EP0040674A1

EP0040674A1 - Whip antenna

Info

Publication number: EP0040674A1
Application number: EP81101847A
Authority: EP
Inventors: Hans Dr. Eisenmann; Josef Kronast
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 1980-05-27
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1981-12-02
Also published as: DE3020063A1; DK231281A

Abstract

The whip antenna has a plastic rod (1) held at the end on a foot (3). The rod (1) is reinforced essentially over its complete length, at least on its outer surface, with carbon fibres, embedded in the plastic, running approximately parallel to one another. The carbon fibres replace the metal wire normally embedded in such an antenna and can be made contact with without any problems since they are easily accessible at the surface. The antenna is preferably for use at frequencies of more than 70 MHz, in particular at more than 150 MHz. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Stabantenne mit einer endseitig an einem Fuß gehaltenen Rute aus faserverstärktem Kunststoff.The invention relates to a rod antenna with a rod held at the end on a foot made of fiber-reinforced plastic.

Kraftfahrzeug-Stabantennen sollen relativ steif sein, um Verbiegungen durch den Fahrtwind und Schwingungen bei Kurvenfahrten gering zu halten.Motor vehicle rod antennas are said to be relatively stiff in order to keep bending caused by the wind and vibrations when cornering to a minimum.

Bekannte Stabantennen, die diesen Forderungen gerecht werden, bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff, in den eine Kupferlitze eingelegt ist. Die Kupferlitze hat die Funktion des Antennenleiters, da glasfaserverstärkter Kunststoff elektrisch nicht leitet. Die Kupferlitze muß, um die Rute nachträglich formbearbeiten zu können, möglichst zentrisch in dem glasfaserverstärkten Kunststoffstab angeordnet sein. Der glasfaserverstärkte Kunststoffstab der Rute wird üblicherweise endlos gefertigt. Um die Kupferlitze in der Rute anschließen zu können, muß sie am Fußende nachträglich freigelegt werden.Known rod antennas that meet these requirements consist of glass fiber reinforced plastic, in which a copper strand is inserted. The copper wire has the function of an antenna conductor, since glass-fiber reinforced plastic does not conduct electricity. The copper braid must be arranged as centrally as possible in the glass fiber reinforced plastic rod so that the rod can be subsequently shaped. The glass fiber reinforced plastic rod of the rod is usually made endless. In order to be able to connect the copper wire in the rod, it must be subsequently exposed at the foot end.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stabantenne mit einer Kunststoffrute anzugeben, die auf einfachere Weise kontaktiert werden kann, als herkömmliche Stabantennen dieser Art.The object of the invention is to provide a rod antenna with a plastic rod that can be contacted in a simpler manner than conventional rod antennas this type.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rute im wesentlichen über ihre gesamte Länge zumindest an ihrer Außenfläche mit etwa parallel zueinander in den Kunststoff eingebetteten Kohlenstoff-Fäden verstärkt ist. Die Kohlenstoff-Fäden verstärken nicht nur die Rute in mechanischer Hinsicht, sondern bilden auch den elektrisch wirksamen Leiter der Stabantenne. Eine derartige Rute kann an ihrer Oberfläche kontaktiert werden, was auf relativ einfache Weise, beispielsweise mit Hilfe einer Hülse oder dgl. möglich ist.This object is achieved in that the rod is reinforced over substantially its entire length, at least on its outer surface, with carbon threads embedded approximately parallel to one another in the plastic. The carbon threads not only reinforce the rod mechanically, but also form the electrically active conductor of the rod antenna. Such a rod can be contacted on its surface, which is possible in a relatively simple manner, for example with the aid of a sleeve or the like.

überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die elektrischen Eigenschaften einer solchen Rute den elektrischen Eigenschaften herkömmlicher Antennen mit einem Metallleiter nicht nachstehen. Trotz der Einbettung in Kunststoff können sich die einzelnen Kohlenstoff-Fäden berühren, wodurch in der Regel eine galvanische Leitfähigkeit erreicht wird. Aber auch wenn die Kohlenstoff-Fäden mehr oder weniger gut gegeneinander isoliert sind, reicht die kapazitive Kopplung zwischen den nicht in direktem Kontakt miteinander stehenden Fäden bei Frequenzen von mehr als 7o MHz, insbesondere mehr als 15o MHz aus, um eine ausreichende HF-Leitfähigkeit zu gewährleisten.Surprisingly, it has been shown that the electrical properties of such a rod are not inferior to the electrical properties of conventional antennas with a metal conductor. Despite the embedding in plastic, the individual carbon threads can touch, which usually leads to galvanic conductivity. But even if the carbon filaments are more or less well insulated from one another, the capacitive coupling between the filaments that are not in direct contact with one another is sufficient at frequencies of more than 7o MHz, in particular more than 15o MHz, in order to ensure adequate HF conductivity guarantee.

Ein weiterer Vorteil der vorstehend erläuterten Rute ist ihre schwarze Farbe, die dem modernen Farbgebungstrend entspricht. Die Rute muß deshalb nicht, wie bisher üblich, nachträglich lackiert werden.Another advantage of the rod explained above is its black color, which corresponds to the modern color trend. The rod therefore does not have to be retrofitted, as was previously the case.

Ferner ist die Rute mechanisch außerordentlich fest und leicht, so daß sie nur sehr wenig zu unerwünschten mechanischen Schwingungen neigt.Furthermore, the rod is mechanically extremely strong and light, so that it tends very little to undesirable mechanical vibrations.

Auch aus der Sicht der Breitbandigkeit bietet die Stabantenne gegenüber herkömmlichen Stabantennen mit glasfaserverstärkter Kunststoffrute Vorteile. Stabantennen werden breitbandiger, je kleiner ihr Schlankheitsgrad ist, d. h. je dicker die Rute im Verhältnis zu ihrer Länge ist. Ruten aus kohlenstoff-fadenverstärkten Kunststoffen zeigen eine größere elektrisch wirksame Dicke als herkömmliche glasfaserverstärkte Ruten, deren elektrisch wirksamer Leiter lediglich aus einer relativ dünnen Litze im Inneren der Rute besteht.From the point of view of broadband, the rod antenna also offers advantages over conventional rod antennas with a glass fiber reinforced plastic rod. Rod antennas become wider, the smaller their slenderness is, i. H. the thicker the rod is in relation to its length. Rods made of carbon fiber reinforced plastics have a greater electrically effective thickness than conventional glass fiber reinforced rods, the electrically effective conductor of which consists only of a relatively thin strand inside the rod.

Zumindest ein Teil der Kohlenstoff-Fäden sollte sich über die gesamte Länge der Rute erstrecken. Ruten dieser Art lassen sich in kontinuierlichen Herstellungsprozessen aus endlosen Kohlenstoff-Fäden herstellen. Auf - diese Weise lassen sich gleichbleibende elektrische Eigenschaften der Rute über ihre gesamte Länge hinweg erzielen.At least part of the carbon threads should extend the entire length of the rod. Rods of this type can be produced from continuous carbon filaments in continuous manufacturing processes. In this way, consistent electrical properties of the rod can be achieved over its entire length.

Die Rute sollte zum freien Ende hin konisch zulaufen, um einerseits ihr Gewicht und andererseits ihre Windangriffsfläche zu verringern. Die Formgebung kann ohne weiteres durch konisch Schleifen der kohlenstoff-fadenverstärkten Mantelfläche der Rute erreicht werden.The rod should be tapered towards the free end, on the one hand to reduce its weight and on the other hand to reduce its area exposed to the wind. The shape can easily be achieved by conically grinding the carbon-thread-reinforced outer surface of the rod.

