DE3306054A1

DE3306054A1 - Folien-antenne

Info

Publication number: DE3306054A1
Application number: DE19833306054
Authority: DE
Inventors: Rudolf 3400 Göttingen Dvorak; Gerd E.A. Dr. Meier
Original assignee: MEIER MESSTECHNIK
Current assignee: MEIER MESSTECHNIK
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-02-22
Publication date: 1984-08-23

Description

Folien-Antenne

Die Erfindung betrifft eine Folien-Antenne mit wenigstens einer flächigen, flexiblen Struktur und wenigstens einem
annähernd flächigen Antennensystem, insbesondere für elektromagnetische Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Lage und Form der flächigen Struktur die räumliche Lage und Form des mit ihr verbundenen Antennensystems festlegt.

Die heute üblichen Antennen werden überwiegend aus Drähten, Seilen, Metallstäben, Blechen und starren Isolatoren hergestellt und sind tragwerkartig zusammengesetzt.-Als flexible Antennensysteme sind nur die aus Drähten und Seilen zusammengesetzten Antennensysteme von großen Sende- und Empfangsanlagen sowie vereinzelte, meist als Fahrzeugantennen ausgeführte Gummi- oder glasfaserbewehrte Linearantenne bekannt.

Die Lage und Form der Elemente eines Antennensystems lassen sich mit der bisher gebräuchlichen Bauweise, zumal \-renn es sich um flexible Antennensysteme handelt, nur mit großem
technischen Aufwand fixieren. Auch Transport, Verpackung
und Lagerung solcher bekannten Antennensysteme mit umfangreichen Montage- bzw. Demontagearbeiten und sperrigen Einzelteilen sind aufwendig. Die bei Antennensystemen einzubauenden Isolatoren für Strahlerelemente und Leitungen sind
als separate Elemente störanfällig und wenig stabil.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, für Antennensysteme,' deren Elemente in einzelnen oder auch mehreren
sich durchdringenden oder parallelen Flächen angeordnet

sind, eine einfache Fixierung der Form und Lage der Antennenelemente und soweit erforderlich deren gegenseitige Entkoppelung (Isolierung) herbeizuführen.

Erfindungogemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die wenigstens annähernd in einer Fläche angeordneten Elemente eines Antennensystems mit einer flächigen, flexiblem ^^ΓΓ'

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Struktur so verbunden sind, daß die räumliche Lage und Fora der flächigen Struktur die räumliche Lage und Form des Antennensystem s festlegt. Als flächige, flexible Struktur kommen beispielsweise Folien aus Kunststoff, Gummi, Keramik, Metall, Gewebe oder r-ietze aus Kunststoff oder ^v!aturf asern, Glasfasern, Kohlefasern, Drähten,.Schaumstoffe, Filze und Papier infrage.

Zum praktischen Gebrauch kann die Gesamtstruktur ausgelegt, aufgehängt oder durch andere Mittel in eine gewünschte Lage und Form gebracht- werden. Eine gewerbliche Anwendung solcher Folien-Antennen ergibt sich besonders im Bereich der Zimmerantennen und Einbauantennen beispielsweise für Fernsehgeräte und für ausgedehnte Antennensysteme von Weltraumsateliiten.

Nach Anspruch 2. kann durch die Leitfähigkeit und die Di-"l;5 elektrizitätskonstante der Struktur beispielsweise die Isolierung von Antennenelementen sowie deren Stromdichte und Kapazität beeinflußt werden.

Nach Anspruch 3- wird es sich bei der Struktur vorzugsweise um Folien, insbesondere Kunststoff- oder Metallfolien handeln, die einerseits wegen ihrer guten Isolatorwirkung andererseits wegen hoher Leitfähigkeit und Kapazität für die Gestaltung von Antennensystemen hervorragend geeignet sind.

Nach Anspruch A-. kann die flächige, flexible Struktur in sich mehrfach zusammenhängend sein, das bedeutet z. 3., daß sich im Großen aus solchen flächigen Strukturen Ballons herstellen lassen. Damit können einerseits Kombinationen von großen Hohlspiegeln und den zugehörigen Empfangselementen auf einfache Weise realisiert und z. B. durch geringen Überdruck im Inneren in Form gebracht werden. Andererseits lassen sich auf solchen Ballonwänden auch andere aus Einzelelementen zusammengesetzte Ricbjcantennensystenie, wie z. B. Yagi- oder

3ϋ logarithmisch-periodicche Antennen realisieren.-Im Kleinen ist eine mehrfach zusammenhängende Struktur, z. durch eine Schaumstoffplatte oder eine gelochte Plastikfolie

realisiert. , -

Besonders netzartige Sbrukturen können zur Reduzierung des Windwiderstandes bei Außenantennen zweckmäßig sein.

