DE973652C

DE973652C - Foldable flat frame antenna

Info

Publication number: DE973652C
Application number: DEB12029A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl-Ing Schliebs; Erich Tolksdorf
Original assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Current assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Priority date: 1950-10-18
Filing date: 1950-10-18
Publication date: 1960-04-21

Description

Die Erfindung betrifft eine faltbare Flachrahmenantenne insbesondere für tragbare Kleinstempfänger, deren Windungen zwischen zwei Folien aus Isoliermaterial eingebettet sind, dessen relative Dielektrizitätskonstante etwa gleich Eins ist.The invention relates to a foldable flat frame antenna, in particular for small portable receivers, whose turns are embedded between two sheets of insulating material, its relative Dielectric constant is approximately equal to one.

Tragbare Kleinstempfänger, Koffer- oder Reiseempfänger u. dgl. können mit einer Rahmenantenne betrieben werden, die in das Gehäuse dieser Geräte eingebaut oder aufklappbar an einer Gehäusewand befestigt ist. Mit dieser Konstruktion ist die Größe der Rahmenfläche durch die Abmessungen des Gehäuses bestimmt, die aus Gründen des Gewichts und der Handlichkeit möglichst klein gehalten werden. Infolgedessen ist die Leistung und effektive Höhe einer solchen Rahmenantenne sehr gering.Small portable receivers, suitcase or travel receivers and the like can be equipped with a loop antenna are operated that are built into the housing of these devices or that can be opened on a housing wall is attached. With this construction, the size of the frame area is determined by the dimensions of the housing determined, which are kept as small as possible for reasons of weight and handiness. As a result, the performance and effective height of such a loop antenna is very low.

Wegen des Richteffektes von Rahmenantennen ergibt sich die weitere Unbequemlichkeit, daß der Empfänger beim Gebrauch, z. B. in einem Fahrzeug, nicht in beliebiger Lage aufgestellt werden kann, sondern beim Richtungswechsel des Fahrzeuges immer wieder nachgerichtet werden muß.Because of the directional effect of loop antennas there is the further inconvenience that the Receiver in use, e.g. B. in a vehicle, can not be placed in any position can, but must be readjusted again and again when the vehicle changes direction.

Aus diesem Grunde ist eine vom Empfänger getrennte Antenne günstiger, weil diese sich auf beste Empfangsleistung ausrichten läßt, ohne daß die Stellung des Empfängers verändert werden muß. Es fehlte aber bisher an einer Rahmenantenne, die auf der einen Seite klein, leicht und bei Nichtgebrauch bequem tragbar ist, auf der anderen Seite aber eine möglichst große Empfangsempfindlichkeit gewährleistet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu-For this reason, an antenna that is separate from the receiver is cheaper because it works best Can align received power without having to change the position of the receiver. So far, however, there was no loop antenna, which on the one hand was small, light and when not in use is conveniently portable, but on the other hand the greatest possible reception sensitivity guaranteed. The object of the invention is to

909· 765/20909 765/20

gründe, eine Rahmenantenne zu schaffen, die diese Eigenschaften aufweist und darüber hinaus noch sehr einfach und billig herzustellen ist.reasons to create a loop antenna that has these properties and more is very easy and cheap to manufacture.

Bekanntlich ergibt sich die Klemmenspannung Δ U eines Rahmens unter der Annahme einer seitlich einfallenden Welle (Pfeilrichtung in Fig. i) aus den Teilspannungen U₂ und U₁ nach dem Vektordiagramm der Fig. 2. Ihre Größe ist gegeben durch den absoluten Betrag | U₁ 1 und [ U₂ \ und denAs is known, the terminal voltage Δ U of a frame, assuming a laterally incident wave (direction of the arrow in FIG. I), results from the partial voltages U ₂ and U ₁ according to the vector diagram in FIG U ₁ 1 and [ U ₂ \ and den