Die Rute läßt sich am einfachsten herstellen, wenn sie vollständig aus kohlenstoff-fadenverstärktem Kunststoff besteht. Zur Kostenreduzierung kann sie jedoch auch einen Kern aus glasfaserverstärktem Kunststoff aufweisen und mit einer Schicht aus kohlenstoff-fadenverstärktem Kunststoff ummantelt sein.The easiest way to make the rod is to use carbon-fiber reinforced plastic. To reduce costs, however, it can also have a core made of glass fiber reinforced plastic and can be coated with a layer of carbon fiber reinforced plastic.

Um günstige elektrische Eigenschaften zu erhalten, sollte der Kohlenstoffanteil in den mit Kohlenstoff-Fäden verstärkten Bereichen der Rute wenigstens 5o Gew.-% des Gesamtgewichts dieser Bereiche betragen.In order to obtain favorable electrical properties, the carbon content in the regions of the rod reinforced with carbon threads should be at least 50% by weight of the Total weight of these areas.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher-erläutert werden: Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kraftfahrzeug-Stabantenne für ein transportables Sende- und Empfangsgerät;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Rute der Stabantenne nach Fig. 1 und
Fig. 3 und 4 Querschnitte durch andere Ausführungsformen von Ruten.

Exemplary embodiments of the invention are to be explained in more detail below with reference to drawings: It shows:

Figure 1 is a partially sectioned side view of a motor vehicle rod antenna for a portable transmitter and receiver.
Fig. 2 shows a cross section through the rod of the rod antenna according to Fig. 1 and
3 and 4 cross sections through other embodiments of rods.

Die in Fig. 1 dargestellte Stabantenne umfaßt eine zu ihrem freien Ende hin sich konisch verjüngende Rute 1, die an ihrem durchmessergrößeren Ende an einem Befestigungsfuß 3 gehalten ist. Die Rute 1 hat, wie Fig. 2 zeigt, einen vollflächigen Querschnitt und besteht aus Kohlenstoff-Fäden, die parallel zueinander in Kunststoff eingebettet sind und diesen verstärken. Am fußseitigen Ende umschließt eine Kappe 5 die Rute 1 und kontaktiert die zur Oberfläche freiliegenden Kohlenstoff-Fäden. An der Kappe 5 ist ein Koaxial-Innenleiter 7 beispielsweise einer Koaxial-Steckverbindung angeschlossen. Ein Isolierformteil 9 umschließt die Kappe 5 und trägt ein in nicht näher dargestellter Weise als Befestigungselement ausgebildetes Koaxial-Außenleiterteil 11.The rod antenna shown in FIG. 1 comprises a rod 1 which tapers conically towards its free end and is held on a fastening foot 3 at its larger diameter end. The rod 1, as shown in FIG. 2, has a full cross-section and consists of carbon threads which are embedded in plastic parallel to one another and reinforce it. At the foot end, a cap 5 surrounds rod 1 and contacts the carbon threads exposed to the surface. A coaxial inner conductor 7, for example a coaxial plug connection, is connected to the cap 5. An insulating molded part 9 encloses the cap 5 and carries a coaxial outer conductor part 11, which is not shown as a fastening element.

Obwohl die Kohlenstoff-Fäden der Rute 1 durch den Kunststoff, in den sie eingelagert sind, zum Teil gegeneinander isoliert sind, sind die Leitungseigenschaften aufgrund-der kapazitiven Kopplung der elektrisch leitenden Kohlenstoff-Faden untereinander gut, wenn die Antenne bei Frequenzen von wenigstens 7o MHz betrieben .wird. Die kapazitive Kopplung zwischen den Kohlenstoff-Fäden ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn sich die oberflächennahen Kohlenstoff-Fäden nicht über die gesamte Länge der Rute 1 erstrecken; wie es aufgrund der konischen Form der Rute 1 nach Fig. 1 zu erwarten ist.Although the carbon threads of the rod 1 are partially insulated from one another by the plastic in which they are embedded, the conduction properties are due to the capacitive coupling of the electrically conductors the carbon thread is good with each other if the antenna is operated at frequencies of at least 70 MHz. The capacitive coupling between the carbon threads is particularly important when the carbon threads near the surface do not extend over the entire length of the rod 1; as is to be expected due to the conical shape of the rod 1 according to FIG. 1.