Die Gruppenanordnung der flächigen, flexiblen Strukturen nach Anspruch '5. beinhaltet einerseits die übliche Gruppenanordnung von Antennensystemen zur Verbesserung der Richtwirkung, andererseits können aber mittels Durchdringung der flächigen Strukturen auch räumliche Antennensysteme, wie z. B. gekreuzter Yagi-Antennen für zirkulär polarisierte Wellen realisiert werden.
10

Nach Anspruch 6. sollen die Strukturen, die insbesondere aus dünnen, verhältnismäßig wenig kerbfestem Material bestehen, z. B. mit Verfestigungsösen oder Anschlußklemmen für Kabel lokal bewehrt werden.

'2Tach Anspruch 7· kann "die für die Eigenschaften von Antennen systemen oft wichtige Form und Lage der Einzelelemente zuein ander sowie des Gesamtsystems im Saum durch Veränderung beispielsweise der Aufhängekräfte oder etwa für den Fall der . Ballonantenne durch Drohen in verschiedene Himmelsrichtungen geändert werden.

Anspruch 8. betrifft den Sachverhalt, daß es oft zweckmäßig ist, eine einmal gefundene Form und Lage der Antennenstruktür durch Verfestigung zu fixieren. Dies kann im einfachsten Fall dadurch geschehen, daß etwa eine Folien-Antenne mittels Nägeln in geeigneter Position an den Balken eines Dachstuhle befestigt wird. Für eine Weltraumantenne kann dies auch bedeuten*, daß sie nach Entfaltung aus einem Transportbehälter und nach Aufblasen oder Aufspannen der Struktur durch den Einfluß der Temperatur oder Strahlung im erforderlichen Maße aushärtet und formstabil· w>rd. Auch sind Anwendungen denkbai wo sehr weiche, flexible Strukturen, über Leisten in bestimmt Formen gebracht und durch Lack oder Kunstharzauftrag fixLen ^ v/erden.

Nach Anspruch 9- wird das Antennensystem in Deinen Elementen flächig mit der flexiblen Struktur verbunden. Das ist besonders wichtig bei z. B. aufgedampften oder gedruckten, aber auch bei auf kaschierten, ' du.nn.en leitenden Schichten, welche selbst eine zu geringe Sigenfestigkeit besitzen. Bei netzartigen, flexiblen Strukturen ist unter flächiger Verbindung mit leibenden Folien eine Verschweißung oder Verklebung zu verstehen.

Nach Anspruch 10. können jedoch auch Teilflachen der flächigen, flexiblen Struktur selbst mit einer Leitfähigkeit ausgestattet sein, so daß das Antennensystem selbst ein integraler Bestandteil der flächigen, flexihlen Struktur ist. Dies ist in besonders einfacher Weise verwirklicht, wenn beispielsweise ■ ein Netz in Teilen aus isolierendem Nylonfaden, in anderen Teilen aus Draht geknüpft wird. Auch aus nicht leitenden und leitenden Folien läßt sich eine geschlossene, flächige Struktur zusammensetzen, die ein Antennensystem darstellt.

Nach Anspruch 11. können Mehrleiteranordnungen, Leitungstransformatoren, Kondensatoren sowie Leitungskreuzungen auch durch eine beispielsx^eise doppelseitige Beschichtung der flächigen, flexiblen Struktur mit leitfähigen Schichten realisiert werden. Dies ist besonders wichtig für Leitungskreuzungen, die sich in einer streng ebenen Leiteranordnung nicht herstellen lassen. Gewisse Mehrleiteranordnungen, Leitungstransformatoren, Spulen und Kondensatoren lassen sich natürlich auch in einer ebenen Anordnung auf oder in der flächigen, flexiblen Struktur durch Nebeneinander-Anordnung von Leitern herstellen.

