DE19941501C1 - Biegsamer Antennenstrahler - Google Patents

Abstract

Es wird ein biegsamer Antennenstrahler (1) vorgeschlagen, der eine möglichst geringe elektrische Länge und damit einen hohen Sende- und/oder Empfangsfrequenzbereich ermöglicht. Der biegsame Antennenstrahler (1) umfaßt eine Schraubenfeder (5) zur Aufnahme eines Antennenstabes (10) mittels eines Halteelementes (15), das einerseits den Antennenstab (10) trägt und andererseits mit der Schraubenfeder (5) verschraubt ist. Das Halteelement (15) weist eine rohrförmige Aufnahme (20) für den Antennenstab (10) auf. Die rohrförmige Aufnahme (20) weist an ihrer Außenseite ein gewindeartiges Profil (25) auf, das in die Schraubenfeder (5) eingeschraubt ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem biegsamen Antennenstrahler nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.

Es ist bereits die Bosch-Antenne "Multi-NTR 101" bekannt, die eine Kombinationsantenne für Navigations-, Funk- und Rundfunkanwendungen darstellt. Diese Antenne umfaßt eine Schraubenfeder, in die einerseits ein Gewindebolzen zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie und andererseits ein Haltebolzen eingeschraubt ist, der einen Antennenstab trägt.

Aus der Druckschrift DE 32 05 750 A1 ist eine Antenne für Kraftfahrzeuge mit einem an der Fahrzeugkarosserie montierbaren Antennenfuß bekannt. Die Antenne umfasst einen Antennenstab, der an dem dem Antennenfuß zugeordneten Ende als ein eine wendelförmige Feder enthaltendes, eine durchgehende elektrisch leitende Verbindung bildendes und federnd biegsames Teilstück ausgebildet ist. Wenigstens dieses Teilstück ist von einem Elastomer, vorzugsweise einem thermoplastischen Elastomer umhüllt und in folgender Weise aufgebaut: Die Feder ist wenigstens im Biegebereich als Druckfeder ausgebildet und die einzelnen Windungen der Feder sind vollständig von einem Elastomer, vorzugsweise einem thermoplastischen Elastomer umhüllt. Die Enden der Feder sind auf zwei Zapfen derart fest angeordnet, z. B. durch auf die Zapfen angeordnete Gewindegänge, dass sich die Feder beim Spannen nicht von den Zapfen lösen kann. Einer der Zapfen weist dabei eine rohrförmige Öffnung zur Aufnahme des Antennenstabes auf.

Aus der Druckschrift US 4 179 698 ist eine mobile Antenne bekannt, die ein Strahlungselement aufweist, das in seiner effektiven Länge angepasst werden kann, um eine gewünschte Betriebsfrequenz ohne Veränderung der physikalischen Länge des Strahlungselements einstellen zu können. Das Strahlungselement ist in eine Hülse eingeschoben und durch einen deformierbaren Randabschnitt der Hülse in diese fest eingespannt. Am anderen Ende der Hülse ist eine Schraube in ein Innengewinde der Hülse eingeschraubt. Wenn die Schraube gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, so wird die Hülse gezwungen, sich entlang der Antennenachse nach oben zu bewegen. Wenn die Schraube im Uhrzeigersinn gedreht wird, so wird die Hülse veranlasst, entlang der Achse sich nach unten zu bewegen.

Aus der US 4 163 981 ist eine abstimmbare Antenne zur Montage auf dem Rahmen eines Fahrzeugs bekannt. Die Antenne umfasst eine Basis, die zur Montage am Fahrzeug angepasst ist, einen flexiblen Stab, der an seinem unteren Ende von der Basis getragen wird und einen drahtförmigen Leiter geringen Widerstandes, der spiralförmig um den Stab gewickelt ist. Die Windungen des Leiters im Bereich der Spitze des Stabes sind wahlweise beweglich, so dass die Antenne abgestimmt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße biegsame Antennenstrahler mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Halteelement eine rohrförmige Aufnahme für den Antennenstab aufweist und daß die rohrförmige Aufnahme an ihrer Außenseite ein gewindeartiges Profil aufweist, das in die Schraubenfeder eingeschraubt ist. Auf diese Weise kann die Halterung des Antennenstabes in die Schraubenfeder hinein verlagert werden, so daß das Halteelement nur geringfügig aus der Schraubenfeder herausragt und ein minimaler Abstand zwischen einer außerhalb der Schraubenfeder bzw. außerhalb des Halteelementes auf dem Antennenstab aufgebrachten Wicklung und der Schraubenfeder realisiert werden kann. Somit läßt sich bei einer erforderlichen Mindestlänge für die Schraubenfeder dennoch eine möglichst geringe elektrische Länge des Antennenstrahlers realisieren, die das Senden und Empfangen von Signalen in einem möglichst hochfrequenten Frequenzbereich ermöglicht.

