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Nach Art eines Koaxialkabels aufgebaute Antenne.
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Die Erfindung bezieht sich generell auf Antennen und insbesondere
auf ein geschlitztes Koaxialkabel verwendende Schlitzantennen für ein drahtloses
Verkehrs-Nachrichten- und Steuersystem.
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Als übliche Antenne für Fahrzeuge kann häufig eine normale Dipolantenne
verwendet werden. Diese Antenne vermag eine elektromagnetische Welle aufzunehmen,
die aus einem geschlitzten Koaxialkabel ausgetreten ist. Ferner vermag die betreffende
Antenne, die durch äussere Hindernisse reflektierte Welle der betreffenden elektromagnetischen
Welle sowie externe Störungen von anderen Nachrichtensystemen und mechanischen Einrichtungen
aufzunehmen. Die betreffende Antenne ist dabei insgesamt für von anderen unerwünschten
elektromagnetischen Wellen herrührenden Interferenzen bzw.
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Überlagerungen leistungsschwach, weshalb es nicht wünschenswert ist,
eine solche Antenne für ein Verkehers-Nachrichtensystem zu verwenden, bei dem eine
Signalübertragung hoher Qualität gefordert ist.
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Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine nach Art
eines geschlitzten Koaxialkabels gebaute Antenne zu schaffen, die sich für die Verwendung
in einem Verkehrs-Nachrichtensystem besonders gut eignet.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungsgemäss durch
eine aus einem Koaxialkabel bestehende Fahrzeug-Antenne, deren Aussenleiter mit
Schlitzen versehen ist, die periodisch längs der Leitungsachse angeordnet sind.
Das Verhältnis der Wellenlänge des Wellenleiters zur Wellenlänge des freien Raums
und die Schlitzanordnung der Antenne sind dabei entsprechend den Werten eines geschlitzten
Koaxialkabels gewählt. Damit ist die Strahlungseigenschaft dieser Antenne ziemlich
die gleiche wie die eines geschlitzten Koaxialkabels, wodurch den grundsätzlichen
Bedingungen genügt wird, die für eine Fahrzeug-Antenne in einem Verkehrs-Nachrichtensystem
gefordert sind, in welchem ein geschlitztes Koaxialkabel verwendet wird. Die betreffende
Antenne kann dabei als kreisförmige, rechteckförmige oder streifenförmige Koaxialleitung
ausgebildet sein.
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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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geschlitztes Fig. 1a zeigen schematisch die bei einer für ein/Koaxial-und
1b kabel verwendeten Antene erforderliche Richtwirkung.
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Fig. 2 zeigt ein geschlitztes Koaxialkabel mit in Zick-Zackform angeordneten
Schlitzen.
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Fig. 3a zeigt den Aufbau einer Antenne gemäss der Erfindung.
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Fig. 3b zeigt ein Anschlussteil für diese Antenne.
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Fig. 4a zeigen weitere Ausführungsformen des Aufbaues und 5 einer
Antenne gemäss der Erfindung.
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Fig. 4b zeigt ein Anschlussteil bzw. einen Stecker für die in Fig.
4a dargestellte Antenne.
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Fig. 6 zeigt die relative Anordnung eines geschlitzten Koaxialkabels
und einer Antenne gemäss der Erfindung.
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In Fig. la und ib ist die Richtwirkung einer in Verbindung mit einem
geschlitzten Koaxialkabel verwendeten Fahrzeug-Antenne veranschaulicht. Ferner ist
die Richtwirkung des betreffenden Kabels veranschaulicht. Dabei ist das geschlitze
Koaxialkabel mit 1 bezeichnet, mit 2 ist die Richtwirkung der Schlitzwelle des geschlitzten
Koaxialkabels bezeichnet. Mit 3 ist eine ausserhalb eines Fahrzeugs angebrachte
Fahrzeug-Antene bezeichnet, und mit 4-ist die Richtcharakteristik dieser Antenne
bezeichnet.
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Die Richtcharakteristik 4 einer Fahrzeug-Antenne wird grundsätzlich
entsprechend der Richtcharakteristik 2 der Schlitzwelle eines geschlitzten Koaxialkabels
gewählt, und zwar in dem gesamten benutzten Frequenzbereich. Der Grund hierfür liegt
in der Realisierung der gewünschten Kopplung zwischen der Antenne und dem Kabel.
Darüber hinaus ist der Kopplungsverlust, der als Verhältnis der übertragenen Leistung
innerhalb des Kabels zu der empfangenen Kopplungsleistung durch eine Fahrzeug-Antenne
definiert ist, ein sehr bedeutender Wert beim Bau eines Verkehrs-Nachrichtensystems.
Es ist dabei wünschenswert, dass der Kopplungsverlust so klein wie möglich gemacht
wird. Daneben ist es grundsätzlich erforderlich, dass eine Fahrzeung-Antene einen
einfachen Aufbau hat und leicht gewartet werden kann,
noch das Merkmal
auf, dass die abgestrahlte elektr magnetische Welle daran gehindert ist, zu der
Rückseite hin zu gelangen, das heisst zu der anderen Seite als der geschlitzten
Seite der Antenne. Der Grund hierfür liegt darin, dass dem Aussenleiter ein rechteckförmiger
Querschnitt gegeben ist, und dass die Schlitze in der breiteren Seite vorgesehen
sind.
