Drehbare Antenne mit Lager und Gegengewicht

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine drehbare Antenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Für elektrische Geräte der Nachrichtentechnik werden meist Sende- und Empfangsantennen in Form von Stab- oder Teleskopantennen benutzt. Aus der DE-OS 26 42 001 ist eine Breitband-Stabantenne bekannt, bei der der Außenleiter der koaxialen Antennenspeiseleitung mit einem Gegengewicht verbunden ist und der Innenleiter über einen Anpaßtransformator mit dem Antennenstab verbunden ist. Die Stabantenne ist in einer Hülse aus nichtleitendem Material gelagert, welche mittels einer Metallhülse am Gegengewicht festgelegt ist. Zur Anpassung der Antennenimpedanz an die Impedanz der Antennenspeiseleitung ist neben dem Anpaßtransformator eine Impedanzanpaßschaltung vorgesehen. Der Antennenstab ist dabei kürzer als die λ/4 Wellenlänge der niedrigsten Betriebsfrequenz bemessen, und mittels des Anpaßtransformators wird die dadurch entstehende kapazitive Blindkomponente weitgehend kompensiert, so daß ein reeller Fußpunktwiderstand auftritt. Zur weiteren Anpassung des koaxialen Antennenspeisekabels an den Eingangswiderstand des nachrichtentechnischen Geräts ist das andere Ende des koaxialen Antennenspeisekabels über die Impedanz-Anpaßschaltung und einen λ/4-langen Koaxialanpaßabschnitt mit dem Eingang des nachrichtentechnischen Geräts verbunden.

[0003] In dem Fachbuch "Antennentechnik" von Rothammel, erschienen im Telekosmos-Verlag, Stuttgart, 1976, Seiten 315 - 317 sind Maßnahmen zur Kompensation von induktiven oder kapazitiven Blindkomponenten mittels zusätzlicher Kapazität oder zusätzlicher Induktivität, je nach Antennenstablänge, ausführlich beschrieben und erläutert.

[0004] Bei drehbaren Antennen soll das Lager auch bei der Drehung der Antenne einen kontaktsicheren Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel ermöglichen. Ist aus Sicherheitsgründen eine galvanische Trennung vom Leitungsnetz zur Stromversorgung des Geräts erforderlich, so kann durch Einfügen eines Kondensators in die Antennenspeiseleitung die Trennung der Antenne vom Gerät sichergestellt werden. Bei hohen Frequenzen tritt jedoch eine Fehlanpassung zwischen Antenne und Gerät auf, wenn die galvanische Trennung mittels Kondensatoren vorgenommen wird.

[0005] Für den Übergang von feststehenden Hohlleitern auf rotierende Hohlleiter verwendet man sogenannte Drehkupplungen. In dem Fachbuch "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" von Meincke/Gundlach, 2. Auflage, erschienen im Springer-Verlag, 1962, Seiten 367, 368 ist eine kapazitive Drehkupplung für den Ubergang von einer um die Längsachse rotierenden koaxialen Leitung auf eine festehende koaxiale Leitung beschrieben. Mit Hilfe im Leitungszug liegender Kondensatoren großer Kapazität kann eine galvanische Trennung der koaxialen Leitungen erreicht werden. Solche kapazitive Drehkupplungen werden insbesondere bei Radargeräten zur Energieübertragung benutzt.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehbare Antenne derart auszugestalten, daß sowohl ein kontaktsicherer Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel, eine freie Wahl der Antennenstablänge und eine galvanische Trennung der Antenne vom Leitungsnetz zur Stromversorgung des Geräts ermöglicht wird.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Antenne durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0008] Die erfindungsgemäße kapazitive Drehkupplung erlaubt sowohl die Anpassung zwischen Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung als auch die galvanische Trennung vom Leitungsnetz. Die Antennenstablänge ist weitgehend frei wählbar und ein kontaktsicherer Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel wird auch bei Drehung der Antenne um die Achse sichergestellt.

[0009] Bei einer Ausführungsform der Antenne nach Patentanspruch 2 dient das Lager für das kurze Antennenstabteil als Reibungskupplung. Der mittels des langen Antennenstabteils eingestellte Raumwinkel wird - über das die beiden Antennenstabteile miteinander verbindende Kreuzgelenk - durch die reibschlüssige Verbindung sichergestellt.

[0010] Die Ausführungsform der Antenne nach Patentanspruch 3 ist durch die Verwendung konstruktiv einfach ausgestalteter Mittel kostengünstig herstellbar.

