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Flexible Stabantenne Die Erfindung betrifft eine flexible Stabantenne,
insbesondere für tragbare Funkgeräte oder dgl., deren in einem Fußteil gehaltener
Antennenstab als Schraubenfeder ausgeführt ist.
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Stabantennen für tragbare Funkgeräte oder andere mobile drahtlose
Nachrichtengeräte sollen in besonders hohem Maß flexibel sein und sollen nach jeder
Auslenkung wieder die ursprüngliche Lage einnehmen. Ein aperiodisches, mechanisches
Einschwingen in die Ruhelage ist dabei insbesondere bei
Verwendung
an tragbaren Funkgeräten von geringerer Bedeutung.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 802 094 ist eine Peitschenantenne
für Kraftfahrzeuge bekannt, deren Antennenstab über eine Schraubenfeder mit einem
am Kraftfahrzeug zu befestigenden Antennenfuß mechanisch verbunden ist. Die elektrische
Verbindung des Antennenstabs mit dem Nachrichtengerät, z.B. einem Empfänger, erfolgt
über einen durch die Schraubenfeder hindurchgeführten Leiter. Die Flexibilität einer
derartigen Stabantenne reicht jedoch bei Verwendung an einem tragbaren Nachrichtengerät
nicht aus: Die größtmögliche beschädigungsfreie Auslenkung aus der Ruhelage dürfte
bei weniger als + 60° liegen.
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Flexibler sind Stabantennen, die aus einem Stahlband bestehen.
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Die Flexibilität ist jedoch nicht nach allen Auslenkungsrichtungen
gewährleistet, da das Stahlband nicht in Richtung seiner Breitenausdehnung gebogen
werden kann.
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Schließlich ist auch eine Fahrzeugantenne bekannt geworden (deutsches
Gebrauchsmuster 7 418 783), deren Antennenstab zur Verkürzung der mechanischen Antennenlänge
gegenüber der elektrischen Antennenlänge aus einem in Form einer Druckfeder mit
beabstandeten Windungen spiralenförmigen Leiter besteht.
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Die Druckfeder ist von Kunststoff umgeben. Die Flexibilität dieser
Fahrzeugantenne ist ebenfalls begrenzt; es sind lediglich Auslenkungen von + 450
aus der Ruhelage erreichbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine flexible Stabantenne anzugeben,
die allseitig um einen beliebigen Winkel beschädigungsfrei ausgelenkt werden kann,
und die danach die ursprüngliche Stabform der Ruhelage wieder einnimmt. Insbesondere
soll die
Stabantenne zu einem Kreis gebogen bzw. eingerollt werden
können.
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Ausgehend von der eingangs näher erläuterten flexiblen Stabantennen
löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß die Schraubenfeder anliegend gewickelte
und elastisch aneinandergedrückte Windungen aufweist. Die Schraubenfeder wirkt bei
dieser Ausgestaltung als Zugfeder; sie kann ohne weiteres um wenigstens 3600 aus
ihrer Ruhelage ausgelenkt werden, ohne bleibende Deformierung befürchten zu müssen.
Darüber hinaus kann die Stabantenne billig hergestellt werden, da derartige Schraubenfedern
"endlos" hergestellt werden können.
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Als günstig hat es sich erwiesen, wenn der Innendurchmesser der Schraubenfeder
im Größenordnungsbereich des Drahtdurchmessers der Schraubenfeder liegt, vorzugsweise
zwischen dem zwei bis zehnfachen des Drahtdurchmessers gewählt ist. Hierdurch wird
einerseits ausreichende Flexibilität sichergestellt und andererseits wird sicheres
Wiederaufrichten aus jeder Lage gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Schraubenfeder
über ihre ganze Länge durch einen im Inneren der Schraubenfeder angeordneten, elektrischen
Kurzschlußleiter kurzgeschlossen ist. Die elektrische Länge des Antennenstabs bleibt
somit auch bei einer Auslenkung aus seiner Ruhelage konstant.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Schraubenfeder mit einem mattschwarzen
Schrumpfschlauch aus einem Kunststoff auf Polyolefin-Basis überzogen ist. Dies hat
nicht nur den Vorteil der Blendfreiheit des Antennenstabs, sondern der Antennenstab
wird darüber hinaus elektrisch isoliert und gegen Korrosion geschützt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die auch bei anderen Ausführungsformen
von Stabantennen von Bedeutung sein kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil
als Koaxialleitung ausgebildet ist, deren Außenleiter an seiner dem Antennenstab
abgekehrten Stirnseite eine als Außenleiteranschluß einer Koaxialsteckvorrichtung
dienende Überwurfhalterung, vorzugsweise eine überwurfmutter trägt und deren Innenleiter
an einem Ende den Antennenstab trägt und am anderen Ende als Innenleiteranschluß
der Koaxialsteckvorrichtung ausgebildet ist, bei der zwischen dem Innenleiter und
dem Außenleiter eine Isolierhülse angeordnet ist. Auf diese Weise kann der mit dem
Antennenstab verbundene Innenleiteranschluß der Koaxialsteckvorrichtung mechanisch
entlastet werden. Der rohrförmige Außenleiter stützt den Innenleiter, an dem der
Antennenstab befestigt ist, an der Überwurfhalterung ab.
