DE102006051180B4 - Logarithmic periodic dipole antenna according to the Yagi principle - Google Patents

Abstract

Linear polarisierte logarithmisch-periodische Dipolantenne nach dem Yagi-Prinzip auf Leiterplattenbasis dadurch gekennzeichnet, dass eine äußerlich der externen Speiseleitung der Antenne gleich dimensionierte Dummy-Leitung am Speisepunkt der Antenne verlötet ist und auf der gegenüberliegenden Leiterplattenseite montiert ist, und gegenüber der externen Speiseleitung achsensymmetrisch zur Längsachse der Antenne montiert ist und ebenso lang wie die externe Speiseleitung ausgeführt wird.Linear polarized logarithmic-periodic dipole antenna according to the Yagi principle on PCB basis, characterized in that a externally the external feed line of the antenna of the same dimensioned dummy wire is soldered at the feed point of the antenna and mounted on the opposite side of the circuit board, and with respect to the external feed line axisymmetric to Longitudinal axis of the antenna is mounted and as long as the external feed line is performed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Das Prinzip und verschiedene geometrische Ausformungen der logarithmisch-periodische Dipolantenne nach dem Yagi-Prinzip sind seit Jahrzehnten Stand der Technik und in vielen Patentschriften, Dissertationen und Lehrbüchern detailliert beschrieben worden. Es gibt darüber hinaus vielfältige deterministische Software zur Berechnung optimaler geometrischer Ausformungen der Leitungsführung. In jüngerer Zeit sind auch zum Thema leiterplattenbasierter viele Schriften verfügbar, die aber der hier vorgestellten Erfindung nicht entgegenstehen.The principle and various geometric shapes of the logarithmic periodic dipole antenna according to the Yagi principle have been state of the art for decades and have been described in detail in many patents, dissertations and textbooks. There are also a variety of deterministic software for calculating optimal geometric shape of the wiring. Lately, many fonts are also available on the subject of printed circuit board-based, but do not oppose the invention presented here.

In DE 103 07 085 A1 ist der Stand der Technik sowie eine neue, vorteilhafte Ausformung solcher Antennen beschrieben. Die dort antragsgegenständliche Antenne steht der nachfolgend vorgestellten Entwicklung ebenfalls nicht entgegen.In DE 103 07 085 A1 The prior art and a new advantageous embodiment of such antennas is described. The application subject antenna is also not contrary to the development presented below.

Die in der Zeichnung zum Gebrauchsmuster DE 297 01 589 U1 mit „Symetrierleitung” bezeichnete Leitung entspricht nach gängiger Nomenklatur der „äußeren Speiseleitung”, mit welcher das Signal je nach Perspektive zum Speisepunkt an der Spitze der Antenne geleitet wird, oder von diesem zur nachgeordneten Auswerteelektronik. Wie der oberen Zeichnung zu entnehmen ist, fehlt das von uns als „Dummyleitung” bezeichnete Konstrukt auf der gegenüberliegenden Seite der Antenne, welches das entscheidende Element der hier beschriebenen Erfindung ist.The in the drawing to the utility model DE 297 01 589 U1 According to standard nomenclature, the line labeled "Symmetry line" corresponds to the "external feed line" with which the signal is routed to the feed point at the tip of the antenna, depending on the perspective, or from this to the downstream evaluation electronics. As can be seen from the above drawing, the construct referred to by us as a "dummy lead" is missing on the opposite side of the antenna, which is the crucial element of the invention described herein.

Der in der Übersichtszeichnung zur Druckschrift US 3 868 689 A beschriebene, „äußerlich der Speiseleitung ähnliche zweite Leiter 20” ist keine Dummyleitung wie in der hier vorgestellten Erfindung, sondern eine der systembedingt bei allen logarithmisch-periodischen Antennen notwendigerweise vorhanden internen Speiseleitungen, wie zudem in 2 der zitierten Druckschrift noch deutlicher wird. Häufig wird aus praktischen Gründen, gerade für Antennen im Dezimeterwellenbereich, wie auch in der zitierten Druckschrift, die isolierte externe Speiseleitung durch die als Rohr ausgeführte interne Speiseleitung zur Auswerte- oder Sendeelektronik geführt. Aufgrund des Skineffektes wird die so geführte externe Speiseleitung nicht von der „um sie herum befindlichen, rohrförmigen internen Speiseleitung gestört.The in the outline drawing to the publication US Pat. No. 3,868,689 A described, "externally the feed line-like second conductor 20" is not a dummy line as in the invention presented here, but one of the systemic inherent in all logarithmic periodic antennas necessarily present internal feed lines, as also in 2 The cited document is even clearer. Often, for practical reasons, especially for antennas in the decimeter wave range, as well as in the cited document, the isolated external feed line through the designed as a pipe internal feed line to the evaluation or transmission electronics. Due to the skin effect, the external feed line thus guided is not disturbed by the tubular internal feed line around it.

