>>··< aiiSuSrstsr!d &mdash;sr Antenne nicht

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Das, in der Fig. 3"*Urflifer'.u'cJiid^r-'ilfteiilBraufeicht, gezeigte

Oberteil der Antenne' nach Vig'.' 1 u'riteVacheidet aich von den vorangegengenen Auaführungsbeiapifelen dadurch, daB an den Antenneringenden Zk und 25 kammartig gestaltete, ineinander greifende Kondeneatorplatten 26 und 27 angeschraubt, angelötet oder angeschweißt sind, aodaB aich die Kapazität dea Antennenkondensators schon bei kleinen Ausmaßen stark vergrößert. Ea ist aber auch möglich die Ringenden Zk und 25 as kamm- oder zahnartig zu verformen und berührungslos ineinander greifen zu lassen, daB sich die KapazitMt der Antenne ahne zusätzlich angebrachte Kondensatorplatten auf die gewünschte Größe einstellen und auch verstellen 18Bt.

In Fig.<t ist, in der Vorderansicht, eine magnetische Antenne schematisch dargestellt deren Induktivität aus zuei spiralförmig angeordneten Windungen besteht. Die Windungen 28 und 29 sind aus einen Alu- oder Kupferflachband zum Antennenring geformt. Die Flachbandenden bilden, mit der Unter- und Oberseite des Bandabachnittea dazwischen, die Kodensatarplatten 30, 31, 32 und 33. Die Einstellung der Kondeneatarkapazitäten erfolgt durch Rechte*- und Linksgeuiindeabschnitte 3k und 35 am Ueretellstab 36 welche durch die Gewindebuchsen 37 und 38,an den Kondensatorplatten 30 und 33,laufen. Die, an die Fuhrungebuchse 39 auf der» Kondenaatorplatten 31 und 32, anliegenden Stellringe kü und <»1, am Verstellstab 36 verhindern dabei das Verstellen der Kondeneatorplatten 31 und Je nach Drehrichtung des Getriebemotors k2 werden die Abstände zwischen den Kandensatorplatten größer oder kleiner.

Die Ankopplung der Antenne an das Antennenkabel kann mittels einer nicht dargestellten Kopplungsschleife induktiv, kapazitiv oder wie in Fig. 1 gezeigt galvanisch erfolgen.

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Die, in Fig. 5 in p*4'Ua*0e*Btrjtt:tit; !dargestellte Antenne

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besteht bub zwei ineinander geschachtelten Antennen nach Fig. 1 deren Kapazitätseinstellung mit einer Verstellvorrichtung, ähnlich der in Fig. 3 beschriebenen, geschieht. Dabei können die von den Ringenden gebildeten Kondensatorplatten i»3, kk, k5 und k6 so angeordnet sein, daß der aussere Ring kl mit dem inneren Ring kB nicht nur induktiv sondern über die Ringenden auch kapazitiv gekoppelt ist. Die galvanische Verbindung beider Antennenringe uird durch das Isolierteil kB verhindert. Die Ankopplung der Antenne an das Antennenkabel erfolgt z.B.induktiv über eine nicht dargestellte Kopplungsschleifeschleife.

Bei der in Fig. 6 ebenfalls in der Vorderansicht dargestellten Antenne bilden die Kondensatorplatten 50 und 51 des Suaseren Antennenringea 52 die eine, und die Kondensator platten 53 und 5k des inneren Antennringes 55 die andere Abstimmkapazität. Die Antennenringe 52 und 55 sind an der Antennenmitte 56 und/oder an weiteren Stellen 57 und 5&THgr; galvanisch miteinander verbinden.

