EP2664025B1

EP2664025B1 - Multiband-empfangsantenne für den kombinierten empfang von satellitensignalen und terrestrisch ausgestrahlten rundfunksignalen

Info

Publication number: EP2664025B1
Application number: EP12711563.2A
Authority: EP
Inventors: Stefan Lindenmeier; Heinz Lindenmeier; Leopold Reiter; Jochen Hopf
Original assignee: Delphi Deutschland GmbH
Current assignee: Delphi Deutschland GmbH
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: US9553365B2; CN103403961A; DE102012003460A1; CN103403961B; WO2012123125A1; US20140002319A1; EP2664025A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Multiband-Empfangsantenne 1 für den kombinierten Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale mindestens eines zirkular polarisiert ausstrahlenden Satellitenfunkdienstes und von terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen über einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche 6 als Masse mit mindestens einer, dem mindestens einen Satellitenfunkdienst mit der Sendfrequenz fs1 zugeordneten Satellitenempfangsantenne 3 mit Satelliten-Antennenanschluss 5 und einer terrestrisch linear polarisiert ausgestrahlte Rundfunksignale empfangenden Monopol-Antenne mit gesonderter Monopol-Anschlussstelle 14.
Terrestrisch ausgestrahlte Rundfunk-Signale des Hörrundfunks werden in den Frequenzbereichen der Rundfunkbänder AM und FM mit elektromagnetischen Wellen ausgestrahlt, deren Wellenlängen nicht kürzer sind als ca. 2 m. Neuere Entwicklungen mit stabförmigen senkrecht auf der Fahrzeugkarosserie angebrachten aktiven Antennen als leitende Grundfläche für die beiden genannten Rundfunkbänder haben zu kleinen Antennenlängen von etwa 20 cm geführt. Im Fahrzeugbau wird jedoch häufig eine weitere Verkürzung solcher Antennen gefordert.
Aufgrund der knappen Bauräume besteht bei Fahrzeugantennen die wesentliche Anforderung nach Kleinheit und insbesondere danach, den Grundriss der Antenne zu minimieren. Insbesondere für Satellitenfunkdienste als erstem Funkdienst ist die Kombination von Satellitenantennen und Antennen für andere Funkdienste auf engem Raum aufgrund der Strahlungskopplung zwischen den Antennen und der damit verbundenen Verformung des Richtdiagramms der Satellitenantenne problematisch. Dies ist insbesondere durch das knapp bemessene Link-Budget begründet, welches bei drastischer Verformung des Richtdiagramms zum Abriss der Funkverbindung führen kann. Zum Beispiel wird für Satellitenantennen nach dem Standard des Satellitenrundfunks SDARS im Elevationswinkelbereich z.B. zwischen 25 bzw. 30 Grad und 60 bzw. 90 Grad ein Antennengewinn je nach Betreiber von konstant z.B. 2 dBi bzw. z.B. 3 dBi für zirkulare Polarisation streng gefordert. Diese Forderung besteht für eine auf einer im Zentrum einer ebenen leitenden Grundplatte aufgebauten Antenne. Diese Forderung ist nur dann einzuhalten, wenn die Abweichung von der idealen Strahlungscharakteristik in keinem Raumwinkel nicht mehr als ca. 0,5 dB beträgt. Somit ist das Richtdiagramm insbesondere im Hinblick von dem auf Fahrzeugen für Antennen bekannten Maßstab extrem eng toleriert. In der DE 101 08 910 ist z.B. die Bauform einer Antenne angegeben, welche die Einhaltung des eng tolerierten Richtdiagramms ermöglicht. Mit Antennen dieser Bauform lässt sich der im Bereich des Zenitwinkels geforderte Antennengewinn im Allgemeinen problemfrei realisieren. Bei dieser Antenne ist der Empfang terrestrisch ausgestrahlter Signale nach dem SDARS-Standard mit einer Monopolantenne kombiniert, wodurch sich eine für die Anwendung auf Fahrzeugen vorteilhafte kleine Bauform der für den ersten Funkdienst 1 kombinierten Antenne ergibt. Eine enge Toleranzforderung ist entsprechend für den Aufbau auf einem Fahrzeug weitgehend aufrecht zu erhalten. Neben diesem Satelliten-Rundfunkdienst sollen auch weitere Satellitenfunkdienste ermöglicht sein, wie z.B. das Global Positioning System (GPS).
Eine Antenne nach dem Stand der Technik, wie sie in der DE 101 08 910 angegeben ist, ist jedoch aufgrund ihrer geringen Höhe keinesfalls geeignet, terrestrisch ausgestrahlte Rundfunk-Signale des Hörrundfunks in den Frequenzbereichen der Rundfunkbänder AM mit Freiraum-Wellenlängen zwischen 600 m und 10 m sowie das FM-Rundfunkband mit circa 3 m Freiraumwellenlänge zu empfangen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Multiband-Antenne mit besonders kleinem Grundriss und besonders kleiner Höhe für den kombinierten Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale mindestens eines zirkular polarisiert ausstrahlenden Satellitenfunkdienstes und von terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen in den Rundfunkbändem AM und FM anzugeben. Ferner soll die Möglichkeit bestehen, terrestrische Funkdienste höherer Frequenzen, wie z. B. DAB_VHF, GSM900, GSM 1800, UMTS und DAB L-Band mit einzubeziehen.
Es werden Maßnahmen für die Gestaltung von im Nahfeld einer ersten Antenne für einen ersten Funkdienst mit eng toleriertem Antennenrichtdiagramm angebrachten bzw. mit dieser kombinierten Antenne für weitere Funkdienste angegeben, welche die Nachteile der Verformung des Antennenrichtdiagramms der Antenne für den ersten Funkdienst vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei einer Antenne nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Die Merkmale lauten:

