-
UKW-Sendeantenne
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine UKW-Sendeantenne der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art. Eine derartige Antenne ist allgemein bekannt.
-
UKW-Sendeantenne sind üblicherweise in Form von sogenannten Rohrschlitzantennen,
auch Pylonantennen genannt, ausgebildet, welche aus einem hohlzylindrischen Metallkörper
1 mit einem (Fig. 1) oder mehreren (Fig. 2) über die Mantelfläche verteilt angeordneten,
schmalen, axialen Längsschlitzen 2 bestehen. Die jeweils einen Längsschlitzen 2
begrenzenden Kanten des Metallkörpers 1 sind in den Innenraum des Metallkörpers
? umgebogen und bilden die beiden Einspeisepunkte A und B des auszusendenden elektrischen
Signals.
-
An den Stirnenden der hohlzylindrischen Metallkörper 1 sind Flansche
3 angebracht, um zwei oder mehrere Metallkörper miteinander zu verbinden. Die einzelnen
Metallkörper einer derart zusammengesetzten Antenne werden üblicherweise als "Schuß"
bezeichnet. Derartige
Rohrschlitzantennen besitzen ideal runde Horizontaldiagramme,
wobei sich bei entsprechend großer Länge, d.h., durch entsprechend viele aneinandergereihte
Schüsse, hohe Vertikalbündelungen und damit große Strahlungsgewinne erzielen lassen.
Zur Umwandlung des kreisrunden Horizontaldiagramms in ein elliptisches Horizontaldiagramm
können auf der äußeren Nantelfläche der Metallkörper zusätzliche Strahler bzw.
-
Dipole 4 in Form von Steigtritten aufgesetzt werden (Fig. 1). Zum
Schutz der bekannten Rohrschlitzantennen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit werden
üblicherweise die Schlitze 2 mit einer Abdeckung 5 aus elektrisch nichtleitendem
Material, insbesondere Kunststoff, verschlossen.
-
Die bekannten Rohrschlitzantennen besitzen zwar elektrisch günstige,
mechanisch jedoch ungünstige Eigenschaften, da die Biegesteifigkeit der geschlitzten,
hohlzylindrischen Metallkörper an sich sehr gering ist und nur durch eine entsprechend
große Bemessung der Wandstärke den Einsatzbedingungen angepaßt werden kann. Die
verhältnismäßig großen Wandstärken verursachen wiederum ein hohes Gewicht der bekannten
Rohrschlitzantennen, insbesondere, wenn
mehrere Schüsse übereinander
angeordnet sind. Zudem treten im Falle von aus mehreren Schüssen zusammengesetzten
Antennen, also bei Antennen mit hoher Vertikalbündelung, infolge des hohen Gewichts
der einzelnen Schüsse hohe Einspannmomente an dem untersten Schuß auf. Schließlich
können die bekannten Rohrschlitzantennen den in der Praxis bestehenden Wunsch nach
Rundstrahlantenen, welche möglichst noch auf der Spitze von vorhandenen Antennenträgern
aufgesetzt werden können, aufgrund ihres verhältnismäßig hohen Gewichtes nicht oder
nur ungenügend befriedigen.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine UKW Sendeantenne der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche bei unveränderten elektrischen Eigenschaften
wesentlich verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere ein geringeres Gewicht
und eine höhere Biegesteifigkeit, besitzt.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der UKW-Sendeantenne
nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen
2 bis 11 gekennzeichnet.
-
in günstiges Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße UKW-Sendeantenne
ergibt sich aus den Ansprüchen 12 bis 18.
-
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, nichtnetallische, elektrisch
nicht-leitende Kunststoffkörper ohne Längsschlitze zu verwenden, welche vorteilhaft
rohrförmig mit kreiszylindrischem oder polygonförmigem Querschnitt ausgebildet sind
und daher ein optimales Widerstandsmoment besitzen. Das hohe Widerstandsmoment gestattet
wiederum die Verwendung geringer Wendstärken, so daß im Vergleich zu den bekannten
Rohrschlitzantennen bei gleicher Biegesteifigkeit bzw. gleichem Widerstandsmoment
eine erhebliche Gewichtseinsparung der erfindungsgemäßen Antenne zu verzeichnen
ist. Als Abstrahlfläche der erfindungsge näßen Sendeantenne können an der Innen-
oder Außenfläche oder ggf. auch innerhalb des Kunststoffkörpers gelochte, leichte
Metallfolien oder leichte Metallgeflechte angebracht werden. Für die Haftung der
gelochten Metallfolien oder der Metallgeflechte an dem Kunststoffkörper ist es besonders
günstig, wenn die Metallfolien bzw. die Metallgeflechte beim Gießen des Kunststoffkörpers
in diesen eingebettet werden,
wobei der Kunststofi vor dem Erstarren
durch die Löcher bzw. Maschen der Metallfolie bzw. des Netallgeflechtes fließt.
