EP1540767A1 - Antennenanordnung mit einem flächendipol - Google Patents

Antennenanordnung mit einem flächendipol

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EP1540767A1
EP1540767A1 EP03750529A EP03750529A EP1540767A1 EP 1540767 A1 EP1540767 A1 EP 1540767A1 EP 03750529 A EP03750529 A EP 03750529A EP 03750529 A EP03750529 A EP 03750529A EP 1540767 A1 EP1540767 A1 EP 1540767A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna arrangement
arrangement according
dipole
pass filter
connecting lines
Prior art date
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Ceased
Application number
EP03750529A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Schillmeier
Gerhard Stadler
Ralf Exler
Andreas Wild
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kathrein SE
Original Assignee
Kathrein Werke KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kathrein Werke KG filed Critical Kathrein Werke KG
Publication of EP1540767A1 publication Critical patent/EP1540767A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement with a dipole according to the preamble of claim 1.
  • Dipole antennas are well known. They can be used to receive a wide variety of frequencies. The length of the dipole halves depends on the frequency range to be transmitted.
  • area dipoles are known in principle, the dipole halves of which consist, for example, of two rectangular conductive dipole halves, which can also be formed, for example, on a substrate in the form of a printed circuit board.
  • Area dipoles of this type can be used, for example, for DVB-T reception. On the one hand, however, they do not have a quality which is sufficient for many applications and / or, above all, do not have adequate broadband capability, especially if they are implemented in a comparatively compact design in relation to the operating wavelength should be.
  • an antenna arrangement with an area dipole for example for the UHF band, that is to say for a frequency range which extends from approximately 470 MHz to 862 MHz.
  • a generic antenna arrangement has become known from DE 34 05 044 C1. It comprises an area dipole, the dipole halves of which are provided with end regions running towards one another. There is a connection line connected to each, which leads to two amplifiers. The outputs of the amplifiers are then connected together via a transmitter in the form of a summing element and connected to a common connection point, preferably in the form of a coaxial connection.
  • the antenna according to the invention should be comparatively small and should preferably be operable in two frequency bands, namely, for example, in the UHF band and in the VHF band.
  • the antenna should also be suitable for trouble-free operation.
  • the antenna arrangement according to the invention also consists of an active antenna with an amplifier arrangement.
  • Each dipole half is provided with a separate connection line at the dipole ends to be pointed towards one another (in the middle), in each of which an amplifier module is arranged.
  • the antenna according to the invention has such good properties as if it consisted of two separate individual antennas, one of which would be optimized, for example, for receiving the VHF band and the other individual antenna for receiving the UHF band!
  • the antenna according to the invention is optimized for minimal noise. This is realized by the further surprising feature that each dipole half is initially assigned its own amplifier stage. The outputs of the amplifier stages are then brought together, a coplanar line connecting here in a preferred embodiment, which leads to a coaxial cable connection.
  • the antenna according to the invention is characterized in that at least one and preferably a plurality of filter arrangements or filter modules are provided, with which it is possible to suppress certain frequencies which hinder optimal operation.
  • Such frequency bands to be suppressed can, for example, be radio frequency bands or also certain mobile radio frequency bands.
  • the connecting lines that is to say the lines between the end regions of the dipole halves and the respective downstream amplifier, have a capacitive coupling, in other words a capacitance. This means that also improved the electromagnetic compatibility (improved EMC protection).
  • a high-pass filter is also provided between the two dipole halves and thus between the two inputs of the two amplifier stages.
  • the high-pass filter can be used directly between the the dipole halves must be electrically connected, i.e. even before the capacitances that are preferably provided and integrated in the connecting lines.
  • This high-pass filter can, however, also be connected elsewhere, namely on those portions of the two connecting lines that lie between the two capacitances provided in the connecting lines and the subsequent amplifiers. In both cases, the capacities in the two connecting lines improve the effect of the high-pass filter.
  • a 1: 1 transmitter is preferably used for this purpose, for example a guanella transmitter.
  • a further favorable improvement can be achieved, for example, by initially arranging a low-pass filter (GSM filter) between the coaxial connection of the antenna arrangement and the two amplifier stages, preferably between the coaxial connection and the aforementioned transmitter, which then also has a band-stop filter, d. H . a band stop filter, can follow.
  • the aforementioned low-pass filter can ensure that calls can be made in the room without any problems. H . with cellular or so-called Mobile phones can be called without these frequencies being received by the indoor antenna mentioned and the corresponding signals being able to reach the coaxial connection.
  • the band-stop filter mentioned can preferably be in the range, for example, from 230 MHz to 470 MHz and serves to cover this frequency range, which is generally kept free and open to various services. zun. In this frequency band range, freely usable control frequencies for electrical devices etc. are processed.
  • the antenna according to the invention has an almost optimal omnidirectional behavior. It is particularly suitable for indoor operation, especially for the DVB-T reception of radio and television programs.
  • Figure 1 is a schematic plan view of the antenna according to the invention.