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Zur Befestigung des Innenleiters und des Außenleiters aneinander können
der Innenleiter und/oder der Außenleiter auf die Isolierhülse geschraubt und/oder
geklebt werden. Insbesondere das Einkleben des Innenleiters in die Isolierhülse
hat den Vorteil, daß der an der Austrittsstirnseite der Isolierhülse zwischen dem
Antennenstab und der Isolierhülse verbleibende Ringspalt durch Klebstoff abgedichtet
und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert werden kann.
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Eine Ausführungsform, die sich durch einfache Montage auszeichnet
und aufgrund der einfachen Formgebung der Teile auch billig herzustellen ist, ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülse mit ihrem einen Ende über die dem Antennenstab
zugekehrte Stirnseite des Außenleiters greift und an ihrem anderen Ende ein Innengewinde
trägt, in das der Innenleiter einschraubbar ist und daß zwischen der Überwurfhalterung
und dem als Innenleiteranschluß ausgebildeten Ende des
Innenleiters
ein am Innenleiter befestigter Isolierkörper vorgesehen ist, der mit seiner dem
Antennenstab zugekehrten Stirnfläche an einer Ringschulter des Außenleiters ansitzt.
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Die Isolierhülse und der Außenleiter können mit einfachen Formwerkzeugen,
z.B. im Spritzgußverfahren, hergestellt werden.
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Zum Zusammenbau der Stabantenne muß lediglich die Isolierhülse zusammen
mit dem rohrförmigen Außenleiter über den am Innenleiter befestigten Antennenstab
geschoben und die Isolierhülse am Innenleiter angeschraubt werden.
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Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn die ÜberwurShalterung
mit dem Außenleiter einstückig ausgebildet ist und der Innendurchmesser der Überwurfhalterung
zur Bildung der Ringschulter größer gewählt ist als der Innendurchmesser des Außenleiters.
Ist der lichte Abstand zwischen dem Isolierkörper und dem über die Stirnseite des
Außenleiters greifenden Ende der Isolierhülse größer als der Abstand dieser Stirnseite
von der Ringschulter, so kann beim Anschließen der Stabantenne an das Gegenstück
der koaxialen Steckvorrichtung die Uberwurfhalterung frei gedreht werden, wodurch
eine Beschädigung des Innenleiteranschlusses der Koaxialsteckvorrichtung verhindert
wird.
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Ein wesentlicher Vorteil des vorstehend erläuterten Fußteils ist,
daß es den elektrisch abgeschirmten, wie auch mechanisch geschützten Einbau eines
Transformationsglieds ermöglicht.
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Das Transformationsglied ist hierbei in Serie zu einem innerhalb des
Außenleiters gelegenen Teil des Innenleiters geschaltet. Bei Ausbildung des Transformationsglieds
als eine die elektrische Länge der Stabantenne verlängernde Induktivität, kann eine
Spule in eine Unterbrechung des Innenleiters geschaltet oder der Innenleiter spiralenförmig
ausgebildet sein.
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Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von
Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht
einer flexiblen Stabantenne, Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch ein Fußteil einer
ersten Ausführungsform der Stabantenne; Fig. 3 eine verkürzte, teilweise geschnittene
Darstellung eines Antennenstabs und seine Befestigung im Fußteil und Fig. 4 eine
Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform einer Stabantenne, bei der im Fußteil
eine koaxial angeordnete Spule vorgesehen ist.
