SE506868C2 - Långsträckt antenn samt metallförbindningselement - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 506 868 därtill anslutande matningsnätpartier utgör integrerade delar av nämnda första och andra metallprofilelement, varvid åtmins- tone ett dipolelement är placerat vid respektive position i längdled, och nämnda matningsnätpartier är parallellt kopplade till en enda transmissionskoaxialkabel.

Antennen består av ett mycket litet antal separata delar.

Eftersom antennelementen och de anslutande matningsnätpartierna vidare är utförda i ett stycke med konstruktionsprofilelemen- ten, krävs endast ett fåtal förbindningar mellan olika metall- element. Härigenom underlättas monteringen, och man kan även undvika bristfälliga elektriska kontakter med åtföljande inter- modulationsprodukter hos de utsända signalerna.

Ytterligare särdrag hos antennen enligt uppfinningen anges i de beroende kraven 2-19 och kommer att framgå av nedanstående de- taljbeskrivning.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen åstadkommes ovan nämnda syften genom ett metallförbindningselement som definieras i pa- tentkravet 20.

Uppfinningen kommer att förklaras närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. l visar i perspektivvy en antenn enligt uppfinningen, var- vid ett yttre skyddsrör visas transparent för att göra den inre konstruktionen synlig; Fig. 2 visar i större skala ett dipolantennelement ingående i konstruktionen enligt fig. 1; Fig. 3 visar en partiell sektionsvy som åskådliggör hur två profilelement hålles på väldefinierat inbördes avstånd av ett förbindningselement; Fig. 4 visar förbindningselementet separat; 10 15 20 25 30 35 3A 506 868 Fig. 5 åskådliggör, delvis i sektionsvy, hur en matningsledare är ansluten till strukturen; Fig. 6-9 visar i sido- och perspektivvy hur dipolantennelemen- ten formas genom maskinbearbetning, bockning och vridning av ett profilelementämne.

Den i fig. l visade antennen visas i vertikalt användningsläge, normalt i toppen av en mast, så att den sträcker sig fritt uppåt och möjliggör strålning runt om väsentligen i horisontell led och med vertikal polarisation. Antennen omfattar i huvudsak en långsträckt stavliknande struktur l (heldragen i fig. l), som är försedd med ett antal dipolantennelement 2 placerade på sex olika vertikala nivåer. Vid varje vertikal nivå finns fyra dipolantennelement i det visade exemplet (endast tre av dem är synliga i fig. l). Den stavlikande strukturen 1 är placerad in- uti ett cylindriskt rör 3, som är framställt av fiberarmerat plastmaterial. I fig. 1 visas röret 3 såsom varande transparent i syfte att göra den inre strukturen synlig. Röret är tillslu- tet upptill och nedtill medelst gavelstycken 4 respektive 5, varvid en hållarhylsa 6 är fast fixerad på utsidan av rörets 3 undre ändparti. Hållarhylsan 6 är försedd med tungor 6a, 6b med hål 7a, 7b, så att antennen kan fastsättas på en icke visad mast medelst skruvar. Givetvis finns två ytterligare tungor försedda med hål på baksidan , vilka emellertid ej är synliga i fig. l. Den stavliknande strukturen l är säkert fixerad vid ändgavlarna 4 och 5 medelst skruvar 4a respektive 5a.

Dipolantennelementen matas från en enda koaxialtransmissions- ledning 8 via en genomföringsförbindning 9 vid den undre gaveln 5.

I enlighet med uppfinningen består den vertikala, stavliknande strukturen l av två metallprofilelement 10 och 20, vilka sträcker sig parallellt med varandra på väldefinierat inbördes avstånd. Det inbördes avståndet mellan det första profilelemen- 10 15 20 25 30 35 506 ses ¿ tet 10 och det andra profilelementet 20 definieras av ett antal förbindningselement 30, såsom visas separat i fig. 4. Varje förbindningselement har ett centralt, relativt brett parti, vars motsatta ändytor anligger mot tillhörande ytor på respek- tive profilelement 10, 20, samt relativt smala, exempelvis ihå- liga ändpartier, vilka är avsedda att inpassa i motsvarande hål i respektive profilelement och att fixeras ordentligt vid pro- filelementen genom nitning. De ringformiga omkretskanterna 3la, 3lb på det relativt vida partier 31 av förbindningselementet är vassa och utskjuter något i axiell led, så att de skär in i och säkerställer god elektrisk kontakt med materialet i vartdera profilelementet 10, 20.

