AT502158B1 - ANTENNA ARRANGEMENT - Google Patents
ANTENNA ARRANGEMENT Download PDFInfo
- Publication number
- AT502158B1 AT502158B1 AT5072005A AT5072005A AT502158B1 AT 502158 B1 AT502158 B1 AT 502158B1 AT 5072005 A AT5072005 A AT 5072005A AT 5072005 A AT5072005 A AT 5072005A AT 502158 B1 AT502158 B1 AT 502158B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- antenna
- conductor
- coil
- arrangement
- operating frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
2 AT 502 158 B12 AT 502 158 B1
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung zum Betrieb bei wenigstens einer ersten und einer zweiten Betriebsfrequenz bzw. Betriebsfrequenzband mit einem Antennenfußpunkt zum Anschluss an eine Sende- und/oder Empfangsanlage, wobei ein erstes Antennenleiterende eines ersten Antennenleiters mit dem Antennenfußpunkt verbunden ist, und wobei die Länge des ersten Antennenleiters auf die erste Betriebsfrequenz bzw. Betriebsfrequenzband abgestimmt ist, wobei eine erste Spulenanordnung vorgesehen ist, bestehend aus wenigstens einer ersten Spule mit einem ersten Spulenanschluss und einem zweiten Spulenanschluss, einem ersten Leiter mit einem ersten Leiterende und einem zweiten Leiterende, und einem zweiten Leiter mit einem dritten Leiterende und einem vierten Leiterende, wobei das zweite Leiterende an den ersten Spulenanschluss und das dritte Leiterende an den zweiten Spulenanschluss angeschlossen ist, wobei das erste Leiterende an einem, dem ersten Antennenleiterende gegenüberliegenden zweiten Antennenleiterende angeschlossen ist, und wobei die Antennenanordnung aus erstem Antenneleiter und erster Spulenanordnung auf eine zweite Betriebsfrequenz bzw. ein zweites Betriebsfrequenzband abgestimmt ist.The invention relates to an antenna arrangement for operating at at least a first and a second operating frequency or operating frequency band with a Antennenfußpunkt for connection to a transmitting and / or receiving system, wherein a first antenna conductor end of a first antenna conductor is connected to the Antennenfußpunkt, and wherein the length of first antenna conductor is tuned to the first operating frequency or operating frequency band, wherein a first coil arrangement is provided, consisting of at least a first coil having a first coil terminal and a second coil terminal, a first conductor having a first conductor end and a second conductor end, and a second conductor with a third conductor end and a fourth conductor end, wherein the second conductor end is connected to the first coil terminal and the third conductor end to the second coil terminal, wherein the first conductor end at a, the first antenna conductor end opposite second antenna conductor end is connected, and wherein the antenna arrangement of the first antenna conductor and the first coil arrangement is tuned to a second operating frequency or a second operating frequency band.
Es sind Antennenanordnung zum Betrieb bei mehreren Betriebsfrequenzen, sog. Mehrbandantennen bekannt. Dabei wird in den Antennenleiter ein Schwingkreis, bestehend aus einer Induktivität und einer Kapazität, eingefügt. Wird dieser Schwingkreis als Parallelschwingkreis ausgebildet, so wirkt er bei seiner Resonanzfrequenz als Sperrkreis, mit theoretisch unendlich hohem Widerstand. In der Praxis wird die Wirkung des Sperrkreises durch seine Güte, die sich wiederum aus dem Verhältnis der Induktivität zur Kapazität und den Verlustwiderständen ergibt, bestimmt. Dieser Schwingkreis ergibt bei seiner Resonanzfrequenz eine sehr hohe Impedanz und wirkt daher bei seiner Resonanzfrequenz so, dass der nachfolgende Antennenteil bei und um diese Resonanzfrequenz praktisch nicht mehr wirksam wird. Damit wird nur der vom Sperrkreis zum Antennenfußpunkt gesehene innere Antennenteil für diesen Frequenzbereich wirksam. Daher wird dieser Leiterteil im Allgemeinen so bemessen, dass er auf diesem ersten Frequenzbereich in Resonanz ist. Weicht die Betriebsfrequenz der Antenne von der Resonanzfrequenz des Sperrkreises ab, so wird durch den Sperrkreis im Antennenleiter eine frequenzabhängige Impedanz wirksam. Diese ist bei Frequenzen oberhalb der Resonanzfrequenz des Sperrkreises kapazitiv, bei Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz induktiv. Es erfolgt also bei von der Resonanzfrequenz des Sperrkreises abweichenden Frequenzen keine Trennung mehr des innen liegenden und des außen liegenden Antennenleiters. Statt dessen ist an dieser Stelle eine frequenzabhängige Impedanz eingeschleift. Es ergibt sich damit zumindest eine weitere Resonanzfrequenz für die gesamte Antennenanordnung.There are antenna arrangement for operation at a plurality of operating frequencies, so-called multi-band antennas known. In this case, a resonant circuit consisting of an inductance and a capacitance is inserted in the antenna conductor. If this resonant circuit is designed as a parallel resonant circuit, it acts at its resonance frequency as a blocking circuit, with theoretically infinitely high resistance. In practice, the effect of the blocking circuit is determined by its quality, which in turn results from the ratio of the inductance to the capacitance and the loss resistances. This resonant circuit produces a very high impedance at its resonant frequency and therefore acts at its resonant frequency so that the subsequent antenna part is practically no longer effective at and around this resonant frequency. Thus only the inner antenna part seen from the blocking circuit to the antenna base point becomes effective for this frequency range. Therefore, this conductor portion is generally sized to resonate on this first frequency range. If the operating frequency of the antenna deviates from the resonant frequency of the blocking circuit, a frequency-dependent impedance becomes effective through the blocking circuit in the antenna conductor. This is capacitive at frequencies above the resonant frequency of the trap circuit, inductive at frequencies below the resonant frequency. Thus, there is no separation of the inner and the outer antenna conductor at frequencies deviating from the resonant frequency of the trap circuit. Instead, a frequency-dependent impedance is looped in at this point. This results in at least one further resonance frequency for the entire antenna arrangement.
Die WO 2003/012922 A1 beschreibt Antennenanordnungen, bei welchen mehrere Leiter mittels Schaltungsnetzwerken miteinander verbunden sind.WO 2003/012922 A1 describes antenna arrangements in which a plurality of conductors are interconnected by means of circuit networks.
Die EP 429 255 A2 beschreibt eine Dreibandantenne zum Empfang eines Mobiltelephonsignals.EP 429 255 A2 describes a three-band antenna for receiving a mobile telephone signal.
Die US 5 065 164 beschreibt eine Antennenanordnung mit erweiterter Bandbreite.US 5 065 164 describes an extended bandwidth antenna arrangement.
Die US 1 708 515 beschreibt eine Richtantenne.US 1 708 515 describes a directional antenna.
Die EP 1 093 187 A2 und die US 5 600 335 A beschreiben bekannte Breitbandantennen mit mehreren Frequenzbereichen.EP 1 093 187 A2 and US 5 600 335 A describe known broadband antennas having a plurality of frequency ranges.