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Fig. 1 zeigt eine flexible Stabantenne, deren Antennenstab 1 an einem
Ende mit einer Kappe 3 versehen ist und am anderen Ende an einem Fußteil 5 befestigt
ist. Der Fußteil 5 weist an seinem dem Antennenstab 1 abgekehrten Ende zum Anschließen
der Stabantenne eine Koaxialsteckvorrichtung 7 auf, deren Außenleiteranschluß 9
als mit einem Innengewinde 11 versehene Überwurfmutter ausgebildet ist. 13 bezeichnet
einen Innenleiteranschluß der Koaxialsteckvorrichtung 7. Die Koaxialsteckvorrichtung
7 kann mit einem Gegenstück einer nicht dargestellten Koaxialbuchse verschraubt
und eine elektrische Verbindung zu dem an den Innenleiteranschluß 13 angeschlossenen
Antennenstab 1 hergestellt werden.
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Fig. 2 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch den Fußteil 5.
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Der Antennenstab 1 ist elektrisch leitend am Ende 15 eines stabförmigen
Innenleiters 17 einer Koaxialleitung befestigt,
deren rohrförmiger
Außenleiter 19 an seinem dem Antennenstab 1 abgekehrten Ende einstückig in den Außenleiteranschluß
9 übergeht. Das dem Antennenstab 1 abgekehrte Ende des Innenleiters 17 bildet den
Innenleiteranschluß 13. Zwischen dem Außenleiter 19 und dem Innenleiter 17 ist eine
Isolierhülse 21 angeordnet, die über den Außenleiter 19 vorgreift und die Verbindungsstelle
des Antennenstabs 1 mit dem Innenleiter 17 stützt. Der Antennenstab l ist, wie noch
untenstehend näher erläutert wird, mit einem Schrumpfschlauch 23 überzogen, der
durch eine an seinen Durchmesser angepaßte stirnseitige Öffnung der Isolierhülse
21 tritt und die Öffnung gegen Eindringen von Feuchtigkeit abdichtet.
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Fig. 3 zeigt den Aufbau des flexiblen Antennenstabs 1. Der Antennenstab
1 besteht im wesentlichen aus einer Schraubenfeder 27 mit unter Federdruck aneinanderliegenden
Windungen. Der Innendurchmesser der Schraubenfeder 27 liegt im Größenordnungsbereich
des-Federdraht-Durchmessers. Die Schraubenfeder 27 wirkt somit als Zugfeder und
kann aufgrund ihres, verglichen mit dem Innendurchmesser zylindrischer Biegefedern
im Fußteil bekannter Stabantennen sehr kleinen Innendurchmesser um nahezu beliebige
Winkel aus ihrer Ruhelage ausgelenkt werden. Die Schraubenfeder 27 läßt sich z.B.
zu einem Kreis biegen ohne bleibend deformiert zu werden. Wird der Antennenstab
1 aus seiner Ruhelage ausgelenkt, so werden die Windungen der Schraubenfeder 27
auf einer Seite zwar voneinander abgehoben, bleiben jedoch auf der gegenüberliegenden
Seite aneinander angelegt. Nach Wegfall der Auslenkkraft federt die Schraubenfeder
27 wieder in die Ausgangslage zurück, in der die Windungen allseitig aneinander
anliegen.
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Damit der Antennenstab 1 auch bei Auslenkung aus der Ruhelage seine
elektrische Länge beibehält, sind in der in Fig. 5
dargestellten
Ausführungsform des Antennenstabs 1 Anfang und Ende der Schraubenfeder 27 über einen
im Inneren der Schraubenfeder 27 geführten, flexiblen Kurzschlußleiter 29 miteinander
verbunden. Der Kurzschlußleiter 29 ist am kappenseitigen Ende 31 der Schraubenfeder
27 angelötet. Am fußteilseitigen Ende der Schraubenfeder 27 ist der Kurzschlußleiter
29 auf die Außenseite der Schraubenfeder 27 geführt und zusammen mit der Schraubenfeder
27 in eine zentrische Stirnbohrung 33 des Innenleiters 17 eingepreßt. Die Schraubenfeder
27 und der Kurzschlußleiter 29 sind darüber hinaus an einem stirnseitigen Bund 35
des Innenleiters 17 angelötet. Die freie Länge des Kurzschlußleiters 29 ist etwas
länger als die Gesamtlänge der unbelasteten Schraubenfeder 27 gewählt, um die Auslenkung
der Schraubenfeder 27 nicht zu behindern.