Varje metallprofilelement, som är framställt exempelvis av en aluminiumlegering, innefattar ett centralt parti 11 respektive 21, som bildar en längsgående kanal eller ett spår 12 respek- tive 22, och väsentligen plana sidoflänsar 13, 14 respektive 23, 24 på vardera sidan om det centrala partiet 11, 21. Såsom visas tydligt i fig. 3 bildas ett centralt utrymme mellan de båda profilelementen, vilket utrymme avgränsas av de båda mot- stående, plana sidoväggarna på de mot varandra vända profilele- menten. Såsom framgår av figurerna 1, 2, 6, 7, 8 och 9 är pro- filelementens 10, 20 inbördes parallella sidoflänsar 13, 23, 14, 24 integrerade i ett stycke med bockade och vridna partier som utgör dipolantennelementen 2. Fig. 6-9 åskådliggör sättet att forma dipolantennelementen på. Utgående från profilelementämnet, dvs det ämne som skall bilda det första profilelementet 10, innefattande ett central parti 11 och plana sidoflänsar 13, 14, utformas en grupp om fyra tungor 2' och tillhörande matningsremsor 2" genom maskinbearbetning, exem- pelvis utstansning eller utskärning, så att de bildar ett plant mönster i varje område som skall bilda fyra dipolantennelement och motsvarande matningsnätpartier vid en viss vertikal nivå (jämför fig. 1). Därpå bockas tungorna 2' uppåt ca 90°, såsom visas i fig. 7, och de båda profilelementen 10, 20 förbindes för bildande av dipolelementen och tillhörande matningsnätpartier. Slutligen med varandra (på ett litet avstånd från varandra) 10 15 20 25 30 35 5 506 868 vrides tungorna för erhållande av vertikal polarisation, såsom framgår av figurerna 8 och 9.

Koaxialkabelns 8 ytterledare förbindes elektriskt med det första profilelementet 10 vid en anslutning 41, medan koaxial- kabelns 8 innerledare förbindes elektriskt med en metallstav 42, som sträcker sig centralt inuti spåret 12, såsom visas i figurerna 1 och 3. Metallstaven 42 hålles på avstånd från spå- rets 12 innerväggar medelst ringelement 46 av isolerande mate- rial belägna på vissa avstånd. Metallstaven 42 sträcker sig ungefärligen halvvägs upp längs strukturen 1 till en ändpunkt 43. Såsom visas i detalj i fig. 5 är metallstaven elektriskt förbunden, exempelvis genom en skruv och lödning, med ett tvär- gående metallelement 44, som sträcker sig genom en tvärgående öppning i profilelementets 10 centrala parti, där det är elek- triskt isolerat, och är anslutet till det motstående andra me- tallprofilelementet 20 medelst ett gängat ändparti 44a och, primärt, medelst ett ringflänsparti 44b, som är försett med en skarp ringformig kant liknande kanterna 3la, 31b som visas i fig. 4. På detta sätt kommer den genom metallstaven 42 utsända signalen att överföras till det motstående metallprofilelemen- tet 20 vid en matningspunkt 45, varvid en effektiv balunanord- ning bildas.

I detta område, är det centrala utrymmet mellan de båda motstå- ende metallprofilelementen 10, 20 fritt från hinder uppåt och nedåt från matningspunkten 45. Detta fria centrala utrymme av- gränsas i längdled av övre och undre metallförbindningselement 30. Den till matningspunkten kommande signalen fortplantas uppåt och nedåt, varvid de båda motstående profilelementen 10, 20 tjänar som en vågledare. Signalen överförs därefter till matningsnätpartierna och dipolantennelementen 2. Strukturens dimensioner är sådana att en betydande del av den utsända ener- gin kommer att avges som mikrovågsenergi från dipolantennele- menten 2. lO 20 25 30 35 sne ses 6 Profilelementens 10, 20 material är något flexibelt eller eftergivligt. Ett antal snäppelement 50 av plast (se fig. l och 2) är därför monterade på så sätt, att strukturens olika delar, i synnerhet matningsnätpartierna som uppbär dipolantennelemen- ten, hálles i fixerat läge.