  • Figure 2 is a front view of the antenna parallel to the plane of the substrate, but omitting the coaxial cable connection and the electrical line and components that are electrically connected to the mutually facing connection points of the dipole halves;
  • FIG. 3 an enlarged top view of the amplifier and connection arrangement via which the dipole halves are connected to a coaxial connection;
  • Figure 4 an embodiment of the invention slightly modified from Figure 3 with additional capacities in the two, of the Dipole halves outgoing connection lines;
  • Figure 5 an embodiment slightly modified from Figure 4, in which the high-pass filter is connected between the two connecting lines, but not before, but according to the capacities.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a first exemplary embodiment of an antenna arrangement according to the invention in the form of a flat dipole 1 with two dipole halves 1 ′ which extend in the longitudinal direction 3.
  • the surface dipole 1 comprises conductive surface elements 5 for the dipole halves 1 ', which can preferably be formed on a substrate 7, in particular in the form of a printed circuit board 7'.
  • the actual dipole halves 1 ' are triangular in shape and are oriented such that their tips point towards one another.
  • the dipole halves 1 ' have a length L and a width B at their base in the plane of extension E of the dipole halves 1'.
  • the two feed points 11a and 11b are provided for feeding into the respective dipole halves 1' (FIG. 3).
  • Die Protrusions 16 of the roof capacities 1 ", that is, the extent to which the roof capacities 1" protrude beyond the side boundary edges 17 of the dipole halves 1 ', can be selected differently for optimization. In the exemplary embodiment shown, these protrusions 16 are only on one side (namely provided on the same side opposite the dipole halves 1 ') and on the other hand smaller than the longitudinal dimension of the dipole halves 1' without the roof capacities 1 ".
  • the protrusions have an extent in the transverse direction to the longitudinal direction of the surface dipole 1, which is greater than 10%, preferably greater than 20%, in the exemplary embodiment shown by about 20% to 60%, in particular by 40%, of the longitudinal extent of a dipole half 1 ' equivalent.
  • the width of the roof capacitances 1 is kept comparatively narrow in the exemplary embodiment shown and is preferably less than 20%, in particular less than 10% or even less than 5% of the length L of a dipole half.
  • the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 also shows that the dipole halves 1 ′′ are preferably arranged symmetrically to a transverse plane of symmetry 27.
  • these dipole halves 1 ′ are designed to become continuously wider from the inside to their outer end, so that their side boundary edges 17 diverging from the inside to the outside.
  • the angle at which the side boundary edges 17 diverge with respect to each dipole half 1 ' can be, for example, around 30 °. Values from 10 ° to 50 °, in particular 20 ° to 40 °, are preferably used. This results in a triangular or trapezoidal structure for the dipole halves 1 'from above.
  • the roof capacities 1 ′′ are again preferably present at the outer end and may then only protrude laterally beyond the outer broad end of the dipole halves l 1. In contrast to the exemplary embodiment according to FIG.
  • the inner tips 9 facing each other can be dispensed with, so that the shape would be more trapezoidal, and so lying on the inside would be designed to be approximately straight boundary edges.
  • the boundary edges 17 of the dipole halves also do not have to be straight. Rather, they can change from a more divergent angle to a less divergent angle, possibly also changing several times.
  • dipole halves 1 ' With a rectangular structure, so that two rectangular surface elements 5 arranged next to one another in the longitudinal direction 3 are used as dipole halves. It can therefore be seen that fundamentally different shapes are possible for the dipole halves 1 ', the selected triangular to trapezoidal design being preferably used.
  • the two dipole halves 1 ' are again shown schematically, which in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 are triangular in shape and are aligned with their tips symmetrically to the vertical plane of symmetry 27.
  • the feed point 11a and 11b which are connected to one another via connecting lines 49a and 49b and a connecting line 51, is then located at the point 9 of the two dipole halves 1 'closest to one another, with the interposition of a high-pass filter 52.
  • This high-pass filter serves this purpose Protection of the amplifier inputs, in particular against strong FM transmitters (87 MHz to 108 MHz) and other radio services, in particular below 160 MHz.
  • the signal received via the two dipole halves 1 ' is in each case fed to a separate amplifier stage 53a or 53b assigned to the individual dipole halves 1 "via the connecting lines 49a and 49b.
  • the End regions 9 of the dipole halves 1 'to be directed towards one another are each electrically connected as directly as possible to an amplifier 53a, 53b, which can be made using the shortest possible connection lines 49a and 49b.
  • the length of these connection lines should preferably be in the region move from 0.2 cm to 3 cm, especially between 0.5 cm and 1.5 cm.
  • a connection between the end regions 9 of the dipole halves l 1 and the inputs of the amplifiers 53a and 53b is also possible via a capacitance.
  • This capacity can be realized using a discrete component.
  • a transformer 55 which preferably consists of a 1: 1 transformer (for example a so-called Guanella transformer).
  • the output of the transmitter 55 is then connected in series with a low-pass filter 57 (a so-called GSM filter to suppress frequencies used in the mobile radio range) and a subsequent bandstop filter, i.e. a bandstop filter 59, which is then electrically connected to a coaxial connection 61. is connected.
  • the low-pass filter 57 is used in particular to suppress mobile radio frequency ranges, in particular the GSM frequencies.
  • the bandstop filter 59 has the task of suppressing the area between the two bands, that is to say, in the exemplary embodiment shown, the area preferably between 230 MHz and 470 MHz.
  • the order of switching the low-pass filter 57 and the band-stop filter 59 can also be in a reverse order between the transmitter 55 and the coaxial connection point 61, in a manner reversed from the illustration in FIG.