Durch Einbringen von mehr als einem Sperrkreis in den Antennenleiter können Antennen mit mehr als zwei Resonanzbereichen (Bändern) gebildet werden, wobei wiederum bei der jeweiligen Resonanzfrequenz eines Sperrkreises dieser Sperrkreis als Trennung zwischen dem vor und nach dem Sperrkreis liegenden Antennenleiter wirkt. Die von diesem Sperrkreis Richtung Antennen-Fußpunkt gesehenen, davor liegenden und auf anderen Frequenzen resonanten, Sperrkreise wiederum wirken als induktive Verlängerung oder kapazitive Verkürzung der Antenne. 3 AT 502 158 B1By introducing more than one blocking circuit in the antenna conductor antennas can be formed with more than two resonance regions (bands), in turn, at the respective resonant frequency of a blocking circuit this blocking circuit acts as a separation between the lying before and after the blocking circuit antenna conductor. The blocking circuits which are seen in front of this blocking circle in the direction of the antenna base and which resonate on other frequencies in turn act as an inductive extension or a capacitive shortening of the antenna. 3 AT 502 158 B1
Durch Einfügen von Sperrkreisen lassen sich damit beispielsweise Dipol- oder Vertikalantennen bilden, die auf zwei oder mehr Frequenzbereichen resonant sind. Auch der Aufbau von Richtantennen mit strahlungsgekoppelten Parasitärstrahlern oder Richtantennen mit gleichzeitiger Speisung mehrerer Elemente, wie beispielsweise gemeinsam erregte Dipolkombinationen, ist damit möglich.By inserting blocking circuits, for example, dipole or vertical antennas can be formed, which are resonant on two or more frequency ranges. The construction of directional antennas with radiation-coupled parasitic radiators or directional antennas with simultaneous feeding of several elements, such as jointly excited dipole combinations, is thus possible.
Der Aufbau der jeweiligen Sperrkreise erfolgt üblicherweise durch Parallelschaltung einer Spule als Induktivität und eines oder mehrerer Kondensatoren als Kapazität. Während das Einfügen einer Spule in den Antennenleiter relativ einfach erfolgen kann und auch für hohe Leistungen einfach zu konstruieren ist, bereitet der Kondensator des Schwingkreises, vor allem wegen der erforderlichen Spannungsfestigkeit, erheblich mehr Schwierigkeiten. Es ist möglich diesen als diskreten Bauteil an die Spule anzubinden, wobei meist die Unterbringung der Kapazität im Spulenkörper erfolgt. Ebenfalls üblich ist die Ausführung als Zylinderkondensator, wobei die Spule in die Tragekonstruktion integriert wird.The structure of the respective blocking circuits is usually carried out by parallel connection of a coil as an inductor and one or more capacitors as a capacitor. While the insertion of a coil in the antenna conductor can be relatively simple and is easy to construct even for high power, the capacitor of the resonant circuit, especially because of the required dielectric strength, considerably more difficulties. It is possible to connect this as a discrete component to the coil, wherein usually the accommodation of the capacity takes place in the bobbin. Also common is the design as a cylindrical capacitor, wherein the coil is integrated into the support structure.
Nachteilig an derartigen bekannten Ausführungen für Antennen ist, dass die mögliche Eingangsleistung der Antenne im Wesentlichen durch die Spannungsfestigkeit des Kondensators begrenzt wird. Durch die im Sperrkreis auftretenden hohen Spannungen gelangt man hinsichtlich der möglichen Eingangsleistung der Antenne sehr rasch an die Spannungsgrenze des Kondensators. Aus diesem Grund werden Antennen mit Sperrkreisen hauptsächlich für Amateurfunkstellen eingesetzt, da hier die Ausgangsleistung i. A. mit etwa 1500 Watt begrenzt ist. Die mangelnde Spannungsfestigkeit der Kondensatoren von Sperrkreisantennen ist der wesentliche Grund, warum im kommerziellen Bereich und bei höheren Leistungen derartige Antennen nicht eingesetzt werden können.A disadvantage of such known embodiments for antennas is that the possible input power of the antenna is essentially limited by the dielectric strength of the capacitor. Due to the high voltages occurring in the blocking circuit, the voltage limit of the capacitor can be reached very quickly with regard to the possible input power of the antenna. For this reason, antennas with blocking circuits are mainly used for amateur radio stations, since here the output power i. A. is limited to about 1500 watts. The lack of dielectric strength of the capacitors of Sperrkreisantennen is the main reason why in the commercial sector and at higher powers such antennas can not be used.
Werden Sperrkreise unter Verwendung eines oder mehrerer diskreter Bauteile für den Kondensator gebildet, so ist darüber hinaus nachteilig, dass derartige Schaltelemente eine Temperaturabhängigkeit aufweisen. Da Antennen im Freien extremen Temperaturschwankungen unterworfen sind, kann es dadurch rasch zu einer Verstimmung der Resonanzfrequenz des Sperrkreises und damit zu beeinträchtigter Wirksamkeit der Antenne kommen. Werden andererseits die Kondensatoren als Zylinderkondensator ausgeführt, so besteht die Gefahr, dass Insekten in die Konstruktion eindringen und beispielsweise im Kondensator nisten. Dies kann sowohl zu einer Verstimmung der Resonanzfrequenz des Sperrkreises als auch zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Spannungsfestigkeit führen. Darüber hinaus stellt die Herstellung entsprechend spannungs- und witterungsfester Kondensatoren einen nicht unwesentlichen Kostenfaktor dar.If blocking circuits are formed using one or more discrete components for the capacitor, it is also disadvantageous that such switching elements have a temperature dependence. Since outdoor antennas are subject to extreme temperature fluctuations, this can quickly lead to a detuning of the resonant frequency of the blocking circuit and thus to impaired effectiveness of the antenna. On the other hand, if the capacitors are designed as a cylindrical capacitor, there is a risk that insects will enter the structure and, for example, nest in the capacitor. This can lead both to a detuning of the resonant frequency of the blocking circuit and to a significant impairment of the dielectric strength. In addition, the production according to voltage and weatherproof capacitors is a not inconsiderable cost factor.
Weiters sind Ausführungen von Sperrkreisen ohne diskreten Kondensator bekannt. Jede reelle Induktivität weist auch immer eine gewisse Eigenkapazität auf. Diese wird hervorgerufen durch die Potentialunterschiede, die zwischen benachbarten Windungen in dem sie umgebenden Isoliermaterial auftreten. Die damit zwischen den einzelnen Windungen entstehenden Teilkapazitäten ergeben zusammen eine zur ganzen Spule parallel liegende Gesamtkapazität. Auf Grund dieser Eigenkapazität, die parallel zur Spule wirksam ist, ergibt sich ein Parallelschwingkreis. Die Spule weist damit eine Eigenresonanz auf.Furthermore, embodiments of blocking circuits without discrete capacitor are known. Every real inductance also always has a certain self-capacitance. This is caused by the potential differences that occur between adjacent turns in the surrounding insulating material. The resulting between the individual windings partial capacitances together result in a total coil lying parallel to the entire capacity. Due to this self-capacitance, which is effective parallel to the coil, there results a parallel resonant circuit. The coil thus has a natural resonance.
Die Eigenkapazität der Spule wird beeinflusst vom Abstand der einzelnen Spulenwindungen und dem dazwischen liegenden Isoliermaterial. Durch geeignete Ausführung der Spule ist es möglich, innerhalb gewisser Grenzen die Eigenkapazität der Spule und damit die Resonanzfrequenz zu beeinflussen. Es ist damit möglich, zumindest für höhere Frequenzen, Sperrkreise aufzubauen, die lediglich aus einer Spule bestehend, wobei sich die notwendige Parallelkapazität durch die Eigenkapazität der Spule ergibt.The self-capacitance of the coil is influenced by the distance between the individual coil turns and the insulating material between them. By suitable design of the coil, it is possible to influence the inherent capacity of the coil and thus the resonance frequency within certain limits. It is thus possible, at least for higher frequencies, to build up blocking circuits consisting only of one coil, the necessary parallel capacity resulting from the self-capacitance of the coil.