die mindestens eine Satellitenempfangsantenne 3 enthält einen bezüglich ihres Zentrums Z rotationssymmetrischen Ringleitungsstrahler 2, welcher durch eine polygonale oder kreisförmige geschlossene Ringleitung mit der gestreckten Länge L kleiner der Freiraum-Wellenlänge A in einer zur leitenden Grundfläche 6 parallelen Ebene mit der Höhe 9 kleiner λ/8 über der leitenden Grundfläche 6 verlaufend gestaltet ist;
über den Umfang der Länge L des Ringleitungsstrahlers 2 der Satellitenempfangsantenne 3 sind mehrere N vertikale, zur leitenden Grundfläche 6 hin verlaufende Strahler 4 in gleich langen gestreckten Längenabständen L/N der Struktur voneinander entfernt über Ringleitungs-Anschlusspunkte 7 an den Ringleitungsstrahler 2 angeschlossen;
der Ringleitungsstrahler 2 ist über mindestens einen der vertikalen Strahler 4 erregt, zwischen dessen unterem Ende und der leitenden Grundfläche 6, insbesondere über eine Kapazität 15d, ein Satelliten-Antennenanschluss 5 gebildet ist, wobei die mindestens eine Satellitenempfangsantenne 3 zirkular polarisiert ist;
die übrigen vertikalen Strahler 4 sind an ihrem unteren Ende jeweils über eine Kapazität 15a, 15b, 15can einen Masse-Anschlusspunkt 11 an die leitende Grundfläche 6 angeschlossen;
die Monopolantenne 13 enthält einen vertikal zur leitenden Grundfläche 6 orientierten und durch das Zentrum Z des Ringleitungsstrahlers 2 verlaufenden, im Wesentlichen stabförmigen Monopol 13, an dessen unterem Ende, zusammen mit der leitenden Grundfläche 6 die Monopol-Anschlussstelle 14 zur Auskopplung der linear polarisiert ausgestrahlten Rundfunksignale gebildet ist;
mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 ist zur Bildung einer Dachkapazität 8 eine aus insbesondere drahtförmigem Leiter 17 gebildete und um eine im Wesentlichen horizontal orientierte Längs-Mittellinie M oszillierend sich ausbreitende, im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 mit der Periode 19 und der Schwingweite 18 leitend verbunden;
sowohl die Periode 19 als auch die Schwingweite 18 ist jeweils kleiner gewählt als die halbe Freiraumwellenlänge λs1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der höchsten Sendefrequenz fs1.

Mit einer Satellitenantenne 3 nach der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass die erfindungsgemäße Gestaltung einer Dachkapazität 8 eines im Zentrum der Satellitenantenne befindlichen vertikalen stabförmigen Monopols 13 das eng tolerierte Richtdiagramm der Satellitenantenne 3 bei der erfindungsgemäßen Gestaltung praktisch nicht beeinflusst. Auf diese Weise ist es möglich, die terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignale im AM- und FM-Frequenzbereich mit einer extrem niedrigen Bauhöhe 29 der Multiband-Empfangsantenne 1 zu empfangen. Diese Forderung wird insbesondere für Autoantennen erhoben, wobei aufgrund der durch die Fahrzeugkarosserie bewirkten Drehung der elektrischen Felder im FM-Frequenzbereich der Empfang mit vertikaler Polarisation also mit dem vertikal orientierten stabförmigen Monopol 13 erfolgt. Die häufig gestellte Forderung nach einer kombinierten Antenne mit einer Bauhöhe von lediglich circa 7 cm kann durch die Gestaltung einer hinreichend großen Dachkapazität erfüllt werden. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Dachkapazität 8 in Form einer um eine Längs-Mittellinie M oszillierend sich ausbreitenden, im Wesentlichen periodischen Leiterstruktur 24 mit der Periode 19 und der Schwingweite 18 ist insbesondere das azimutale Richtdiagramm der Satellitenantenne 3 nach der Erfindung auch bei relativ großer Längsausdehnung der periodischen Leiterstruktur 24 praktisch unbeeinflusst. Häufig kommt im Fahrzeugbau die Zusatzforderung hinzu, wonach auch die Querabmessung der Antenne strengen Auflagen unterliegt. Dadurch lässt sich die Dachkapazität 8 nicht mehr rotationssymmetrisch gestalten. Dies führt zu der Forderung, dass das Verhältnis von Längsausdehnung zu Querausdehnung der Dachkapazität mindestens 3:1 bis hin zum Verhältnis 8:1 gewählt werden kann. Das geforderte azimutale Runddiagramm der Satellitenantenne ließe sich mit einer flächig leitend gestalteten Dachkapazität nicht erreichen. Im Gegensatz hierzu kann mithilfe der Kombination der erfindungsgemäßen Satellitenantenne 3 mit dem stabförmigen Monopol 13 mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Dachkapazität 8 dieses Problem auch wirtschaftlich vorteilhaft gelöst werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Ringleitungsstrahler eine Resonanzstruktur bildet, wobei auf der Ringleitung im Sendefall die Stromverteilung einer laufenden Leitungswelle in einer einzigen Umlaufrichtung eingestellt ist, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade ein ganzzahliges Vielfaches des Phasenwinkels 2π beträgt.
Außerdem kann die Anordnung alternativ so gebildet sein ,dass auf der leitenden Grundfläche ein Verteil-und Phasen-Netzwerk vorhanden ist, welches eingangsseitig mit dem Satelliten-Antennenanschluss verbunden ist, dass die vertikalen Strahler jeweils über einen der Ausgänge des Verteil-und Phasen-Netzwerks mit entsprechenden Phasen erregt sind, so dass sich auf dem Ringleitungsstrahler eine laufende elektromagnetische Welle in der Weise einstellt, dass die zirkulare Polarisation der Satellitenempfangsantenne gegeben ist, so wie dies in den Fig. 1 a und 1 b der US 2003/0063038 offenbart ist.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1:
- Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung mit Satellitenempfangsantenne 3 mit rotationssymmetrischem Ringleitungsstrahler 2 und vertikalen, zur leitenden Grundfläche 6 hin verlaufenden Strahlern 4 und Satelliten-Antennenanschluss 5, kombiniert mit dem stabförmigen Monopol 13 mit Dachkapazität 8 in der Form einer Mäanderstruktur 25 aus drahtförmigem Leiter 17,
Fig. 2:
Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung wie in Figur 1, jedoch mit einem stabförmigen Monopol 13, dessen Eigeninduktivität durch eine im Wesentlichen zylindrische Drahtwicklung 35, welche auf einem stabförmigen dielektrischen Körper aufgewickelt ist, erhöht ist.
Fig. 3:
1. a) Periodische Leiterstruktur der Dachkapazität 8 als periodische Mäanderstruktur mit der Periode 19 nach der Erfindung innerhalb eines virtuellen Streifens 21 gestaltet. Der stabförmige Monopol 13 ist mit der periodischen Leiterstruktur 24 leitend verbunden.
2. b) Wie in Figur 3a), jedoch ist die periodische Leiterstruktur der Dachkapazität 8 als periodische Dreiecksstruktur mit der Periode 19 nach der Erfindung innerhalb des virtuellen Streifens 21 gestaltet.
3. c) zur Vergrößerung der Dachkapazität 8 sind mindestens zwei im Wesentlichen gleiche periodische Leiterstrukturen mit der Längsseite zueinander parallel in virtuellen Streifen 21 angeordnet. Die zwei periodischen Leiterstrukturen sind leitend mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 verbunden.
Fig. 4:
1. a) Draufsicht auf eine Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung mit einer konzentrisch zur ersten Satellitenantenne 3a mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt verlaufenden weiteren Satellitenantenne 3b für einen Satellitenfunkdienst mit niedrigerer Sendefrequenz fs2 und einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf ebenfalls gerade 2π beträgt. Für die beispielhafte Gestaltung einer in ihrer azimutalen Hauptrichtung einstellbaren Richtantenne ist eine dritte Satellitenantenne 3c für den Empfang desselben Satellitensignals wie das der ersten Satellitenantenne 3a vorhanden, deren laufende Leitungswelle den Phasenunterschied über einen Umlauf von gerade 4π einnimmt. Die einstellbare Hauptrichtung kann aus der Überlagerung der Signale der ersten 3a und der dritten 3c Satellitenantenne über einen in der Combiner-Phase einstellbaren Antennen-Combiner realisiert werden.
2. b) Dachkapazität 8 wie in Figur 3b. Die als Dreiecksstruktur gestaltete periodische Leiterstruktur ist jedoch als Wicklung mit der Periode 19 auf einem dünnen dielektrischen plattenförmigen Wickelkörper 28 von der Form des virtuellen Streifens 21 ausgeführt.
Fig. 5:
- Zeigt zum Vergleich eine nicht erfindungsgemäße Dachkapazität 10, welche flächig leitend gestaltet ist und das Richtdiagramm der Satellitenantenne 3 untolerierbar beeinflusst.
Fig. 6:
- Die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 8 ist als Mäanderstruktur in der Weise gestaltet, dass jeweils die beiden Schenkel auf beiden Seiten der Mittellinie M um den Neigungswinkel 16 gegenüber dem horizontal liegenden virtuellen Streifen 21 nach unten abgewinkelt sind. Dabei sind die Abmessungen der Mäanderstruktur so gewählt, dass deren vertikale Projektion auf den virtuellen Streifen 21 diesen ausfüllt und der Neigungswinkel 16 etwa den Wert von 60° einnimmt.
Fig. 7:
- Multiband-Empfangsantenne nach der Erfindung wie in Figur 6 jedoch mit einer Satellitenempfangsantenne 3a und mit Phasenunterschied über einen Umlauf von 2π und mit konzentrischer Satellitenantenne 3b für den Empfang eines weiteren Satellitendienstes bei niedrigerer Frequenz, bzw. wahlweise mit einem Phasenunterschied über einen Umlauf von 4π bei derselben Frequenz wie Satellitenempfangsantenne 3a für die Kombination der Satelliten-Antennenanschlüsse 5a und 5b durch Überlagerung der Empfangssignale über einen einstellbaren Antennen-Phase-Combiner zur Einstellung der azimutalen Hauptrichtung des Richtdiagramms.
Fig. 8:
- stabförmiger Monopol mit Dachkapazität 8 für eine Antenne nach der Erfindung mit teilweiser Überdeckung 30 der Wicklung 35 zur Erhöhung der Empfangsspannung des stabförmigen Monopols im UKW-Frequenzbereich durch rohrförmige Gestaltung eines elektrisch isolierenden Rundstabs 39 in seinem unteren Abschnitt zur kapazitiven Ankopplung an die Drahtwicklung mit elektrisch leitendem Rundstab 38 mit Monopol-Anschlussstelle 14.
(die Satellitenempfangsantenne ist nicht dargestellt)
1. a) perspektivische Darstellung
2. b) Längsschnittdarstellung
Fig. 9:
- stabförmiger Monopol mit Dachkapazität 8 wie in Figur 8 jedoch mit elektrisch leitender Buchse 41 mit innerem, elektrisch isolierendem Kunststoffrohr 40 zur mechanisch formschlüssigen Aufnahme der auf dem elektrisch isolierenden Rundstab 39 befindlichem zylindrischen Wicklung 35. Der an jeder Stelle geforderte Monopol-Ringleitungs-Abstand 37 sollte bevorzugt 15 % der inneren Ringleitungs-Weite 36 nicht unterschreiten.