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Als Material der Zugfeder hat sich Federstahldraht (z.B. Sorte C,
W. Nr. 1.1200 Din 17 223/1) oder vergütbarer Berylliumbronzedraht als brauchbar
erwiesen. Der Innendurchmesser der Schraubenfeder 27 beträgt vorzugsweise das Zwei-
bis Zehnfache des Drahtdurchmessers. In einer Ausführungsform der Stabantenne ergab
sich bei einer Gesamtlänge der Schraubenfeder 27 von etwa 500 mm eine Federbemessung:
Federinnendurchmesser 1,2 mm, Durchmesser des Federdrahts o,6 mm freie Länge des
Kurzschlußleiters 29 (Kupferlitze) 1,03 mal Federlänge.
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Eine derartige Schraubenfeder erlaubt eine Auslenkung um 2 mal 3600,
ohne daß der Antennenstab 1 bleibend verformt wird und genügt damit auch stärksten
Anforderungen der Praxis.
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Die Schraubenfeder 27 ist zum Korrosionsschutz mit einem Schrumpfschlauch
37 aus einem Kunststoff auf Polyolefinbasis
(z.B. "Thermofit" RT
102) überzogen. Dieser Überzug kann in mattschwarzer Farbe gewählt sein, wenn, wie
z.B. bei militärischen Nachrichtengeräten, Blendfreiheit gefordert wird.
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Die Kappe 3 kann aus einem gegen Ultraviolettstrahlung beständigen
Kunstgummi (z.B. "Buna" oder "Neoprene") hergestellt sein.
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Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Stabantenne.
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Teile dieser Stabantenne, die nach Aufbau, Funktion und Wirkungsweise
den Teilen der anhand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen Ausführungsform entsprechen,
sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Zur Erläuterung wird insoweit auf die
obenstehende Beschreibung verwiesen.
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Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß in Serie zum Innenleiter
17 an einer innerhalb des Außenleiters 19 gelegenen Stelle ein als Spule ausgeführtes
Transformationsglied 39 geschaltet ist. Das Transformationsglied 39 dient der Verlängerung
der elektrischen Länge der Stabantenne. Der koaxiale Aufbau des an den Stellen 41
und 43 an den Innenleiter 17 bzw. dessen Verlängerung als Innenleiteranschluß 13
angeschlossenen Transformationsglieds 39 verbessert dessen elektrische Eigenschaften.
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Fig. 4 zeigt auch den Aufbau der Koaxialsteckvorrichtung 7, wie sie
auch für die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 verwendbar ist. Der Außenleiter
19 ist im Bereich der Koaxialsteckvorrichtung 7 einstückig zum Außenleiteranschluß
9 erweitert. An einer hierdurch gebildeten Ringschulter 45 sitzt ein im wesentlichen
scheibenförmiger Isolierkörper 47 mit einer Scheibenfläche an. Das andere Ende des
Außenleiters 19 wird von einer Ringschulter 49 der Isolierhülse 21 gehalten. In
den
Isolierkörper 47 ist der Innenleiteranschluß 15 eingepreßt oder eingegossen. Sein
in den Außenleiter 19 hineinragendes Ende ist mit einem Gewinde 51 versehen und
in die Isolierhülse 21 eingeschraubt. Ist der Abstand zwischen dem Isolierkörper
47 und der Ringschulter 49 größer gewählt als die Länge des Außenleiters 19 zwischen
der Ringschulter 45 und der freien Stirnseite des Außenleiters 19 und ist der Innendurchmesser
des Außenleiters 19 größer gewählt als der Außendurchmesser der Isolierhülse 21,
so kann der mit dem Innengewinde 11 versehene Außenleiteranschluß 9 beim Anschließen
der Stabantenne an das Gegenstück der Koaxialsteckvorrichtung 7 frei gedreht werden.
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Beim Zusammenbauen der Stabantenne wird zuerst der Außenleiter 19
und dann die Isolierhülse 21 vom kappenseitigen Ende des Antennenstabs 1 her über
den Innenleiter 17 bzw. das Transformationsglied 39 geschoben und die Isolierhülse
21 am Innenleiteranschluß 13 angeschraubt. Zweckmäßigerweise wird beim Zusammenbau
die Öffnung 25, der Innenleiter 17 und das Gewinde 51 mit Klebstoff benetzt, um
einerseits das Eindringen von Feuchtigkeit in den Bereich des Transformationsglieds
39 und andererseits ein Lösen des Gewindes 51 im Betrieb zu vermeiden.