ίο Phasenwinkel φ. Sie wächst also mit der Rahmengröße und der Zahl der hintereinandergescbalteten Rahmenwindungen. Zur Bildung einer faltbaren Rahmenantenne hat man bereits mehrere Windungen des Antennenleiters auf ein großflächiges Textilgewebe aufgenäht oder zwischen Bahnen oder Folien aus Isoliermaterial, dessen relative Dielektrizitätskonstante etwa gleich Eins ist, wie Textilstoff oder Gummi, eingebettet und auf diese Weise auch als Flachrahmen ausgebildete, vom Empfänger getrennte Rahmenantennen hergestellt.ίο phase angle φ. So it grows with the frame size and the number of frame windings connected one behind the other. To form a foldable loop antenna, several turns of the antenna conductor have already been sewn onto a large-area textile fabric or embedded between strips or foils made of insulating material, the relative dielectric constant of which is approximately equal to one, such as textile or rubber, and in this way also designed as a flat frame by the receiver separate loop antennas made.

Diese bekannten faltbaren Rahmenantennen sindThese are known foldable loop antennas

aber recht unempfindlich. Der Phasenwinkel φ (Fig. 2.) ist nämlich außer durch die geometrischen Abmessungen des Rahmens auch durch die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in der Rahmenflächebut quite insensitive. The phase angle φ (FIG. 2) is namely not only due to the geometrical dimensions of the frame but also due to the propagation speed of the electromagnetic wave in the frame surface

γ_ε.μγ _ε .μ

(worin c die Fortpflanzungsgeschwindigkeit im freien Raum ist) bestimmt, kann also durch die Vergrößerung der Dielektrizitätskonstante ε und/ oder der Permeabilität μ vergrößert werden.(where c is the speed of propagation in free space), can therefore be increased by increasing the dielectric constant ε and / or the permeability μ .

Es ist bekannt, die räumlichen Abmessungen eines gestreckten Antennenleiters dadurch zu verkleinern, daß er in ein kompaktes Medium, vorzugsweise hoher Dielektrizitätskonstante, eingebettet wird. Die dadurch erzielte Empfindlichkeitssteigerung ist aber nicht sehr groß, weil die zur Einbettung geeigneten Medien keine allzu hohen Dielektrizitätskonstanten haben. Zudem vergrößert 'sich bei einer Rahmenantenne mit der Dielektrizitätskonstanten gleichzeitig die schädliche Windungskapazität. Andererseits ist es auch bekannt, die Empfindlichkeit der Rahmenantenne dadurch zu erhöhen, daß man innerhalb der Rahmenwicklung mindestens eine zur Rahmenebene parallele Schicht aus Hochfrequenzeisen anordnet. Diese Maßnahme hat noch den Vorteil, daß mit der PermeabilitätIt is known to reduce the spatial dimensions of a stretched antenna conductor by that it is embedded in a compact medium, preferably with a high dielectric constant will. The increase in sensitivity achieved in this way is not very great because the for Media suitable for embedding do not have excessively high dielectric constants. Also enlarged '' In the case of a loop antenna, the dielectric constant also reduces the harmful winding capacitance. On the other hand, it is also known to increase the sensitivity of the loop antenna as a result increase that there is at least one layer parallel to the frame plane within the frame winding arranged from high frequency iron. This measure also has the advantage that with the permeability

die Rahmeninduktivität und damit die Rahmengüte A= -p- in günstigem Sinne wächst.the frame inductance and thus the frame quality A = -p- grows in a favorable sense.

Durch geeignete Wahl des induktiven Blindwiderstandes als Funktion der Windungszahl und Permeabilität sowie des Ohmschen Widerstandes R läßt sich für den zu empfangenden Frequenzbereich jeweils ein Optimum der Rahmengüte erreichen. So ist beispielsweise schon eine Rahmenantenne vorgeschlagen worden, deren Windungen in den Randzonen eines plattenförmigen Isolierstoffträgers in diesem eingebettet sind, während im Innenraum der Rahmenwicklung wenigstens eine Hochfrequenzschicht in die Trägerplatte eingelegt ist.By suitable choice of the inductive reactance as a function of the number of turns and permeability as well as the ohmic resistance R , an optimum frame quality can be achieved for the frequency range to be received. For example, a loop antenna has already been proposed, the turns of which are embedded in the edge zones of a plate-shaped insulating material carrier, while at least one high-frequency layer is inserted into the carrier plate in the interior of the frame winding.