Der Ringleitungsstrahler 2 der Satellitenantenne 3 nach der Erfindung, in Figur 1 unten, ist beispielhaft als eine passive Resonanzstruktur für eine Sende- oder Empfangsantenne gestaltet, welche die Abstrahlung bzw. den Empfang von im Wesentlichen zirkular polarisierten Wellen in einem Elevationswinkelbereich zwischen theta=0° (vertikal) und theta=65° und im Wesentlichen vertikal polarisierter Wellen in einem Elevationswinkelbereich zwischen theta = 90° und theta = 85° ermöglicht, wobei theta den Winkel der einfallenden Welle gegenüber der Vertikalen beschreibt. Azimutal wird dabei im Allgemeinen Rundstrahlung angestrebt. In diesem Zusammenhang wird der Sendemodus der Satelliten-Empfangsantenne lediglich zur Erläuterung der Antenneneigenschaften unter Bezug auf die Reziprozitätseigenschaft betrachtet. Die passive Resonanzstruktur kann dabei für unterschiedliche Moden gestattet werden.
Die Verteilung der Ströme auf einer Antenne im Empfangsbetrieb ist vom Abschlusswiderstand an der Antennenanschlussstelle 5 abhängig. Im Gegensatz hierzu ist im Sendebetrieb die auf den Speisestrom an der Antennenanschlussstelle 5 bezogene Verteilung der Ströme auf den Antennenleitern vom Quellwiderstand der speisenden Signalquelle unabhängig und ist somit eindeutig mit dem Richtdiagramm und der Polarisation der Antenne verknüpft. Figur 1 zeigt eine Satellitenantenne 3 nach der Erfindung mit einem als Resonanzstruktur gestalteten quadratischen Ringleitungsstrahler 2 zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Femfeldes. Der Ringleitungsstrahler 2 ist in einer horizontalen Ebene mit der Höhe 9 über der leitenden Grundfläche 6 verlaufend gestaltet, so dass er in Bezug auf die leitende Grundfläche 6 eine elektrische Leitung bildet mit einem Wellenwiderstand, der sich aus der Höhe und dem wirksamen Durchmesser des im Wesentlichen drahtförmigen Ringleitungs-Leiters ergibt. Zur Erzeugung der gewünschten zirkularen Polarisation mit azimutal abhängiger Phase einer Drehrichtung der Strahlung im Femfeld ist es notwendig, auf dem Ringleitungsstrahler 2 im Sendefall eine ausschließlich in einer Richtung sich ausbreitenden Leitungswelle zu erregen.
Zur Erzeugung der Resonanz ist die gestreckte Länge L der Ringleitung des Ringleitungsstrahlers 2 derart gewählt, dass sie im Wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches der Leitungswellenlänge beträgt, wobei die Leitungswellenlänge gleich der Freiraumwellenlänge λs1 ist. Für W= ganzzahlig, das heißt vollständige Leitungswellenlängen auf der Ringstruktur ergibt sich somit für deren gestreckte Länge im wesentlichen L= W*λs1.
Für den Satellitenempfang mit azimutalem Runddiagramm ist die einfache Resonanz mit W=1 zu wählen. Die gestreckte Länge L kann dann auch kürzer als die Freiraumwellenlänge λs1 gestaltet werden.
Eine wesentliche Eigenschaft einer Antenne nach der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit zur besonders aufwandsarmen Herstellung. Eine diesbezüglich herausragend vorteilhafte Form der Antenne mit quadratischem Ringleitungsstrahler 2 ist ihrem Wesen in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Der Ringleitungsstrahler 2 mit den vertikalen Strahlern 4a, 4b, 4c, 4d kann zusammen mit den an ihrem unteren Ende individuell ausgeformten, flächigen Elektroden oder Kapazitätselektroden 32a, 32b, 32c, 32d zum Beispiel aus einem zusammenhängenden, gestanzten und geformten Blechteil hergestellt werden. Auch die Wellenwiderstände der Teilstücke des Ringleitungsstrahlers 2 können durch Wahl der Breite der Verbindungsstücke individuell gestaltet werden. Die bezüglich der Wellenausbreitung unidirektionale Wirkung der elektromagnetischen Erregung der Ringleitung 2 sowie die Impedanz-Anpassung am Satelliten-Antennenanschluss 5 ist durch die Dimensionierung der Kapazitätselektroden 32a, 32b, 32c, sowie durch die Ankopplungen über die Kapazitätselektrode 32d an den vertikalen Strahler 4d in Verbindung mit der Gestaltung der Wellenwiderstände der Teilstücke des Ringstrahlers erreichbar.
Die elektrisch leitende Grundfläche 6 ist vorzugsweise als leitend beschichtete Leiterplatte ausgeführt. Die vorzugsweise als Kapazitäten 15 realisierten Ankopplungen an die vertikalen Strahler sind in der Weise gebildet, dass die Kapazitätselektroden 32a, 32b, 32c, 32d zur Ankopplung von drei vertikalen Strahlern 4a,4b,4c an die elektrisch leitende Grundfläche 6 gestaltet sind. Zur Gestaltung und zur kapazitiven Ankopplung des vierten vertikalen Strahlers 4d an den Antennenanschluss 5 ist dieser als eine von der leitenden Schicht der Leiterplatte isolierte, flächige Gegenelektrode 34 gestaltet, die als Kapazitätselektrode 15d oder als Elektrode 15 gestaltet sein kann. In besonders aufwandsarmer Weise besteht somit die Möglichkeit, die wesentlichen für die Funktion der Antenne notwendigen Abmessungen über ein gestanztes und geformtes Blechteil mit den Vorzügen der hohen Reproduzierbarkeit herzustellen. Das Blechteil und die als Leiterplatte ausgeführte elektrisch leitende Grundfläche 6 können beispielhaft durch eine aufwandsarme Verklebung und somit ohne ein aufwändigeres Löten miteinander verbunden werden. Die Verbindung zu einem Empfänger kann auf bekannte Weise zum Beispiel durch Anschluss einer Micro-Streifenleitung oder einer Koaxialleitung, ausgehend vom Antennenanschluss 5, realisiert werden.
Erfindungsgemäß kann die elektromagnetische Erregung einer Ringleitung auch über die Einspeisung an λ/4 voneinander entfernten Ringleitungs-Koppelpunkten 7 von um 90° in der Phase unterschiedlichen Signalen erfolgen.
Die Satellitenantenne 3 nach der Erfindung ist im Hinblick auf die Störbarkeit ihres Strahlungsdiagramms im Vergleich zu anderen zirkular polarisierten Antennen besonders robust. Zusammen mit der erfindungsgemäßen Kombination mit dem in ihrem Zentrum befindlichen stabförmigen Monopol 13 mit seiner erfindungsgemäß gestalteten Dachkapazität 8 liefert die Erfindung auch bei großen Streifenlängen 23 eine Lösung, die für die Satellitenantennen vorgegebenen Toleranzwerte von circa 0,5 dB einzuhalten.
Die mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 leitend verbundene, zur Bildung seiner Dachkapazität 8 aus beispielsweise drahtförmigem Leiter 17 gebildete, und um eine im Wesentlichen horizontal orientierte Längs-Mittellinie M oszillierend sich ausbreitende, im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 mit der Periode 19 und der Streifenbreite 22 ist bezüglich der einfallenden elektromagnetischen Wellen vom Satelliten auf der Frequenz fs1 weitgehend transparent. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Mäandrisierung bzw. die periodische Leiterstruktur die statische Kapazität, welche für die Bildung der AM/FM-Antenne notwendig ist, durch die drahtförmige Gestaltung nur unwesentlich verkleinert wird.