  • the transmission path from the dipole halves 1 'to Transformer 55 is thus constructed approximately symmetrically.
  • the impedance is frequency dependent.
  • the impedance is preferably 75 ohms, the coplanar transmission path being constructed asymmetrically.
  • the entire arrangement is accommodated in a rectangular region 63, which extends approximately along the plane of symmetry, on the carrier, the substrate or the circuit board 63.
  • the two dipole halves 1 'can, together with the line sections of the amplifier and transmission stage, in the area 63 in relation to the substrate, the printed circuit board etc. be formed on the same side.
  • the amplifier stage with its line sections can also on the opposite side of the substrate, ie. H . be formed opposite to the corresponding conductive surface sections of the dipole halves.
  • the substrate 7 itself can be made from different materials, for example plastic material, comparable to conventional printed circuit boards, but also from materials that are even cheaper, such as cardboard, cardboard, etc. , consist .
  • the antenna described for DVB-T reception can be used, for example, for VHF and UHF reception. It is of extremely compact design and has a length transverse to the plane of symmetry 27 of, for example, less than 30 cm, possibly even less than 20 cm, for example around 15 cm. The transverse extent parallel to the plane of symmetry 27 can be even smaller. If the antenna shown in FIG. 1 is placed on a horizontal surface with its edge lying at the bottom in FIG. 1, it is suitable for receiving horizontally polarized signals. If, on the other hand, it is rotated by 90 ° to FIG. 1, that is to say parallel to its outer base edge of the dipole profile halves, it is suitable for receiving vertically polarized signals.
  • FIG. 4 shows an embodiment modified only slightly compared to FIGS. 1 to 3.
  • the two dipole halves 1 are not pointed to one another, but are, in principle, of a rectangular design.
  • the shape of the dipole halves can generally have a suitable shape, for example an n-polygonal shape in plan view.
  • connecting lines 49a and 49b are provided starting from the connecting points 11a and 11b and lead to the inputs of the respective amplifiers 53a and 53b in the respective connecting line 49a and 49b lead.
  • the two amplifiers 53a and 53b are in turn connected to the two inputs of a transmitter 55, whose common output is via a low-pass filter 57, for example a GSM filter, and a subsequent bandstop filter 59 with a connection point 61, preferably a coaxial connection point 61 connected is.
  • the are again two dipole halves 1 'connected to one another via a high-pass filter 52.
  • a capacitive coupling 71a or 71b i.e. generally a capacitance 71a or 71b, is also interposed in each connecting line 49a and 49b (e.g. in the form of a capacitor).
  • the high-pass filter 52 is connected between the two connecting lines 49a and 49b in front of the capacitors 71a and 71b.
  • This additionally mentioned capacitance 71a or 71b is also provided in the exemplary embodiment according to FIG. 5.
  • the high-pass filter 52 is again connected between the two connecting lines 49a and 49b.
  • the high-pass filter 52 in this exemplary embodiment according to FIG. 5 is connected in that section of the connecting lines 49a or 49b that is between the output of the respectively associated capacitance 71a and the input of the subsequent amplifier 49a or the output of the capacitance 71b and the input of the subsequent amplifier 53b.
  • the connecting lines 49a, 49b in each case have at least one capacitance and / or the end regions 9 of the dipole halves 1 'are connected to the respective downstream amplifier 53a, 53b via a capacitive coupling (capacitance).

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

Eine verbesserte Antennenanordnung zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus: die aufeinander zu weisenden Endbereiche (9) der Dipolhälften (1') sind jeweils mit einer eigenen Anschlussleitung (49a, 49b) elektrisch verbunden, die Anschlussleitungen (49a, 49b) führen zu zwei Verstärkern (53a, 53b), die Ausgänge der beiden Verstärker (53a, 53b) sind mit den beiden Eingängen eines Übertragers (55) verbunden, dessen Ausgang zumindest mittelbar mit einem Anschluss (61), vorzugsweise einem Koaxialanschluss (61), verbunden,elektrisch verbunden ist, es sind ein oder mehrere Filter (51, 57, 59) vorgesehen, die Filter (51, 57, 59) sind zwischen den Anschlussleitungen (49a, 49b) und der Anschlussstelle (61) angeordnet, das oder die Filter (51, 57, 59) ist bzw. sind zur Unterdrückung von Mobilfunkfrequenzbereichen und/oder als Schutz für Rundfunksignale vorgesehen.

Description

Antennenanordnung mit einem Flächendipol
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit einem Flächendipol nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Dipolantennen sind hinlänglich bekannt. Sie können zum Empfang der unterschiedlichsten Frequenzen eingesetzt werden. Die Länge der Dipolhälften hängt dabei von dem jewei- ligen zu übertragenden Frequenzbereich ab.
In diesem Zusammenhang sind grundsätzlich auch Flächendipole bekannt, deren Dipolhälften beispielsweise aus zwei rechteckförmigen leitenden Dipolhälften bestehen, die beispielsweise auf einem Substrat auch in Form einer Leiterplatine ausgebildet sein können.
Derartige Flächendipole können beispielsweise für den DVB- T-Empfang eingesetzt werden. Sie weisen aber zum einen eine für viele Anwendungsfälle nicht ausreichende Güte und/oder vor allem keine ausreichende Breitbandigkeit auf, vor allem dann, wenn sie in vergleichsweise kompakter Bauweise im Verhältnis zur Betriebswellenlänge realisiert werden sollen.