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Damit erfordert diese Antenne keine spezielle Reflex ionsplatte. Darüber
hinaus kann die betreffende Antenne aus flachen Platten zusammengesetzt werden,
so dass ihre Herstellung äusserst einfach ist. Im übrigen sind mit dieser Antene
weniger Beschränkungen hinsichtlich des Platzes gegeben, an der diese ausserhalb/sich
bewegenden Objekts anzubringen ist. Die Antene weist somit ausgezeichnete charakteristische
Merkmale auf.
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In Fig. 4b ist ein Beispiel eines Überganas-Steckers gezeigt, der
an beiden Enden der Koaxialleitung dieser Antenne anzubringen ist. Der betreffende
Stecker ist mit einem Sender-Empfänger oder mit einem nichtreflektierenden Abschluss
zu verbinden.
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In Fig. 5 ist ein drittes Beispiel dargestellt, gemäss dem die in
Fig. 4 dargestellte Antenne noch weiter verbessert ist. Dabei zeigt Fig. 5 eine
vollständig platte Antenne, die aus aneinander befestigten Elementen aufgebaut ist,
nämlich aus einem bandförmigen Metalleiter 13, 14 und aus einem streifenförmigen
Metalleiter 15. Diese Elemente sind mit zwischen ihnen liegenden thermoplastischen
Isolationsfilmen 16 zu einem zusammenhängenden Körper zusammengefasst. Obwohl diese
Antenne die Form einer Platte aufweist, ist sie von der Konstruktion her eine Koaxialleitung,
bei der die Aussenleiter durch die Elemente 13 und 14 gebildet sind und bei der
der Innenleiter durch das Element 15 gebildet ist. Auf der dem geschlitzten Koaxialkabel
gegenüberliegenden Seite 13 sind Schlitze 101, 102 ... vorgesehen, bezüglich welcher
etwa das Gleiche gilt, wie für die
Beispiele gemäss Fig. 3 und 4.
Entsprechend den Überlegungen zu den zuvor betrachteten Ausführungsformen ist auch
hier das Wellenlängen-Kontraktionsverhältnis der Antenne so gewählt, dass es mit
dem Wellenlängen-Kontraktionsverhältnis des geschlitzten Koaxialkabels bereinstimmt.
Zu diesem Zweck wird das Verhältnis der Isolationsfilme 16 zu dem Querschnitt der
Antenne entsprechend gewählt.
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In elektrischer Hinsicht unterscheidet sich die vorliegende Antenne
nicht von den Antennen gemäss den zuvor betrachteten beiden Ausführungsformen. Sie
besitzt daher sämtliche Eigenschaften bzw. Merkmale der zuvor betrachteten Antennen.
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Darüber hinaus kann die vorliegende Antenne so hergestellt werden,
dass ihr Porm der Porm einer Platte entspricht, so dass sie eine Flexibilität aufweist,
die bei den anderen Antennen nicht festzustellen ist. Die vorliegende Antenne weist
damit einen erheblichen Vorteil im Hinblick auf ihren Gebrauch und ihre Wartung
auf.
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In Fig. 6 ist die Beziehung zwischen den Positionen der Antenne gemäss
der Erfindung und dem geschlitzten Koaxialkabel veranschaulicht. Mit 1 ist dabei
das geschlitzte Koaxialkabel bezeichnet, mit 17 ist ein Sender oder ein Empfänger
bezeichnet, mit 18 ist die Antenne gemäss der Erfindung bezeichnet, mit 19 der Empfänger
oder der Sender an dem sich bewegenden Objekt, und mit 20 ist eine künstliche Last
bezeichnet.
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Zwischen einem längs des Kabels 18 sich bewegenden Fahrzeug, das eine
mit dem Sender oder Empfänger 19 verbundene Antenne 18 trägt und dem Empfänger oder
Sender 17 an einer Bodenstation wird über die Wellenkopplung 2 und ein am Boden
liegendss geschlitztes Koaxialkabel eine stabile Fahrzeug-Nachrichten-Verbindung
hergestellt.
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Im vorstehenden ist ausgeführt worden, dass die Antenne gemäss der
Erfindung derart ausgezeichnete Eigenschaften aufweist, dass ihr Aufbau und der
Mechanismus für ihre Erregung sehr einfach sind, da das System einer koaxial fortschreitenden
Wellenleitung stets benutzt wird und da die Strahlungskeulen der Antenne und des
geschlitzten Koaxialkabels bei irgendeiner gewünschten Frequenz gleichgemacht sind.
Erreicht wird dies dadurch, dass die Schlitzstruktur und das Wellenlängen-Kontraktionsverhältnis
der Antenne so gewählt sind, dass sie mit entsprechenden Werten des geschlitzten
Koaxialkabels übereinstimmen. Schliesslich ist eine stabile Nachrichtenverbindung
durch Verwendung einer Antenne gemäss der Erfindung möglich, und im übrigen ist
die Handhabung und Wartung der Antenne gemäss der Erfindung einfach. Wenn es überdies
erwünscht ist, die Länge der Antenne zu ändern, wie zum Beispiel dann, wenn die
Antenne zum Zwecke der Herabsetzung des Kopplungsverlustes länger gemacht wird,
kann die in Fig. 3 bis 5 gezeigte Antenne eine Einheit bilden. Dieses Ziel kann
dabei dadurch erreicht werden, dass entsprechende Elemente einfach längs miteinander
verbuden werden. Damit eignet sich die betreffende Antenne für einen sehr grossen
Bereich von Anwendungsfällen.