Zur einfachen Erläuterung der Lage und Ausführung der unterschiedlichen Strukturen der Dachkapazität 8 wird ein länglicher, bezüglich seiner Fläche im Wesentlichen horizontal orientierter virtueller Streifen 21 eingeführt, der eine Längs-Mittellinie M aufweist. Der Streifen 21 besitzt die Streifenlänge 23 und die Streifenbreite 22, wobei die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 im Wesentlichen in der Fläche dieses Streifens 21 verlaufend gestaltet ist, so dass in der Draufsicht die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur 24 mit der Schwingweite 18 innerhalb der Umrandung des Streifens 22 angeordnet ist und diese im Wesentlichen ausfüllt. Gute Ergebnisse wurden z. B. für eine Multiband-Empfangsantenne 1 für die Frequenzbereiche AM, UKW und SDARS mit einer Streifenlänge 23 von etwa 12 cm, einer Streifenbreite 22 = Schwingweite 18 von etwa 2,5 cm und einer Periode 19 von 1cm bei einer Antennen-Bauhöhe 29 von etwa 7cm erreicht.
Würde man von einer Dachkapazität 8 gemäß der Erfindung absehen und diese flächig leitend, wie in Figur 5 dargestellt, gestalten, so ergäbe sich insbesondere bei einem azimutalen Einfall elektromagnetischer Wellen senkrecht zur Längs-Mittellinie M eine untolerierbare Verformung des azimutalen Richtdiagramms. Die erfindungsgemäße Dachkapazität 8 mit ihrer sich um die Längs-Mittellinie M oszillierend ausbreitenden, im Wesentlichen periodischen Leiterstruktur 24 löst dieses Problem. Erfindungsgemäß sollte deshalb bevorzugt die Streifenbreite 22 hinreichend klein gewählt werden. Bei einer Streifenlänge 23, welche mindestens dreimal so groß ist wie die Streifenbreite 22 ergeben sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besonders geringe Einflüsse auf das Richtdiagramm der Satellitenantenne, wenn die Streifenbreite 22 nicht größer als 3/8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Periode 19 nicht größer als 1/4 der Freiraumwellenlänge As1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der höchsten Frequenz fs1 gewählt ist. Im Interesse einer möglichst kleinen Streifenbreite 22 ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, zur Vergrößerung der Dachkapazität 8 mindestens zwei im Wesentlichen gleiche periodische Leiterstrukturen, wie in Figur 3c dargestellt, in mit der Längsseite zueinander parallel in kleinem Abstand voneinander geführten virtuellen Streifen 21 anzuordnen und die mindestens zwei periodischen Leiterstrukturen 24 leitend mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols 13 zu verbinden.
In Analogie zu einer Mäanderstruktur 25 kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 8 als im Wesentlichen periodische Dreiecksstruktur mit der Periode 19 gestaltet werden, welche den virtuellen Streifen 21 im Wesentlichen voll ausfüllt, wobei die Streifenlänge 23 etwa 0,8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Streifenbreite 22 etwa 0.15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen kann und der stabförmige Monopol 13 etwa in der Mitte des virtuellen Streifens 21 mit der periodischen Leiterstruktur 24 leitend verbunden ist. In einer ähnlichen Darstellung kann die als Dreiecksstruktur gestaltete periodische Leiterstruktur 24, wie in Figur 4b dargestellt, als Wicklung aus beispielsweise einem Draht oder einer Leiterbahn mit der Periode 19 auf einem dielektrischen plattenförmigen Wickelkörper 28 von der Form des virtuellen Streifens 21 ausgeführt werden.
In einer beispielhaften, besonders günstigen praktischen Ausführung einer Multiband-Empfangsantenne 1 für den Satellitenfunkdienst SDARS bei der Frequenz fs1 von circa 2,3 GHz und einer Freiraumwellenlänge λs1 = 13cm ist die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 8 als im Wesentlichen periodische Mäanderstruktur mit der Periode 19 gestaltet. Diese füllt den virtuellen Streifen 21 im Wesentlichen voll aus, wobei die Streifenlänge 23 etwa 0,8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Streifenbreite 22 etwa 0,15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen kann und der stabförmige Monopol 13 etwa in der Mitte des virtuellen Streifens 21 mit der periodischen Leiterstruktur 24 leitend verbunden ist. Die Höhe des stabförmigen Monopols 13, welcher die Gesamthöhe der Multiband-Empfangsantenne 1 bestimmt, kann dabei etwa die Hälfte der Freiraumwellenlänge λs1 betragen. Zur Erzeugung einer Resonanz in der Umgebung des FM-Frequenzbandes ist der stabförmige Monopol 13 zur Erhöhung seiner Eigeninduktivität durch eine im Wesentlichen zylindrische Drahtwicklung 35 wie in Figur 2 ausgeführt, welche auf einem stabförmigen dielektrischen Körper aufgewickelt ist.
Kommt im Fahrzeugbau die Zusatzforderung hinzu, wonach auch die Querabmessung der Antenne strengen Auflagen unterliegt, so kann die periodische Leiterstruktur 24 der Dachkapazität 8 als Mäanderstruktur, wie in Figur 6 dargestellt, in der Weise gestaltet werden, dass beide Schenkel der Mäander auf beiden Seiten der Mittellinie M jeweils um den Neigungswinkel 16 gegenüber dem horizontal liegenden virtuellen Streifen 21 nach unten abgewinkelt sind und die Abmessungen der Mäanderstruktur so gewählt sind, dass deren vertikale Projektion auf den virtuellen Streifen 21 diesen ausfüllt und der Neigungswinkel 16 etwa den Wert von 60° einnimmt.
Figur 4a zeigt die Draufsicht und Figur 7 eine perspektivische Sicht auf eine Multiband-Empfangsantenne 1 nach der Erfindung mit mehreren konzentrisch zueinander orientierten Satellitenantennen. Beispielhaft wird hier vorausgesetzt, dass die innerste der Satellitenantennen 3a bei einer Resonanz auf der Frequenz fs1 mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, betrieben ist, wie sie z. B. für den azimutalen Rundempfang von SDARS-Rundfunksignalen geeignet ist. Eine weitere Satellitenantenne 3b für einen Satellitenfunkdienst mit niedrigerer Sendefrequenz fs2 und einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf ebenfalls gerade 2π beträgt, ist zum Beispiel für den Empfang von GPS-Signalen geeignet.