Ganz abgesehen davon, daß diese bekannte Rahmenantenne unhandlich, starr und nicht zusammenfaltbar ist, ist deren Herstellung durch die Einlagerung der Windungen und des Hochfrequenzeisens in die Trägerplatte umständlich und kostspielig. Außerdem wird bei dieser Anordnung des Hochfrequenzeisens nicht die größtmögliche Steigerung der Empfindlichkeit erzielt, da das Hochfrequenzeisen eine verhältnismäßig kleine Fläche, nämlich die Fläche innerhalb des Wicklungsraumes, ausfüllt, während die von den Windungen eingenommene Fläche vom Hochfrequenzeisen frei ist.Quite apart from the fact that this known loop antenna is unwieldy, rigid and cannot be folded up is, its production is through the incorporation of the windings and the high-frequency iron into the carrier plate cumbersome and expensive. In addition, with this arrangement, the high frequency iron not achieved the greatest possible increase in sensitivity, because the high frequency iron a relatively small area, namely the area within the winding space, fills, while the area occupied by the windings is free from the high-frequency iron.

Demgegenüber wird eine faltbare Flachrahmenantenne, insbesondere für tragbare Kleinstempfänger, deren Windungen zwischen zwei Folien aus Isoliermaterial eingebettet sind, dessen relative Dielektrizitätskonstante etwa gleich Eins ist, erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß über die gesamte Ausdehnung der Antenne einschließlich des Windungsraumes ein hochpermeabler Werkstoff mit kleinen Wirbelstromverlusten fein verteilt zwischen den Folien oder im Folienmaterial eingebettet ist.In contrast, a foldable flat frame antenna, especially for small portable receivers, the turns of which are embedded between two sheets of insulating material, their relative dielectric constant is approximately equal to one, improved according to the invention in that over the entire Extension of the antenna including the winding space a highly permeable material with small eddy current losses finely distributed between the foils or embedded in the foil material is.

Das Wesen der Erfindung besteht demnach darin, daß der hochpermeable Werkstoff in solch feiner Verteilung, daß die Wirbelstromverluste gering bleiben und den Ohmschen Widerstand nicht merkbar vergrößern, zwischen den gesamten Flächen der Folien oder in der gesamten Fläche des Folienmaterials, einschließlich des Windungsraumes eingebettet wird. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß ein Hochfrequenzeisenpulver auf einem geeigneten Folienträger, z. B. Papier, Leinwand, Karton oder Kunststoff, aufgebracht oder in ihm enthalten ist und zwischen die Deckfolien ein- oder mehrlagig eingelegt wird.The essence of the invention is therefore that the highly permeable material in such a fine Distribution that the eddy current losses remain low and the ohmic resistance is not noticeable enlarge, between the entire areas of the foils or in the entire area of the foil material, including the winding space is embedded. This can e.g. B. happen by that a high frequency iron powder on a suitable film carrier, for. B. paper, canvas, cardboard or plastic, applied to or contained in it and in one or more layers between the cover films is inserted.

Im Gegensatz zu der vorbekannten Rahmenantenne erstreckt sich also bei der erfindungsgemäßen Ausführung das Hochfrequenzeisen über die gesamte Ausdehnung der Antenne, bedeckt also auch die von den Windungen eingenommene Fläche. Auf diese Weise erfüllt das Hochfrequenzeisen die größtmögliche Fläche einer Rahmenantenne mit vorgegebenen Maßen, so daß auch ein Optimum der Empfindlichkeit erreicht wird.In contrast to the previously known loop antenna, so extends in the case of the invention Execution of the high-frequency iron over the entire extension of the antenna, i.e. covered also the area occupied by the windings. In this way the high frequency iron fulfills the largest possible area of a loop antenna with predetermined dimensions, so that an optimum of the Sensitivity is achieved.