Grundsätzlich könnte daran gedacht werden, eine Antennenanordnung mit einem Flächendipol beispielsweise für das UHF-Band zu konzipieren, also für einen Frequenzbereich, der von etwa 470 MHz bis 862 MHz reicht.
Würde man demgegenüber eine Flächenantenne für das VHF- Band konzipieren wollen, also beispielsweise für einen Frequenzbereich von 160 MHz bis 230 MHz, so würden derartige Antennen enorm groß gebaut werden müssen.
Eine gattungsbildende Antennenanordnung ist aus der DE 34 05 044 Cl bekannt geworden. Sie umfasst einen Flächendi- pol, dessen Dipolhälften mit spitz aufeinander zu laufenden Endbereichen versehen ist. Dort ist jeweils eine Anschlussleitung angeschlossen, die zu zwei Verstärkern führt. Die Ausgänge der Verstärker sind dann über einen Übertrager in Form eines Summiergliedes zusammengeschaltet und mit einer gemeinsamen Anschlussstelle vorzugsweise in Form eines Koaxialanschlusses verbunden.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antennenanordnung mit einem Flächendipol zu schaffen, insbesondere für den DVB-T-Betrieb. Dabei soll die erfindungsgemäße Antenne vergleichsweise klein aufgebaut sein und bevorzugt in zwei Frequenzbändern betreibbar sein, nämlich beispielsweise in dem UHF-Band und in dem VHF-Band. Die Antenne soll dabei aber auch für einen störungsfreien Betrieb geeignet sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge- staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es muss als durchaus überraschend bezeichnet werden, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung es erstmals möglich gemacht worden ist, eine Antennenanordnung mit einem Flächendipol zu konzipieren, der vergleichsweise klein dimensioniert ist, um dabei insbesondere nicht nur für den UHF- Bereich, sondern auch für den VHF-Bereich eingesetzt wer- den kann. Gerade für den zuletzt genannten Bereich ist es dabei überraschend, dass dies mittels einer vergleichsweise klein dimensionierten Antenne realisiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung besteht wie beim Stand der Technik auch aus einer aktiven Antenne mit einer Verstärkeranordnung. Jede Dipolhälfte ist dabei an den aufeinanderzuweisenden (in der Mitte liegenden) Dipolenden mit einer separaten Anschlussleitung versehen, in der jeweils ein Verstärkerbaustein angeordnet ist.
Allerdings war es nicht möglich, eine Antennenanordnung mit einem Flächendipol zu konzipieren, die gute Empfangswerte für zwei derartige getrennte Frequenzbänder bei- spielsweise im UHF- und im VHF-Bereich aufweist und die mit kleiner Bauweise vor allem für den DVB-T-Betrieb eingesetzt werden kann.
Die erfindungsgemäße Antenne weist dabei derart gute Ei- genschaften auf, als wenn sie aus zwei getrennten Einzelantennen bestehen würde, von denen eine Einzelantenne beispielsweise zum Empfang des VHF-Bandes und die andere Einzelantenne zum Empfang des UHF-Bandes optimiert wäre! Die erfindungsgemäße Antenne ist dabei auf ein minimales Rauschen hin optimiert. Dies wird durch das weitere überraschende Merkmal realisiert, dass jeder Dipolhälfte zunächst eine eigene Verstärkerstufe zugeordnet ist. Die Ausgänge der Verstärkerstufen sind dann zusammengeführt, wobei hier in einer bevorzugten Ausführungsform sich eine koplanare Leitung anschließt, die zu einem Koaxialkabel- anschluss führt.
Die erfindungsgemäße Antenne zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine und vorzugsweise mehrere Filteranordnungen oder Filterbausteine vorgesehen sind, mit denen eine Unterdrückung bestimmter im optimalen Betrieb behindernder Frequenzen möglich wird. Derartige zu unterdrü- ckende Frequenzbänder können beispielsweise Radiofrequenzbänder sein oder aber auch bestimmte Mobilfunk-Frequenzbänder.
In einer bevorzugten Variante gemäß der vorliegenden Er- findung ist dabei ferner vorgesehen, dass die Anschlussleitungen, also die Leitungen zwischen den Endbereichen der Dipolhälften und dem jeweils nachgeordneten Verstärker eine kapazitive Ankoppelung aufweisen, also mit anderen Worten eine Kapazität. Dadurch wird u.a. auch noch die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert (verbesserter EMV-Schutz) .
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dabei ferner vorgesehen, dass zwischen den beiden Dipolhälften und damit zwischen den beiden Eingängen der beiden Verstärkerstufen noch ein Hochpass-Filter vorgesehen ist. Dabei kann das Hochpass-Filter direkt zwischen den Aus- gangen der Dipolhälften elektrisch angeschlossen sein, also noch vor den bevorzugt vorgesehenen und in den Anschlussleitungen integrierten Kapazitäten . Dieses Hochpass-Filter kann aber auch an anderer Stelle angeschlossen sein, nämlich an j enen Abschnitten der beiden Anschlussleitungen, die zwischen den beiden in den Anschlussleitungen vorgesehenen Kapazitäten und den nachfolgenden Verstärkern liegen . In beiden Fällen wird durch die erwähnten Kapazitäten in den beiden Anschlussleitungen die Wirkung des Hochpass-Filters noch verbessert .