Konzentrisch zur ersten (innersten) Satellitenantenne 3a mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, ist in Figuren 4a und 7 jeweils eine weitere Satellitenantenne 3b für den Empfang desselben Satellitensignals, jedoch mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 4π beträgt, vorhanden. Bei Kombination der Satelliten-Antennenanschlüsse 5a und 5b durch Überlagerung der Empfangssignale der beiden Satellitenantennen 3a, 3b über einen Antennen-Combiner mit einstellbarer Combiner-Phase zu einem gemeinsamen Richtantennen-Anschluss ergibt sich durch Einstellung der Combiner-Phase eine in ihrer azimutalen Hauptrichtung einstellbare Satelliten-Richtantenne. Ergänzt man die Multiband-Empfangsantenne um eine dritte Satellitenantenne 3c, wie es in Figur 4a skizziert ist, so kann diese z. B. zusätzlich für den Empfang eines weiteren Satellitendienstes auf einer anderen Frequenz, wie zum Beispiel für den Empfang von GPS-Signalen, eingesetzt werden.
Diese Beispiele zeigen besonders deutlich die vielseitige Gestaltbarkeit der Multiband-Empfangsantenne für eine Reihe von Satellitenfunkdiensten SDARS, GPS etc. in Verbindung mit terrestrischen Funkdiensten wie zum Beispiel AM/FM, DAB im VHF- und im L-Band, welche durch besondere Ausgestaltung des stabförmigen Monopols 13 einbezogen werden können. Insbesondere bei der Gestaltung einer niedrigen Bauhöhe 29 der Antenne nach der Erfindung zeigt es sich als besonders vorteilhaft, den vertikalen Strahler 4 nach Angaben in der DE 102009037722 A1 zu gestalten. Bei einer Bauhöhe 29 von 15 cm und kleiner wird dort vorgesehen, die auf dem elektrisch isolierenden Rundstab 39 des Monopols 13 aufgebrachte Wicklung 35 zur Erhöhung der Empfangsspannung des Antennenstabs im UKW-Frequenzbereich über eine geeignete Länge - in Figur 8 Überdeckung 30 - kapazitiv zu überdecken. Dies ist, angewandt auf eine Antenne nach der Erfindung, beispielhaft in der Figur 8a perspektivisch und in Figur 8b im Längsschnitt dargestellt. Dort ist der elektrisch isolierende Rundstab 39 als Kunststoff-Stab ausgeführt, welcher in seinem unteren Abschnitt rohrförmig gestaltet ist. Zur kapazitiven Ankopplung an die Wicklung ist in die rohrförmige Öffnung ein elektrisch leitender Rundstab 38 eingeführt, dessen unteres Ende die Monopol-Anschlussstelle 14 bildet. Auf vorteilhafte Weise kann mithilfe der kapazitiven Kopplung dabei die arbeitstechnisch aufwändige galvanische Verbindung der Wicklung mit der Monopol-Anschlussstelle 14 vermieden werden.
Die Erhöhung der Empfangsspannung an der Monopol-Anschlussstelle 14 im UKW-Frequenzbereich durch die oben beschriebenen Maßnahmen lässt sich besonders vorteilhaft nutzen, wenn die der Monopol-Anschlussstelle 14 unmittelbar nachfolgende Antennenschaltung mit hochohmigen aktiven Elementen ausgestattet ist, wie zum Beispiel mit Feldeffekttransistoren mit kleiner Eingangskapazität. Solche Schaltungen sind beispielsweise in der EP 1 246 294 A3 und in der EP 1 406 349 A3 beschrieben.
Auf ähnliche Weise vorteilhaft kann die Verbindung der Leiterwicklung oder Drahtwicklung kapazitiv mit der Monopol-Anschlussstelle 14 mithilfe einer elektrisch leitenden Buchse 41 erfolgen, welche in ihrem Inneren mit einem Kunststoffrohr 40 ausgekleidet ist. In diese ist die auf dem elektrisch isolierenden Rundstab 39 befindliche zylindrische Wicklung 35 mechanisch formschlüssig eingeführt und die Überdeckung 30 ist auf diese Weise hergestellt. Figur 9 zeigt den stabförmigen Monopol 13 mit mäanderförmiger Dachkapazität 8 nach der Erfindung, das elektrisch isolierende Kunststoffrohr 40 und die elektrisch leitende Buchse 41, an deren unterem Ende die Monopol-Anschlussstelle 14 gebildet ist.
Um die Stromverteilung auf der Ringleitung der Satellitenantenne 3 durch den in ihrem Zentrum befindlichen stabförmigen Monopol 13 nicht merklich zu stören, ist es vorteilhaft, einen Mindestwert für den Monopol-Ringleitungs-Abstand 37- wie in Figur 9 dargestellt- einzuhalten. Definiert man den lichten Abstand jeweils zwischen zwei azimutal einander gegenüberliegenden Punkten am inneren Rand der Ringleitung als die innere Ringleitungs-Weite 36 und den Abstand zwischen einem solchen Punkt am inneren Rand der Ringleitung und dem dazu nächstliegenden Punkt auf einem elektrischen Leiter des stabförmigen Monopols 13 als Monopol-Ringleitungs-Abstand 37, so sollte dieser Monopol-Ringleitungs-Abstand 37 den Wert von etwa 15 % der betreffenden inneren Ringleitungs-Weite 36 an dieser Stelle nicht unterschreiten. Dieser Abstand sollte für alle azimutalen Richtungen der x-y- Ebene auf der Ringleitung und für alle Raumpunkte x, y, z auf den stabförmigen Monopol 13 eingehalten werden. Insbesondere bei Satellitenantennen für sehr hohe Frequenzen und mit kleiner innerer Ringleitungs-Weite 36 ist es deshalb vorteilhaft, den stabförmigen Monopol 13 an seinem unteren Ende, wie in den Figuren 8a und 8b dargestellt, mit einem entsprechend schlanken elektrisch leitenden Rundstab 38 zur sicheren Einhaltung des geforderten Mindestwerts für den Monopol-Ringleitungs-Abstand 37 auszuführen.
Für die vertikal polarisierten Signale der terrestrischen Funkdienste höherer Frequenzen, wie z. B. GSM 900, GSM 1800, UMTS und DAB L-Band ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, den unteren Teil des vertikalen Strahlers 4 als elektrisch leitenden Rundstab 38 entsprechend der Resonanzlänge von zum Beispiel einer Viertelwellenlänge eines der genannten Funkdienste zu gestalten und im oberen Teil des stabförmigen Monopols 13 die auf dem stabförmigen dielektrischen Körper des Monopols 13 aufgebrachte Drahtwicklung 35 in der Weise zu gestalten, dass sich im UKW-Frequenzbereich in Verbindung mit der mäanderförmigen Dachkapazität die oben beschriebene UKW-Resonanz einstellt. Zusätzlich können durch entsprechende Gestaltung der Drahtwicklung 35 auch für die Frequenzen für mehrere der oben genannten Funkdienste höherer Frequenzen Resonanzen realisiert werden. Eine Kombination der Maßnahmen kann auf vorteilhafte Weise dadurch erfolgen, dass der elektrisch leitende Stab 38 für den Funkdienst mit der niedrigsten Frequenz gestaltet ist und die Drahtwicklung 35 im Anschluss an den elektrisch leitenden Stab 38 im oberen Teil mehrere in Abständen unterschiedlich dicht gewickelte Wicklungspakete enthält. Diese bewirken jeweils die Blockierung von Signalen höherer Frequenzen gegenüber dem darüber befindlichen Teil des Monopols. Der Monopol kann somit in der Weise multiresonant gestaltet werden, dass für die unterschiedlichen Wellenlängen der Funkdienstfrequenzen entsprechend lange Strahler wirksam sind mit entsprechenden Resonanz-Impedanzen an der Monopol-Anschlussstelle 14. Alle durch die gesamte Wicklung 35 bewirkten Induktivitäten bilden im Zusammenwirken mit der mäanderförmig Dachkapazität 8 die Resonanz im Bereich der UKW-Frequenzen, wodurch der stabförmige Monopol 13 zusammen mit den konzentrischen Satellitenantennen 3a und 3b eine Multiband-Empfangsantenne nach der Erfindung zum Beispiel für die sechs Funkdienste AM, FM, DAB-VHF, DAB-L und die Satelliten-Funkdienste SDARS und GPS bilden kann.