Kurz: in der o. g. Druckschrift gibt es keine „Dummyleitung” sondern nur aktive interne oder externe Steuerleitungen.In short: in the o. G. There is no "dummy line" but only active internal or external control lines.

Die Patentschrift DD 34384 B1 zeigt eine andere Ausformung einer Antenne gemäß des anfangs zitierten Gebrauchsmusters DE 297 01 589 U1 mit dem Unterschied, dass die externe Speiseleitung anstatt mit einer Koaxialleitung als offene Streifenleitung ausgeführt ist mit den damit verbundenen technischen Nachteilen, auch diese Schrift steht der hier vorgestellten Erfindung somit nicht entgegen.The patent DD 34384 B1 shows another embodiment of an antenna according to the utility model cited at the beginning DE 297 01 589 U1 with the difference that the external feed line is designed as an open strip line instead of a coaxial line with the associated technical disadvantages, this document is thus not contrary to the invention presented here.

Vor- und Nachteile von leiterplattenbasierten Antennen gemäß dem Stand der TechnikAdvantages and disadvantages of printed circuit board-based antennas according to the prior art

Lithografisch oder mechanisch durch Kupferauflage auf einem Trägermaterial hergestellte Antennen („leiterplattenbasierte Antennen”) weisen gerade im mobilen Einsatz Vorteile aus, insbesondere bei höheren Frequenzen im oberen Megahertz- und im Gigahertzbereich. Die hochpräzise, leichte und langzeitstabile Ausformung der Antennenstrukturen ist zudem mit geringem Herstellungsaufwand realisierbar.Antennas ("printed circuit board-based antennas") produced lithographically or mechanically by means of copper plating on a carrier material have advantages in mobile use, especially at higher frequencies in the upper megahertz and gigahertz ranges. The high-precision, lightweight and long-term stable shape of the antenna structures is also feasible with low production costs.

Ein Nachteil derartiger Antennen ist die Empfindlichkeit für Störeinstrahlungen unterhalb des spezifizierten Frequenzbereiches und außerhalb der Hauptstrahlrichtung.A disadvantage of such antennas is the sensitivity to spurious emissions below the specified frequency range and outside the main beam direction.

Aufgabestellungtask

Aus dem Stand der Technik resultiert als Aufgabe, unter Erhalt der Vorteile eine Lösung für den oben beschriebenen Nachteil leiterplattenbasierter log.-per.-Antennen zu realisieren.The object of the prior art is to achieve a solution to the above-described disadvantage of circuit board-based log-per. Antennas whilst retaining the advantages.

Beschreibung der Erfindung und von deren Vorteile gegenüber dem Stand der TechnikDescription of the invention and its advantages over the prior art

Die erfindungsgegenständliche logarithmisch-periodische leiterplattenbasierte Dipolantenne nach dem Yagi-Prinzip wird durch zwei Faktoren charakterisiert:

• • Auf der gegenüberliegenden Leiterplattenseite der äußeren Speiseleitung wird eine gleich dimensionierte „Dummy-Leitung” von der Antennenspitze zum Anschluss an das Messgerät parallel zur äußeren Speiseleitung montiert.
• • Über das Paar aus äußerer Speise- und Dummy-Leitung können ein oder mehrere (vorzugsweise zwei) Ringferrit(e) montiert werden, vorzugsweise direkt außerhalb des größten Resonators bzw. des Endes der internen Speiseleitung und oberhalb des Steckers zum Messgerät.

The invented logarithmic-periodic dipole antenna based on the Yagi principle is characterized by two factors:

• • On the opposite board side of the outer feed line, a similarly sized "dummy lead" from the antenna tip for connection to the meter is mounted parallel to the outer feed line.
• • One or more (preferably two) ring ferrite (s) can be mounted via the pair of external feed and dummy leads, preferably directly outside the largest resonator or end of the internal feed lead and above the plug to the meter.

