DE2228799A1

DE2228799A1 - Antenneneinrichtung

Info

Publication number: DE2228799A1
Application number: DE19722228799
Authority: DE
Inventors: Kyohei Fujisawa; Suyama Nobuyuki Chigasaki; Hiroi Yoshiyasu; Ito Hideo; Haruki Hiroshi; Ogawa Takao; Yokohama; Kobayashi Tsutomu Kadoma Fujimoto (Japan). P
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-06-14
Filing date: 1972-06-13
Publication date: 1972-12-21
Also published as: US3805269A; CA973261A; GB1367232A; FR2141870B1; FR2141870A1

Description

PATENTANWALTSBÜRO TEL. (0811) 53 0211 TELEX: β-24 303 topat

PATENTANWÄLTE

München: Frankfurt/M.:

Dipl.-Chem.Dr.D.Thomsen DIpI.-Ing. W. Wilnkeuff

Dipl.-Ing. H. Tiedtke (Fuchihohl 71) Dipl.-Ghem. Q. Bühling
Dlpl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers

8000 München 2

Kalser-Ludwlg-Platz 6 13. Juni 1972

Matshushita Electric Industrial Co., Ltd. Osaka, Japan

Antenneneinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenneneinrichtung mit vergleichsweise kleinen Abmessungen und insbesondere auf eine Einrichtung, die gut kompensierte Impedanzkennwerte hat und einen guten Antennenwirkungsgrad erhalten läßt.

Im allgemeinen haben kleine Linearantennen, deren Länge ausreichend kleiner als eine halbe Wellenlänge ist, einen Impedanzkennwert, dessen Widerstandskomponente relativ klein und dessen kapazitive Komponente relativ groß ist. Daher ist der Fehlanpassungsverlust bei einem Empfänger entsprechend groß.

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Zur Kompensierung einer einer solchen Impedanzcharakteristik wurde bisher eine Induktivität mit konzentrierten Konstanten (oder eine Spule) mit der Antenne an deren mittleren Abschnitt oder an deren Steueranschlüssen verbunden. Infolge eines Verluste in der Induktivität (Spule) bewirkte eine solche Belastung eine Verringerung des Antennenwirkungsgrades. Ferner ist die Strahlungsimpedanz der Antenne gewöhnlich klein.

Mit der Erfindung werden die im vorhergehenden erwähnten Nachteile kleiner Antennen beseitigt, indem sie mit Induktivitäten mit verteilten Konstanten belastet werden.

Mit der Erfindung wird eine kleine Antenne geschaffen, die eine lange Lebensdauer besitzt und einfach gehandhabt werden kann.

Mit der Erfindung wird eine kleine Antenne geschaffen, die als Verbundantenne (zusammengesetzte Antenne) leicht gebildet werden kann.

Dazu besitzt die erfindungsgemäß Antenne eine ausgerichtete Serie Linearleiter, deren Gesamtlänge wesentlich kürzer als eine halbe Wellenlänge im Arbeitsfrequenzband ist, und eine Anzahl Übertragungsleitungen vom Zweidraht-Paralleltyp in verteilten Konstanten, die an ihrem einen Ende kurzgeschlossen sind und die an ihrem anderen Ende zwischen zwei benachbarte Leiter der Serie Linear leiter geschaltet sind.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an AuBführungßbeispielen näher erläutert. .

Fig. 1 zeigt den Grundaufbau einer Zweidrahtübertragungsleitung für verteilte Konstanten;

Fig. 2 bis 5 zeigen verschiedene Formen von erfindungsgemäßen Antennen;

Fig. 6 zeigt ein Diagramm sum Vergleich der Impedanzbeziehungen zwischen der erfindungsgemäßen Antenne und der konventionellen Antenne;

Fig. 7 bis 9 zeigen abgeänderte Formen der erfindungsgemäßen Antenne;

Fig. 10s, bis 10c zeigen eine praktische Ausführungsform flsr erfindungsgemäßen Antenne; und

Figc 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne.

In Fig. 1 ist eine übertragungsleitung für verteilte Konstanten vom Zweidrahtparalleltyp gezeigt, die am Lastende kurzgeschlossen ist und deren Leitungsimpedanz am Sendeende a, a¹ eine induktive Komponente Z enthält, die durch die folgende Formel ausgedrückt wird;

Z = JW tanßl (I)

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wobei W₀ der Wellenwiderstand der Leitung ist, b die Phasenkonstante und 1 die Länge der Leitung.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne dargestellt, bei der eine Anzahl kurzgeschlossener Übertragungsleitungen 2 - gemäß Darstellung in Fig. 1 nacheinander an ein Antennenelement 1 angeschlossen sind.