Liste der Bezeichnungen

Multiband-Empfangsantenne 1
Ringleitungsstrahler 2
erste Satellitenempfangsantenne 3a
zweite Satellitenempfangsantenne 3b
vertikale Strahler 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e
Satelliten-Antennenanschluss 5, 5a, 5b
leitende Grundfläche 6
Ringleitungs-Koppelpunkte 7,7a,7b,7c,7d
mäanderförmige Dachkapazität 8
Abstand (Höhe) 9
flächige Dachkapazität 10
Masse-Anschlusspunkt 11
stabförmiger Monopol 13
Monopol-Anschlussstelle 14
Elektroden 15, 15a, 15b 15c, 15d
Neigungswinkel 16
drahtförmiger Leiter 17
Schwingweite18
Periode 19
unteres Stabende 20
virtueller Streifen 21
Streifenbreite 22
Streifenlänge 23
periodische Leiterstruktur 24
Mäanderstruktur 25
Dreieckstruktur 26
oszillierende Leiterstruktur 27
plattenförmiger Wickelkörper 28
Antennen-Bauhöhe 29
Überdeckung 30
Kapazitätselektrode 32a, 32b, 32c, 32d
Wicklung 35
innere Ringleitungs-Weite 36
Monopol-Ringleitungs-Abstand 37
elektrisch leitender Rundstab 38
elektrisch isolierender Rundstab 39
Kunststoffrohr 40
elektrisch leitende Buchse 41
gestreckte Länge des Ringleitungsstrahlers L
zentrale Linie Z
Längs-Mittellinie M
λs1 Freiraumwellenlänge des 1. Satellitenfunkdienstes
fs1 Sendefrequenz des 1. Satellitenfunkdienstes (höchste Frequenz)

Claims

Multiband-Empfangsantenne (1) für den kombinierten Empfang zirkular polarisierter Satellitenfunksignale mindestens eines zirkular polarisiert ausstrahlenden Satellitenfunkdienstes und von terrestrisch ausgestrahlten Rundfunksignalen über einer im Wesentlichen horizontalen leitenden Grundfläche (6) als Masse mit mindestens einer, dem mindestens einen Satellitenfunkdienst mit der Sendefrequenz fs1 und der Freiraumwellenlänge λs1 zugeordneten Satellitenempfangsantenne (3) mit Satelliten-Antennenanschluss (5) und einer terrestrisch, linear polarisiert ausgestrahlte Rundfunksignale empfangenden Monopolantenne mit gesonderter Monopol-Anschlussstelle (14)
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- die mindestens eine Satellitenempfangsantenne (3) enthält einen bezüglich ihres Zentrums Z rotationssymmetrischen Ringleitungsstrahler (2), welcher durch eine polygonale oder kreisförmige geschlossene Ringleitung mit der gestreckten Länge L in einer zur leitenden Grundfläche (6) parallelen Ebene mit der Höhe (9) kleiner als λs1/8 über der leitenden Grundfläche (6) verlaufend gestaltet ist,

- über den Umfang der Länge (L) des Ringleitungsstrahlers (2) der Satellitenempfangsantenne (3) sind mehrere (N) vertikale, zur leitenden Grundfläche (6) hin verlaufende Strahler (4) in gleich langen gestreckten Längenabständen (UN) der Struktur voneinander entfernt über Ringleitungs-Anschlusspunkte (7) an den Ringleitungsstrahler (2) angeschlossen;

- der Ringleitungsstrahler (2) ist über mindestens einen der vertikalen Strahler (4) erregt, zwischen dessen unterem Ende und der leitenden Grundfläche (6) der Satelliten-Antennenanschluss (5) gebildet ist, wobei die mindestens eine Satellitenempfangsantenne (3) zirkular polarisiert ist;

- die übrigen vertikalen Strahler (4) sind an ihrem unteren Ende jeweils über eine Kapazität (15b, 15c, 15d) an einem Masse-Anschlusspunkt (11) an die leitende Grundfläche (6) angeschlossen;

- die Monopolantenne enthält einen vertikal zur leitenden Grundfläche (6) orientierten und durch das Zentrum Z des Ringleitungsstrahlers (2) verlaufenden im Wesentlichen stabförmigen Monopol (13), an dessen unterem Ende, zusammen mit der leitenden Grundfläche (6) die Monopol-Anschlussstelle (14) zur Auskopplung der linear polarisiert ausgestrahlten Rundfunksignale gebildet ist;

- mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols (13) ist zur Bildung seiner Dachkapazität (8) eine aus einem Leiter (17) gebildete und um eine im Wesentlichen horizontal orientierte Längs-Mittellinie M sich oszillierend ausbreitende, im Wesentlichen periodische Leiterstruktur (24) mit einer Periode (19) und einer Schwingweite (18) leitend verbunden;