Diese Einbettung führt zu einer hohen mechanischen Festigkeit der resultierenden
Antenne und verhindert Bindungsfehler an der metallischen Oberfläche der Folien
bzw. Geflechte.
-
Als Material fUr den Kunststoffkörper eignen sich insbesondere glasfaserverstärkte
Epoxyharze, jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Des weiteren können
zusätzlich oder ausschließlich auf dem Außen- oder Innenmantel des Kunststoffkörpers
Dipolgruppen nit den erforderlichen Verbindungselementen einschließlich Leitungstransformatoren
und strahlungsgekoppelte Elemente angebracht werden.
-
Durch entsprechend ausgebildete Kontak-tstücke können die erforderlichen
Abstimmelemente, beispielsweise veränderliche Xondensatoren und Leitungen, hinzugefügt
werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen UKW-Sendeantenne besteht darin,
daß sie sich für eine Fertigung nit großen Stückzahlen besonders eignet.
-
Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigt:
Fig. 1a eine Ansicht eines Abschnittes
einer bekannten 1-Schlitz-Rohrschlitzantenne; Fig. 1b einen Querschnitt durch die
bekannte Rohrschlitzantenne nach Fig. 1a längs der Schnittlinie I-I; Fig. 2a eine
Ansicht eines Abschnittes einer bekannten 4-Schlitz-Rohrschlitzantenne; Fig. 2b
einen Querschnitt durch die Rohrschlitzantenne nach Fig. 2a längs der Schnittlinie
II-II; Fig. 3a eine Ansicht eines Abschnittes einer erfindungsgemäßen UKW-Sendeantenne
in Form einer 1-Schlitz-Rohrschlitzantenne; Fig. 3b einen Querschnitt durch e erfindungsgemäße
Sendeantenne nach Fig. 3a längs der Schnittlinie III-III; Fig. 4a eine Ansicht eines
Abschnitts einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen UKW-Sendeantenne
mit mehrere übereinander angeordneten Dipolgruppen auf der Antennenaußenseite, und
Fig. 4b einen Querschnitt durch die UKW-Sendeantenne nach Fig. 4a längs der Schnittlinie
IV-IV.
-
Die in den Fign. 1 und 2 in der Ansicht und im Querschnitt dargestellten
Ausführungsformen bekannter 1-Schlitz- bzw. 4-Schlitz-Rohrschlitzantennen sind in
der Beschreibungseinleitung bereits erläutert worden, so daß hierauf verwiesen werden
darf. Die Kenntnis dieses Standes der Technik ist jedoch nützlich für das Verständnis
des neuartigen Weges, der mit der vorliegenden Erfindung beschritten wurde.
-
Die in den Fign. 3a und 3b in der Ansicht (Fig. 3a) und im Querschnitt
(Fig. 3b) veranschaulichte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen UKW-Sendeantenne
umfaßt einen Grundkörper 10, der aus nichtmetallischem, elektrisch nicht-leitendem
Material besteht. Unter den zahlreichen Werkstoffen mit diesen Eigenschaften kommt
insbesondere aufgrund seiner guten mechanischen Festigkeitseigenschaften und seines
Langzeitverhaltens Epoxyharz in Betracht, das zur Erhöhung seiner mechanischen Festigkeit
mit nicht dargestellten Glasfasern bzw. einem nicht dargestellten Glasfasergewebe
verstärkt werden kann. Der Grundkörper besitzt im betrachteten Beispielsfalle eine
hohlzylindrische Form mit Kreisquerschnitt, da diese Gestaltung ein optimales mechanisches
Widerstandsmoment mit sich bringt. Generell ist für den Grundkörper
10
eine Rohrform mit beliebigem Querschnitt, beispielsweise quadratischem, elliptischem,
polygonförmigem usw. Querschnitt möglich.