Mit dieser Gestaltung wird die induktive Komponente jeder übertragungsleitung 2 in Serie zu der Impedanz des Antennenelements 1 addiert, das eine große kapazitive Komponente hat. Ferner wird der Strahlungsstrom den Übertragungsleitungen 2 aufgelagert.

In den Fig. 3 und ¹J sind weitere Aus führungs formen

der erfindungsgemäßen Antenne dargestellt. Die Ausführungsform

nach Fig. 3 besitzt eine Anzahl gefalteter Übertragungsleitungen

3, während die Aus führungs form nach Fig. ¹I gekrümmte übertragungsleitungen 4 besitzt.

Die obigen Ausführungsformen sind zwar als Dipolantennen dargestellt; es ist jedoch zu bemerken, daß die Erfindung mit gleicher Wirkung ebenfalls bei monopolen Antennen gemäß Darstellung in Fig. 5 anwendbar ist.

Gemäß obigen Ausführungen ist das Antennenelement mit induktiven Komponenten mit geringen Verlusten belastet, und der Antennenwirkungsgrad ist nicht verschlechtert. Da der Strah-

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lungsstrom den Belastungsübertragungsleitungen aufgelagert ist, ist die wirksame Länge der Antenne äquivalent vergrößert; der Strahlungswiderstand wird dadurch 8 bis 10 mal multipliziert. Es wird somit eine kleine Antenne geschaffen, mit der der Verlust infolge ihrer Fehlanpassung an den Empfänger im Resonanzzustand minimal gemacht ist.

Mit der Erfindung wird ferner eine Breitbandcharakteristik erreicht, die gleich oder sogar besser als die einer Normalschraubenantenne mit entsprechender Länge ist.

In dem Diagramm nach Fig. 6 sind die Impedanzkennwerte einer erfindungsgemäßen Antenne (A) von 60 cm Länge und die Impedanzkennwerte für eine Schraubenantenne (B) entsprechender Länge dargestellt.

Ferner kann der Antennenwirkungsgrad vergrößert werden, indem die Länge oder der Wellenwiderstand der Belastungsübertragungsleitungen entsprechend den jeweiligen Belastungsstellen geändert wird oder indem die Zwischenräume zwischen benachbarten Übertragungsleitungen geändert werden* Wie aus der im vorhergehenden angegebenen Formel (I) ersichtlich ist, kann die Impedanz Z nämlich geändert werden, indem der Wert des Wellenwiderstandes W- oder die Länge 1 der Leitung geändert wird. In der Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Längen 1. bis Ic der jeweiligen übertragungsleitungen geändert, während die Zwischenräume w gleich sind. Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform ist mit Übertragungsleitungen gleicher Länge 1 belastet, die jedoch

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in unterschiedlichem Abstand W₁ bis w,- stehen. Andererseits zeigt die Fig. 9 eine Ausführungsform, bei der die Wellenwiderr stände W_Ql bis W_Q, der Belastungsübertragungsleitungen in Abhängigkeit von den Belastungsstellen längs der Antenne geändert sind. In den Fig. 7 bis 9 repräsentiert die Strecke 2h die Gesamtlänge der Antenne.

Für die erfindungsgemäße Antenne ist es wichtig, daß sie in einer solchen Form gebildet wird, die einen einfachen Aufbau, stabile Kennwerte und einfache Handhabung der Antenne gewährleistet. Im folgenden wird ein Beispiel einer solchen Antenne beschrieben.

Gemäß Darstellung in Fig. 10a, 10b und 10c ist ein aus einem dielektrischen Material gebildeter Trägerzylinder 11 mit einem Loch 15 versehen, das als Auslaß für Zuführungen dient, Auf einer elastischen Folie 12 aus einem isolierenden Material ist ein leitendes Material in dem Muster von Antennenelementen 13, die mit kurzgeschlossenen Übertragungsleitungen 14 belastet sind, durch bekannte Druckschalttechnik aufgebracht. Die elastische Folie 12, auf der das leitende Antennenmuster aufge-

bracht ist, ist innerhalb des Trägerzylinders 11 derart angeordnet, daß sie durch ihre eigene Elastizität gegen die Zylinderinnenwand gedrückt wird. Somit wird die Folie 12 sicher in dem Zylinder 11 gehalten, wie dies in Fig. 10c dargestellt ist. In der obigen Ausführungsform wurde zwar ein zylindrisches Rohr verwendet; es ist jedoch zu bemerken, daß die gleichen Wirkungen durch Verwendung eines Rohrs mit quadratischem Querschnitt