ITach Anspruch 12. kann es zweckmäßig sein, beispielsweise zum Einschluß leitfähiger Antennenelemente, wie Metallfeinen, Drähte etc. die flächige, flexible Struktur aus mehreren miteinander verschweißten oder verklebten Folien o. ä.

zusammenzusetzen. Dadurch werden die leitfähigen und spannungsrührenden Teile des Antennensystems nach außen völlig isoliert und geschützt.

1. Itach Anspruch .13· -können insbesondere .jArah;c-_j3^r_stjib^_.

förmige Antennenelemente nach Art von Sti c'.mustern auf der flächigen, flexiblen Struktur .mittels wechselnder Durchdringung in beliebigen flächigen Anordnungen fixiert werden. Dies ist besonders wichtig, wenn Strahlerelemente oder Leitungen ohne Verklebung ο. ä. mit einem folienartigen oder netzartigen Träger verbunden werden sollen.

/Tach Anspruch 14·. ergeben sich, wenn die flächige, flexible Struktur und das Antennensystem aus stark elastischen Formen oder Materialien bestehen, zusätzliche Abstimmöglichkeiten durch Vergrößerung und Verkleinerung des Antennensystems mittels äußerer oder innerer Kräfte. Beispielsweise kann ein elastisches Antennensystem auf einer elastischen Ballonhülle durch Aufblasen oder Abblasen vergrößert oder verkleinert und damit in seinen elektrischen Eigenschaften verändert werden.

Nach Anspruch 1>- kann das Antennensystem ζ. Β. aus Yagi-, logarithmisch-periodischen, Halo-, Faltdipol- und Wendelantennen bestehen.

Nach Anspruch 15. lassen sich die Antennenelemente dieser letzterwähnten und vieler anderer Antennen im Fall der Folienantenne besonders breitbandig ausführen, da die üblichen stabförmigen Strahler und Reflekborelemente hier als flächig Elemente mit großer Kapazität ausgeführt werden können.

Als Ausführungsbeispiel wird eine spezielle für den Hausgebrauch 'bestimmte sogenannte "Teppichantenne" nach Anspruch 17- u. 18. beschrieben:

Vielfach sind in Wohngebäuden, besonders in Mietwohnungen unzureichende Antennensysteme installiert, welche durch Zimmerantennen ersetzt werden. Hier bietet die Erfindung die Möglichkeit, eine besonders breitbandige Tür den kombinierte Fernseh- und UKW-Rundfunkernpf anp; geeignet;« Broitbandinüenne nach der deutschen Patant.inrneldung P 32 '*■?. 2?2. ; au:" einfach

-ΙΟΙ Weise in Wohnräumen zu benutzen. Dazu v/erden die halbherzförmigen Antennenflügel aus Aluminiumfolie zwischen zwei Plastikfolien eingeschweißt oder zwischen zwei dünne_o5chaumstoffolien geklebt. Auch die Zuleitung sowie ein gegebenenfalls nötiger Impedanztransformator kann auf den Trägerfolien befestigt werden. Die so geschaffene etwa 0,7 m χ 1, ^r: m große rechteckige Folien-Antenne mit einer Dicke von 0,5 - 10 mm (je nach Folie) kann unauffällig unter Teppichen oder Möbelstücken ausgelegt oder an Rollos, Decken oder Wänden befestigt werden»

Zum Transport und zum Verkauf kann diese Antenne zu einem kleinen Paket zusammengefaltet oder aufgerollt werden.

Claims

Meier Meßtechnik Dr. Θ. Ε. A. MEIER

Diplom-Physiker

Dr.Meier· AmMenzeiberg6· D34OOGöttingen

330605A

Telefon (O5 51) 25 58 Postscheckkonto Han 202210-300 Kreissparkasse (BLZ 26O5O11O) 13

Datum:

Anmeldung 831

Meier Meßtechnik, Am Menzelberg 6, D 3^zl-00 Göttingen

Folien-Antenne

20 Ansprüche

, 1./Folien-Antenne mit wenigstens einer flächigen, flexib— len Struktur und wenigstens einem annähernd flächigen Antennensystem, insbesondere für elektromagnetische Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Lage und Form der flächigen Struktur die räumliche Lage und Form des mit ihr verbundenen Antennensystems festlegt.