Schließlich hat es sich auch als günstig erwiesen, die beiden Verstärkerstufen über einen Übertrager auf eine gemeinsame Ausgangsleitung zusammenzuführen . Bevorzugt wird hierzu ein 1 : 1-Übertrager eingesetzt , beispielsweise ein Guanella-Überträger .
Eine weitere günstige Verbesserung lässt sich dadurch erzielen, dass beispielsweise zwischen dem koaxialen An- schluss der Antennenanordnung und den beiden Verstärkerstufen, bevorzugt zwischen koaxialem Anschluss und dem erwähnten Übertrager , zunächst ein Tiefpassfilter (GSM- Filter) angeordnet ist , dem dann noch eine Bandsperre, d . h . ein Bandsperrfilter, folgen kann . Durch das erwähnte Tiefpassfilter kann sichergestellt werden, dass problemlos im Raum telefoniert werden kann, d . h . mit Mobilfunk- oder sog . Handys telefoniert werden kann, ohne dass diese Frequenzen durch die erwähnte Indoor-Antenne empfangen und die entsprechenden Signale auf den koaxialen Anschluss gelangen können . Das erwähnte Bandsperrfilter kann bevorzugt im Bereich beispielsweise von 230 MHz bis 470 MHz liegen und dient dazu, diesen allgemein frei gehaltenen und für verschiedene Dienste offenen Frequenzbereich ab- zuschirmen. In diesem Frequenzbandbereich werden frei nutzbare Steuerungsfrequenzen für elektrische Geräte etc. abgewickelt.
Die erfindungsgemäße Antenne weist trotz der flächenhaft ausgebildeten Dipolstruktur ein fast optimales Rundstrahlverhalten auf. Sie eignet sich vorzüglich für einen Indoor-Betrieb, vor allem für den DVB-T-Empfang von Rundfunk-und Fernsehprogrammen.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Antenne;
Figur 2 : eine frontseitige Ansicht auf die Antenne parallel zur Ebene des Substrats, jedoch unter Weglassung des Koaxialkabelanschlusses und der elektrischen Leitung und Bauelemente, die elektrisch mit den aufeinander zu weisenden Anschlussstellen der Dipolhälften verbunden sind;
Figur 3 : eine vergrößerte Draufsicht auf die Verstärker- und Anschlussanordnung, über die die Dipolhälften mit einem koaxialen Anschluss in Verbindung stehen;
Figur 4 : eine zu Figur 3 leicht abgewandelte Ausführungsform der Erfindung mit zusätzlichen Kapazitäten in den beiden, von den Dipolhälften ausgehenden Anschlussleitungen; und
Figur 5 : eine zu Figur 4 nochmals geringfügig abgewandelte Ausführungsform, bei der das Hochpass-Filter zwischen den beiden Anschlussleitungen geschaltet ist, allerdings nicht vor, sondern nach den Kapazitäten.
In Figur 1 ist in schematischer Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung in Form eines Flachdipols 1 mit zwei Dipolhälften 1' gezeigt, die sich in Längsrichtung 3 erstrecken.
Der Flächendipol 1 umfasst dazu leitende Flächenelemente 5 für die Dipolhälften 1', die bevorzugt auf einem Substrat 7, insbesondere in Form einer Leiterplatine 7' ausgebildet sein können.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 sind die eigentlichen Dipolhälften 1' dreieckförmig gestaltet und sind so ausgerichtet, dass ihre Spitzen aufeinander zu weisen. Die Dipolhälften 1' weisen dabei eine Länge L und an ihrer Basis eine Breite B in der Erstre- ckungsebene E der Dipolhälften 1' auf.
An den beiden aufeinander zu weisenden, innenliegenden Enden 9 der Dipolhälften 1' sind die beiden Einspeisestel- len 11a und 11b zur Einspeisung in die jeweilige Dipolhälfte 1' vorgesehen (Figur 3).