In Fig. 7 1st, in der Vorder- und Seitenansicht, pine Antenne nach der Erfindung ddrgestellt deren Antennenring 59 aus einen sich von der Mitte 60 zu den Kondensatorpiatten 61 und 62 verbreitenden Element gefertigt lat. Im gezeigten Beiapiel ist die Arbei taf requcni. tier Antenne mittels der Abstandhalter 63 und 6k fest eingestellt. Das Antennenelement kann aber auch so gestaltet sein, daß rs sich von der Mitte zu den Enden hin verjüngt. Natürlicn können auch bei dieser AusfUhrungsform die Kondensatorplatten uie in den voran gezeigtsn Beispielen verstellbar angeordnet sein. Die Schleifs 65 difr.nt zur Ankopplung dsr Antenne sn de· Antennenk*b<?I:

Die, in Fig. &thgr; in ^r^yorderfafiyicrtt; .'drfrgeatell te Anten» ne unterscheidet sich von den in den oben gezeigten AusfUhrjngsbeispielen besonders dadurch, daß der zum Ring 66 gebogene Teil des Flachstabea, im verhältnis zu der Länge der, die Kandensatorplatten 67 und 6&THgr; bildenden Enden, klein ist. Durch die dargestellte Ausführung und besonders ausgeprägt, bei der Verlängerung &zgr; .B einer Kondensatorplatte oder der, teilweise nicht parallelen Unterführung der Kondenaatorplatten, ändert sich wesentlich des Strahlungsdiagramm der Antenne. Gleichzeitig kommt zur magnetischen, eine Elektromagnetische Strahlungskomponente hinzu. Aus mechanischen Gründen kann es vorteilhafter sein die verlängerten Kondensatorplatten in Form eines Stabes 69 oder Drohten 70 und 71 weiter zu führen.

Zur Bündelung der Strahlrichtung werden Antennen oft zu Gruppen von zwei oder mehreren Strahlern angeordnet. Wegen der Schmalbandigkeit magnetischer Antennen und dem aufwändigen Einstellen auf die Arbeitsfrequenz mit teueren Kondensatoren und Getriebemotoren wurde jedoch davon bisher kein Gebrauch gemacht. Die erfindungegemäBen Antennen lassen sich einfach und mit geringen Aufwand zu Gruppen anordnen. Hierzu tragen die Kondensatorformen und beaonders die Vorrichtungen zur Einstellung der Kondensatorkapazitäten bei. Mit nur einen Getriebemotar und einen für die gewünschte Antennenzahl verlängerten Verstellstab 5 nach Fig. 1 oder 36 nach Fig. 5 laasen sich mehrere nebeneinander, übereinander oder hintereinander angeordnete Antennen auf die Arbeitsfrequenz einstellen. Dabei ist es vorteilhaft zwischen den einzelnen Antennen Distanzstücke vorzusehen mit deren Hilfe sich die Antennengruppe auf größte Bündelung, Breitbandigkeit Qtier'qutes'.UtJr^'iWckuiärtsverhältnis einstel-

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Claims (7)

&idigr; · m · &bull; &diams; &psgr; ·

1. Verluetarme magnatiache Empfangs- und/oder Sendeantenne dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden (2, 3, 15, 16, Zk und 25) eines, zur Antenneniduktivität geformten Rohres, Drahtes, Flach- oder Profilstange (1, 17, 2&THgr;, 29, kl, kB, 52, 55, 59 und 66) berührungeine als Kondensatorplatten ( 2, 3, 18, 19, 30, 31, 32, 33, k3, kk, k5, 46, 51, 52, 53, 5k, 61, 62, 67 und 6B) überlappen und parallelgeführt die Antennenkapazität bilden.

2. Antenne nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daB diü von den Antennringenden gebildeten Kandensatorplatten von Isolatoren (5, 3k, 35, 36, kO, kl, 63 und 6k) fsst oder verstellbar in der Uberlappungslänge und/oder den Abstand der Überlappungen zueinander gehalten werden.

3«. Antenne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur KapazitätavergröBerung an die Antennenringenden Stäbe, Platten (18 und 19) oder kammförml- ) ge Profile (26 und 27) angeschraubt, angelötet oder angeschweißt sind.

k. Antenne nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur QuerschnittvergröBerung der Lötader Schweißverbindungen die Ringenden mit Aussparungen (23) versehen sind und an diesen zusätzliche Kondensatorplatten (18 und 19) angelötet oder angeschweißt sind.