Außerdem läßt sich die erfindungsgemäße Antenne schnell und ohne große Kosten herstellen, da das Hochfrequenzeisen auf einfache Weise, z. B. maschinell, gleichmäßig auf die gesamte Fläche der Folienbahnen aufgebracht oder in diese eingebettet werden kann.In addition, the antenna according to the invention can be produced quickly and at low cost because the high frequency iron in a simple way, e.g. B. machine, evenly over the entire surface of the Foil webs can be applied or embedded in them.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Folien in Form eines großen Blattes, etwa im Zeitungsformat, zugeschnitten und miteinander verklebt oder auf eine andere geeignete Weise verbunden. Diese Doppel- oder Mehrfachfolie kann weiterhin nach Art von Landkarten unterteilt, geknifft oder sonstwie derart ausgebildet sein, daß sie bei Nichtgebrauch heftartig auf ein Taschenformat zusammengefaltet und in dieser Weise in einer Bereitschaftstasche der Empfängerverkleidung oder sonst einem geeigneten Ort mitgeführt werden kann. Es ist durch Versuche und geeigneteAccording to a preferred embodiment of the invention, the films are in the form of a large Sheet, for example in newspaper format, cut and glued together or on another suitable Way connected. This double or multiple film can also be subdivided according to the type of map, be pinched or otherwise designed so that when not in use it is like a pocket size folded up and in this way in a ready-to-use case on the receiver cover or any other suitable place. It is through trials and appropriate

Wahl der Werkstoffe und Zahl und Dicke der Folien möglich, eine Rahmenantenne von verbesserter elektrischer Wirksamkeit in Form eines faltbaren Blattes von geringem Gewicht und ausreichender Lebensdauer herzustellen, die bequem zu handhaben ist. Die Dielektrizitätskonstante der Folien soll dabei zweckmäßig vom Wert ι nicht abweichen. Fig. 3 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in ausgebreitetem Zustand, Fig. 4 dieselbe in zusammengefaltetem Zustand. Zwischen die äußeren Folien 1 ist z. B. eine flexible Hochfrequenzlitze 2 in mehreren Windungen η eingelegt und, z. B. an einer Ecke 3, die mit einer Verstärkung 4 versehen ist, herausgeführt. Die Windungen können auch nach Art der gedrückten Schaltungen auf eine Folie aufgebracht sein. Sie werden in Hochfrequenzei'senpulver eingebettet, das ebenfalls auf Folien aufgebracht oder in solchen enthalten ist; es läßt sich derart ein optimales VerhältnisChoice of materials and number and thickness of the foils possible to produce a loop antenna of improved electrical efficiency in the form of a foldable sheet of light weight and sufficient life, which is convenient to handle. The dielectric constant of the foils should expediently not deviate from the value ι. FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the invention in the expanded state, FIG. 4 shows the same in the folded state. Between the outer foils 1 is z. B. inserted a flexible high-frequency braid 2 in several turns η and, for. B. at a corner 3, which is provided with a reinforcement 4, led out. The turns can also be applied to a film in the manner of the pressed circuits. They are embedded in high-frequency iron powder, which is also applied to foils or contained in such; it can be such an optimal ratio

ao zwischen Leistung und Gewicht der Anordnung einstellen. Die Zuleitung 5 kann an ihrem freien Ende einen Kleinstecker 6 mit Kontakten zum Anschluß an die Antennenbuchsen eines tragbaren Empfangsgerätes besitzen. Die Deckfolien 1 können in bekannter Weise gegen Feuchtigkeit imprägniert sein oder aus Kunststoff bestehen.Adjust ao between power and weight of the arrangement. The feed line 5 can at its free End of a small plug 6 with contacts for connection to the antenna sockets of a portable Own receiving device. The cover films 1 can be impregnated against moisture in a known manner be or made of plastic.

Claims

Patent claims:

i. Foldable flat-frame antenna, especially for portable micro-receivers, the turns of which are embedded between two sheets of insulating material, the relative dielectric constant of which is approximately equal to one, as it is characterized by the fact that a highly permeable material with small eddy current losses is finely distributed between the over the entire extent of the antenna including the winding space Foils or is embedded in the foil material.

2. loop antenna according to claim 1, characterized in that one or more intermediate films, which contain high-frequency iron powder, are inserted between cover foils.

3. Loop antenna according to claim 1, characterized in that the turns of the antenna conductor are printed on one of the foils.

4. Loop antenna according to the preceding claims, characterized in that the Cover foils are impregnated against moisture.

5. loop antenna according to the preceding claims, characterized in that the Films are set up for folding in the manner of maps.

Considered publications:

German Patent No. 157344;

Swiss patents No. 112 108,
245550;

French Patent No. 626921;

Prospectus of the company Paul Höffener, Berlin,
August 1950.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings