NO852611L

NO852611L - DEVICE FOR CONNECTING COAXIAL CABLE TO SYMMETRIC ANTENNA.

Info

Publication number: NO852611L
Application number: NO852611A
Authority: NO
Inventors: Walter Buck; Dieter Schenkyr; Werner Heiner
Original assignee: Hirschmann Radiotechnik
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1986-02-24
Also published as: EP0175055A2; DE3430659A1; DE3581340D1; EP0175055B1; ATE60169T1; EP0175055A3

Abstract

The invention relates to a device for the connection of a coaxial cable to a symmetrical dipole aerial with an asymmetry correction member and, if required, a transformation member as well as further electrical and mechanical components which are arranged together with the aerial connecting pieces in a dielectric housing, in which device these components are surrounded on the sides as completely as possible by two metal surfaces which are conductively connected to each other at the end remote from the dipole, and are arranged perpendicular to the plane of the dipole and symmetrically with respect to the centre plane, the length of the metal surfaces being </= a quarter of the mean operating wavelength and their height being at least 0.3 times their length. This design achieves a general decoupling of the electrical and mechanical components from the dipole field, and thus a high sidelobe suppression, in a simple and cost-effective manner, together with a neat symmetry of the aerial polar diagram, irrespective of the arrangement and size of the components. <IMAGE>

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en anordning for tilslutning av en koaksialkabel til en symmetrisk dipolantenne og med et usymmetreringsledd og eventuelt et transformeringsledd, samt ytterligere komponenter for eksempel for tilpasningsformål og/eller beskyttelse mot statiske oppladninger, og kabeltilkoblingselementer, idet alle elektriske og mekaniske komponenter er anordnet i et hus av isolerende materiale sammen med deler for antennetilkobling. The present invention relates to a device for connecting a coaxial cable to a symmetrical dipole antenna and with an unsymmetrization link and possibly a transformation link, as well as additional components for example for adaptation purposes and/or protection against static charges, and cable connection elements, all electrical and mechanical components being arranged in a housing of insulating material together with parts for antenna connection.

En sådan anordning, som er betegnet som kabelkoblingsboks, er for eksempel kjent fra DE-PS 1.106.375 (se særlig fig. 1 og 4 samt den tilhørende beskrivelse). Denne kostnadsgunstige oppbygning som i mange år har vært vanlig, i det minste ved konsumentantenner, oppfyller også sin oppgave som værbeskyt-telse for antennens tilslutningsområde og de elektriske og mekaniske komponenter, såvel som mekanisk feste av antennens tilkoblingskabel og selve antennen på antennebæreren. På grunn av den uhindrede innvirkning av det elektriske dipol-felt, som ved symmetriske dipolantenner er sterkest nettopp på tilkoblingsstedet, på de fleste av de elektriske og mekaniske komponenter (for eksempel 7L/2-forbiføring, 7b/4-transformer-ingsleding, spoler og kondensatorer, såvel som kabeltilkob-lingsklemmer eller stikkontaktelementer) som ligger i dipolplanet, opptrer imidlertid ved sådanne kabeltilkoblingsinn-retninger uønskede sidesløyfer og usymmetrier i antennedia-grammet, som dessuten på grunn av tilvirkningsspredninger i kraft av usymmetrisk og dessuten også avvikende anordning og størrelse av vedkommende komponenter foreligger i forskjellig grad fra antenne til antenne ved massefremstilling. Such a device, which is designated as a cable connection box, is known for example from DE-PS 1,106,375 (see in particular fig. 1 and 4 and the associated description). This cost-effective construction, which has been common for many years, at least with consumer antennas, also fulfills its task as weather protection for the antenna's connection area and the electrical and mechanical components, as well as mechanical attachment of the antenna's connection cable and the antenna itself to the antenna carrier. Due to the unhindered influence of the electric dipole field, which in symmetrical dipole antennas is strongest precisely at the connection point, on most of the electrical and mechanical components (e.g. 7L/2 bypass, 7b/4 transformer line, coils and capacitors, as well as cable connection clamps or socket elements) located in the dipole plane, however, with such cable connection devices, unwanted side loops and asymmetries in the antenna diagram occur, which also due to manufacturing spreads due to unsymmetrical and also deviating arrangement and size of the relevant components are available to varying degrees from antenna to antenna during mass production.