Eine elektrisch leitende Verbindung des fußseitigen En-. des der Rute mit einem Anschlußteil, beispielsweise der Kappe 5, kann durch Ankleben mit einem elektrisch leitenden Kleber hergestellt werden.An electrically conductive connection of the foot-side En. of the rod with a connecting part, for example the cap 5, can be produced by gluing with an electrically conductive adhesive.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Rute einer Stabantenne. Diese Rute umfaßt einen zylindrischen Kern 13 aus glasfaserverstärktem Kunststoff, der von einem Mantel 15. aus kohlenstoff-fädenverstärktem Kunststoff umgeben ist. Der Mantel 15 ist so dick gewählt, daß er auch beim konisch Schleifen der Rute nicht durchschliffen wird.Fig. 3 shows the cross section through another embodiment of the rod of a rod antenna. This rod comprises a cylindrical core 13 made of glass fiber reinforced plastic, which is surrounded by a jacket 15 made of carbon fiber reinforced plastic. The jacket 15 is chosen so thick that it is not looped through even when conically grinding the rod.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Rute 17, die ebenfalls vollständig aus kohlenstoff-fädenverstärktem Kunststoff besteht, zur Kosten- und Gewichtsersparnis jedoch als Rohr ausgebildet ist.Fig. 4 shows the cross section of another embodiment of a rod 17, which is also made entirely of carbon fiber reinforced plastic, but is designed as a tube to save costs and weight.

Claims

1. Stabantenne mit einer endseitig an einem Fuß gehaltenen Rute aus faserverstärktem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet , daß die Rute (1; 13, 15; 17) im wesentlichen über ihre gesamte Länge zumindest an ihrer Außenfläche mit etwa parallel zueinander in den Kunststoff eingebetteten Kohlenstoff-Fäden verstärkt ist.1. rod antenna with a rod held on one end of a foot made of fiber-reinforced plastic, characterized in that the rod (1; 13, 15; 17) essentially over its entire length at least on its outer surface with carbon embedded in the plastic approximately parallel to one another Threads is reinforced.

2. Stabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest ein Teil der Kohlenstoff-Fäden über die gesamte Länge der Rute (1; 13, 15; 17) erstreckt.2. Rod antenna according to claim 1, characterized in that at least some of the carbon threads extend over the entire length of the rod (1; 13, 15; 17).

3. Stabantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rute (1; 13, 15; 17) zum freien Ende hin konisch zugeschliffen ist.3. rod antenna according to claim 2, characterized in that the rod (1; 13, 15; 17) is ground conically towards the free end.

4. Stabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rute (1; 17) vollständig aus kohlenstoff-fadenverstärktem Kunststoff besteht.4. rod antenna according to claim 1, characterized in that the rod (1; 17) consists entirely of carbon fiber reinforced plastic.

5. Stabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rute einen Kern (13) aus glasfaserverstärktem Kunststoff aufweist und mit einer Schicht (15) aus kohlenstoff-fadenverstärktem Kunststoff ummantelt ist.5. rod antenna according to claim 1, characterized in that the rod has a core (13) made of glass fiber reinforced plastic and is coated with a layer (15) of carbon fiber reinforced plastic.

6. Stabantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den mit Kohlenstoff-fäden verstärkten Bereichen der Rute (1; 13, 15; 17) der Kohlenstoffanteil wenigstens 5o Gew.-% des Gesamtgewichts dieser Bereiche beträgt.6. Rod antenna according to claim 1, characterized in that in the areas of the rod (1; 13, 15; 17) reinforced with carbon filaments, the carbon content is at least 50% by weight of the total weight of these areas.