Nachteilig an derartigen Anordnungen ist, das aufgrund der geringen Eigenkapazität einer Spule, deren Eigenresonanzen in höheren Frequenzbereichen liegen. Daher ist es nicht möglich derart aufgebaute Antennen für den Kurzwellen-, Mittelwellen- und/oder Langwellenbereich 4 AT 502 158 B1 einzusetzen, da es nicht möglich ist Spulen zu bauen, welche aufgrund deren Eigenkapazität eine derart niedrige Resonanzfrequenz aufweisen.A disadvantage of such arrangements, which are due to the low intrinsic capacity of a coil whose natural resonances in higher frequency ranges. Therefore, it is not possible to use such constructed antennas for the shortwave, medium wave and / or long wave 4 AT 502 158 B1, since it is not possible to build coils, which have such a low resonant frequency due to their own capacity.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher die genannten Nachteile vermieden werden können, und welche den Einsatz einer Antenne bei wenigstens zwei beliebig wählbaren Betriebsfrequenzen, vor allem auch im Langwellen-, Mittelwellen- und Kurzwellenbereich, bei hohen Sendeleistungen, z.B. als Sendeantenne für Radiostationen oder militärische Kommunikationseinrichtungen, und weitestgehend unabhängig von den Witterungsverhältnissen ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide an antenna arrangement of the aforementioned type, with which the mentioned disadvantages can be avoided, and which the use of an antenna at least two arbitrary operating frequencies, especially in the long wave, medium wave and shortwave, at high Transmit power, eg as a transmitting antenna for radio stations or military communications equipment, and largely independent of the weather conditions allows.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die erste Spulenanordnung am ersten Leiterende, bei der ersten Betriebsfrequenz bzw. dem ersten Betriebsfrequenzband einen Eingangswiderstand aufweist, welcher wenigstens um das zehnfache größer ist als der Strahlungswiderstand des ersten Antennenleiters bei der ersten Betriebsfrequenz bzw. dem ersten Betriebsfrequenzband.According to the invention, this is achieved in that the first coil arrangement has an input resistance at the first conductor end, at the first operating frequency or the first operating frequency band which is at least ten times greater than the radiation resistance of the first antenna conductor at the first operating frequency or the first operating frequency band.
Dadurch kann eine Antenne gebildet werden, welche bei weitestgehend freier Wahl der Betriebsfrequenzen den Betrieb bei zwei Frequenzen ermöglicht und zwar auch bei hohen Sendeleistungen. Weiters ist eine derartige Antennenanordnung unempfindlich gegen Temperaturschwankungen. Bei geeigneter Ausführung der Induktivität ist es möglich, die hier vorgeschlagene Antennenanordnung mit sehr hohen Antennen-Eingangsleistungen zu speisen. Gleichzeitig bleiben derartige Antennenanordnung von Witterungseinflüssen weitgehend unberührt. Ein Einfluss durch Insekten wird ebenfalls weitgehend vermieden, da die Durchschlagsstrecke eines diskreten Kondensators nicht gegeben ist. Aufgrund des Fehlens von Hohlräumen fehlt auch die Möglichkeit des Einnistens. Dadurch kann mittels der ersten Spulenanordnung erreicht werden, dass das zweite Antennenleiterende bei der Betriebsfrequenz des ersten Antennenleiters wie ein offenes Ende wirkt.As a result, an antenna can be formed which, with the free choice of operating frequencies as far as possible, enables operation at two frequencies, even at high transmission powers. Furthermore, such an antenna arrangement is insensitive to temperature fluctuations. With a suitable embodiment of the inductance, it is possible to feed the antenna arrangement proposed here with very high antenna input powers. At the same time, such antenna arrangement remain largely unaffected by the weather. An influence by insects is also largely avoided because the breakdown distance of a discrete capacitor is not given. Due to the lack of cavities also lacks the possibility of Einnistens. As a result, it can be achieved by means of the first coil arrangement that the second antenna conductor end acts as an open end at the operating frequency of the first antenna conductor.
In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Spulenanordnung am ersten Leiterende, bei der ersten Betriebsfrequenz bzw. dem ersten Betriebsfrequenzband einen Eingangswiderstand aufweist, welcher wenigstens um das Hundertfache, vorzugsweise um das Tausendfache, insbesondere um das Zehntausendfache, größer ist als der Strahlungswiderstand des ersten Antennenleiters bei der ersten Betriebsfrequenz bzw. dem ersten Betriebsfrequenzband. Dadurch kann mittels der ersten Spulenanordnung erreicht werden, dass das zweite Antennenleiterende bei der Betriebsfrequenz des ersten Antennenleiters wie ein offenes Ende wirkt.In a further development of the invention, it may be provided that the first coil arrangement has an input resistance at the first conductor end, at the first operating frequency or the first operating frequency band, which is greater by at least a hundred times, preferably by a factor of a thousand, in particular by ten thousand times, than the radiation resistance of the first antenna conductor at the first operating frequency or the first operating frequency band. As a result, it can be achieved by means of the first coil arrangement that the second antenna conductor end acts as an open end at the operating frequency of the first antenna conductor.
In diesem Zusammenhang kann in Weiterführung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Spulenanordnung am ersten Leiterende, bei der ersten Betriebsfrequenz bzw. dem ersten Betriebsfrequenzband einen Eingangswiderstand aufweist, welcher im Wesentlichen unendlich ist. Dadurch ist die im Idealfall beste Wirkung der ersten Spulenanordnung gegeben.In this connection, it can be provided in a continuation of the invention that the first coil arrangement has an input resistance at the first conductor end, at the first operating frequency or the first operating frequency band, which is essentially infinite. As a result, the best effect of the first coil arrangement is given in the ideal case.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl an Spulenanordnungen vorgesehen ist, welche jeweils in Serie geschaltet sind. Dadurch können Antennenanordnungen gebildet werden, welche für mehr als zwei Betriebsfrequenzen vorgesehen sind.According to a further embodiment of the invention can be provided that a plurality of coil arrangements is provided, which are each connected in series. As a result, antenna arrangements can be formed, which are provided for more than two operating frequencies.
Gemäß wieder einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann bei einer Antennenanordnung mit einer Spulenanordnung, welche eine elektrische Länge aufweist, welche sich aus der Länge des ersten Leiters und der Länge des zweiten Leiters, sowie aus der Kurzschlussersatzleitung der Spule zusammensetzt, vorgesehen sein, dass die elektrische Länge wenigstens einer Spulenanordnung, welche an ein freies Ende einer auf eine Betriebsfrequenz abgestimmte Antennenanordnung und/oder einen Antennenleiter angeschlossen ist, ein Vielfaches der halben Wellenlänge dieser Betriebsfrequenz beträgt. Durch Erfüllen dieser Bedingung kann eine ideale Anpassung einer Spulenanordnung an eine Antennenanordnung erfolgen, wobei die 5 AT 502 158 B1According to yet another embodiment of the invention may be provided in an antenna arrangement with a coil assembly having an electrical length, which is composed of the length of the first conductor and the length of the second conductor, as well as from the short-circuit replacement line of the coil, that the electrical Length of at least one coil arrangement, which is connected to a free end of an antenna arrangement tuned to an operating frequency and / or an antenna conductor, is a multiple of half the wavelength of this operating frequency. By satisfying this condition, an ideal adaptation of a coil arrangement to an antenna arrangement can be carried out, wherein the arrangement of the antenna is the same
Spulenanordnung dann ein freies Ende für die Antennenanordnung bei deren Betriebsfrequenz simuliert.Coil assembly then simulates a free end for the antenna assembly at its operating frequency.