Das Problem der unerwünschten Empfindlichkeit für unterhalb des spezifizierten Frequenzbereiches liegende Störeinstrahlungen außerhalb der Hauptstrahlrichtung resultiert aus der Asymetrie, welche sich aus der zweckmäßigerweise einseitig rückgeführten koaxialen Speiseleitung ergibt (Zeichnungen 1 und 2: Draufsicht bzw. Rückansicht der Antenne mit Speiseleitung A). Versuche haben gezeigt, dass diese Empfindlichkeit durch das eine etwa achsensymmetrisch zur Längsachse der Antenne montierte, am Speisepunkt der Antenne am Außenleiter verlötete, gleichartige koaxiale Leitung oder eines entsprechenden Dummy's deutlich reduziert werden kann (Zeichnungen 3 und 4 (= Schnitt A) mit Dummy-Leitung B). Vorzugsweise wird sie ebenso lang wie die externe Speiseleitung ausgeführt und an deren Verbindungsstecker bzw. -buchse mit dieser verlötet.The problem of unwanted sensitivity for below the specified frequency range interference located outside of the main beam direction resulting from the asymmetry, which results from the expediently unilaterally recirculated coaxial feed line (drawings 1 and 2: top view and rear view of the antenna with feed line A). Experiments have shown that this sensitivity can be significantly reduced by an approximately axially symmetric to the longitudinal axis of the antenna mounted, soldered at the feed point of the antenna on the outer conductor, similar coaxial line or a corresponding dummy (drawings 3 and 4 (= section A) with dummy). Line B). Preferably, it is designed as long as the external feed line and soldered to the connector or socket with this.

Die Antenneneigenschaften lassen sich durch ein- oder mehrere Ferrite auf dem Kabelpaar aus Dummy und der eigentlichen Speiseleitung weiter verbessern. Die Position der Ferrite ist von der Antennengeometrie abhängig. In der Regel bringt eine Positionierung mit großem Abstand und zwar möglichst nah an den beiden Enden der externen Speiseleitung, jedoch vor dem größten Resonator bzw. dem dem Speisepunkt abgewandten Ende der internen Speiseleitung, die besten Resultate (beispielhafte Ausformung in Zeichnung 4 als Flächen C dargestellt).The antenna properties can be further improved by using one or more ferrites on the pair of dummy cables and the actual feed line. The position of the ferrites depends on the antenna geometry. In general, a positioning at a great distance, and as close as possible to the two ends of the external feed line, but before the largest resonator or the end of the internal feed line facing away from the feed point, brings the best results (exemplary embodiment shown in Figure 4 as surfaces C) ).

Beide Maßnahmen zusammen ergeben eine erhebliche Reduktion der Empfindlichkeit für die o. g. Störeinstrahlungen um etwa 15 bis 20 dB.Both measures together result in a significant reduction of the sensitivity for the o. G. Noise emissions by about 15 to 20 dB.

Claims (2)

Linear polarisierte logarithmisch-periodische Dipolantenne nach dem Yagi-Prinzip auf Leiterplattenbasis dadurch gekennzeichnet, dass eine äußerlich der externen Speiseleitung der Antenne gleich dimensionierte Dummy-Leitung am Speisepunkt der Antenne verlötet ist und auf der gegenüberliegenden Leiterplattenseite montiert ist, und gegenüber der externen Speiseleitung achsensymmetrisch zur Längsachse der Antenne montiert ist und ebenso lang wie die externe Speiseleitung ausgeführt wird.Linear polarized logarithmic-periodic dipole antenna based on the Yagi principle on PCB basis, characterized in that a externally the external feed line of the antenna of the same dimensioned dummy wire is soldered at the feed point of the antenna and mounted on the opposite side PCB, and with respect to the external feed line axisymmetric to Longitudinal axis of the antenna is mounted and as long as the external feed line is performed. Dipolantenne nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Ringferrite um das Paar aus externer Speise- und Dummy-Leitung gemäß Anspruch 1 zwischen dem größten Resonator und einem Verbindungsstecker zu einem Messgerät, vorzugsweise nahe den Enden dieses Leitungsstücks, montiert sind.Dipole antenna according to claim 1, characterized in that one or more ring ferrites are mounted around the pair of external feed and dummy line according to claim 1 between the largest resonator and a connector to a measuring device, preferably near the ends of this line piece.

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