5. Antenne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrenden der Ringantenne flachgegedrückt oder zersägt, sich als Kondensatorplatten gegenüber stehen. ····

6. Antenne nach einen''oijel·* liertreKeh !Arttfp'iiüchen 1 bis 5, d adurch gekennzeichnet, daB der Abstand

f zwischen den Kondenaatorplatten (2 und 3) von einem Uer-

stellatab (5),dessen Geuinde (B) im Gewinderohr (9) am Ge-

triebemotar (11) je nach Drehrichtung die Kondenaator- ;·, platte (2) nach oben oder unten verstellt, bestimmt wird

!; und ein Abstandrohr (12) die Poeition der Kondensatorplat-

te (1) festhält.

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7. Antenne nach einen oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB &Egr;&lgr;;&igr; Kupfer-

oder Alu-Flachband spiralförmig zu zwei oder mehreren Windungen (2&THgr; und 29) geformt ist i¹ Td die Flachbandenden mit der Unter- und Oberseite dee Bandabschnittes dazwischen, verstellbare Kondenaatorplatten (30, 31, 32 und 33) bilden.

&THgr;. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daB zur Einstellung Ger Kondenaatorkapszitäten Rechts- und Lingsgewindeabschnitte (34 und 35) am , Jerstellstab (36), die durch Gewindebuchsen (37 und 38) an

den Flachbandendert laufen, vorgesehen sind wobei auf dem Verstellstab befeatigte Stellringe (40 und U1) an die FUhrungsbuchse (39) am Flachbandabschnitt zwischen den Ringenden drehbar anliegen und das V/erstellen der Kondensatorplatten (31 und 32) verhindern.

9. Antenne nach einen oder mehreren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB zwei oder ₍ mehrere Antennenringe (47, UB, 52 unu 55) ineinander ge-

schachelt das Antennensystem bilden und die einz^lnsn Kings durch Iaolierteile (<*9) elektrisch getrennt ader durch Verbindungsstücke (56, 57 umJ 5&THgr;) galvanisch verbunden sind.

10. Antenne nach einen lober &bull;mrfrtr^rGp"eijB¹prüchen 1 bis 6 und An-

spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daB die Kondensetorplatten (50, 51, 53 und 5U) Jedes Antennenringes (52 und 55) getrennte Abstimmkapazitäten bilden oder die Kondenaatorplatten (U3, UU, U5 und U6) der Ringe C<7 und Ua) untereinander gemeinsame Abstimmkapazitäten bilden.

11. Antenne nach einen oder mehreren Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daB sich die Breite des Antsnnenringee (59) unn der Mitte (60) zu den Kondensatorplatten (61 und 62) hin verbreitet oder verjüngt.

12. Antenne nach einen oder mehreren Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daB der zum Ring (66) geformte Teil eines Stabes im Verhältnis zu der Länge der, die Kondenaatorplatten (67 und 6&THgr;&Idigr; bildenden Enden klein ist.

13. Antenne nach einen oder mehreren Ansprüchen 1 bis 12, d a gekennzeichnet, daß an eine der Kondeneatorplatten länger ist oder beide Kondensatorplätten (G7 und 68) teilweise nicht parallel weitergeführt sind und/oder an die Kondensatorplatten ein Uerlängerungaatab (69) oder Verlängerungsdrähte (70 und 71) angeschlossen sind.

1U. Antenne nach einen oder mehreren Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle, nicht zur Antenneninduktivität oder -kapazität gehörenden Teile aus elektrisch nichtleitenden Material gefertigt sind.

15. Antenne nach einen oder mehreren Ansprüchen 1 bis 1U, dadurch gekennzeichnet, daB durch einen Verstellstab, mehrere zu einer Antennengruppe gehörende Antennenringe, gj.,eifihzeit?-cj,,abgestimmt werden.