Besonders vorteilhaft ist es, das Halteelement als verformbare Hülse auszubilden, deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Antennenstabes entspricht, so das sie beim Einbringen des Antennenstabs an ihrer Außenseite derart verformt wird, daß sich das gewindeartige Profil ergibt. Eine solche Hülse stellt einen besonders preisgünstigen Massenartikel dar, dessen Gewinde sich auch automatisch beim Einbringen des Antennenstabes durch Verformung ergibt und somit nicht separat hergestellt werden muß. Aufwand und Kosten bei der Herstellung des biegsamen Antennenstrahlers können somit reduziert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen biegsamen Antennenstrahlers möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, daß zwischen dem Antennenstab und der rohrförmigen Aufnahme ein Leitungsband eingelegt ist, das im Inneren der Schraubenfeder geführt ist und die Schraubenfeder elektrisch überbrückt. Auf diese Weise wird die Funktionalität des Halteelementes weiter erhöht, indem es auch noch zur Halterung und elektrischen Kontaktierung des Leitungsbands mit der Schraubenfeder dient. Durch die elektrische Überbrückung der Schraubenfeder durch das Leitungsband bleibt die elektrische Länge des biegsamen Antennenstrahlers auch bei Verbiegung der Schraubenfeder unverändert, so daß die Sende- und Empfangseigenschaften des biegsamen Antennenstrahlers nicht beeinträchtigt werden.

Vorteilhaft ist auch, daß eine auf dem Antennenstab angebrachte elektronische Wicklung mit dem Leitungsband verbunden ist. Somit ist eine direkte elektrische Kontaktierung ohne elektrische Zwischenverbinder zwischen der elektrischen Wicklung und dem Leitungsband möglich, so daß Material eingespart werden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt die einzige Figur einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäßen biegsamen Antennenstrahler.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur kennzeichnet 1 einen biegsamen Antennenstrahler 1, der eine Schraubenfeder 5 umfaßt. Die Schraubenfeder 5 ist auf einem Gewindebolzen 40 montiert, der beispielsweise an einer Fahrzeugkarosserie befestigt werden kann. Der biegsame Antennenstrahler 1 kann dann als Fahrzeugantenne verwendet werden. Der Gewindebolzen 40 umfaßt dabei ein Gewinde 45, das etwa dem Wickelschema der Schraubenfeder 5 entspricht und an einem ersten Ende 50 der Schraubenfeder 5 in diese hineingeschraubt ist. Da der Kerndurchmesser des Gewindes 45 des Gewindebolzens 40 größer ist als der Innendurchmesser der Schraubenfeder 5 entsteht auf diese Weise eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Schraubenfeder 5 und dem Gewindebolzen 40. Zwischen die Schraubenfeder 5 und das Gewinde 45 des Gewindebolzens 40 ist dabei noch ein Leitungsband 30 eingeklemmt. Sowohl die Schraubenfeder 5 als auch das Leitungsband 30 sind aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus einem Metall gebildet. Somit entsteht zwischen der Schraubenfeder 5 und dem Leitungsband 30 am ersten Ende 50 der Schraubenfeder 5 eine elektrisch leitende Verbindung.