Det inses att den i fig. 1 visade strukturen kan tillverkas på enkelt sätt i serieproduktion till rimlig kostnad. Ett mycket lågt antal separata delar behöver monteras, och monteringsarbe- tet underlättas därför i hög grad. Förutom den relativt låga produktionskostnaden kommer den förbättrade antennen att ha hög verkningsgrad och goda driftsegenskaper. På grund av den speci- ella strukturen, innefattande balunarrangemanget 44, och de goda elektriska förbindningarna mellan olika delar, särskilt medelst förbindningselementen 30, har driftsegenskaperna i stort visat sig vara mycket goda.

Den långsträckta strukturen l ger en effektiv åskskyddsverkan på grund av dess stora tvärsnittsarea utmed hela längden, inne- fattande förbindningarna med gavlarna 4, 5. Vidare är den enda koaxialkabelns 8 innerledare jordad i strukturen (vid matnings- punkten 45).

Naturligtvis kan den förbättrade antennstrukturen modifieras på många sätt av fackmannen inom ramen för efterföljande patent- krav. Antalet vertikala nivåer för antennelementen 2 kan varie- ras från 2 till l2 eller ännu högre. I det fall ett stort antal vertikala nivåer användes är det möjligt att avgrena matarled- ningen 42 för erhållande av två eller flera matningspunkter, som var och en matar ett rimligt antal antennelement ovanför och under ifrågavarande matningspunkt.

Spåret 12 i varje profilelement kan ersättas av slutna kanaler.

De i fig. 3 visade öppna spåren är emellertid mycket bekväma att använda under tillverkningen. 7 506 868 Vid rundstrålande antenner måste det finnas minst två dipolele- ment vid varje vertikal nivå. I sektorlobantenner är det emel- lertid tillräckligt att anordna ett dipolelement vid varje position i längdriktningen. Vidare kan antennen snedställas nedåt på mekanisk väg. Antennen kan även vara horisontell orienterad, och dipolantennelementen kan orienteras efter öns- kan.

Claims (20)

l0 20 25 30 35 506 ses 0 8 PATENTKRAV

1. Làngsträckt antenn, i synnerhet en rundstrålande an- tenn, omfattande en långsträckt stavliknande struktur (1), som är försedd med ett antal antennelement placerade vid minst två olika positioner i längdled, k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda stavliknande struktur omfattar första och andra 20), parallellt med varandra på ett väldefinierat inbördes av- làngsträckta metallprofilelement (10, som sträcker sig stånd, i form av dipolelement, och (2") lar av nämnda första och andra metallprofilelement (10, - nämnda antennelement (2) angränsande matningsnätpartier utgör integrerade de- 20), varvid minst ett dipolelement är placerat vid varje position i längdled, och _ - nämnda matningsnätpartier (2") är parallellt kopplade till en enda transmissionskoaxialkabel (8).

2. Antenn enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att koaxialkabelns (8) (10), medan koaxialkabelns innerledare är ytterledare är förbunden med nämnda första profilelement förbunden med nämnda andra profilelement (20) vid en matnings- (45), olika positioner i längdled. punkt som är belägen mellan dipolelement anordnade vid

3. Antenn enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att koaxialkabelns innerledare är förbunden med en metallstav (42), som sträcker sig utmed och inuti en längsgående kanal (12) som bildar ett centralt parti av nämnda första profilele- ment (10) (43), längsposition som nämnda matningspunkt fram till en ändpunkt som är belägen vid samma (45), varvid metallsta- ven hålles på avstånd från kanalens innerväggar och metallsta- vens ändpunkt är förbunden med nämnda matningspunkt medelst ett tvärgàende metallelement (44), som sträcker sig genom en isole- rad genomföringsöppning i nämnda första profilelement (10) till nämnda matningspunkt (45) vid nämnda andra profilelement (20) för bildande av en balun. l0 15 20 25 30 35 9 506 868

4. Antenn enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda längsgående kanal (12) har väsentligen cirkulärt el- ler rektangulärt tvärsnitt.

5. Antenn enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda längsgående kanal bildar ett spår (12), som är öppet vid den sida, som är vänd bort från nämnda andra profilelement (20).