Det er også kjent kabelkoblingsbokser (se for eksempel Meinke-Gundlach "Taschenbuch der Hochfreguenztechnik", 3. opplag 1968, s. 394, fig. 18.11a, eller en tilsvarende artik-kel i "Antennas and Propagation", 1959, særlig fig. 11, Cable junction boxes are also known (see for example Meinke-Gundlach "Taschenbuch der Hochfreguenztechnik", 3rd edition 1968, p. 394, fig. 18.11a, or a corresponding article in "Antennas and Propagation", 1959, especially fig. 11,

s. 154), hvor disse fenomener er unngått ved fullstendig metallisk innkapsling i en symmetriboks samt even- p. 154), where these phenomena are avoided by complete metallic encapsulation in a symmetry box as well as even

tuelt i tillegg ved hjelp av ledende A/4 -lange metallhylser som er forbundet med boksen og også omslutter dipolantennen på tilkoblingsstedene. Denne utførelse er imidlertid meget dyr og egner seg således bare for spesielle anvendelser (for eksempel måleantenner), men ikke for seriefremstilte antenner og særlig ikke innenfor ikke kommersielle områder. tually additionally by means of conductive A/4 -long metal sleeves which are connected to the box and also enclose the dipole antenna at the connection points. However, this design is very expensive and is thus only suitable for special applications (for example measuring antennas), but not for series-produced antennas and especially not within non-commercial areas.

På denne bakgrunn er det et formål for foreliggende oppfinnelse ved en innretning i samsvar med innledningen til det etterfølgende patentkrav 1 på mest mulig enkel og kostnadsgunstig måte for massefremstilling å unngå de skadelige virk-ninger av på den ene side unøyaktig fremstilling, og på den annen side av antennefeltet på de elektriske og mekaniske komponenter. Against this background, it is an object of the present invention by means of a device in accordance with the introduction to the subsequent patent claim 1 in the most simple and cost-effective way possible for mass production to avoid the harmful effects of on the one hand inaccurate production, and on the other side of the antenna field on the electrical and mechanical components.

Dette formål oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at nevnte elektriske og mekaniske komponenter er omgitt mest mulig fullstendig av to metallflater som er anordnet vinkelrett på dipolplanet og symmetrisk i forhold til deres midtplan, samt innbyrdes forbundet ved den ende som vender bort fra dipolen, idet nevnte metallflater har en lengde mindre eller lik en fjerdedel av anordningens midlere driftsbølgelengde, samt en høyde som er minst lik ca. 0,3 ganger lengden. This purpose is achieved according to the invention by said electrical and mechanical components being surrounded as completely as possible by two metal surfaces which are arranged perpendicular to the dipole plane and symmetrical in relation to their mid-plane, as well as interconnected at the end facing away from the dipole, said metal surfaces have a length less than or equal to a quarter of the device's average operating wavelength, as well as a height that is at least equal to approx. 0.3 times the length.

I den utstrekning disse elektriske og mekaniske komponenter er anordnet på en felles monteringsplate, omgir nevnte metallflater denne plate fortrinnsvis over hele dens lengdeutstrek-ning samt rager ut fra de sideflater som komponentene er anordnet på, med helst mer enn 30 % av monteringsplatens lengde-utstrekning og i så høy grad som koblingsboksens høyde til-later. Utførelsen i henhold til oppfinnelsen i form av en kortsluttet /V/4-ledning (Lecherledning) bevirker at den mak-simale elektriske feltstyrke i den åpne ende avtar til 0 i retning av kortslutningen, og feltlinjene forløper da fra metallflåtene til dipoltilslutningene, mens feltstyrken utover dette avtar med avtagende innbyrdes avstand mellom metallflåtene. To the extent that these electrical and mechanical components are arranged on a common mounting plate, said metal surfaces preferably surround this plate over its entire length and also protrude from the side surfaces on which the components are arranged, with preferably more than 30% of the length of the mounting plate and as high as the height of the junction box allows. The embodiment according to the invention in the form of a short-circuited /V/4 wire (Lecher wire) causes the maximum electric field strength at the open end to decrease to 0 in the direction of the short circuit, and the field lines then run from the metal floats to the dipole connections, while the field strength beyond this, decreases with decreasing mutual distance between the metal rafts.

På denne måte er det indre rom mellom metallflåtene i høy grad avkoblet fra dipolfeltet, således at de forstyrrende inn-virkninger fra feltet vil være minimale, særlig ved anordning av komponentene i midtplanet og ved den kortsluttede ende lengst bort fra dipolen. Utover dette ender de elektriske dipolfeltlinjer på de mekanisk definerte overflater av de symmetrisk anordnede metallflater. Disse to egenskaper ved oppfinnelsens anordning, som sammenlignet med den tidligere kjente fullstendige innkapsling vil være ytterst kostnadsgunstig, muliggjør seriefremstilling av sådanne antenner som uavhengig av usymmetrier i komponentenes anordning i og for seg samt deres forskjellige plassering ut i fra fremstil-lingsvariasjoner såvel som komponentenes størrelse, vil opp-vise et absolutt symmetrisk strålingsdiagram med høy side-sløyfedempning (større eller lik 30 dB), samt en høy returdempning (større eller lik 20 dB). På tross av disse gunstige elektriske verdier bibeholder konstruksjonen en stor frihet med hensyn til valg av plassering og størrelse av de elektriske og mekaniske komponenter (billige og stabile store metallklemmer kan for eksempel anvendes for kabeltilslut-ningen), således at en ytterst kostnadsgunstig fremstilling muliggjøres. In this way, the inner space between the metal rafts is largely decoupled from the dipole field, so that the disturbing effects from the field will be minimal, especially when the components are arranged in the middle plane and at the short-circuited end farthest from the dipole. Beyond this, the electric dipole field lines end on the mechanically defined surfaces of the symmetrically arranged metal surfaces. These two properties of the device of the invention, which compared to the previously known complete encapsulation will be extremely cost-effective, enable serial production of such antennas which are independent of asymmetries in the arrangement of the components in and of themselves as well as their different placement due to manufacturing variations as well as the size of the components , will exhibit an absolutely symmetrical radiation pattern with high side-loop attenuation (greater than or equal to 30 dB), as well as a high return attenuation (greater than or equal to 20 dB). Despite these favorable electrical values, the construction retains a great deal of freedom with regard to the choice of location and size of the electrical and mechanical components (cheap and stable large metal clamps can for example be used for the cable connection), so that an extremely cost-effective manufacture is possible.

En enkel og stabil oppbygning av metallflåtene i henhold til oppfinnelsen i form av et kammer er angitt i patentkrav 2, mens en utførelse i henhold til krav 3 er særlig egnet for seriefremstilling og således er tilsvarende kostnadsgunstig. Ved anvendelse av en monteringsplate for plassering av de elektriske og mekaniske komponenter kan denne hensiktsmessig være festet til en U-formet blikkdel og danner sammen med denne også ved anvendelse av tynt blikk en mekanisk stabil enhet. A simple and stable construction of the metal rafts according to the invention in the form of a chamber is indicated in patent claim 2, while an embodiment according to claim 3 is particularly suitable for serial production and is thus correspondingly cost-effective. When using a mounting plate for placing the electrical and mechanical components, this can conveniently be attached to a U-shaped sheet metal part and forms together with this also when using thin sheet metal a mechanically stable unit.

Den tilsiktede sperrehylsevirkning ved en utførelse i henhold til krav 4 oppnås i det resonanstilfelle hvor sideveggene og den innragende del av den koaksiale tilkoblingskabel i det indre av kammeret oppviser en lengde på ca. 7^/ 4, allerede en The intended locking sleeve effect in an embodiment according to claim 4 is achieved in the case of resonance where the side walls and the protruding part of the coaxial connection cable in the interior of the chamber have a length of approx. 7^/ 4, already one

god undertrykkelse av mantelbølger.good suppression of mantle waves.

Denne virkning forsterkes imidlertid ved en utførelse i henhold til krav 5 i sådan grad at mantelbølgesperren også fun-gerer bredbåndet med tilstrekkelig undertrykkelse av mantel-bølger . However, this effect is enhanced by an embodiment according to claim 5 to such an extent that the mantle wave blocker also functions in the broadband with sufficient suppression of mantle waves.

En høyere godhetsfaktor og dermed forbedring av de elektriske egenskaper oppnås ved en utvidelse av metallflåtene i henhold til oppfinnelsen til en boks (med meget flate koblingshus oppnås derved eventuelt de angitte fordeler i krav 1 først i fullt omfang). Med dette er likevel den forhøyede material-investering liten ved anvendelse av billige rørmaterialer. A higher quality factor and thus improvement of the electrical properties is achieved by expanding the metal rafts according to the invention into a box (with very flat junction boxes, the advantages specified in claim 1 are thereby achieved in full first). With this, however, the increased material investment is small when using cheap pipe materials.

Den løsning som er angitt i kravene 7 og 8 og som går ut på at det som metallflater ikke anvendes noen særskilte byggedeler, men i stedet de likevel foreliggende innervegger av koblingshuset utnyttes enten direkte eller som bærere av metallbelegg (metallisering eller påført metallfolie), er plassparende og i mange tilfeller også særlig kostnadsgunstig. Koblingsendene av dipolen må da naturligvis føres isolert gjennom koblings-husets sidevegger. The solution stated in requirements 7 and 8, which entails that no special construction parts are used as metal surfaces, but instead the inner walls of the junction box that are still present are used either directly or as carriers of metal coating (metallization or applied metal foil), is space-saving and in many cases also particularly cost-effective. The connecting ends of the dipole must then of course be routed insulated through the side walls of the connecting housing.

Ved hjelp av de midler som er angitt i krav 9 for elektrisk forlengelse av de sideordnede metallflater muliggjøres også på enkel og virkningsfull måte optimal utnyttelse av oppfinnelsen også ved mindre koblingshus, hvorunder i det ideelle tilfelle et A//4-langt kammer sikrer et ekstremt svekket felt i kam-merets indre. Særlig gunstig et da en opprettelse av induktivitet i henhold til krav 10, som er særlig egnet for en billig massefremstilling. With the help of the means specified in claim 9 for electrical extension of the side-by-side metal surfaces, optimal utilization of the invention is also made possible in a simple and effective way even with smaller junction boxes, under which in the ideal case an A//4-long chamber ensures an extremely weakened field in the interior of the chamber. Particularly advantageous is then a creation of inductance according to claim 10, which is particularly suitable for cheap mass production.

Figurene viser et utførelseeksempel av kabeltilslutningsinn-retningen i henhold til oppfinnelsen for en bare delvis angitt utstrukket dipol. Herunder viser fig. 1 anordningen sett ovenfra ved åpent koblingshus, og uten komponentbærer, mens fig. 2 viser anordningen delvis i snitt og sett fra siden. The figures show an embodiment of the cable connection device according to the invention for an extended dipole only partially indicated. Below shows fig. 1 the device seen from above with an open junction box, and without component carrier, while fig. 2 shows the device partially in section and seen from the side.

