Mantelwellensperre

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Mantelwellensperre für Antennen mit symmetrischem Anschlußdipol (1) und daran angeschlossenem Koaxialkabel (8) mit einer äußeren Isolierhülle (10). Zur breitbandigen Unterdrückung von Gleichtaktströmen mit möglichst geringem Aufwand und Vermeidung einer leitenden Verbindung der Mantelwellensperre mit dem Koaxialkabelaußenleiter (9) ist ein antennenseitiges Anfangsstück (11,19) des Koaxialkabels (8) in großem Abstand von einem metallischen Antennenträgerteil (3, 13) mit Nullpotential geführt und ein an das Anfangsstück (11, 19) anschließendes Koaxialkabelstück mit einer dessen äußere lsolierhülle (10) umfassenden Metallschelle (5, 12) dicht an dem Antennenträgerteil (3, 13) befestigt, derart, daß im Betriebsfrequenzbereich für die Mantelwelle im Bereich der Metallschelle (5, 12) ein viel kleinerer Widerstand wirksam ist, als im Bereich des Anfangsstücks (11, 19), und daß dessen Länge so bemessen ist, daß an seinem Eingang für die Mantelwelle im Betriebsfrequenzbereich ein hoher Widerstand wirksam ist.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Länge des Anfangsstücks (11, 19) und des Koaxialkabelstücks innerhalb der Metallschelle (5, 12) so zu wählen, daß sich vorzugsweise in der Nähe der unteren Grenze des Betriebsfrequenzbereiches Viertelwellenresonanz ergibt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Mantelwellensperre für Antennen mit symmetrischem Anschlußdipol und einem daran angeschlossenen Koaxialkabel mit einer äußeren Isolierhülle, vorzugsweise zum Fernsehempfang im gesamten UHF-Bereich IV/V (470 ... 790 MHz) oder in einem Teil davon.

[0002] Bekannte UHF-Empfangsantennen dieser Art haben als Anschlußdipol einen breitbandigen Ganzwellendipol mit einem Anschlußwiderstand von ungefähr 300 Ohm und zum Anschließen eines Koaxialkabels mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm eine als Symmetrierübertrager wirkende Halbwellen-Umwegleitung. Diese

[0003] ist zwar einfach und kostengünstig, aber schmalbandig(an den Bereichsgrenzen des UHF-Bereiches- IV/V treten gegenüber der Bandmitte Phasendifferenzen von bis.zu 40⁰ auf), so daß bei

[0004] von ihrer Resonanzfrequenz abweichende Betriebsfrequenzen dem Koaxialkabel nicht nur die durch Gegentaktanregung des Dipols erzeugte Nutzwelle zugeführt wird, sondern auch durch Gleichtaktanregung des Dipols entstehende Gleichtaktströme.

[0005] Diese fließen als sogenannte Mantelwellen auf dem Außenleiter des Koaxialkabels und Teilen des Metallträgers und des Standrohres der Antenne als zweitem Leiter. Dadurch wird der Antennengewinn verringert und die Richtkennlinie der Antenne erheblich beeinträchtigt. Die Hauptempfangsrichtung kann bis zu etwa 20° vom Sollwert abweichen (Schielen), die Seiten- und Rückzipfel werden größer und die Nullstellendämpfungen besonders in den Richtungen senkrecht zur Hauptempfangsrichtung kleiner.

[0006] Durch frequenzabhängige Schwankungen der Gleichtaktströme können sich außerdem in der frequenzabhängigen Gewinnkurve der Nutzwelle Unregelmäßigkeiten (Einbrüche) ergeben.

[0007] AuBer der Halbwellen-Umwegleitung, die in einem schmalen Frequenzbereich um die Resonanzfrequenz als Mantelwellensperre wirkt, sind ebenfalls schmalbandige, aber nicht transformierende Symmetrierglieder und Mantelwellensperren bekannt, bei denen ein Anfangsstück eines Koaxialkabels von einem Viertelwellen - Sperrtopf umschlossen oder mit einem parallel geschalteten, am Ende kurzgeschlossenen Koaxialkabelstück ausgestattet ist, das ebenfalls in Viertelwellenresonanz abgestimmt ist. Dabei sind der Sperrtopf und das Kabelstück am kurzgeschlossenen Ende leitend mit dem AuBenleiter des durchlaufenden Koaxialkabels verbunden, wodurch dessen Isolierhülle unterbrochen und damit der Korrosionsschutz des KabelauBenleiters nicht mehr gewährleistet ist.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mantelsperre der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die Gleichtaktströme auf einfache und kostensparende Weise breitbandig im gesamten Be - triebsfrequenzbereich unterdrückt und keine leitende Verbindung mit dem AuBenleiter des Koaxialkabels erfordert.