6. Antenn enligt något av kraven 3-5, k ä n n e t e c k- n a d a v att minst ett av nämnda första och andra profilele- ment har raka sidoflänsar (13, 14), som sträcker sig i ett gemensamt plan på vardera sidan om ett centralt parti (11) som inrymmer en längsgående kanal (12).

7. Antenn enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda första och andra profilelement (10, 20) är likadana och är orienterade med sina sidoflänsar belägna i tvâ paral- lella plan, så att de bildar ett centralt utrymme som avgränsas av två motstående, plana sidoväggar.

8. Antenn enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda centrala utrymme avbrytes i längdled av metallför- bindningselement (30), vilka förbinder nämnda båda motstående plana sidoväggar med varandra.

9. Antenn enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att en, två, tre eller fyra i längdled fördelade dipolelement (2) är placerade på ena sidan om nämnda matningspunkt (5), me- dan en, två, tre eller fyra i längdled fördelade dipolelement (2) är placerade på andra sidan om nämnda matningspunkt (45).

10. Antenn enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda långsträckta stavliknande struktur (1) är väsentli- gen vertikalt orienterad. 10 15 20 25 30 35 506 868 10

11. Antenn enligt av kraven 8-10, k ä n n e t e c k n a d a v att ett flertal metallförbindningselement (30) är place- rade i en rad på varje längsgående sida om nämnda centrala ut- rymme.

12. Antenn enligt något av kraven 8-11, k ä n n e- t e c k n a d a v att vart och ett av nämnda metallförbind- ningselement (30) omfattar ett centralt, relativt brett parti (31), som tjänar till att åstadkomma ett väldefinierat inbördes avstånd mellan nämnda första och andra profilelement, och rela- tivt smala ändpartier (32a, 32b) som är avsedda att inpassas i motsvarande hål i respektive profilelement (10, 20) och att fixeras vid de senare genom nitning.

13. Antenn enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda centrala, relativt breda parti (31) har ringformiga skarpa kanter (3la, 3lb) som tjänar till att skära in i nämnda första och andra profilelement (10, 20) och att åstadkomma en god elektrisk kontakt däremellan.

14. Antenn enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d a V att nämnda dipolelement (2) och angränsande matningsnätpartier (2") bildats genom maskinbearbetning av ett profilelementämne med väsentligen plana sidpartier, varvid dipolelementen är utformade genom deformering av ämnets mate- rial efter maskinbearbetningen.

15. Antenn enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d a v att ämnets material, som bildar nämnda dipolelement, deformeras genom bockning och vridning för orientering av dipolelementen väsentligen parallellt med den stavliknande strukturens längdriktning.

16. Antenn enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d a v att två eller fyra dipolelement är placerade vid varje position i längdled. 10 15 20 25 nå soe ses

17. Antenn enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d a v att de första och andra profilelementen (10, 20) är monterade inuti ett rörformigt element (3) av ett dielektriskt material.

18. Antenn enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d a v att ändpartierna på nämnda första och andra profilelement är fixerade vid tillslutningselement (4, 5), varvid nämnda trans- missionskoaxialkabel (8) sträcker sig genom en öppning i det ena tillslutningselementet.

19. Antenn enligt krav 17 eller 18, k ä n n e t e c k- n a d a v att en hàllarhylsa (6) är fixerad vid utsidan på ett ändparti av nämnda rörformiga element (3).

20. Metallförbindningselement för användning i en antenn- struktur för erhållande av god elektrisk förbindning mellan två separata metallelement (10, 20), k ä n n e t e c k n a t a v att metallförbindningselementet (30) omfattar ett centralt, re- lativt brett parti (31), som tjänar till att åstadkomma ett väldefinierat inbördes avstånd mellan nämnda båda separata metallelement (10, 20), och relativt smala ändpartier (32a, 32b), som tjänar till att inpassas i motsvarande hål i respek- tive metallelement (10, 20) och att fixeras därvid genom nit- ning, och att nämnda centrala, relativt breda parti (31) är försett med ringformiga skarpa kanter (31a, 31b) som tjänar till att skära in i nämnda båda separata metallelement och att åstadkomma en god elektrisk förbindning däremellan.