I et hus 1 av plastmateriale og med gjengede utboringer 2 for skruefeste av et ikke vist deksel er innført de frie endedeler 4 av den strukkede dipol 5 som danner antennetilkob-lingen og oppviser et gjenget avsnitt 3 for feste til huset ved hjelp av hver sin mutter 6. Over et kabelskruefeste 7 er dessuten en koaksialkabel 8 tett og strekkavlastet innført. In a housing 1 made of plastic material and with threaded bores 2 for screw fastening of a cover not shown, the free end parts 4 of the stretched dipole 5 which form the antenna connection and have a threaded section 3 for attachment to the housing using a separate nut are introduced 6. Above a cable screw attachment 7, a coaxial cable 8 is also introduced tight and strain-relieved.

Den elektriske tilslutning for såvel dipolen 5 over en 7V/2-forbiledning 9 for usymmetrering, som en 7t-/4-transformerings-ledning 10 for impedanstilpasning til koaksialkabelen 8 oppnås ved en monteringsplate 13 som er belagt bare på den ene side samt festet på et avstandsstykke 11 og ved hjelp av skruer 12 på endedelene 4 i dipolplanet som befinner seg i halv hushøyde. Koaksialkabelen 8 er tilsluttet mekanisk og elektrisk ved hjelp av skrueklemmer 14, 15, for henholdsvis ytterlederen 16 og innerlederen 17. Videre er det på monteringsplaten anordnet to spoler 18 for å hindre statisk oppladning såvel som en tilpasningskondensator 19. Monteringsplaten 13 er tett omgitt av en anliggende U-formet blikkdel 20 som er åpen mot dipoltilslutningen og oppviser parallelle sidevegger 21 som forløper vinkelrett på såvel dipolplanet som monteringsplaten, samt en tilordnet vinkelrett forløpende basisdel 22. De ca. 7L/4-lange sidevegger 21 rager nesten frem til dipolens tilkoblingsender 4, og høyden av blikkdelen 4 tilsvarer tilnærmet den utnyttbare indre høyde i koblingshuset 1. The electrical connection for both the dipole 5 via a 7V/2 bypass line 9 for unsymmetrization, and a 7t/4 transformation line 10 for impedance matching to the coaxial cable 8 is achieved by a mounting plate 13 which is coated on one side only and fixed on a spacer 11 and by means of screws 12 on the end parts 4 in the dipole plane which is located at half the height of the house. The coaxial cable 8 is connected mechanically and electrically by means of screw clamps 14, 15, for the outer conductor 16 and the inner conductor 17 respectively. Furthermore, two coils 18 are arranged on the mounting plate to prevent static charging as well as an adaptation capacitor 19. The mounting plate 13 is closely surrounded by a adjacent U-shaped sheet metal part 20 which is open to the dipole connection and has parallel side walls 21 which run perpendicular to both the dipole plane and the mounting plate, as well as an assigned perpendicularly running base part 22. The approx. 7L/4-long side walls 21 project almost to the connection end 4 of the dipole, and the height of the tin part 4 corresponds approximately to the usable internal height in the coupling housing 1.

Huset 1 med dipolen 5 er ved hjelp av en skrueforbindelse 23 såvel som en innskrudd skrue i en gjenget gjennomføring på av-standstykket 11 anbragt på et metallisk vinkelstykke 25, som er utført med utboringer 26 for skruefeste på en antennebærer. The housing 1 with the dipole 5 is by means of a screw connection 23 as well as a screwed screw in a threaded passage on the spacer 11 placed on a metallic angle piece 25, which is made with bores 26 for screw attachment to an antenna carrier.

Antennebæreren, vinkelstykket 25, avstandsstykket 11, basisdelen 22, ytterlederen 16 og belegget på monteringsplaten 13 er dermed innbyrdes ledende forbundet. The antenna carrier, the angle piece 25, the spacer 11, the base part 22, the outer conductor 16 and the coating on the mounting plate 13 are thus mutually conductively connected.

