NL8303693A - Antenne-inrichting. - Google Patents

Description

. - * ,.....' * C/Ca/ar/1593

Antenne-inrichting.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een antenne-inrichting, en meer in het bijzonder op een antenne-inrichting van compacte uitvoering, welke is bestemd voor gebruik binnenshuis bij een televisie-ontvanger.

5 Tot nog toe bekende antenne-inrichtingen voor gebruik binnenshuis bij een televisie-ontvanger bestaan uit ëén-dimensionale elementen, welke bijvoorbeeld de vorm hebben van een enkelvoudig monotool-element of van twee in alle richtingen beweegbare dipool-elementen, welke 10 tijdens ontvangst een met die van "konijne-oren" overeenkomende positie innemen.

Een belangrijk nadeel van dergelijke antenne-inrichtingen van bekend type wordt gevormd door de hoeveelheid ruimte, welke zij voor een goede werking in be-15 slag nemen. Bij ontvangst van signalen in de lage VHF-frequentieband (kanalen 1-3} dienen de ëén-dimensionale antenne-elementen bijvoorbeeld ieder een lengte van ongeveer 90cm te hebben. Aangezien een dergelijke antenne-inrichting op de televisie-ontvanger is geplaatst en deze laatstgenoemde 20 vaak dichtbij een wand van een vertrek is opgesteld, is een optimale richtingsaanpassing van een dergelijke antenne-inrichting, waarbij het antenne-element of de antenne-elementen bijvoorbeeld in een hellende stand moeten worden gebracht, veelal onmogelijk.

25 Verkleining van de afmetingen van de antenne-inrichting levert geen oplossing voor dit probleem. Indien de antenne-inrichting kleiner wordt gemaakt, neemt het antennerendement af als gevolg van een vermindering van de stralingsweerstand of van een gebrekkige impedantiewaarde-30 aanpassing tussen de antenne-inrichting en de kabel naar de televisie-ontvanger? dit laatstgenoemde vormt vooral een probleem in verband met de grote bandbreedte van televisiesignalen.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten 35 doel, hierin verbetering te brengen en een antenne-inrichting te verschaffen, welke vrij is van de hiervoor genoemde 8303693 -2- ' |' ï bezwaren.

Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, een antenne-inrichting te verschaffen, welke klein genoeg voor gebruik binnenshuis kan worden gemaakt en geschikt is 5 voor toepassing bij een televisie-ontvanger.

Daartoe gaat de uitvinding uit van een antenne-inrichting met een eerste antenne-element, een roteerbaar daaraan ondersteund tweede antenne-element en met koppel-middelen voor electrische koppeling van het eerste met het 10 tweede antenne-element; de uitvinding schrijft nu voor, dat het eerste en het tweede antenne-element ieder meer-dimen-sionaal zijn en een instelbare hoek met elkaar vormen.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende 15 tekening van een uitvoeringsvoorbeeld, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen:

Fig. 1, schematisch en in perspectief, de antenne-elementen van een antenne-inrichting volgens de uitvinding, 20 Fig. 2, isometrisch en in perspectief, de practische uitvoering van een antenne-inrichting met de antenne-elementen volgens Fig. 1,

Fig. 3, schematisch en in perspectief, de antenne-elementen volgens Fig. 1 met enige voorkeurs-25 afmetingen en

Fig. 4-6 enige grafische weergaven van de prestaties van de antenne-inrichting volgens de uitvinding.

Zoals Fig. 1 laat zien, bestaat de antenne-inrichting volgens de uitvinding in hoofdzaak uit een twee-30 dimensionaal, eerste antenne-element 30 met de vorm van een hoofdzakelijk rechthoekvormige lus van geleidend draag-materiaal, en uit een ten opzichte daarvan roteerbaar, tweedimensionaal, tweede antenne-element, dat wordt gevormd door enige L-vormige platen 10 en 20 van geleidend materiaal.

35 Daarbij heeft de eerste plaat 10 twee benen 11 en 12, waarvan de laatstgenoemde schuin toeloopt naar een eerste con- 8303633 ( * 4 -3- tactpunt 13 aan zijn ene einde. De tweede plaat 20 heeft eveneens twee benen 21 en 22, waarvan de laatstgenoemde schuin toeloopt naar een tweede contactpunt 23 aan zijn ene einde. De beide platen 10 en 20 strekken zich in eenzelfde 5 plat vlak uit, waarbij de genoemde einden van de beide benen 12 en 22 naar elkaar zijn gericht. De benen 11 en 21 hebben practisch over hun gehele lengte eenzelfde breedte en een onderling gelijke lengte; voorts strekken de benen 11 en 21 zich evenwijdig aan elkaar uit.

10 Het eerste antenne-element 30 is bij voorkeur vervaardigd van geleidend draagmateriaal, dat tot een zich binnen een plat vlak uitstrekkende, hoofdzakelijk rechthoekvormige lus is gebogen. De ene lange zijde van de rechthoek wordt gevormd door twee benen 31 en 32, welke zich 15 met een onderbreking tussen hun vrije einden in eikaars verlengde uitstrekken. De tegenover gelegen, andere lange zijde 33 van de rechthoek heeft in zijn midden een inspringend gedeelte 34.

Het eerste antenne-element 30 en het 20 uit de beide platen 10 en 20 bestaande, tweede antenne-element zijn roteerbaar aan elkaar bevestigd,, zodanig, dat de platte vlakken, waarin de respectieve elementen zich uitstrekken, een instelbare hoek Θ met elkaar vormen. Electrisch zijn de antenne-elementen eveneens met elkaar gekoppeld, bijvoorbeeld 25 door middel van twee schroefveren 41 en 42, waarvan het wik-kelgedeelte het respectieve been 31,32 omringt en de uiteinden vingers vormen, welke aan de respectieve benen 11 en 21 van de platen 10 en 20 zijn bevestigd.

Tussen de genoemde contactpunten 13 en 23 30 en een voor toevoer van een door de antenne-inrichting ontvangen hoogfrequentsignaal aan een televisie-ontvanger \ dienende, coaxiale kabel 51 is een impedantie-aanpassings-netwerk 50 met een aantal capaciteiten en zelfinducties opgenomen, waarvan Fig. 1 het principeschema laat zien. De 5 coaxiale kabel heeft een karakteristieke impedantiewaarde .van 75Ω; het impedantie-aanpassingsnetwerk 50 dient voor aan- --- , tj 83 0 3 S 9 3 « % -4- passing van de uitgangsimpedantiewaarde van de antenne-inrichting aan de met deze karakteristieke impedantiewaarde overeenkomende ingangsimpedantiewaarde van de coaxiale kabel 51 .

5 De beschreven antenne-inrichting volgens de uitvinding is geschikt voor toepassing als VHF-antenne bij een televisie-ontvanger.

Deze antenne-inrichting volgens de uitvinding kan voorts worden uitgebreid tot een UHF-antenne.

10 Daartoe wordt binnen het vlak van de platen 10 en 20 een derde antenne-element opgenomen, bestaande uit twee platen 61 en 62 van geleidend materiaal. Deze platen 61 en 62 hebben een hoofdzakelijk trapezoïdale vorm en lopen schuin toe naar respectieve contactpunten 63 en 64, welke zich aan 15 hun respectieve naar elkaar toe gekeerde einden bevinden.

Een impedantie-aanpassingsnetwerk 70 dient voor aanpassing van de uitgangsimpedantiewaarde van het derde antenne-element aan de ingangsimpedantiewaarde van bijvoorbeeld 300Ω van een platte antennekabel 71 van gebruikelijk type met twee 20 aders.

Fig. 2 laat zien, dat het tweede antenne-element met voordeel is uitgerust met een basisorgaan 100 van kunststof, zoals de copolymeer ABS (acrylonitril-buta-dieen-styreen). Daarbij zijn de verschillende platen 10, 25 20,61 en 62 aan het basisorgaan 100 bevestigd door oogjes, thermisch lassen of op willekeurig andere geschikte wijze.

De impedantie-aanpassingsnetwerken 50 en 70 kunnen worden gevormd op schakelingsbordjes, welke eveneens aan het basisorgaan kunnen worden bevestigd of daarin kunnen worden inge-30 bed.

Het basis'orgaan 100 is voorzien van een paar scharnierblokken 111 en 112 met boringen, waarbinnen de benen 31 en 32 van het eerste antenne-element 30 roteerbaar zijn opgenomen. Ter plaatse van de genoemde onderbreking kun-35 nen de benen 31 en 32 aan hun desbetreffende einden roteren in een centraal achterwaarts aan het basisorgaan 100 uitsteken- 8303693 * « -5- de tong 100a. De scharnierblokken 111 en 112 en de tong 100a ondersteunen het antenne-element 30 voor rotatie ten opzichte van het basisorgaan 100, waarbij de door de beide antenne-elementen gevormde of ingesloten hoek Θ zich wijzigt. De 5 scharnierblokken 111 en 112 vertonen een groef 131, waarvan het doel nog nader zal worden beschreven. In de voorrand van het basisorgaan is een uitsparing 132 gevormd, waarin het inspringende gedeelte 34 van de andere lange zijde 33 van het antenne-element 30 verend kan binnendringen wanneer de 10 beide antenne-elementen worden samengeklapt (Θ =0) voor opslag van de antenne-inrichting of wanneer deze niet wordt gebruikt.

Het basisorgaan 100 is voorts voorzien van een in benedenwaartse richting daaraan uitstekende as 15 141. Aan zijn onderzijde vertoont het basisorgaan 100 een daarmede één geheel vormend uitsteeksel 143, waarin de genoemde as 141 is ingebed en dat van een benedenwaarts gerichte kopvertanding 142 is voorzien; de as 141 is bij voorkeur van metaal vervaardigd en vormt de bevestigings-20 inrichting voor de antenne-inrichting. Een bevestigingssteun 151, welke zelf aan een televisie-ontvanger kan worden bevestigd, vertoont een centrale boring 152 voor roteerbare opname van de as 141 en voorts een bovenwaartse kopvertanding 153, welke gericht is naar en dient voor samenwerking met de 25 benedenwaarts gerichte kopvertanding 142 van het uitsteeksel 143 van het basisorgaan 100. De antenne-inrichting kan derhalve om de door de as 141 bepaalde rotatie-as roteren binnen het vlak van het basisorgaan 100, waarbij de samenwerking van de genoemde kopvertandingen 142 en 153 verhindert, dat een 30 ongewenste rotatie van de antenne-inrichting ten opzichte van de televisie-ontvanger optreedt, nadat de antenne-inrichting in de gewenste positie is gebracht; op deze wijze wordt bijvoorbeeld voorkomen, dat het gewicht van de coaxiale kabel 51 op een daardoor uitgeoefende kracht een verdraaiing van 35 de antenne-inrichting uit een eenmaal ingestelde positie teweegbrengt.

____Λ 8303693 t ΐ -6-

Fig. 3 laat zien, dat een antenne-inrich-ting volgens de onderhavige uitvinding zeer compact is in vergelijking met de ëén-dimensionale antenne-elementen, welke tot nog toe worden toegepast. De totale lengte 2-6 van 5 de in zijn werkzame toestand volgens Fig. 3 verkerende an-tenne-inrichting is weinig meer dan 1m, dat wil zeggen 0,3-0,35 maal de golflengte van de hoogfrequentsignalen binnen de lage VHF-frequentieband. Bij een dergelijke waarde voor deze lengte 2-e vertoont de antenne-inrichting parallel-10 resonantie voor signalen met een frequentie van ongeveer 150MHz, waaraan een golflengte van ongeveer 2m gepaard gaat. Voorts zal duidelijk zijn, dat de afmetingen van het lus-vormige antenne-element 30 en van de platen 10,20, welke afmetingen in Fig. 3 alle in mm zijn aangeduid, zodanig zijn 15 gekozen, dat de L-vormige platen 10,20 en de platen 61 en 62 van het derde antenne-element in de neergeslagen stand van het lusvormige antenne-element 30 daarbinnen passen.

Fig. 4 toont de grafiek van de weerstands-waarde R en de reactantiewaarde X in Ω als functie van 2$/ λ, 20 waarbij 2<£ de lengte van het lusvormige antenne-element 30 in Fig. 3 is en λ de golflengte van het ontvangen signaal vertegenwoordigt. Zoals Fig. 4 laat zien heeft de reactantie X voor een signaal van ongeveer 100MHz, waarbij de golflengte ongeveer 3m bedraagt een inductief karakter, de reactantie 25 krijgt een capacitief karakter bij ongeveer 200MHz, behorende bij een golflengte van ongeveer 1,5m. De weerstandscomponent heeft bij 100MHz een waarde van ongeveer 10Ω en bij 200MHz een waarde van ongeveer 100Ω. Voor signalen binnen de hoge VHF-frequentieband (kanalen 4-12, respectievelijk frequenties 30 tussen ongeveer 170MHz en 222MHz) kan de antenne-inrichting als gevolg van de toepassing van het impedantie-aanpassings-netwerk 50 resonantie binnen een ruime bandbreedte vertonen, waardoor practisch de gehele hoge VHF-frequentieband wordt omvat. Voor de lage VHF-frequentieband (frequenties tussen 35 90MHz en 108Mhz) neemt de bandbreedte echter af als gevolg van de te geringe stralingsweerstand, zodanig, dat noch de 8 3 0 3 3 9.3 t * -7- gehele lage VHF-frequentieband, noch de vereiste bandbreedte van 6MHz onder die omstandigheden kunnen worden bestreken. Hoewel de vereiste kanaalbandbreedte kan worden verkregen bij staande-golf-verhoudingen van ongeveer 2-3, wordt in dat 5 geval toch niet de gehele lage VHF-frequentieband omvat. Bij de antenne-inrichting volgens de onderhavige uitvinding kan echter de door de beide antenne-elementen gevormde of ingesloten hoek Θ, en daarmede de koppelcapaciteit van de antenne-inrichting, zodanig worden gewijzigd, dat de resonantie-10 frequentiewaarde steeds aan de verschillende kanalen binnen de lage VHF-frequentieband kan worden aangepast. Als gevolg daarvan kan met de antenne-inrichting volgens de onderhavige uitvinding het gehele lage gebied van de VHF-frequentieband worden bestreken.

15 Fig. 5 toont een polair diagram van de impedantiekarakteristiek van de antenne-inrichting volgens de uitvinding voor verschillende waarden van de genoemde hoek Θ. De volle lijn in Fig. 5 vertegenwoordigt de impedantie-waarde bij Θ = 180°, terwijl de gebroken lijn de impedantie-20 waarde bij 0=0° vertegenwoordigt. De impedantiewaarden zijn voor verschillende ontvangstfrequenties (90MHz,93MHz,105MHz en 220MHz) ingetekend. Opgemerkt wordt, dat de impedantie-karakteristieken voor de antenne-inrichting vanaf een bepaalde ontvangstsignaalfrequentie samenvallen voor Θ = 0° en 25 Θ = 180°.

Fig. 6 toont de versterkingskarakteris-tiek van de antenne-inrichting volgens de uitvinding. In Fig. 6 hebben de met een volle lijn getekende krommen betrekking op de antenne-inrichting volgens de onderhavige 30 uitvinding en de met een gebroken lijn getekende krommen betrekking op een dipool-antenne van bekend type ("konijne-oren”-positie). Fig. 3 laat zien, dat de impedantie en de versterking van een betrekkelijk kleine, compacte antenne-inrichting volgens de uitvinding van het type volgens Fig.

35 3 volledig vergelijkbaar zijn met respectievelijk de impedantie en de versterking van een dipool-antenne met antenne- 8303693 -8- elementen ter lengte van ongeveer 90cm.

De antenne-inrichting volgens de uitvinding verschaft derhalve resonantie binnen een ruime bandbreedte binnen het hoge gebied van de VHF-frequentieband en 5 voorts resonantie voor iedere kanaalfrequentie van het lage gebied van de VHF-frequentieband; hoewel de stralingsweer-stand van de antenne-inrichting in het laatstgenoemde gebied gering is verschaft de variatie van de hoek Θ daarbij de oplossing.

10 Bekend is reeds, dat de resonantiefrequen- tiewaarde van een antenne kan worden gewijzigd door middel van een varactor-diode. De toepassing van dergelijke componenten heeft echter het nadeel, dat een speciale regel-spanning nodig is, hetgeen kostenverhogend werkt, en dat in 15 aanwezigheid van een electrisch veld niet-lineaire vervorming kan optreden. Bij de antenne-inrichting volgens de uitvinding wordt echter een dergelijke kostentoename vermeden, evenals het genoemde verschijnsel van niet-lineaire vervorming, daar de resonantiefrequentiewaarde van de antenne-20 inrichting slechts door bijregeling of instelling van de hoek Θ wordt gevariëerd. De reeds genoemde groeven 131 in de scharnierblokken 111 en 112 dienen daarbij om te voorkomen, dat een eenmaal ingestelde hoek Θ niet per ongeluk wordt gewijzigd.

25 Zoals aan een deskundige duidelijk zal zijn, wordt de versterking van de antenne-inrichting volgens de uitvinding vergroot doordat de benen 12 en 22 van de respectieve platen 10 en 20 naar de respectieve contactpunten 13 en 23 toe smaller worden, waardoor een potentiaaltoename 30 aan deze punten optreedt. De beide benen 31 en 32 van het antenne-element 30 leveren hieraan eveneens een bijdrage.

De uitvinding beperkt zich niet tot het in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. Verschillende wijzigingen kunnen in de 35 beschreven details en in hun onderlinge samenhang worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden.

8303693

Claims (17)

1. Antenne-inrichting met een eerste antenne-element, een roteerbaar daaraan ondersteund, tweede antenne-element en koppelmiddelen voor electrische koppeling van het eerste met het tweede antenne-element, met het 5kenmerk, dat het eerste antenne-element (30) en het tweede antenne-element (10,20) ieder meer-dimensionaal zijn en een instelbare hoek (Θ) met elkaar vormen.