An einem dem ersten Ende 50 der Schraubenfeder 5 gegenüberliegenden zweiten Ende 55 der Schraubenfeder 5 ist ein Halteelement 15 in die Schraubenfeder 5 eingeführt. Das Halteelement 15 umfaßt eine rohrförmige Aufnahme 20, in die ein Antennenstab 10 eingeführt ist. Die rohrförmige Aufnahme 20 weist an ihrer Außenseite ein z. B. gewindeartiges Profil 25, das etwa dem Wickelschema der Schraubenfeder 5 entspricht und am zweiten Ende 55 der Schraubenfeder 5 in diese hineingeschraubt ist. Da auch der Kerndurchmesser des gewindeartigen Profils 25 größer ist als der Innendurchmesser der Schraubenfeder 5, ist das Halteelement 15 mit dem eingeführten Antennenstab 10 form- und kraftschlüssig mit der Schraubenfeder 5 verbunden. Dabei kann das Halteelement 15 als verformbare Hülse, beispielsweise als verzinnte Bundhülse ausgebildet sein, deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Antennenstabes 10 entspricht, so daß sie beim Einbringen des Antennenstabes 10 an ihrer Außenseite derart verformt wird, daß sich das gewindeartige Profil 25 ergibt. Um die Einführung des Antennenstabes 10 in das Halteelement 15 zu vereinfachen, kann dieses an einem seiner Enden einen sich vergrößernden Durchmesser aufweisen. An diesem Ende wird das Halteelement 15 dann weniger oder gar nicht verformt, so daß dieses Ende nicht in die Schraubenfeder 5 eingeführt wird und folglich aus dieser herausragt. Durch das Halteelement 15 wird der Antennenstab 10 in der Schraubenfeder 5 gehalten und ragt in diese hinein.

Das Leitungsband 30 kann gemäß der Figur zwischen dem Antennenstab 10 und der rohrförmigen Aufnahme 20 eingelegt sein. Dazu wurde das Leitungsband 30 bereits vor Einführung des Antennenstabes 10 in die rohrförmige Aufnahme 20 eingelegt. Durch Einführung des Antennenstabes 10 in die rohrförmige Aufnahme 20 wird dann das Leitungsband 30 gegen die rohrförmige Aufnahme 20 gedrückt. Wenn sowohl das Leitungsband 30 als auch das Halteelement 15 mit der rohrförmigen Aufnahme 20 aus elektrisch leitfähigem Material gebildet sind, so entsteht auf diese Weise eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Leitungsband 30 und der rohrförmigen Aufnahme 20. Da auch die Schraubenfeder 5 aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist, entsteht auf diese Weise auch eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Leitungsband 30 und der Schraubenfeder 5 im Bereich des Halteelementes 15 und damit am zweiten Ende 55 der Schraubenfeder 5. Das Leitungsband 30 ist dabei im Inneren der Schraubenfeder 5 geführt. Durch die elektrische Kontaktierung des Leitungsbands 30 sowohl am ersten Ende 50 als auch am zweiten Ende 55 der Schraubenfeder 5 wird die Schraubenfeder 5 durch das Leitungsband 30 elektrisch überbrückt.

Auf dem Antennenstab 10, der beispielsweise als Glasfiberstab ausgebildet sein kann, ist eine elektrische Wicklung 35, beispielsweise in Form eines Metalldrahts, aufgebracht. Die elektrische Wicklung 35 kann dabei schon vor Einführung des Antennenstabes 10 in die rohrförmige Aufnahme 20 auf dem Antennenstab 10 aufgebracht sein. Nach Einführung des Antennenstabes 10 in die rohrförmige Aufnahme 20 liegt das der Schraubenfeder 5 bzw. dem Halteelement 15 zugewandte Ende der Wicklung 35 außerhalb der Schraubenfeder 5 und auch außerhalb der rohrförmigen Aufnahme 20. Dabei sollte der Antennestab 10 möglichst soweit in die rohrförmige Aufnahme 20 eingeführt sein, daß das dem Halteelement 15 zugewandte Ende der elektrischen Wicklung 35 möglichst wenig vom Halteelement 15 beabstandet ist. Dieses Ende kann zudem direkt mit dem Leitungsband 30 verlötet sein, wenn dieses genügend aus der rohrförmigen Aufnahme 20 außerhalb der Schraubenfeder 5 herausragt. Die auf diese Weise realisierte direkte Verbindung zwischen der elektrischen Wicklung 35 und dem Leitungsband 30 erfordert keine zusätzlichen Zwischenverbinder und spart somit Material ein.