[0009] Die Aufgabe ist dadurch gelöst, daB ein antennenseitiges Anfangsstück des Koaxialkabels in groBem Abstand von einem Metallträgerteil mit Nullpotential geführt und ein an das Anfangsstück anschließendes Stück des Koaxialkabels mit einer dessen äuBere Isolierhülle umfassenden Metallschelle dicht an dem Metallträgerteil befestigt ist, derart, daB im Betriebsfrequenzbereich für die Mantelwelle im Bereich der Metallschelle ein viel kleinerer Widerstand wirksam ist als im Bereich des Anfangsstücks und daB dessen Länge so bemessen ist, daB an seinem Eingang für die Mantelwelle im Betriebsfrequenzbereich ein hoher Widerstand wirksam ist.

[0010] Der Aufbau der erfindungsgemäBen Mantelwellensperre erfolgt also ohne besondere, nicht für die Antenne an sich schon benötigte Teile und ist damit äußerst kostengünstig. Darüberhinaus kommt sie ohne leitende Verbindung mit dem KabelauBenleiter aus, so daß dessen Korrosionsschutz durch die äuBere Isolierhülle vollständig erhalten bleibt.

[0011] Bei der vorteilhaften Verwendung der erfindungsgemäBen Mantelwellensperre für eine UHF-Empfangsantenne mit einem breitbandigen Ganzwellen-AnschluBdipol ist dieser mit einem Symmetrier - übertrager, vorzugsweise einer Halbwellen-Umwegleitung ausge - stattet, um den Dipolanschlußwiderstand von etwa 300 Ohm in den Wellenwiderstand des Koaxialkabels (75 Ohm) zu transformieren.

[0012] Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Mantelwellensperre nach Anspruch 3 sind das Anfangsstück und das Kabelstück innerhalb der Metallschelle so lang, daß sich innerhalb oder unterhalb des βetriebsfrequenzbereiches, vorzugsweise in der Nähe von dessen unterer Grenze, Viertelwellenresonanz ergibt.

[0013] Bei praktisch erprobten erfindungsgemäßen Mantelwellensperren für UHF-Fernsehempfangsantennen hat das Anfangsstück des Koaxialkabels für die Mantelwellen einen Wellenwiderstand Z_m1 in der Größenordnung von 300 Ohm. Wenn an seinem Ende ein Widerstand R_m2 von etwa 10 Ohm wirksam ist, ergibt sich am Kabelanfang für die Resonanzfrequenz nach der Formel R_m1 . Rm2 = Zm1 ein Widerstand R_m1 von ungefähr 9 kOhm, der mehr als hundertmal so groB ist wie der transformierte Dipolanschlußwiderstand (75 Ohm). Wegen des großen Wellenwiderstandes Z_m1 des transformierenden Kabelstücks ergibt sich auch an den Grenzen eines weiten Frequenzbereichs ein hoher, die Mantelwellen ausreichend unter,- bindender Scheinwiderstand.

[0014] Der Außenleiter des Koaxialkabels ist innerhalb der Metall - schelle der Innenleiter eines koaxialen Kabelstücks, dessen Außenleiter die Metallschelle und dessen Dielektrikum die äußere Kabelhülle ist. Dieses Kabelstück hat bei-für Antennen gebräuchlichen Koaxialkabeln mit ungefähr 5 mm Außenleiterdurchmesser einen Wellenwiderstand Zm₂ von ungefähr 10 Ohm und eine kleine Dämpfung, weil es sehr kurz ist. An seinem Ende folgt für die Mantelwelle wieder eine Leitung mit hohem Wellenwiderstand, weil der Außenleiter in großem Abstand vom Antennenträger und vom Standrohr verläuft, oder in das Standrohr mit großem lichtem Durch-messer eingezogen ist. Der Widerstand R_m3 am Ende des Kabel - stücks innerhalb der Metallschelle ist unbestimmt, weil er von der Kabelführung abhängig ist. Er ist aber auch unter ungünstigen Umständen größer als 10 Ohm, da die folgende Leitung einen hohen Wellenwiderstand und eine erhebliche Dämpfung durch Strahlung und Verluste im Stahlstandrohr aufweist. Der Widerstand R_m2 am Anfang des angeschellten Kabelstücks ist demnach bei der Resonanzfrequenz kleiner als 10 Ohm und an den Rändern eines sehr weiten Frequenzbereichs ein entsprechend kleiner Schein - widerstand. Aus diesen Gründen sind die Längen der beiden transformierenden Kabelstücke und die dadurch bedingten Größen der Resonanzfrequenzen nicht kritisch.