2. Antenne-inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste antenne-element 10 (30) een tot een zich in een eerste plat vlak uitstrekkende, platte lus gevormd, langwerpig orgaan bevat en dat het tweede antenne-element een aantal zich in een tweede plat -vlak uitstrekkende, plaatvormige organen (10,20) bevat, waarbij de instelbare hoek (Θ) die tussen het eerste en het tweede platte 15 vlak is.

3. Antenne-inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het eerste antenne-element een tot een althans tenminste bij benadering rechthoekvormige lus gevormde draad bevat, waarbij de einden (31,32) van de 20 draad langs de ene lange zijde van de rechthoek door een onderbreking in de draad van elkaar zijn gescheiden en dat het eerste antenne-element (30) langs die ene zijde roteerbaar met het tweede antenne-element (10,20) is gekoppeld.

4. Antenne-inrichting volgens conclusie 3, 25 met het kenmerk, dat het tweede antenne-element tenminste twee L-vormige platen (10,20) bevat, waarbij de einden van het ene been (12,22) van de beide platen (10,20) zich tegenover elkaar uitstrekken, terwijl de einden van het andere been (11,21) van de beide platen (10,20) zich tegen-30 over die ene lange zijde van de rechthoek uitstrekken.

5. Antenne-inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de koppelmiddelen een paar schroefveerelementen (41,42) bevat, waarvan het wikkelgedeelte de draad omringt en de uiteinden vingers vormen, welke aan het 35 nabijgelegen einde van het desbetreffende andere been (11,21) van de platen (10,20) zijn bevestigd. 8303303 -10- f

6. Antenne-inrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt door een plat derde antenne-element (61,62), dat in het vlak van het tweede antenne-element tussen de benen (11,12;21,22) van de L-vormige platen (10,20) 5 is opgenomen.

7. Antenne-inrichting volgens conclusie 6,met het kenmerk, dat het derde antenne-element een paar plaatvormige elementen (61,62) bevat.

8. Antenne-inrichting volgens conclusie 10 4,met het kenmerk, dat het tweede antenne- element een basisorgaan (100) van kunststof bevat, waaraan de L-vormige platen (10,20) zijn bevestigd.

9. Antenne-inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt door een impedantie-aanpassingsnet-15 werk (50) voor aanpassing van de impedantie van de antenne- inrichting aan de impedantie van een kabel (51) voor afgifte van een signaal door de inrichting.

10. Antenne-inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het impedantie-aanpassings-20 netwerk (50) aan het basisorgaan (100) is bevestigd.

11. Antenne-inrichting volgens conclusie 8,met het kenmerk, dat het basisorgaan (100) is voorzien van voor scharnierende ondersteuning van het eerste antenne-element (30) daaraan dienende scharnier- 25 blokken (111,112).

12. Antenne-inrichting volgens conclusie 11,met het kenmerk, dat het basisorgaan (100) is voorzien van een tong (100a), waarin de einden (31,32) van de rechthoekvormige lus (30) zijn opgenomen.

13. Antenne-inrichting volgens conclusie 11,met het kenmerk, dat de scharnierblokken (111,112) groeven (131) voor het vasthouden van de rechthoekvormige lus (30) van het eerste antenne-element in een aantal voorafbepaalde standen, respectievelijk onder een 35 aantal voorafbepaalde hoeken, ten opzichte van het basisorgaan (100) vertonen. 8303693 -11-

14. Antenne-inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt door een bevestigingssteun (151) voor bevestiging van het basisorgaan (100) aan een met de antenne-inrichting uit te rusten ontvanger, waarbij aan het basis- 5 orgaan (100) een as (141) uitsteekt voor roteerbare bevestiging van het basisorgaan (100) aan de bevestigingssteun (151).

15. Antenne-inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de bevestigingssteun (151) en het basisorgaan (100) zijn voorzien van middelen 10 (142,153) voor losmaakbare vasthouding van het basisorgaan (100) in een aantal verschillende toestanden ten opzichte van de bevestigingssteun (151).

16. Antenne-inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de genoemde middelen 15 respectievelijk aan het basisorgaan (100) en de bevestigingssteun (151) gevormde, met elkaar samenwerkende kopvertandingen (142,153) omvatten.

17. Antenne-inrichting volgens conclusie 8,met het kenmerk, dat de rechthoekvormige lus 20 (30) van het eerste antenne-element in de andere lange zijde een uitspringend gedeelte (34) vertoont, terwijl het bas-is-orgaan (100) in zijn bijbehorende rand een uitsparing (132) voor opname van het uitspringende gedeelte (34) in de ingeklapte stand van de antenne-inrichting heeft. 25 ----- 8303633