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erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Antenne, die in der im vorhergehenden beschriebenen Weise hergestellt wurde, hat die folgenden Vorteile. Es können Antennen mit jedem komplizierten Muster mit sehr genauen Abmessungen und guter Gleichförmigkeit in Massenproduktion leicht hergestellt werden. Da das Antennenelement durch den dielektrischen Zylinder geschützt wird, wird es ferner nur wenig durch Wetter oder salzigen Wind beeinflußt und erleidet ebenfalls kaum mechanische Beschädigung. Somit kann eine lange Lebensdauer erwartet werden. Ferner hat die beschriebene Antennenanordnung einen sehr einfachen Aufbau, da die bedruckte Folie mit ihrer eigenen Elastizität sicher in dem Trägerzylinder gehalten wird und keine Befestigungseinrichtung erforderlich ist. Somit sind die Produktionskosten entsprechend niedrig.

In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne dargestellt. In der gezeigten Anordnung bildet die erfindungsgemäße Antenne 20 einen Teil einer Verbundantenne; der andere Teil ist eine Stabantenne 2k. Die Antenne 20 besitzt einen Träger 21, der beispielsweise eine quadratische Stange aus einem dielektrischen Material, wie Polystyrol, sein kann, ein Antennenelement 23, das eine Serie Leiterstreifen, beispielsweise aus Metallfolie, sein kann, die an den Träger 21 längs dessen einer Längskante befestigt sind, und Kompensierungselemente 22, die eine Anzahl von zwei parallelliegenden Leitungen eines Leiters sind, der an dem Träger 21 befestigt

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ist, wobei ein Ende der beiden Leitungen mit dem Antennenelement verbunden ist und das andere Ende kurzgeschlossen ist. Der Träger 21 ist im mittleren Abschnitt des Quadratquerschnitts mit einem Loch längs seiner Längsachse versehen. Dieses Loch dient zum Stützen der Stabantenne 2^1, die auf einem Frequenzband arbeitet, dae von dem Frequenzband für die erste Antenne 20 verschieden ist. Da beide Antennen über einen gemeinsamen Einspeisungspunkt betrieben werden können, wird eine Verbundantenne mit geringen Abmessungen erhalten, die als Einzelantenne in Erscheinung tritt. Ferner trägt die zweite oder Stabantenne 2H zur Vergrößerung der mechanischen Festigkeit der Verbundantenne bei.

Mit der Erfindung wird somit eine Antenneneinrichtung geschaffen, die ein lineares Element aus einem Leiter mit einer Länge aufweist, die ausreichend kürzer als eine halbe Wellenlänge ist, und eine Anzahl paralleler Doppeldrahtübertragungsleitungen für verteilte Konstanten, die an ihrem freien Ende kurzgeschlossen sind, wobei die Übertragungsleitungen nacheinander längs des linearen Leiterelements angeordnet und mit diesem Element verbunden sind, wodurch die Kompensation der Impedanzkennwerte der Antenne erreicht wird, ohne den Antennenwirkungsgrad zu verschlechtern.

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Claims

Patentansprüche

1.)Antenneneinrichtung,gekennzeichnet durch eine

ν,/

ausgerichtete Reihe Linearleiter (1), deren Gesamtlänge wesentlich kürzer als eine halbe Wellenlänge im Arbeitsfrequenzband ist, und eine Anzahl Zweidrahtparallel-übertragungsleitungen (2) für verteilte Konstanten, die an ihrem einen Ende kurzgeschlossen sind und mit ihrem anderen Ende zwischen zwei benachbarte Leiter (1) der Reihe Linearleiter (1) geschaltet sind.

2. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Anordnung auf einer Folie (12) aus elastischem dielektrischem Material, die in einem Rohr (11) aus dielektrischem Material angeordnet ist.

3. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Anordnung auf der Oberfläche einer Stange (21) aus dielektrischem Material.

4. Antenneneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Stange(21)längs ihrer Längsachse mit einer Leiterstange(24)versehen ist, die als andere auf einem anderen Frequenzband arbeitende Antenne dient, wobei der Einspeisungspunkt für beide Antennen gemeinsam ist, wodurch die Antenneneinrichtung einen Teil einer Verbundantenne bildet.

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