2. Folien-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -30 daß die flächige, flexible Struktur wenigstens teilweise aus elektrischen "ichtleitern mit bestimmter Dielektrizitätskonstanten besteht.

3. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 2:, dadurch gekennzeichnet, daß die flächige, flexible Struktur aus Folie besteht.

C.

H-. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 5-, dadurch gekennzeichnet, daß die flächige, flexible Struktur in sich mehrfach zusammenhängend ist.

5- Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 4-., dadurch .gekennzeichnet, daß mehrere flächige, flexible Strukturen untereinander zu räumlichen Gruppen verbunden sind.

6. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 5·, dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen, flexiblen Strukturen an geeigneten Stellen mit Befestigungselementen zur Einleitung von Stütz- und Haltekräften sowie zum Anschluß von Antennenzuleitungen versehen sind.

7· Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen, flexiblen Strukturen durch variable Stütz— und Haltekräfte in bestimmte für das Antennensystem geeignete Formen und Lagen gebracht werden.

8. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 7··> dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte Form und Lage der flächigen, flexiblen Struktur durch Stütz- und/oder Haltekräfte fixiert wird.

9· Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 8-, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem flächig mit der flächigen, flexiblen Struktur verbunden ist.

10. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 9-, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem selbst ein Teil der flächigen, flexiblen Struktur ist. ·

•11. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 10., 3"i dadurch gekennzeichnet, daß Mehrleiter anordnungen, Leitungstransformatoren, Kondensatoren sowie Leitungslcreuzungen im Antennensystem unter Benutzung der Dicke

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der flächigen, flexiblen Struktur durch Übereinanderanordnung realisiert werden.

12. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. "bis 11., dadurch gekennzeichnet, daß die flächige, flexible Struktur aus mindestens zwei flächigen miteinander verbundenen Strukturen besteht und das Antennensystem zwischen diesen Strukturen eingebettet ist.

13- Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis S., dadurch gekennzeichnet, daß zur "Verbindung von draht-

oder stabförmigen Antennenelementen des Antennensystems mit der flächigen, flexiblen Struktur eine wechselnde Durchdringung der Struktur mit wechselnder Führung der Elemente an den beiden Seiten der Struktur dient. 15

14·. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 13-, dadurch gekennzeichnet, daß die flächige, flexible Struktur und das Antennensystem aus stark elastischen Formen oder Materialien bestehen, so daß die Verformung durch Stütz— oder Haltekräfte auch Vergrößerung und Verkleinerung der Struktur und des Antennensystems bewirken kann.

15. Folien-Antenne nach einem.der Ansprüche 1. bis 14·.,

dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem aus den •üblichen flächigen Antennensystemen besteht.

16. Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1. bis 15·, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem besonders

breitba'ndige, flächige Strahler- und Reflektorelemente enthält.

" en-Anoenne nach e nem dex· Ansprüche 1. -10., dadurch χβλοηχιζβ'- chaet, daß ein Element des Antennensystem^ eine Br e ν bbaiid-Rl. cht antenne ist, deren Antennen.ilügel In seinem charakteristischen Längoumriß etwa ha'ibherz;Cörmig ausgebildet ist, indem die sine von der Speisentelle ausgehende Längsumrißlinie mit iLonvexer Krümraung, deren Krümmungsradius mit zunehmendem Abstand von der Speisestelle abnimmt, in den Endschei'cel des Antennen!lügeis übergeht und die an- - dere von der Speisestelle ausgehende Längsumrißlinie mir iLon^aver' Krümmung, deren Krümmungsradius mit zunehmendem Abstand von der- Speisestelle abnimmt, in einen' otärLer:als der Endscheitel· konvex gekrümmten Que c se hielte! und von diesem aus mit lonvexer K:eüm-

Λ ', mung in den Endscheitel·· übergeht .-

13- Folien-Antenne nach e ■ nem der Ansprüche 1 b':.s 17·,

dadurch geiceaiizeLchaeb, daß die flächige, flex'ble

Struktur ein Rol·l·o_: e>n Teppich oö.er eine Teppich-UQϋerlabe .!st.

1-^o Folien-Antenne nach einem der Ansprüche 1 biü 18., dadurch, gelcerinze "■ chneü, daß zum 'Transport oder zur Aufbewahrung die FoIi en-Antenne zusammengefaltet ?.'-> und/oder auf einem Zylinder aufgerollt wi.rd.

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