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an den gegenüberlie- genden, d.h. außenliegenden Enden 13 der Dipolhälften 1' zur Verbesserung der Breitbandigkeit und/oder zur Verbesserung der Güte der Antenne sogenannte Dachkapazitäten 1" ausgebildet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel für sich genommen Rechteckstruktur aufweisen und dabei rechtwinklig zur Längserstreckung 3 des Flächendipoles 1 verlaufen. Die Überstände 16 der Dachkapazitäten 1", also das Maß, mit welchem die Dachkapazitäten 1" über die Seitenbegrenzungskanten 17 der Dipolhälften 1' überstehen, kann zur Optimierung unterschiedlich gewählt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Überstände 16 zum einen nur jeweils auf einer Seite (nämlich auf der gleichen Seite gegenüber den Dipolhälften 1') vorgesehen und zum anderen kleiner als das Längsmaß der Dipolhälften 1 ' ohne die Dachkapazitäten 1". Andererseits weisen die Überstände ein Erstreckungsmaß in Querrichtung zur Längsrichtung des Flächendipols 1 auf, welches größer als 10%, vorzugsweise größer als 20%, im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa um 20% bis 60%, insbesondere um 40 % des Läng- serstreckungsmaßes einer Dipolhälfte 1' entspricht. Die Breite der Dachkapazitäten 1" ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vergleichsweise schmal gehalten und beträgt vorzugsweise weniger als 20 %, insbesondere weniger als 10 % oder sogar weniger als 5 % der Länge L einer Dipolhälf- te.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 und 2 zeigt auch, dass die Dipolhälften 1" bevorzugt symmetrisch zu einer quer verlaufenden Symmetrieebene 27 angeordnet sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind diese Dipolhälften 1' von innen zu ihrem äußeren Ende kontinuierlich breiter werdend ausgebildet, so dass ihre Seiten- begrenzungskanten 17 von innen nach außen divergierend verlaufen. Der Winkel, mit dem die Seitenbegrenzungskanten 17 bezüglich jeder Dipolhälfte 1 ' divergieren, kann beispielsweise um 30° betragen. Bevorzugt werden Werte von 10° bis 50°, insbesondere 20° bis 40° verwendet. Es ergibt sich von daher für die Dipolhälften 1' von oben eine dreiecks- bzw. trapezförmige Struktur. Die Dachkapazitäten 1" sind ebenfalls wieder bevorzugt am äußeren Ende vorhanden und stehen dann möglicherweise nur in geringerem Maße über das außenliegende breite Ende der Dipolhälften l1 seitlich über. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind aber auch andere Formen für die Dipolhälften möglich. So kann beispielsweise auf die innenliegenden, aufeinander zu weisenden Spitzen 9 verzichtet werden, so dass die Form eher trapezförmig gestaltet wäre und so innen aufeinander zu liegend eher annähernd gerade Begrenzungskanten ausgebildet sind. Darüber hinaus müssen die Begrenzungskanten 17 der Dipolhälften auch nicht gerade verlaufend ausgebildet sein. Sie können vielmehr von einer stärker divergierenden Winkel in einen weniger divergierenden Winkel gegebenenfalls auch mehrfach verändernd verlaufen.
Schließlich ist sogar denkbar, die Dipolhälften 1' mit rechteckförmiger Struktur zu versehen, so dass zwei in Längsrichtung 3 nebeneinander angeordnete rechteckför ige Flächenelemente 5 als Dipolhälften verwendet werden. Von daher ist ersichtlich, dass grundsätzlich unterschiedlichste Formgebungen für die Dipolhälften 1' möglich sind, wobei die gewählte dreieck- bis trapezförmige Gestaltung bevorzugt verwendet wird.
Anhand von Figur 3 ist ebenfalls zu ersehen, dass in einem sich längs erstreckenden Bereich in etwa symmetrisch der Symmetrieebene 27 folgend zwei Verstärkerstufen und eine zu einem Koaxialkabelanschluss führende koplanare Anschlussleitung vorgesehen, auf die nachfolgend unter Be- zugnahme auf Figur 3 eingegangen wird.
Anhand von Figur 3 sind schematisch nochmals die beiden Dipolhälften 1' teilweise dargestellt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 dreieckförmig gestaltet sind und mit ihrer Spitze aufeinander zu verlaufend symmetrisch zur Vertikalsymmetrieebene 27 ausgerichtet sind.
Genau am vordersten, d.h. am jeweils nächsten zueinander liegenden Punkt 9 der beiden Dipolhälften 1' liegt dann die Einspeisestelle 11a und 11b, die über Anschlussleitungen 49a und 49b sowie eine Verbindungsleitung 51 miteinander verbunden sind, und zwar unter Zwischenschaltung eines Hochpass-Filters 52. Dieses Hochpass-Filter dient dem Schutz der Verstärkereingänge insbesondere vor starken UKW-Sendern (87 Mhz bis 108 Mhz) und anderen Funkdiensten insbesondere unterhalb von 160 Mhz.
Über die Anschlussleitung 49a und 49b wird das über die beiden Dipolhälften 1' empfangene Signal jeweils einer der einzelnen Dipolhälften 1" zugeordneten getrennten Verstärkerstufe 53a bzw. 53b über die Anschlussleitungen 49a und 49b zugeführt. Um eine möglichst rauscharme Ausführung der Antennenanordnung zu gewährleisten, sind die aufeinander zu weisenden Endbereiche 9 der Dipolhälften 1' je- weils möglichst direkt mit je einem Verstärker 53a, 53b elektrisch verbunden. Diese Verbindung kann über möglichst kurze Anschlussleitungen 49a und 49b erfolgen. Bevorzugt soll sich die Länge dieser Anschlussleitungen im Bereich von 0,2 cm bis 3 cm, insbesondere zwischen 0,5 cm und 1,5 cm bewegen. Alternativ ist auch eine Anbindung zwischen den Endbereichen 9 der Dipolhälften l1 und den Eingängen der Verstärker 53a und 53b über eine Kapazität möglich. Diese Kapazität kann unter Verwendung eines diskreten Bauteiles realisiert werden. Alternativ ist es auch möglich, die Kapazität auf dem Substrat (Leiterplatine) in gedruckter Form umzusetzen.
Der Ausgang beider Verstärkerstufen 53a, 53b werden dann den beiden Eingängen eines Übertragers 55 zugeführt, der vorzugsweise aus einem 1 : 1-Übertrager (beispielsweise einem sog. Guanella-Übertrager) besteht.