-
Der Grundkörper 10, von dem in Fig. 3a nur ein Abschnitt veranschaulicht
ist, besitzt an jedem stirnseitigen Ende einen Flansch 3, der giinstigerweise bei
der Herstellung des Grundkörpers 10 einstückig angegossen wird. Die stirnseitigen
Flansche 3 gestatten eine Verbindung zweier oder mehrerer Grundkörper 10, ähnlich
wie in den Fign. 1 und 2 für die übereinander gestapelten Metallkörper 1 veranschaulicht
ist.
-
In den Grundkörper 10 ist im Falle der Ausführungsform nach Fig. 3
eine gelochte Netallfolie 11 eingebettet, und zwar so, daß sich die Metallfolie
11 unter Ausbildung eines axialen Längsschlitzes 12 nur über einen Teil des Umfangs
des Grundkörpers 10 erstreckt. Diese Anordnung der Metallfolie 11 ist aus dem Querschnitt
gemäß Fig. 3b besonders deutlich zu erkennen. Die den Längsschlitz 12 begrenzenden
Längskanten der Metallfolie 11 sind zum Innenraum des Grundkörpers 10 hin mit Einspeisepunkten
A,B für das abzustrahlende elektrische Signal verbunden. Funktionell stellt die
Ausführungsform
nach Fig. 3 eine 1-Schlitz-Rohrschlitzantenne dar.
-
Anstelle einer gelochten Metallfolie 11 kann auch ein Metallgeflecht
oder eine anderweitig ausgebildete metallische Abstrahlfläche vorgesehen werden.
Des weiteren kann die Metallfolie 11 aus mehreren, axial verlaufenden Teilstücken
bestehen, die unter gegenseitigem Abstand über die Umfangsfläche des Grundkörpers
10 verteilt angeordnet sind und auf diese Weise mehrere Längsschlitze analog zu
den Längsschlitzen 2 gemäß Fig. 2 bilden.
-
Die Metallfolie 11 bzw. allgemeiner ausgedrückt, die metallische Abstrahlfläche,
kann entweder auf der inneren oder äußeren Mantelfläche des Grundkörpers 10 oder
auch im Bereich zwischen der inneren und äußeren Mantelfläche des Grundkörpers 10
angeordnet sein. Die Anordnung auf der inneren Mantelfläche oder im Bereich zwischen
der inneren und äußeren Mantelfläche des Grundkörpers 10 besitzt den Vorteil, daß
die Metallfolie 10 korrosionsgeschützt ist. Die Anbringung der Metallfolie 11 auf
der äußeren Mantelfläche oder im Bereich zwischen der äußeren und inneren Mantelfläche
des Grundkörpers 10 gestattet ein gefahrloses Durchsteigen
des
Grundkörpers 10 durch eine Bedienungsperson oder die Installation eines Art Aufzuges,
beispielsweise für die Flughinderungsbefeuerung der Antenne.
-
Die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
UKW-Sendeantenne umfaßt in gleicher Weise wie die Ausführungsform nach Fig. 3 einen
Grundkörper 10 aus nichtmetallischem, elektrisch nichtleitendem Material, das entsprechend
den vorstehenden Ausfühüungen ausgewählt werden kann. Anstelle oder zusätzlich zu
der Metallfolie 11 sind bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 4 an der äußeren Nantelfläche
des Grundkörpers 10 Gruppen von Dipolen übereinander in Axialrichtung angeordnet,
wobei jede Dipolgruppe im dargestellten Beispielsfall aus drei in einer Querschnittsebene
des Grundkörpers 10 verteilt angeordnete Dipole 13, 14, 15 umfaßt. Die als Einspeise
punkte A und B in Fig. 4a bezeichneten Enden der einzelnen Dipole 13 bis 15 sind
durch den Grundkörper 10 hindrurchgeführt und dort mit im Inneren des Grundkörpers
10 verlegten Speiseleitungen in nicht dargestellter Weise verbunden. Wird zusätzlich
zu den Dipolen 13 bis 15 eine Metallfolie entsprechend der Metallfolie 11 gemäß
Fig. 3 auf der inneren Mantelfläche oder im Bereich zwischen der inneren und äußeren
Mantelfläche des Grundkörpers 10 vorgesehen,
so wird das von der
Metallfolie 11 hervorgerufene kreisförmige Horizontaldiagramm durch die Dipole 13
bis 15 elliptisch verändert. Ein derartiger Aufbau entspricht elektrisch der mit
zusätzlichen Strahlern 4 versehenen 1-Schlitz-Rohrschlitzantenne gemäß Fig. 1.