Eine Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass die erste Spule, der erste Leiter 5 und/oder der zweite Leiter wenigstens einer Spulenanordnung einstückig ausgeführt sind. Dadurch kann einer besonders einfache Spulenanordnung geschaffen werden.A variant of the invention may consist in that the first coil, the first conductor 5 and / or the second conductor of at least one coil arrangement are made in one piece. As a result, a particularly simple coil arrangement can be created.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Antennenleiter und wenigstens eine Spuleanordnung und/oder wenigstens zwei Spulenanordnungen io einstückig ausgeführt sind. Dadurch kann eine besonders einfache Antennenanordnung geschaffen werden.In a further embodiment of the invention it can be provided that at least one antenna conductor and at least one winding arrangement and / or at least two coil arrangements are carried out in one piece. As a result, a particularly simple antenna arrangement can be created.
Die Erfindung betrifft daher weiters eine Dipolantenne, eine Vertikalantenne und eine Richtantenne, insbesondere eine Yagi-Uda Antenne. 15The invention therefore further relates to a dipole antenna, a vertical antenna and a directional antenna, in particular a Yagi-Uda antenna. 15
Aufgabe der Erfindung ist es daher Antennenanordnungen der genannten Art anzugeben, welche den Einsatz einer derartigen Antennenanordnungen bei wenigstens zwei beliebig wählbaren Betriebsfrequenzen, vor allem auch im Langwellen-, Mittelwellen- und Kurzwellenbereich, bei hohen Sendeleistungen, z.B. als Sendeantenne für Radiostationen oder militärische Kom-20 munikationseinrichtungen, und weitestgehend unabhängig von den Witterungsverhältnissen ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide antenna arrangements of the type mentioned, the use of such an antenna arrangements at least two arbitrary operating frequencies, especially in the long wave, medium wave and shortwave area, at high transmission powers, e.g. as a transmitting antenna for radio stations or military Kom-20 munikationseinrichtungen, and largely independent of the weather conditions allows.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass diese wenigstens eine Antennenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst. 25According to the invention this is achieved in that it comprises at least one antenna arrangement according to one of claims 1 to 7. 25
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen besonders bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which particularly preferred embodiments are shown. Showing:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Antennenanordnung für zwei Betriebsfrequenzen; 30 Fig. 2 ein Schaltbild einer Antennenanordnung für drei Betriebsfrequenzen, und Fig. 3 ein Schaltbild einer Dipolantenne für zwei Betriebsfrequenzen.Fig. 1 is a circuit diagram of an antenna arrangement for two operating frequencies; 30 is a circuit diagram of an antenna arrangement for three operating frequencies, and FIG. 3 is a circuit diagram of a dipole antenna for two operating frequencies.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen Schaltbilder von Antennenanordnungen A zum Betrieb bei wenigstens einer ersten und einer zweiten Betriebsfrequenz bzw. Betriebsfrequenzband mit einem Anten-35 nenfußpunkt 4 zum Anschluss an eine Sende- und/oder Empfangsanlage 5, wobei ein erstes Antennenleiterende 2 eines ersten Antennenleiters 1 mit dem Antennenfußpunkt 4 verbunden ist, und wobei die Länge l0 des ersten Antennenleiters 1 auf die erste Betriebsfrequenz bzw. Betriebsfrequenzband abgestimmt ist, wobei eine erste Spulenanordnung 10 vorgesehen ist, bestehend aus wenigstens einer ersten Spule 11 mit einem ersten Spulenanschluss 12 und 40 einem zweiten Spulenanschluss 13, einem ersten Leiter 14 mit einem ersten Leiterende 15 und einem zweiten Leiterende 16, und einem zweiten Leiter 17 mit einem dritten Leiterende 18 und einem vierten Leiterende 19, wobei das zweite Leiterende 16 an den ersten Spulenanschluss 12 und das dritte Leiterende 18 an den zweiten Spulenanschluss 13 angeschlossen ist, wobei das erste Leiterende 15 an einem, dem ersten Antennenleiterende 2 gegenüberliegenden zwei-45 ten Antennenleiterende 3 angeschlossen ist, und wobei die Antennenanordriung A aus erstem Antennenleiter 1 und erster Spulenanordnung 10 auf eine zweite Betriebsfrequenz bzw. ein zweites Betriebsfrequenzband abgestimmt ist.1 to 3 show circuit diagrams of antenna arrangements A for operation at at least a first and a second operating frequency or operating frequency band with an antenna 35 nenfußpunkt 4 for connection to a transmitting and / or receiving system 5, wherein a first antenna conductor end 2 of a first Antenna conductor 1 is connected to the Antennenfußpunkt 4, and wherein the length l0 of the first antenna conductor 1 is tuned to the first operating frequency or operating frequency band, wherein a first coil assembly 10 is provided, consisting of at least a first coil 11 having a first coil terminal 12 and 40th a second coil terminal 13, a first conductor 14 having a first conductor end 15 and a second conductor end 16, and a second conductor 17 having a third conductor end 18 and a fourth conductor end 19, the second conductor end 16 to the first coil terminal 12 and the third conductor end 18 is connected to the second coil terminal 13, wherein the first conductor end 15 is connected to one, the first antenna conductor end 2 opposite two-45 th antenna conductor end 3, and wherein the Antennenanordriung A from the first antenna conductor 1 and the first coil assembly 10 is tuned to a second operating frequency and a second operating frequency band.
Eine erfindungsgemäße Antennenanordnung A kann aus jedem für die Anwendung bei Anten-50 nen bekanntem Material aufgebaut sein, wobei sich die Dicke bzw. der Durchmesser des Antennenleiters 1 bzw. der Spulenanordnungen 10, 20 nach der zum Betrieb vorgesehenen Leistung richtet. Bei geeigneter Ausführung der Spule 11 ist es möglich, die hier vorgeschlagenen Antennenanordnungen A mit sehr hohen Antennen-Eingangsleistungen zu speisen. Gleichzeitig bleiben derartige Antennen von Witterungseinflüssen weitgehend unberührt. Ein Einfluss durch 55 Insekten wird ebenfalls weitgehend vermieden, da die Durchschlagsstrecke eines diskreten 6 AT 502 158 B1An antenna arrangement A according to the invention can be constructed from any material known for use with antennas, wherein the thickness or the diameter of the antenna conductor 1 or of the coil arrangements 10, 20 depends on the power intended for operation. With a suitable design of the coil 11, it is possible to feed the antenna arrangements A proposed here with very high antenna input powers. At the same time, such antennas remain largely unaffected by the weather. Influence by 55 insects is also largely avoided, as the breakdown distance of a discrete 6 AT 502 158 B1
Kondensators nicht gegeben ist. Aufgrund des Fehlens von Hohlräumen fehlt auch die Möglichkeit des Einnistens.Capacitor is not given. Due to the lack of cavities also lacks the possibility of Einnistens.