[0015] Die Resonanzfrequenz der als Symmetrierübertrager gebräuchlichen Halbwellenumwegleitung liegt meistens wenig unterhalb der oberen Grenze des Betriebsfrequenzbereiches, damit der dort auftretende Höchstwert des Antennengewinns möglichst groß wird. Dabei sind die Längen der beiden transformierenden Leitungsstücke so zu bemessen, daß der Eingangswiderstand am Koaxialkabel im unteren Teil des Betriebsfrequenzbereiches groß ist. Die aus den Längen der Leitungsstücke errechneten Resonanzfrequenzen können auch unterhalb der unteren Grenze des Betriebsfrequenzbereiches liegen, weil Teile dieser Leitungsstücke kapazitive Blindanteile der an den Enden wirksamen Scheinwiderstände kompensieren und die angestrebten Wirkungen in einem sehr weiten Frequenzbereich erreicht werden. Das gilt nicht nur für die Verbesserung der Richtkennlinie, sondern auch für die Beseitigung der bereits erwähnten Unregelmäßigkeiten im Frequenzgang des Gewinns im unteren Teil des Betriebsfrequenzbereichs. In diesem kann sich auch eine Zunahme des Antennengewinns ergeben, da auch eine dafür ausreichende Widerstandsanpassung der Antenne an das Koaxialkabel zu erreichen ist.

[0016] Eine andere vorteilhafte Maßnahme zum Erreichen des erforder-lichen kleinen Widerstands am Ende des Anfangsstücks des Koaxialkabels besteht gemäß Anspruch 4 darin, das Kabelstück innerhalb der Metallschelle mit einem Isoliermaterial zu umgeben, das sehr große Hochfrequenzverluste und/oder eine sehr hohe Di - elektrizitätskonstante hat. Dabei kann die Metallschelle so kurz sein, daß das angeschellte Kabelstück wie eine Kapazität wirkt, der ein kleiner Dämpfungswiderstand parallel liegt oder die durch die hohe Dielektrizitätskonstante sehr groß ist und auch bei der tiefsten Betriebsfrequenz noch einen kleinen Blindwiderstand bildet.

[0017] Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mantelwellensperre nach Anspruch 5 hat die Metallschelle, mit der das Koaxialkabel an einem Antennenträgerteil zu befestigen ist, einen Längsschlitz, dessen Breite kleiner ist als der Außendurchmesser des Koaxialkabels, das in die ausreichend federnde Metallschelle eindrückbar ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Metallschelle schon bei der Antennenfertigung fest am Antennenträger angebracht werden kann und das Koaxialkabel bei der Antennenmontage in einfacher Weise nur noch in diese einzudrücken ist.

[0018] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mantelwellensperre besteht gemäß Anspruch 6. darin, daß die Metallschelle mehrere durch Querschlitze getrennte Schenkel aufweist, von denen nur ein Teil unter Druck am montierten Koaxialkabel anliegt. Dadurch wird das Eindrücken des Kabels erleichtert, weil dabei nur die erheblich verkürzten Schenkel einzeln nacheinander federnd ausweichen.müssen.

[0019] Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungs - gemäßen Mantelwellensperre jeweils an einer Antenne.

[0020] Die Fig. 1 und 3 sind Seitenansichten der betroffenen Antennenteile und die Fig. 2 und 4 Querschnitte durch den Antennenträger mit der Metallschelle und dem Koaxialkabel.

[0021] Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist von einem Längsträger aus Metall, an dem der Empfangsdipol 1 mit der Kabelanschlußdose 2, sowie nicht dargestellte Direktoren und Reflektoren befestigt sind, nur ein kurzes Stück 3 gezeichnet. An dem Längsträger 3 aus Metallrohr mit rechteckigem Quer - schnitt ist mit Blechtreibschrauben 4 eine Metallschelle 5 mit zwei zueinander symmetrischen federnden Schenkeln 6 angebracht. Diese lassen einen Längsschlitz ? frei, dessen Breite kleiner ist als der Durchmesser des durch diesen Schlitz 7 in die Metallschelle 5 eingedrückten Koaxialkabels 8, dessen Außenleiter 9 von einer Schutzisolierhülle 10 umgeben ist.