Oppbygningen og anordningen av den U-formede blikkdel 20, såvel som den beskrevne masseforbindelse frembringer på kost-nadssparende måte på den ene side en bredbåndet mantelbølge-sperre, og på den annen side at både de elektriske og mekaniske komponenter i høy grad er upåvirket av det elektriske di-polfelt og feltlinjene ender på en definert overflate. Dette oppnås i høy grad uavhengig av komponentenes størrelse og anordning, samt reproduserbart ved høy symmetri av antenne-diagrammet,en sidesøyfedempning større enn eller lik 30 dB og en returdempning som er større eller lik 20 dB. The structure and arrangement of the U-shaped sheet metal part 20, as well as the mass connection described, produces in a cost-saving manner on the one hand a broadband mantle wave barrier, and on the other hand that both the electrical and mechanical components are largely unaffected by the electric dipole field and the field lines end on a defined surface. This is achieved to a large extent regardless of the size and arrangement of the components, as well as reproducible with high symmetry of the antenna diagram, a side-sweep attenuation greater than or equal to 30 dB and a return attenuation greater than or equal to 20 dB.

Claims

1. Device for connecting coaxial cable to a symmetrical dipole antenna and with an unbalance link and possibly a transformation link, as well as additional components for example for adaptation purposes and/or protection against static charges, and cable connection elements, all electrical and mechanical components being arranged in a connection housing of insulating material together with parts for antenna connection, characterized in that said electrical and mechanical components (9, 10, 14, 15, 18, 19) on the sides are surrounded as completely as possible by two metal surfaces (21) which are arranged perpendicular to the dipole plane and symmetrical in relation to their midplane, as well as mutually connected at the end facing away from the dipole, said metal surfaces having a length less than or equal to a quarter of the device's average operating wavelength and a height that is at least equal to approx. 0.3 times the length.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the conductive connection of the metal floats (21) at the end facing away from the dipole, is constituted by a further metal surface (22) in one piece with the first-mentioned metal surfaces.

3. Device as specified in claim 1 or 2, characterized in that the metal floats are designed as a U-shaped tin part (20) with two side walls (21) and a base part (22) perpendicular to these, and in the open end part of which the dipole connections are located and through whose base part (22) the coaxial cable (8) is routed.

4. Device as stated in claim 2, and where the electrical and mechanical components are arranged on a mounting plate, characterized in that the outer conductor (16) of the coaxial cable (8) and a metal mass coating on the mounting plate (13) are galvanically connected to the metal floats, preferably with the base part (22).

5. Device as stated in claim 4, characterized in that the coaxial feed line (10) which extends from the cable connection point on the mounting plate 13 to the dipole connection, has a length of less than or equal to a quarter of the average operating wavelength, while the base part (22) over a metallic connector housing holder (25) is conductively connected to a metallic antenna carrier.

6. Device as specified in claims 1-5, characterized in that an open box facing the dipole connection is formed by means of an additional bottom and roof surface.

7. Device as specified in claims 1-6, characterized in that at least part of the metal rafts are formed by metal-coated inner walls of the coupling housing.

8. Device as stated in claims 1-7, characterized in that the coupling housing at least partially consists of metal walls, which at the same time form said metal surfaces.

9. Device as specified in claims 1-8, characterized in that for electrical extension of the side-ordered metal surfaces and the possibly present bottom and roof surfaces, a capacitor is arranged which connects mutually opposite metal surfaces at the open dipole-facing end and/or a inductance connecting corresponding metal surfaces at the (shorted) end facing away from the dipole.

10. Device as stated in claim 9, characterized in that said inductance is formed by a meander-like design of the end parts facing away from the dipole and optionally of the side-arranged and optionally bottom and roof forming metal surfaces.