Erfindungsgemäße Antennenanordnungen sind für den Betrieb bei wenigstens zwei Betriebsfrequenzen bzw. Betriebsfrequenzbändern vorgesehen. Den meisten Funkdiensten sind nicht einzelne Frequenzen sondern sog. Frequenzbänder zugewiesen. Es handelt sich dabei beispielsweise im Kurzwellenbereich um Frequenzbereiche von einigen hundert kHz, in denen der betreffende Funkdienst seine Frequenz zu wählen hat. Antennen allgemein und auch eine erfindungsgemäße Antennenanordnungen haben zwar eine bestimmte Resonanzfrequenz, sind aber auch im Umfeld bzw. im Bereich dieser Resonanzfrequenz nutzbar. Die Resonanzfrequenz wird dabei so gewählt, dass das gewünschte Frequenzband bestmöglich abgedeckt wird. Der Begriff Betriebsfrequenzband beschränkt sich daher nicht auf die durch die Modulation bedingt Bandbreite, sondern bezeichnet einen, z.B. einem Funkdienst zugewiesenen Frequenzbereich. Das 20 m Band umfasst z.B. den Bereich von 14.000 kHz bis 14.350 kHz. Eine übliche Dipolantenne kann diesen Bereich von 350 kHz gut abdecken, obwohl sie nur auf einer Frequenz (z.B. 14.200 kHz) in Resonanz ist. Durch eine Sprachmodulation würde sich hingegen eine Bandbreite von nur etwa 3-6 kHz ergeben. Wird im weiteren lediglich der Begriff Betriebsfrequenzen verwendet, so ist damit eine Wahl der Resonanzfrequenz gemeint, die eine optimale Abdeckung des betreffenden Frequenzbereichs ermöglicht.Antenna arrangements according to the invention are intended for operation at at least two operating frequencies or operating frequency bands. Most radio services are not assigned individual frequencies but so-called frequency bands. In the shortwave range, for example, these are frequency ranges of a few hundred kHz, in which the radio service in question has to choose its frequency. Although antennas in general and also antenna arrangements according to the invention have a certain resonance frequency, they can also be used in the environment or in the region of this resonance frequency. The resonant frequency is chosen so that the desired frequency band is best covered. The term operating frequency band is therefore not limited to the bandwidth caused by the modulation, but denotes a, e.g. assigned to a service. The 20 m band comprises e.g. the range from 14,000 kHz to 14,350 kHz. A typical dipole antenna can well cover this range of 350 kHz, although it resonates only at one frequency (e.g., 14,200 kHz). By contrast, speech modulation would result in a bandwidth of only about 3-6 kHz. If, in the following, only the term operating frequencies is used, this refers to a choice of the resonant frequency which enables optimum coverage of the relevant frequency range.
Der erste Antennenleiter 1 ist auf eine erste Betriebsfrequenz f0 abgestimmt. Daher beträgt die Länge l0 des ersten Antennenleiters 1 ein ungeradzahliges Vielfaches eines Viertels der Wellenlänge λ0 der ersten Betriebsfrequenz f0. Genauer gesagt beträgt die Länge des ersten Antennenleiters 1 ein ungeradzahliges Vielfaches eines Viertels der Freiraumwellenlänge λ0 der ersten Betriebsfrequenz f0 multipliziert mit einem Verkürzungsfaktor v, der sich durch den verwendeten Leiter ergibt. Der Verkürzungsfaktor v wird vom Schlankheitsgrad des Antennenleiters 1, durch eine allenfalls verwendete Isolation des Leiters und geringfügig durch die Belastung mit der folgenden Spulenanordnung 10 beeinflusst und liegt für schlanke Antennen zwischen 0,9 und eins.The first antenna conductor 1 is tuned to a first operating frequency f0. Therefore, the length l0 of the first antenna conductor 1 is an odd multiple of a quarter of the wavelength λ0 of the first operating frequency f0. More specifically, the length of the first antenna conductor 1 is an odd multiple of a quarter of the free space wavelength λ0 of the first operating frequency f0 multiplied by a shortening factor v resulting from the conductor used. The shortening factor v is influenced by the slenderness level of the antenna conductor 1, by a possibly used insulation of the conductor and slightly by the load with the following coil arrangement 10 and is between 0.9 and one for slender antennas.
Die Erfindung bezieht sich auf Antennenanordnungen A zum Betrieb bei mehreren Betriebsfre-quenzen f0, ff, sog. Mehrbandantennen, welche'ohne Kondensatoren auskommen, sowie ohne die kapazitive Wirkung einer Spule 11, weshalb der Aufbau und die mit dem Aufbau zusammenhängende Eigenkapazität der Spule 11 für die Wirkungsweise der Erfindung im Wesentlichen ohne Belange ist. Die Kapazität der Spule 11 ist zwar für eine exakte Dimensionierung einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung A zu berücksichtigen, diese ist jedoch für die Funktion der Antenne nicht erforderlich.The invention relates to antenna arrangements A for operation at a plurality of operating frequencies f0, ff, so-called multi-band antennas, which do not require capacitors, and without the capacitive effect of a coil 11, which is why the structure and associated with the structure of the self-capacitance of the coil 11 is essentially irrelevant to the operation of the invention. Although the capacity of the coil 11 is to be considered for an exact dimensioning of an antenna arrangement A according to the invention, this is not necessary for the function of the antenna.
Die in einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung A angeordnete Spule 11 wirkt nicht als Teil eines Parallelschwingkreises, sondern aufgrund der transformierenden Eigenschaft der Anordnung aus erstem Leiter 14 und zweitem Leiter 17 mit der ersten Spule 11. Der Antennenleiter 1 soll bei der zweiten Betriebsfrequenz f! am zweiten Antennenleiterende 3 einen Leerlauf vorfinden, daher ein offenes Ende. Das wird durch den ersten Leiter 14, den zweiten Leiter 17 und der ersten Spule 11 erreicht.The arranged in an antenna arrangement A according to the invention coil 11 does not act as part of a parallel resonant circuit, but due to the transforming property of the arrangement of the first conductor 14 and second conductor 17 with the first coil 11. The antenna conductor 1 at the second operating frequency f! find an idle at the second antenna conductor end 3, therefore an open end. This is achieved by the first conductor 14, the second conductor 17 and the first coil 11.
Bei bekannten Mehrbandantennen schließt sich direkt an einen, auf eine erste Betriebsfrequenz f0 abgestimmten Antennenleiter 1 eine als Spule 11 ausgeführte Induktivität und eine parallel geschaltete Kapazität an, welche sowohl als diskreter Kondensator ausgeführt sein kann, als auch durch Nutzung der parasitären Kapazitäten der Spule 1.In known multiband antennas, an antenna conductor 1 designed as a coil 11 and a capacitor connected in parallel, directly connected to an antenna conductor 1 tuned to a first operating frequency f0, can be implemented both as a discrete capacitor and by using the parasitic capacitances of the coil 1.
Eine erfindungsgemäße Antennenanordnung A ohne Kondensator bzw. diskreter Kapazität zum Betrieb bei mehr als einer Betriebsfrequenz f0, fi würde prinzipbedingt auch mit einer völlig kapazitätsfreien Spule 11 funktionieren, sofern eine Derartige herstellbar ist bzw. währe.An antenna arrangement A according to the invention without a capacitor or discrete capacitance for operation at more than one operating frequency f0, fi would, in principle, also function with a completely capacitive coil 11, provided such a device can be manufactured or maintained.