-
Der wesentliche Vorteil beider Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Sendeantenne gemäß Fign. 3 und 4 besteht in den optimalen Festigkeitseigenschaften
des als geschlossenes Rohr ausgebildeten Grundkörpers 10, der infolgedessen mit
einer wesentlich geringeren Wandstärke als der Metallkörper 1 der bekannten Sendeantennen
gemäß Fign. 1 und 2 ausgebildet werden kann.
-
Die geringere Wandstärke führt bei ansonst gleichen Abmessungen und
elektrischen Eigenschaften zu einem geringeren Gewicht der erfindungsgemäßen Sendeantenne
gegenüber der bekannten Sendeantenne nach Fign. 1 und 2, wobei als weitere Gewichtsersparnis
hinzukommt, daß das für den Grundkörper 10 verwendete Kunststoffmaterial ein geringeres
spezifisches Gewicht besitzt als das für den Metallkörper 1 der bekannten Sendeantennen
verwendete Metall. Zwar benötigt auch die erfindungsgemäße Sende antenne metallische
Abstrahlflächen in Form der Metallfolie 11 und/oder der Dipole 13 bis 15, doch besitzt
diese metallische Abstrahlfläche eine im Vergleich zur Wandstärke des
Grundkörpers
10 sehr geringe Stärke und damit ein sehr geringes Gewicht, da sie keinerlei mechanische
Tragfunktionen auszuüben haben. Diese Gewichtsersparnis macht sich besonders dann
bemerkbar, wenn Antennen aus mehreren Schüssen zusammengesetzt werden. Die dargelegte
Gewichtsverringerung läßt nicht nur den Bau von billigeren Antennenmasten mit verringerter
mechanischer Festigkeit sondern auch den Einsatz als zusätzliche Antenne auf der
Spitze von vorhandenen Antennenträgern zu. Neben den Gewichtseinsparungen ergeben
sich durch die Verwendung. billiger Kunststoffe auch erhebliche Kostenvorteile gegenüber
den bekannten Ui-Sendeantennen gemäß Fign. 1 und 2. Da auch die nachstehend beispielhaft
erläuterte Herstellung der erfindungsgemäßen UKW-Sendeantenne wesentlich kostengünstiger
erfolgen kann als die Herstellung der bekannten Antennen gemäß Fign. 1 und 2, liegen
die Gesamtkosten der erfindungsgemäßen UKW-Sendeantenne deutlich unter den Gesamtkosten
für die bekannten Sendeantennen.
-
Zur Herstellung der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen UKW-Sendeantenne wird vorzugsweise eine nicht dargestellte, zweiwandige
Gießform
verwendet, deren Innen- und Außenwände hohlzylindrisch ausgebildet sind und in einem
der vorgesehenen Wandstärke des Grundkörpers 10 entsprechenden Abstand voneinander
getrennt sind.
-
Bevor die Außenwand der Gießform über die Innenwand übergeschoben
wird, wird die Innenwand mit der Metallfolie 11 bzw. einem entsprechenden Metallgewebe
in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise beschichtet. Zur Fixierung der Metallfolie
11 auf der Innenwand der Gießform kann Wachs od.dgl. verwendet werden. Anschließend
wird auf die Metallfolie 11 über den gesamten Umfang der Innenwand der Gießform
eine oder mehrere Lagen eines Glasfasergewebes aufgebracht. Im Anschluß daran wird
über die so beschichtete Innenwand die Außenwand der Gießform übergestülpt und der
zwischen der Innen- und Außenwand vorhandene Ringraum mit flüssigem Epoxyharz gefüllt.
-
Nach dem Erstarren des Epoxyharzes wird die Außenwand entfernt und
die fertige Antenne von der Innenwand abgenommen.
-
Es versteht sich, daß die Innen- und Außenwände der Gießform vor der
Benutzung mit einem geeigneten Trennmittel, wie z.B. Aceton oder Wasserglas, bestrichen
werden
können. Des weiteren kann die Außenwand der Gießform zweiteilig ausgebildet werden,
beispielsweise durch Anbringen eines Scharniers in Axialrichtung. Schließlich kann
die Gießform an den Stirnseiten radiale Erweiterungen aufweisen, um die Flansche
3 nahtlos an den Grundkörper 10 angießen zu können.
-
Anstelle von glasfaserverstärktem Kunstharz können selbstverständlich
auch andere Kunststoffe, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol, Tetrafluoräthylen
oder Hochdruck-Polyäthylen verwendet werden.