- sowohl die Periode (19) als auch die Schwingweite (18) ist jeweils kleiner gewählt als die halbe Freiraumwellenlänge As1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der Sendefrequenz fs1.
Multiband-Empfangsantenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Längs-Mittellinie M die Mittellinie eines länglichen, bezüglich seiner Fläche im Wesentlichen horizontal orientierten virtuellen Streifens (21) mit der Streifenlänge (23) und der Streifenbreite (22) gegeben ist, wobei die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur (24) im Wesentlichen in der Fläche dieses Streifens (21) verlaufend gestaltet ist, so dass in der Draufsicht die im Wesentlichen periodische Leiterstruktur (24) mit der Schwingweite (18) innerhalb der Umrandung des Streifens (22) angeordnet ist und diese im Wesentlichen ausfüllt.
Multiband-Empfangsantenne nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Streifenlänge (23) mindestens dreimal so groß ist wie die Streifenbreite (22), und dass die Streifenbreite (22) nicht größer ist als 3/8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Periode (19) nicht größer als 1/4 der Freiraumwellenlänge λs1 desjenigen Satellitenfunkdienstes mit der höchsten Frequenz fs1 gewählt ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die periodische Leiterstruktur (24) der Dachkapazität (8) als im Wesentlichen periodische Mäanderstruktur mit der Periode (19) gestaltet ist, welche einen virtuellen Streifen (21) im Wesentlichen voll ausfüllt, wobei die Streifenlänge (23) etwa 0,8 der Freiraumwellenlänge λs1 und die Streifenbreite (22) etwa 0,15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen kann, und der stabförmige Monopol (13) etwa in der Mitte des virtuellen Streifens (21) mit der periodischen Leiterstruktur (24) leitend verbunden ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die periodische Leiterstruktur (24) der Dachkapazität (8) als Mäanderstruktur gestaltet ist, wobei jeweils ein Schenkel der Mäanderstruktur auf beiden Seiten der Längs-Mittellinie M jeweils um einen Neigungswinkel (16) gegenüber dem horizontal liegenden virtuellen Streifen (21) nach unten abgewinkelt ist, und die Abmessungen der Mäanderstruktur so gewählt sind, dass deren vertikale Projektion auf den virtuellen Streifen (21) diesen ausfüllt, wobei der Neigungswinkel (16) insbesondere etwa den Wert von 60° einnimmt.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Vergrößerung der Dachkapazität (8) mindestens zwei im Wesentlichen gleiche periodische Leiterstrukturen (24), mit der Längsseite zueinander parallel in kleinem Abstand voneinander, in einem virtuellen Streifen (21) angeordnet sind, und die mindestens zwei periodischen Leiterstrukturen (24) leitend mit dem oberen Ende des stabförmigen Monopols (13) verbunden sind.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die periodische Leiterstruktur (24) der Dachkapazität (8) als im Wesentlichen periodische Dreiecksstruktur mit der Periode (19) gestaltet ist, welche einen virtuellen Streifen (21) im Wesentlichen voll ausfüllt, wobei die Streifenlänge (23) etwa 0,8 der Freiraumwellenlänge As1 und die Streifenbreite (22) etwa 0,15 der Freiraumwellenlänge λs1 betragen kann, und der stabförmige Monopol (13) etwa in der Mitte des virtuellen Streifens (21) mit der periodischen Leiterstruktur (24) leitend verbunden ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die als Dreiecksstruktur gestaltete periodische Leiterstruktur (24) als Wicklung mit der Periode (19) auf einem dielektrischen plattenförmigen Wickelkörper (28) von der Form eines Streifens (21) ausgeführt ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der stabförmige Monopol (13) zur Erhöhung seiner Eigeninduktivität durch eine im Wesentlichen zylindrische Wicklung (35) gegeben ist, welche auf einem stabförmigen dielektrischen Körper aufgewickelt ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Satelliten-Antennenanschluss (5) nicht zwischen dem unteren Ende eines vertikalen Strahlers und der leitenden Grundfläche (6) gebildet ist, und dass die übrigen vertikalen Strahler (4) an ihrem unteren Ende nicht jeweils über eine Kapazität (15b, 15c, 15d) an einem Masse-Anschlusspunkt (11) an die leitende Grundfläche (6) angeschlossen sind, sondern dass stattdessen auf der leitenden Grundfläche (6) ein Verteil-und Phasen-Netzwerk vorhanden ist, welches eingangsseitig mit dem Satelliten-Antennenanschluss (5) verbunden ist, wobei die vertikalen Strahler (4) jeweils über einen der Ausgänge des Verteil-und Phasen-Netzwerks mit entsprechenden Phasen erregt sind, so dass sich auf dem Ringleitungsstrahler (2) eine laufende elektromagnetische Welle in der Weise einstellt, dass die zirkulare Polarisation der Satellitenempfangsantenne (3) gegeben ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die in ihrem Kapazitätswert unterschiedlichen Kapazitäten (15a,15b,15c,15d) dadurch gebildet sind, dass die vertikalen Strahler (4) an ihrem unteren Ende zu individuell gestalteten flächigen Kapazitätselektroden (32a, 32b, 32c, 32d) ausgeformt sind und die Kapazitäten (15a,15b,15c) zur Ankopplung von drei vertikalen Strahlern (4a,4b,4c) an die elektrisch leitende Grundfläche (6) gestaltet sind und zur kapazitiven Ankopplung des vierten vertikalen Strahlers (4d) an den Antennenanschluss (5) dieser als eine von der leitenden Grundfläche (6) isolierte, flächige Gegenelektrode (34) gestaltet ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
konzentrisch zu der mindestens einen Satellitenantenne (3a) mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, mindestens eine weitere Satellitenantenne (3b, 3c) für jeweils einen Satellitenfunkdienst mit jeweils niedrigerer Sendefrequenz fs2 bzw. fs3 (und somit fs3 kleiner fs2) und jeweils einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf jeweils ebenfalls gerade 2π beträgt, vorhanden ist, und die Satellitenantennen (3a, 3b ,3c) insbesondere nach den obigen Ansprüchen gestaltet sind.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
konzentrisch zu der mindestens einen Satellitenantenne (3a) mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 2π beträgt, eine weitere Satellitenantenne (3c) für den Empfang desselben Satellitensignals, jedoch mit einer laufenden Leitungswelle, deren Phasenunterschied über einen Umlauf gerade 4π beträgt, vorhanden ist, und die Satelliten-Antennenanschlüsse (5) zur Überlagerung der Empfangssignale der beiden Satellitenantennen (3a, 3c) über einen Antennen-Combiner mit einstellbarer Combiner-Phase zu einem gemeinsamen Richtantennen-Anschluss zusammengeführt sind, so dass durch Einstellung der Combiner-Phase eine in ihrer azimutalen Hauptrichtung einstellbare Richtantenne gegeben ist.
Multiband-Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
für einen der terrestrischen Funkdienste mit vertikal polarisierten Signalen höherer Frequenzen - wie z. B. GSM900, GSM1800, UMTS und DAB L-Band - der untere Teil der Monopol-Antenne als elektrisch leitender Stab (38) entsprechend der Resonanzlänge von einer Viertelwellenlänge des betreffenden Funkdienstes gestaltet ist, und die Monopol-Antenne in ihrem oberen Teil durch eine Wicklung (35) in der Weise gestaltet ist, dass im UKW-Frequenzbereich in Verbindung mit der mäanderförmigen Dachkapazität (8) Resonanz gegeben ist.
Multiband-Empfangsantenne nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Monopol-Antenne für mehrere der genannten terrestrischen Funkdienste gestaltet ist und der elektrisch leitende Stab (38) für den terrestrischen Funkdienst mit der höchsten Frequenz bemessen ist, und die Wicklung (35) im Anschluss an den elektrisch leitenden Stab (38) im oberen Teil der Monopol-Antenne mehrere in Abständen unterschiedlich dicht gewickelte Wicklungspakete zur Abtrennung von Signalen jeweils höherer Frequenzen zum jeweils darüber befindlichen Teil der Monopol-Antenne aufweist, sodass für die unterschiedlichen Wellenlängen der Funkdienstfrequenzen entsprechend lange Strahler wirksam sind mit entsprechenden Resonanz-Impedanzen an der Monopol-Anschlussstelle (14).