[0022] Das Anfangsstück 11 des Koaxialkabels 6 hat vom nicht darge - stellten Anschluß an einem Symmetrierübertrager in der Kabelanschlußdose 2 bis zur Metallschelle 5 einen groBen Abstand vom Längsträger 3.

[0023] Das Anfangsstück 11 und die Metallschelle 5 haben jeweils eine Länge, bei der sich für die Mantelwelle im Betriebsfrequenzbereich ein sehr hoher Eingangswiderstand ergibt.

[0024] Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist eine soge _- nannte Vormastantenne verwendet, bei der eine Metallschelle 12 an einem Träger 13 eines nicht gezeichneten Reflektorschirms mit Blechtreibschrauben 14 befestigt ist. An der Metallschelle 12 sind durch Querschlitze 15 federnde.Klammern 16 und 17 gebil-det. Die Breite des Längsschlitzes 18, durch den das Koaxialkabel 8 auf den Träger 13 und in die Klammern 16 und 17 eingedrückt ist, ist bei den schmalen Klammern 16 kleiner als der AuBendurch - messer des Kabels 8 und bei den breiten Klammern 17 ungef ähr gleich diesem Durchmesser, um das Einschieben des Koaxialkabels 8 zu erleichtern.

[0025] Die Längen des Anfangsstücks 19 und der Metallschelle 12 sind in der gleichen Weise bemessen wie beim ersten Ausführungsbei - spiel.

Ansprüche

1. Mantelwellensperre für Antennen mit symmetrischem AnschluBdipol und daran angeschlossenem Koaxialkabel mit einer äußeren Isolierhülle, vorzugsweise zum Fernsehempfang im gesamten UHF-Bereich von 470 ... 790 MHz oder in einem Teil davon, dadurch gekennzeichnet,
daß ein antennenseitiges Anfangsstück (11, 19) des Koaxialkabels (8) in großem Abstand von einem Metallträgerteil (3, 13) mit Nullpotential geführt und ein an das Anfangs - stück (11, 19) anschlieBendes Stück des Koaxialkabels (8) mit einer dessen äußere Isolierhülle (10) umfassenden Metallschelle (5, 12) dicht an dem Metallträgerteil (3, 13) be - festigt ist, derart daß im Betriebsfrequenzbereich für die Mantelwelle im Bereich der Metallschelle (5, 12) ein viel kleinerer Widerstand wirksam ist, als im Bereich des Anfangsstücks (11, 19) und daß dessen Länge so bemessen ist, daß an seinem Eingang für die Mantelwelle im Betriebsfrequenzbe - reich ein hoher Widerstand wirksam ist.

2. Mantelwellensperre nach Anspruch ₁, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung mit dem Anschlußdipol (₁) ein vorzugsweise als Halbwellenumwegleitung ausgebildeter Symmetrierübertrager vorgesehen ist.

3. Mantelwellensperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn - zeichnet, daß das Anfangsstück (11, 19) und das Koaxialkabelstück innerhalb der Metallschelle (5, 12) so lang sind, daß sich innerhalb oder unterhalb des Betriebsfrequenzbereiches, vorzugsweise in der Nähe von dessen unterer Grenze, Viertelwellenresonanz ergibt.

4. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche ₁ bis 3, da - durch gekennzeichnet, daß das Koaxialkabelstück innerhalb der Metallschelle (5, 12) mit einem Isoliermaterial umgeben ist, das sehr große Hochfrequenzverluste und/oder eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante aufweist.

5. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da - durch gekennzeichnet, daß das Koaxialkabel (8) durch einen Längsschlitz (7, 18), dessen Breite kleiner ist als der Außendurchmesser des Koaxialkabels (6), in die am Metallträgerteil (3, 13) befestigte, ausreichend federnde Metallschelle (5, 12) eindrückbar ist.

6. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da - durch gekennzeichnet, daß die Metallschelle (12) mehrere durch Querschlitze (15) voneinander getrennte Klammern (16, 17) aufweist, von denen nur ein Teil (16) unter Druck am montierten Koaxialkabel (8) anliegt.

Zeichnung