Es kann auch vorgesehen sein, den Antennenstab 10 mit der vorher aufgebrachten Wicklung 35 so weit in die rohrförmige Aufnahme 20 einzuführen, daß das der Schraubenfeder 5 zugewandte Ende der elektrischen Wicklung 35 gegen das zwischen dem Antennenstab 10 und der rohrförmigen Aufnahme 20 liegende Leitungsband 30 drückt und auf diese Weise eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der elektrischen Wicklung 35 und dem Leitungsband 30 zustande kommt. Das der Schraubenfeder 5 zugewandte Ende der elektrischen Wicklung 35 befindet sich in diesem Fall innerhalb der rohrförmigen Aufnahme 20 und ist durch den Antennenstab 10 in diese eingeklemmt.

Für den Fall, daß die Verbindung zwischen der elektrischen Wicklung 35 und dem Leitungsband 30 durch Löten erfolgt und das der Schraubenfeder 5 zugewandte Ende der elektrischen Wicklung 35 außerhalb der rohrförmigen Aufnahme 20 liegt, kann die elektrische Wicklung 35 auch nach Einbringen des Antennenstabes 10 in die rohrförmige Aufnahme 20 auf dem Antennenstab 10 angebracht werden. Für den Fall, daß das der Schraubenfeder 5 zugewandte Ende der elektrischen Wicklung 35 in Kontaktierung mit dem Leitungsband 30 in der rohrförmigen Aufnahme 20 eingeklemmt werden soll, muß die elektrische Wicklung 35 bereits vor Einbringen des Antennenstabes 10 in die rohrförmige Aufnahme 20 auf den Antennstab 10 aufgebracht worden sein. Außerdem empfiehlt sich in diesem Fall die Ausbildung zumindest des der Schraubenfeder 5 zugewandten Endes der elektrischen Wicklung 35 als Flachdraht, damit eine möglichst gute Kontaktierung mit dem Leitungsband 30 beim Einklemmen innerhalb der rohrförmigen Aufnahme 20 ermöglicht wird.

Das Leitungsband 30 innerhalb der Schraubenfeder 5 ist ausreichend lang gewählt, um Biege- und Dehnbewegungen der Schraubenfeder 5 nachvollziehen zu können, ohne zu reißen oder diese Bewegungen zu beeinträchtigen.

Die Schraubenfeder 5 beeinflußt die elektrische Länge des Antennenstrahlers 1. Wird die Schraubenfeder 5 verbogen oder gedehnt, so erhöht sich die elektrische Länge des Antennenstrahler 1. Dies beeinflußt den empfangbaren Frequenzbereich und somit auch die Antennenimpedanz und ihre Anpassung an in der Figur nicht dargestellte weitere Empfangsschaltungen. Durch Verwendung des Leitungsbands 30 wird jedoch die Schraubenfeder 5 elektrisch überbrückt, so daß die elektrische Länge des Antennenstrahlers 1 bei Verbiegung oder Dehnung der Schraubenfeder 5 im Vergleich zum unverbogenen und ungedehnten Zustand nicht vergrößert wird.

Der Gewindebolzen 40 ist ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus einem Metall, gebildet, so daß am ersten Ende 50 der Schraubenfeder 5 eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Gewinde 45 des Gewindebolzens 40, der Schraubenfeder 5 und dem zwischen die Schraubenfeder 5 und das Gewinde 45 des Gewindebolzens 40 eingeklemmten Leitungsband 30 besteht.

Für die elektrische Länge des Antennenstrahlers 1 ergibt sich somit als Mindestwert der Abstand zwischen dem der Schraubenfeder 5 abgewandten Ende des Gewindebolzens 40 und dem der Schraubenfeder 5 abgewandten Ende des Halteelementes 15. Die Länge der Schraubenfeder 5 muß dabei so gewählt werden, daß sie bei einer Verbiegung nicht verformt wird, sondern wieder in ihre Ausgangslage zurückfedert. Eine solche Verformung der Schraubenfeder 5 wird verhindert, wenn die Länge und der Außendurchmesser der Schraubenfeder 5 genügend groß sind. Dabei kann eine Reduzierung der Länge der Schraubenfeder 5 in einem gewissen Maß durch eine Erhöhung des Außendurchmessers der Schraubenfeder 5 zur Verhinderung von Verformungen die beim Biegen der Schraubenfeder 5 auftreten kompensiert werden.