Bei erfindungsgemäßen Antennenanordnungen A ist das zweite Antennenleiterende 3 an einen 7 AT 502 158 B1 ersten Leiter 14 angeschlossen, welcher Teil einer ersten Spulenanordnung 10 ist. Daher entspricht bei einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung A die Länge l0 + h vom Antennenfußpunkt 4 zum ersten Spulenanschluss 12, nicht wie bei bekannten Mehrbandantennen, der auf die Betriebsfrequenz f0 abgestimmten Länge, daher ist bei einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung A dieser Abstand kein ungeradzahliges Vielfaches eines Viertels der Wellenlänge λ0 der ersten Betriebsfrequenz f0. An den auf Betriebsfrequenz f0 abgestimmten ersten Antennenleiter 1 ist ein erster Leiter 14 angeschlossen, welcher den ersten Antennenleiter 1 geometrisch verlängert.In antenna arrangements A according to the invention, the second antenna conductor end 3 is connected to a first conductor 14, which is part of a first coil arrangement 10. Therefore, in the case of an antenna arrangement A according to the invention, the length l0 + h from the antenna base point 4 to the first coil terminal 12 does not correspond to the length tuned to the operating frequency f0, as in the case of known multiband antennas. Therefore, in the case of an antenna arrangement A according to the invention, this distance is not an odd multiple of a quarter of the wavelength λ0 of the first operating frequency f0. At the tuned to operating frequency f0 first antenna conductor 1, a first conductor 14 is connected, which extends the first antenna conductor 1 geometrically.
Die erste Spulenanordnung 10 besteht aus wenigstens einer ersten Spule 11 mit einem ersten Spulenanschluss 12 und einem zweiten Spulenanschluss 13, einem ersten Leiter 14 mit einem ersten Leiterende 15 und einem zweiten Leiterende 16, und einem zweiten Leiter 17 mit einem dritten Leiterende 18 und einem vierten Leiterende 19, wobei das zweite Leiterende 16 an den ersten Spulenanschluss 12 und das dritte Leiterende 18 an den zweiten Spulenanschluss 13 angeschlossen ist. Die Spule 11 weist bei der ersten Betriebswellenlänge λ0 einen Blindwiderstand Xu auf, welcher in bekannter Weise von der Induktivität der Spule 11 und der Frequenz f bzw. Wellenlänge λ abhängt. Es kann vorgesehen sein, zum Erreichen des erforderlichen Blindwiderstandes Xu der wenigstens einen Spule 11 mehrere Spulen parallel oder seriell zu verschalten.The first coil assembly 10 is composed of at least a first coil 11 having a first coil terminal 12 and a second coil terminal 13, a first conductor 14 having a first conductor end 15 and a second conductor end 16, and a second conductor 17 having a third conductor end 18 and a fourth Conductor end 19, wherein the second conductor end 16 to the first coil terminal 12 and the third conductor end 18 to the second coil terminal 13 is connected. The coil 11 has at the first operating wavelength λ0 a reactance Xu, which depends in a known manner on the inductance of the coil 11 and the frequency f or wavelength λ. It can be provided to connect a plurality of coils in parallel or in series to achieve the required reactance Xu of the at least one coil 11.
Das erste Leiterende 15 ist an das zweite Antennenleiterende 3 angeschlossen.The first conductor end 15 is connected to the second antenna conductor end 3.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Spulenanordnung 10 am ersten Leiterende 15 bei der ersten Betriebsfrequenz f0 einen sehr hohen Eingangswiderstand aufweist. Im theoretischen Idealfall sollte die erste Spulenanordnung 10 am ersten Leiterende 15, bei der ersten Betriebsfrequenz f0 einen Eingangswiderstand aufweisen, welcher im Wesentlichen unendlich ist. Da diese Forderung in der realtechnischen Umsetzung nur schwer zu erfüllen ist, kann vorgesehen sein, dass die erste Spulenanordnung 10 am ersten Leiterende 15, bei der ersten Betriebsfrequenz f0 einen Eingangswiderstand aufweist, welcher wenigstens um das Zehnfache, gegebenenfalls um das Hundertfache, vorzugsweise um das Tausendfache, insbesondere um das Zehntausendfache, größer ist als der Strahlungswiderstand des ersten Antennenleiters 1 bei der ersten Betriebsfrequenz f0. Der Strahlungswiderstand des ersten Antennenleiters 1 bei der ersten Betriebsfrequenz f0 ist eine messtechnisch einfach zu verifizierende Größe.According to the invention, it is preferably provided that the first coil arrangement 10 has a very high input resistance at the first conductor end 15 at the first operating frequency f0. In the theoretical ideal case, the first coil arrangement 10 should have an input resistance at the first conductor end 15, at the first operating frequency f0, which is essentially infinite. Since this requirement is difficult to meet in the real technical implementation, it can be provided that the first coil assembly 10 at the first conductor end 15, at the first operating frequency f0 has an input resistance which at least ten times, possibly by a factor of one hundred, preferably to the Thousand times, in particular by ten thousand times, is greater than the radiation resistance of the first antenna conductor 1 at the first operating frequency f0. The radiation resistance of the first antenna conductor 1 at the first operating frequency f0 is a metrologically easy to verify size.
Die erste Spulenanordnung 10 simuliert daher für den ersten Antennenleiter 1 ein offenes Ende. Dies ist besonders gut erfüllt, wenn die elektrische Länge wenigstens einer Spulenanordnung 10, welche an ein freies Ende 3, 19 einer auf eine Betriebsfrequenz f0, fi abgestimmte Antennenanordnung A und/oder einen Antennenleiter 1 angeschlossen ist, ein Vielfaches der halben Wellenlänge λ0 dieser Betriebsfrequenz f0 beträgt. Die elektrische Länge einer Spulenanordnung 10 setzt sich aus der Länge h des ersten Leiters 14 und der Länge l2 des zweiten Leiters 17, sowie aus der Kurzschlussersatzleitung der Spule 11, welche frequenzabhängig ist, zusammen.The first coil assembly 10 therefore simulates an open end for the first antenna conductor 1. This is particularly well met when the electrical length of at least one coil assembly 10 connected to a free end 3, 19 of an antenna assembly A tuned to an operating frequency f0, fi, and / or an antenna conductor 1 is a multiple of half the wavelength λ0 of that operating frequency f0 is. The electrical length of a coil arrangement 10 is composed of the length h of the first conductor 14 and the length l2 of the second conductor 17, as well as of the short-circuit compensation line of the coil 11, which is frequency-dependent.
Die Antennenanordnung A aus erstem Antennenleiter 1 und erster Spulenanordnung 10 ist erfindungsgemäß auf eine zweite Betriebsfrequenz U abgestimmt.The antenna arrangement A of the first antenna conductor 1 and the first coil arrangement 10 is tuned according to the invention to a second operating frequency U.