Der Ausgang des Übertragers 55 ist dann in Reihe mit einem Tiefpassfilter 57 (einem sog. GSM-Filter zur Unterdrückung von im Handy-Funkbereich genutzten Frequenzen) und einer nachfolgenden Bandsperre, also einem Bandsperrfilter 59, geschaltet, der dann mit einem Koaxialanschluss 61 elek- trisch verbunden ist. Das Tiefpassfilter 57 dient insbesondere der Unterdrückung von Mobilfunkfrequenzbereichen, insbesondere den GSM-Frequenzen. Demgegenüber kommt dem Bandsperrfilter 59 die Aufgabe zu, den Bereich zwischen den beiden Bändern, also im gezeigten Ausführungsbeispiel dem Bereich vorzugsweise zwischen 230 MHz bis 470 MHz zu unterdrücken. Nur der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass grundsätzlich die Reihenfolge der Schaltung des Tiefpassfilters 57 und des Bandsperrfilters 59 auch abweichend von der Darstellung gemäß Figur 3 in u gekehr- ter Reihenfolge zwischen dem Übertrager 55 und der koaxialen Anschlussstelle 61 erfolgen kann.
Die Übertragungsstrecke von den Dipolhälften 1' bis zum Übertrager 55 ist somit näherungsweise symmetrisch aufgebaut . Die Impedanz ist frequenzabhängig . Auf der Übertragungsstrecke vom Ausgang des Übertragers bis zur koaxialen Einspeisestelle 61 beträgt die Impedanz bevorzugt 75 Ohm, wobei die koplanare Übertragungsstrecke unsymmetrisch aufgebaut ist .
Die gesamte Anordnung ist in einem rechteckf örmigen, in etwa sich längs der Symmetrieebene erstreckenden Bereich 63 auf dem Träger , dem Substrat oder der Platine 63 untergebracht . Die beiden Dipolhälften 1 ' können gemeinsam mit den Leitungsabschnitten der Verstärker- und Übertragungsstufe in dem Bereich 63 bezogen auf das Substrat, der Leiterplatine etc . auf der gleichen Seite ausgebildet sein . Die Verstärkerstufe mit ihren Leitungsabschnitten kann aber auch auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates , d . h . gegenüberliegend zu den entsprechend leitenden Flächenabschnitten der Dipolhälften ausgebildet sein .
Das Substrat 7 selbst kann aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise Kunststoffmaterial, vergleichbar herkömmlichen Leiterplatinen, aber auch aus demgegenüber noch kostengünstigeren noch einfacheren Materialien, wie Kartonmaterial , Pappe etc . , bestehen .
Die für den DVB-T-Empfang geschilderte Antenne kann beispielsweise für den VHF- wie den UHF-Empfang eingesetzt werden. Sie ist dabei höchst kompakt aufgebaut und weist eine Länge quer zur Symmetrieebene 27 von beispielsweise weniger als 30 cm, gegebenenfalls sogar weniger als 20 cm, beispielsweise um 15 cm auf. Die Quererstreckung parallel zur Symmetrieebene 27 kann noch geringer ausfallen. Wird die in Figur 1 dargestellte Antenne mit ihrer in Figur 1 unten liegenden Kante auf einer horizontalen Fläche aufgestellt, so ist sie zum Empfang für horizontal polarisierte Signale geeignet. Wird sie demgegenüber um 90° zu Figur 1 verdreht aufgestellt, also parallel zu ihrer außenliegenden Basiskante der Dipolprofilhälften, so ist sie zum Empfang vertikal polarisierter Signale geeignet.
Nachfolgend wird auf Figur 4 Bezug genommen.
Figur 4 zeigt ein nur geringfügig gegenüber den Figuren 1 bis 3 abgewandeltes Ausführungsbeispiel. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 sind die beiden Dipolhälften 1' nicht spitz aufeinanderzu laufend, sondern vom Prinzip her rechteckförmig gestaltet wiedergegeben. Die Form der Dipolhälften kann allgemein eine geeignete Form aufweisen, beispielsweise in Draufsicht eine n-polygonale Form.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 sind ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 von den Anschlusspunkten 11a und 11b ausgehend Anschlussleitungen 49a und 49b vorgesehen, die zu den Eingängen der jeweiligen Verstärker 53a bzw. 53b in der jeweiligen An- Schlussleitung 49a bzw. 49b führen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Verstärker 53a und 53b wiederum mit den beiden Eingängen eines Übertragers 55 verbunden, dessen gemeinsamer Ausgang über ein Tiefpassfilter 57, beispielsweise ein GSM-Filter sowie eine nach- folgende Bandsperre 59 mit einer Anschlussstelle 61, vorzugsweise einer Koaxialanschlussstelle 61 verbunden ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind ebenfalls wiederum die beiden Dipolhälften 1' über ein Hochpass-Filter 52 miteinander verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist nunmehr in Ergänzung zu dem vorausgegangenen Ausführungsbeispiel in jeder Anschlussleitung 49a und 49b zusätzlich noch eine kapazitive Ankopplung 71a bzw. 71b, also allgemein eine Kapazität 71a bzw. 71b zwischengeschaltet (z.B. jeweils in Form eines Kondensators) .