Bei einer Länge der Schraubenfeder 5 von 36 mm, einer Länge des Gewindebolzens 40 außerhalb der Schraubenfeder 5 von 12 mm und einer Länge des Halteelementes 15 außerhalb der Schraubenfeder 5 von 5 mm ergibt sich als Mindestwert für die elektrische Länge des Antennenstrahlers 1 ein Wert von 53 mm. Bei der Verwendung des Antennenstrahlers 1 als Lambda/4-Strahler lassen sich bei diesem Mindestwert für die elektrische Länge Signale bei einer Frequenz von 1364 MHz besonders gut senden und empfangen. Bei einer solchen elektrischen Länge können auch noch Signale im E-Netz bei 1800 MHz gesendet und empfangen werden.

Wird der Antennenstrahler 1 als Kombinationsantenne für mehrere Frequenzbereiche eingesetzt, so ist unmittelbar oberhalb des Halteelementes 15 eine Sperrspule 60 für Signale des E-Netzes am Antennenstab 10 aufzubringen, damit oberhalb der Sperrspule 60 von der elektrischen Wicklung 35 empfangene Signale z. B. des E-Netzes gesperrt werden und nicht zu einer dem Gewindebolzen 40 nachgeschalteten Empfängerschaltung durchgelassen werden. Eine weitere Sperrspule für z. B. Signale des D-Netzes in einem Frequenzbereich um 900 MHz kann oberhalb der Sperrspule 60 für das E-Netz am Antennenstab 10 aufgebracht sein in einem Abstand von dem der Schraubenfeder 5 abgewandten Ende des Gewindebolzens 40 in Höhe einer Viertels-Wellenlänge der Frequenz von 900 MHz und damit bei diesem Beispiel von etwa 8,3 cm. Der Antennenstrahler 1 ermöglicht so das Senden und Empfangen von z. B. Signalen im E-Netz zwischen der Sperrspule 60 für das E-Netz und dem der Schraubenfeder 5 abgewandten Ende des Gewindebolzens 40. Der Antennenstrahler 1 ermöglicht weiterhin das Senden und Empfangen von z. B. Signalen im D-Netz zwischen der Sperrspule für das D-Netz und dem der Schraubenfeder 5 abgewandten Ende des Gewindebolzens 40. Die beiden Sperrspulen sind dabei Teil der elektrischen Wicklung 35. Geht die elektrische Wicklung 35 bei entsprechender Länge des Antennenstabes 10 auf der der Schraubenfeder 5 abgewandten Seite über die Sperrspule für das D-Netz hinaus, so lassen sich bei der auf diese Weise erzielbaren elektrischen Länge auch Signale in einem Frequenzbereich unterhalb des D-Netzes versenden und empfangen, beispielsweise könnten bei entsprechender elektrischer Länge mit dem Antennenstrahler 1 dann auch Rundfunksignale empfangen werden.

Durch den erfindungsgemäßen Antennenstrahler 1 ist es jedoch möglich, die mindestens erforderliche elektrische Länge bei vorgegebenen Eigenschaften der Schraubenfeder 5 auf ein Minimum zu reduzieren und damit einen maximalen Frequenzbereich zum Senden und/oder Empfangen zu erzielen.

Claims (4)

1. Biegsamer Antennenstrahler (1) mit einer Schraubenfeder (5) zur Aufnahme eines Antennenstabes (10) mittels eines Halteelementes (15), das einerseits den Antennenstab (10) trägt und andererseits mit der Schraubenfeder (5) verschraubt ist, wobei das Halteelement (15) eine rohrförmige Aufnahme (20) für den Antennenstab (10) aufweist und wobei die rohrförmige Aufnahme (20) an ihrer Außenseite ein gewindeartiges Profil (25) aufweist, das in die Schraubenfeder (5) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (15) als verformbare Hülse ausgebildet ist, deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Antennenstabes (10) entspricht, so daß sie beim Einbringen des Antennenstabes (10) an ihrer Außenseite derart verformt wird, daß sich das gewindeartige Profil (25) ergibt.

2. Biegsamer Antennenstrahler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antennenstab (10) und der rohrförmigen Aufnahme (20) ein Leitungsband (30) eingelegt ist, das im Innern der Schraubenfeder (5) geführt ist und die Schraubenfeder (5) elektrisch überbrückt.

3. Biegsamer Antennenstrahler (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenstab (10) als Glasfiberstab ausgebildet ist und eine elektrische Wicklung (35) aufweist.

4. Biegsamer Antennenstrahler (1) nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Wicklung (35) mit dem Leitungsband (30) verbunden ist.