In den folgenden mathematischen Darstellungen wurden die in der gesamten Beschreibung verwendeten Abkürzungen beibehalten. Für die Beschreibung der mathematischen Bedingungen sind die Wellenwiderstände der einzelnen Leiter notwendig, welche wie folgt ermittelt werden können, wobei sich d auf den Durchmesser des jeweiligen Leiters bezieht:In the following mathematical representations, the abbreviations used throughout the specification have been retained. For the description of the mathematical conditions, the characteristic impedances of the individual conductors are necessary, which can be determined as follows, where d refers to the diameter of the respective conductor:
Wellenwiderstand Z14 des ersten Leiters 14: 8 AT 502 158 B1 Z14 =60Characteristic impedance Z14 of the first conductor 14: 8 AT 502 158 B1 Z14 = 60
Wellenwiderstand Z17 des zweiten Leiters 17: ^17 = 60Characteristic impedance Z17 of the second conductor 17: 17 = 60
In- 4/; 's -1In 4 /; 's -1
J '17J'17
Wellenwiderstand Z(1+14) des ersten Antennenleiters 1 und des ersten Leiters 14, sofern diese einen einheitlichen Durchmesser d! aufweisen: Z(1+14) =60· r In 4(/0 +/1 ) <11 1Characteristic impedance Z (1 + 14) of the first antenna conductor 1 and the first conductor 14, provided that they have a uniform diameter d! have: Z (1 + 14) = 60 × r In 4 (/ 0 + / 1) <11 1
Um Mehrbandbetrieb auf zwei vorgegebenen, von einander unabhängigen Wellenlängen λ0 und λ! zu erreichen, sind folgende Bedingungen zu erfüllen: • Die Länge l0 des ersten Antennenleiters 1 stellt für die Betriebswellenlänge λ0 eine resonan-te Antenne, beispielsweise eine Viertelwellenlänge, oder ungeradzahlige Vielfache hiervon dar: (Gleichung 1) Ιο =(2η-1)·-ρ·ν 4 • Bei der Betriebswellenlänge λ0 muss die transformierende Eigenschaft der Anordnung aus erstem Leiter 14 und zweitem Leiter 17 mit der Induktivität Lu eine vorzugsweise im theoretischen Idealfall im Wesentliche unendliche Eingangsimpedanz Z0 am ersten Leiterende 15 bewirken. Dadurch kann die Größe des Blindwiderstandes XLn der Spule 11 bei der Betriebswellenlänge λ0 wie folgt ermittelt werden: *11 ^14 ^17 tan r i Ί 27Γ — T tan r /2ί 2π^~ Ä o Λ0 (Gleichung 2)To multi-band operation on two predetermined, independent wavelengths λ0 and λ! The length l0 of the first antenna conductor 1 represents for the operating wavelength λ0 a resonant antenna, for example a quarter wavelength, or an odd multiple thereof: (Equation 1) Ιο = (2η-1) At the operating wavelength λ0, the transforming property of the arrangement of the first conductor 14 and the second conductor 17 with the inductance Lu has to effect a preferably infinite input impedance Z0 at the first conductor end 15, preferably in the theoretical ideal case. As a result, the magnitude of the reactance XLn of the coil 11 at the operating wavelength λ0 can be determined as follows: * 11 ^ 14 ^ 17 tan r i Ί 27Γ -T tan r / 2ί 2π ^ ~ o o Λ0 (Equation 2)
Bei der ersten Betriebswellenlänge λ0 weist die Länge Io des ersten Antennenleiters 1 eine Viertelwellenlänge oder ungeradzahlige Vielfache hiervon auf, während die, aus erstem Leiter 14 und zweitem Leiter 17 sowie der Spule 11 mit der Induktivität Ln bestehenden ersten Spulenanordnung 10, eine elektrische Länge von einer halben ersten Betriebswellenlänge λ0 bzw. ganzzahlige Vielfache hiervon aufweist. *11=- •17 ~··Ζ(ΐ+ΐ4) tan 2π tan o 2 2π— 10 +^1 (Gleichung 3) 1At the first operating wavelength λ0, the length Io of the first antenna conductor 1 has a quarter-wavelength or odd multiple thereof, while the first coil arrangement 10 consisting of the first conductor 14 and the second conductor 17 and the coil 11 with the inductance Ln has an electrical length of one has half the first operating wavelength λ0 or integer multiples thereof. * 11 = - • 17 ~ ·· Ζ (ΐ + ΐ4) tan 2π tan o 2 2π- 10 + ^ 1 (Equation 3) 1
Bei der zweiten Betriebswellenlänge λι bewirkt die Induktivität Lu der ersten Spule 11 eine elektrische Verlängerung der Gesamtanordnung, sodass die elektrische Länge bei der zweiten Betriebswellenlänge eine Viertelwellenlänge (oder ungeradzahlig Vielfache hiervon) beträgt. Hierfür ergibt sich für den Blindwiderstand Xu der Spule 11 bei der zweiten Betriebswellenlänge λν 9 AT 502 158 B1At the second operating wavelength λι inductance Lu of the first coil 11 causes an electrical extension of the overall arrangement, so that the electrical length at the second operating wavelength is a quarter wavelength (or odd multiples thereof). For this results for the reactance Xu of the coil 11 at the second operating wavelength λν 9 AT 502 158 B1
Bei einem elektrischen Leiter ohne Kondensator oder Spule ist die geometrische Länge l0 gleich der elektrischen Länge Ιλ0 multipliziert mit dem Verkürzungsfaktor v. Der Verkürzungsfaktor v kann aus Tabellen entnommen werden, womit die Länge Ιλ0 einer vorhandenen Antennenanordnung einfach durch Abmessen überprüft werden kann.For an electrical conductor without a capacitor or coil, the geometric length l0 is equal to the electrical length Ιλ0 multiplied by the shortening factor v. The shortening factor v can be taken from tables, whereby the length Ιλ0 of an existing antenna arrangement can be easily checked by measuring.
Gleichzeitig weist bei einer zweiten Betriebswellenlänge λ^ die Gesamtanordnung eine elektrische Länge von einer Viertelwellenlänge oder ungeradzahlige Vielfache einer Viertelwellenlänge der zweiten Betriebswellenlänge λ, auf.At the same time, at a second operating wavelength λ 1, the overall arrangement has an electrical length of a quarter wavelength or an odd multiple of a quarter wavelength of the second operating wavelength λ.
Ausgehend von den zwei vorgegebenen Betriebswellenlängen λ0 und λ! sowie einer vorgegebenen Gesamtlänge lges der Antennenanordnung A und der Annahme, dass l· + b “ lges ~ Io kann immer unabhängig vom Verhältnis der beiden Betriebswellenlängen λ0 und λι zueinander, die Länge h des ersten Leiters 14 und die Länge l2 des zweiten Leiters 17 und eine zugehörige Spule 11 mit einer Induktivität Ln gefunden werden, die Zweibandbetrieb erlauben.Starting from the two predetermined operating wavelengths λ0 and λ! and a predetermined overall length lges of the antenna arrangement A and the assumption that l + b "lges ~ Io can always be independent of the ratio of the two operating wavelengths λ0 and λι, the length h of the first conductor 14 and the length l2 of the second conductor 17 and an associated coil 11 can be found with an inductance Ln that allow dual band operation.
Abhängig von der Lage der Spule 11 innerhalb der gesamt für ersten Leiter 14 und den zweiten Leiter 17 zur Verfügung stehenden Länge li+l2 und damit in Abhängigkeit der Längen h und l2, kann die Induktivität Lu der Spule 11 aus der (Gleichung 2) für die erste Betriebswellenlänge λο ermittelt werden.Depending on the position of the coil 11 within the total available for first conductor 14 and the second conductor 17 length li + l2 and thus as a function of the lengths h and l2, the inductance Lu of the coil 11 from the (equation 2) for the first operating wavelength λο be determined.
Weiters kann abhängig von der Lage der Spule 11 innerhalb der zur Verfügung stehenden Länge li+l2 und damit in Abhängigkeit der Längen h und l2 die Induktivität Lu der Spule 11 aus der (Gleichung 3) für die zweite Betriebswellenlänge λ! ermittelt werden.Furthermore, depending on the position of the coil 11 within the available length li + l2 and thus as a function of the lengths h and l2, the inductance Lu of the coil 11 from the (equation 3) for the second operating wavelength λ! be determined.