Das Hochpass-Filter 52 ist gemäß Figur 4 vor den Kapazitäten 71a und 71b zwischen den beiden Anschlussleitungen 49a und 49b geschaltet.
Diese zusätzlich erwähnte Kapazität 71a bzw. 71b ist auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 vorgesehen. Das Hochpassfilter 52 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls wieder zwischen den beiden Anschlussleitungen 49a und 49b geschaltet. Der Unterschied zu Figur 4 besteht allein darin, dass das Hochpassfilter 52 in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 jeweils in jenem Streckenabschnitt der Anschlussleitungen 49a bzw. 49b zugeschaltet ist, der zwischen dem Ausgang der jeweils zugehörigen Kapazität 71a und dem Eingang des nachfolgenden Verstär- kers 49a bzw. dem Ausgang der Kapazität 71b und dem Eingang des nachfolgenden Verstärkers 53b liegt. Dadurch soll nur verdeutlicht werden, dass das Hochpass-Filter 52 an unterschiedlichen Stellen zwischen den beiden Anschlussleitungen 49a und 49b zugeschaltet sein kann.
Aus den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 4 und 5 ist also zu ersehen, dass eine Verbesserung dadurch gegeben ist, dass die Anschlussleitungen 49a, 49b jeweils zumindest eine Kapazität aufweisen und/oder die Endbereiche 9 der Dipolhälften 1' mit dem jeweils nachgeordneten Verstärker 53a, 53b über eine kapazitive Ankopplung (Kapazität) verbunden sind.

Claims

Ansprüche ;
1. Antennenanordnung mit einem Flächendipol, der vorzugsweise auf einem Substrat (7) angeordnet ist, mit folgenden Merkmalen die aufeinander zu weisenden Endbereiche (9) der Dipolhälften (l1) sind jeweils mit einer eigenen Anschlussleitung (49a, 49b) elektrisch verbunden, die Anschlussleitungen (49a, 49b) führen zu zwei Verstärkern (53a, 53b) , die Ausgänge der beiden Verstärker (53a, 53b) sind mit den beiden Eingängen eines Übertragers (55) verbunden, dessen Ausgang zumindest mittelbar mit einem Anschluss (61), vorzugsweise einem Koaxial- anschluss (61), verbunden, elektrisch verbunden ist, gekennzeichne-t durch die folgenden weiteren Merkmale: - es sind ein oder mehrere Filter (51, 57, 59) vorgesehen, die Filter (51, 57, 59) sind zwischen den Anschlussleitungen (49a, 49b) und der Anschlussstelle (61) angeordnet, das oder die Filter (51, 57, 59) ist bzw. sind zur Unterdrückung von Mobilfunkfrequenzbereichen und/oder als Schutz für Rundfunksignale vorgesehen, und - vorzugsweise weisen die Anschlussleitungen (49a, 49b) jeweils zumindest eine Kapazität (71a, 71b) auf und/oder vorzugsweise sind die Endbereiche (9) der Dipolhälften (l1) mit dem jeweils nachgeordneten Verstärker (53a, 53b) über eine kapazitive Ankopplung (71a, 71b) verbunden.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (49a, 49b) über eine Verbindungsleitung (41) miteinander verbunden sind, und zwar unter Zwischenschaltung eines Hochpass-Filters (52) .
3. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Verstärkern (53a, 53b) in der Strecke zum Anschluss (61) ein Tiefpassfilter (57) insbesondere zur Unterdrückung von Handy-Frequenzen zwischengeschaltet ist.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausgängen der beiden Verstärker (53a, 53b) und einer Anschlussstelle (61) ein Bandsperrfilter (59) geschaltet ist, wobei das Bandsperrfilter (59) vorzugsweise dem Tiefpassfilter (57) nachgeschaltet ist.
5. Antennenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichne-t, dass das Tiefpassfilter (57) und/oder das Bandsperrfilter (59) nach dem Übertrager (55) und vor der Anschlussstelle (61) vorgesehen sind.
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinander zu weisenden Endbereiche (9) der Dipolhälften (1') jeweils möglichst direkt mit je einem Verstärker (53a, 53b) elektrisch ver- bunden sind.
7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (49a, 49b) zwischen den Endbereichen (9) der Dipolhälften (l1) und den nachgeordneten Verstärkern (53a, 53b) eine Länge aufweisen, die im Bereich von 0,2 cm bis 3 cm, insbesondere zwischen 0,5 cm und 1,5 cm liegt.
8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager aus einem
Guanella-Übertrager besteht oder umfasst.
9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlussleitun- gen (49a, 49b) und/oder zwischen den Endbereichen (9) der Dipolhälften (l1) ein Hochpass-Filter (52) geschaltet ist.
10. Antennenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochpass-Filter (52) zwischen den bei- den Anschlussleitungen (49a, 49b) und/oder dem Endbereich (9) der Dipolhälften (1') noch vor der jeweiligen Kapazität (71a, 71b) zugeschaltet ist.
11. Antennenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Hochpass-Filter (52) zwischen den beiden Anschlussleitungen (49a, 49b) zugeschaltet ist, und zwar zwischen den jeweiligen Streckenabschnitten der Anschlussleitungen (49a, 49b), die zwischen dem Ausgang der jeweiligen Kapazität (71a, 71b) und dem jeweils nachgeordneten Verstärker (53a, 53b) liegen.
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