Aus (Gleichung 2) und (Gleichung 3) ergeben sich damit zwei von der Lage der Spule 11 und damit den Längen h und l2 abhängige Größen der Induktivität Lu. Zweibandbetrieb ergibt sich für jene Kombination der Größen h, l2 und Ln, wenn die Induktivität Ln für beide Betriebswellenlängen λ0 und λ.! bei gleicherj_age__(!i, J2) gleiche Werte aufwejst. Die aus (Gleichung 2) und (Gleichung 3) abgeleiteten Bedingungen können beispielsweise graphisch in einem Diagramm dargestellt werden, wobei die beiden Kurven genau einen Schnittpunkt aufweisen. Dabei ergibt sich genau eine Lösung für die Dimension der Spule 11, der Länge h des ersten Leiters 14, sowie der Länge l2 des zweiten Leiters 17.From (Equation 2) and (Equation 3) this results in two of the position of the coil 11 and thus the lengths h and l2 dependent sizes of the inductance Lu. Dual band operation results for that combination of the quantities h, l2 and Ln, when the inductance Ln for both operating wavelengths λ0 and λ. at the same position __ (! i, J2), the same values are created. For example, the conditions derived from (Equation 2) and (Equation 3) can be plotted graphically, with the two curves having exactly one intersection. This results in exactly one solution for the dimension of the coil 11, the length h of the first conductor 14, and the length l2 of the second conductor 17th
Eine parasitäre Eigenkapazität einer Spule 11 beeinflusst die Abstimmung, weshalb bevorzugt vorgesehen ist, die Eigenresonanz f0(L) der Spule 11 für eine Baureihe gleicher Ausführung aber unterschiedlicher Induktivitätswerte L in Abhängigkeit der Frequenz zu bestimmen. Daraus kann die bei einer bestimmten Frequenz wirksame Induktivität L ermittelt werden.A parasitic intrinsic capacitance of a coil 11 influences the tuning, which is why it is preferably provided to determine the natural resonance f0 (L) of the coil 11 for a series of identical design but different inductance values L as a function of the frequency. From this, the effective at a certain frequency inductance L can be determined.
In vielen Fällen kann es erforderlich sein Antennenanordnungen A zu schaffen, welche zum Betrieb bei mehr als zwei Betriebsfrequenzen f0, fi vorgesehen sind. Dies kann bei einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung A einfach durch Zusammenfügen mehrerer Spulenanordnung 10, 20 und wenigstens eines Antennenleiters 1 zu einer Antennenanordnung A erfolgen, wobei dies bei der Dimensionierung berücksichtigt werden muss.In many cases, it may be necessary to provide antenna arrangements A which are designed to operate at more than two operating frequencies f0, f1. In the case of an antenna arrangement A according to the invention, this can be done simply by assembling a plurality of coil arrangements 10, 20 and at least one antenna conductor 1 to an antenna arrangement A, wherein this must be taken into account in the dimensioning.
Fig. 2 zeigt eine Antennenariordnung zum Betrieb bei drei Betriebsfrequenzen f0, fi, f2 mit zwei Spulenanordnungen 10, 20.FIG. 2 shows an antenna arrangement for operation at three operating frequencies f0, fi, f2 with two coil arrangements 10, 20.
Weitere Spulenanordnungen 20 sind analog der beschriebenen ersten Spulenanordnung 10, jedoch für eine weitere Betriebsfrequenz ausgeführt, und weisen daher wenigstens eine Spule, einen ersten Leiter und einen zweiten Leiter auf. Die weitere Spulenanordnung 20 ist für die weitere Betriebsfrequenz ausgelegt, wodurch sich in der Regel andere Längen der Leiter und andere Induktivitätswerte der Spule ergeben.Other coil arrangements 20 are analogous to the described first coil arrangement 10, but designed for a further operating frequency, and therefore have at least one coil, a first conductor and a second conductor. The further coil arrangement 20 is designed for the further operating frequency, as a result of which, as a rule, other lengths of the conductors and other inductance values of the coil result.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT5072005A AT502158B1 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | ANTENNA ARRANGEMENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT5072005A AT502158B1 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | ANTENNA ARRANGEMENT |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT502158A2 AT502158A2 (en) | 2007-01-15 |
| AT502158A3 AT502158A3 (en) | 2008-07-15 |
| AT502158B1 true AT502158B1 (en) | 2009-03-15 |
Family
ID=37591966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT5072005A AT502158B1 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | ANTENNA ARRANGEMENT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT502158B1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1708515A (en) * | 1926-06-28 | 1929-04-09 | Telefunken Gmbh | Antenna |
| EP0429255A2 (en) * | 1989-11-17 | 1991-05-29 | Harada Industry Co., Ltd. | Three-wave shared antenna (radio, AM and FM) for automobile |
| US5065164A (en) * | 1989-08-08 | 1991-11-12 | Rockwell International Corporation | Frequency range enchanced monopole antenna |
| US5600335A (en) * | 1994-12-21 | 1997-02-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High-power broadband antenna |
| EP1093187A2 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-18 | Shakespeare Company | Low profile broad band monopole antenna with inductive/resistive networks |
| WO2003012922A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Clemson University | Broadband monopole/dipole antenna with parallel inductor-resistor load circuits and matching networks |
-
2005
- 2005-03-24 AT AT5072005A patent/AT502158B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1708515A (en) * | 1926-06-28 | 1929-04-09 | Telefunken Gmbh | Antenna |
| US5065164A (en) * | 1989-08-08 | 1991-11-12 | Rockwell International Corporation | Frequency range enchanced monopole antenna |
| EP0429255A2 (en) * | 1989-11-17 | 1991-05-29 | Harada Industry Co., Ltd. | Three-wave shared antenna (radio, AM and FM) for automobile |
| US5600335A (en) * | 1994-12-21 | 1997-02-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High-power broadband antenna |
| EP1093187A2 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-18 | Shakespeare Company | Low profile broad band monopole antenna with inductive/resistive networks |
| WO2003012922A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Clemson University | Broadband monopole/dipole antenna with parallel inductor-resistor load circuits and matching networks |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT502158A3 (en) | 2008-07-15 |
| AT502158A2 (en) | 2007-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69818768T2 (en) | Multi-band antenna for use in a mobile radio | |
| DE69223451T2 (en) | Retractable antenna | |
| EP1239543B1 (en) | Flat antenna for the mobil satellite communication | |
| DE602004010085T2 (en) | DIELECTRICALLY LOADED ANTENNA | |
| DE60126280T2 (en) | TWO BAND PATCH ANTENNA | |
| DE2656729C3 (en) | Broadband dipole antenna | |
| DE7719437U1 (en) | RADIO AND BROADCAST ANTENNA | |
| DE69715362T2 (en) | Double antenna, especially for a vehicle | |
| DE3709163C2 (en) | ||
| DE102014013926A1 (en) | Multi-structure broadband monopole antenna for two frequency bands separated by a frequency gap in the decimeter wave range for vehicles | |
| EP2374182B1 (en) | Filter arrangement | |
| DE3118988A1 (en) | "ANTENNA" | |
| DE2918055A1 (en) | BROADBAND RECEIVING ANTENNA SYSTEM | |
| EP2287966A1 (en) | Antenna rod for a rod antenna for multiple wireless services | |
| DE60318725T2 (en) | HELIXFUL BROADBAND ANTENNA | |
| DE4007824C2 (en) | Vehicle antenna for radio services with a rod-shaped antenna element | |
| DE2910813C2 (en) | Omnidirectional J antenna | |
| EP1134840B1 (en) | Antenna | |
| AT502158B1 (en) | ANTENNA ARRANGEMENT | |
| WO2004102742A1 (en) | Multiband antenna | |
| DE102013211541A1 (en) | Duplex antenna arrangement used for transmitting and receiving in different frequency bands, has helical monopole antennas that are capacitively coupled with electrical antenna conductor by alternating arrangement of windings | |
| EP1095421B1 (en) | Feeding or decoupling device for a coaxial line, especially for a multiple coaxial line | |
| EP0978894A2 (en) | Coaxial broadband surge voltage arrester | |
| DE3822081C2 (en) | ||
| WO2022038003A1 (en) | Antenna |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ELJ | Ceased due to non-payment of the annual fee |