[0011] Mit einer Ausgestaltung der Antenne nach Patentanspruch 4 wird die Forderung nach galvanischer Trennung der Antenne vom Leitungsnetz auch für hohe Spannungen erfüllt, da der Bund der Lagerschale elektrisch gesehen als Kriechstrecke wirkt.

[0012] Durch die Ausgestaltung des Gegengewichts in Form einer Streifenleitung nach Patentanspruch 8 läßt sich - auch bei begrenzter Bauhöhe der Geräte - das Gegengewicht in voller Länge in der Verlängerung des Antennenstabs unterbringen.

[0013] Wird gemäß der Ausführungsform einer Antenne nach Patentanspruch 10 die Drehkupplung und das Gegengewicht auf einer drehbar gelagerten Auflage befestigt, so zeigen Antenne und Gegengewicht stets die gleiche Polarisation. Dadurch können hohe Anforderungen an die Empfindlichkeit erfüllt werden.

[0014] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher beschrieben und erläutert.

[0015] Es zeigen:

Fig. 1

eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne,

Fig. 2

eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 1 und

Fig. 3

das gemessene Horizontal-Diagramm der Antenne nach Fig. 1

Die erfindungsgemäße drehbare Antenne mit Lager und Gegengewicht wird im folgenden im Zusammenhang mit der Benutzung in der Basisstation eines schnurlosen Telefons beschrieben. Daneben ist der Einsatz bei allen Geräten möglich, welche eine Antenne aufweisen und bei denen zur Verhütung von Unfällen eine galvanische Trennung zwischen Antennenspeiseleitung und Leitung zur Stromversorgung des Geräts gefordert ist.

[0016] Bei einem schnurlosen Telefonapparat erfolgt die Nachrichtenübertragung zwischen einer Basisstation und der zugehörigen Mobilstation über einen Funkkanal. Die Basisstation wird mittels einer Verbindungsdose an einen Hauptanschluß des öffentlichen Fernsprechnetzes oder an eine Nebenstellenanlage angeschlossen, so daß für den Benutzer des schnurlosen Telefons der Zugang zum öffentlichen Fernsprechnetz möglich ist. Die Basisstation weist zusätzlich einen Anschluß zur Stromversorgung aus dem 220 V-Netz auf. Die Mobilstation enthält einen Akkumulator, welcher bei auf der Basisstation aufgelegtem Handapparat mit einem Dauerladestrom aus dem 220 V-Netz aufgeladen wird.

[0017] Aus der DE-OS 36 20 857 ist ein schnurloses Telefon bekannt, bei dem in der Basisstation ein Reserve-Akkumulator angeordnet ist, welcher während des Sendebetriebs der Mobilstation durch den über die Fernmeldeleitung (a/b-Ader) fließenden Schleifengleichstrom mit einem Schnelladestrom, welcher etwa dreimal so hoch ist wie der Dauerladestrom, aufgeladen wird. Zur Verhütung von Unfällen soll nun eine galvanische Trennung der Antenne vom Leitungsnetz zur Stromversorgung des schnurlosen Telefons ermöglicht werden. Dabei soll sich der Wirkungsgrad der Antenne bei Erfüllung dieser Forderung nicht verringern, wobei auch bei Drehung der Antenne nach wie vor ein kontaktsicherer Anschluß zwischen Antenne und Antennenspeisekabel ermöglicht wird.

[0018] In Fig. 1 ist eine Ausführungsform für ein Lager L in Form einer kapazitiven, an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung SL angepaßten Drehkupplung dargestellt. Die Antenne ist dabei in Form einer zweiteiligen Stabantenne ausgebildet, wobei der Antennenstab AS ein langes Antennenstabteil AS1 und ein kurzes Antennenstabteil AS2 aufweist, welche über ein Kreuzgelenk KG miteinander verbunden sind. Zur Sicherstellung des am langen Antennenstabteil AS1 eingestellen Raumwinkels dient das Lager L für das kurze Antennenstabteil AS2 als Reibungskupplung.

[0019] Das Lager L weist eine Lagerschale LS (s. Fig. 2) aus nichtleitendem Material, welche das kurze Antennenstabteil AS2 umschließt, und eine die Lagerschale LS auf einer Auflage A festspannende Halterung H aus leitendem Material auf. Die Lagerschale LS kann in Form einer Halbschale (vgl. Fig. 2) oder als Hülse ausgeführt sein und weist an den Rändern mindestens einen das kurze Antennenstabteil AS 2 umlaufenden Bund LB1 (LB2) auf. Dieser Bund LB1 (LB2) wirkt elektrisch gesehen als Kriechstrecke.

[0020] Die Halterung H kann ebenso wie die Lagerschale LS in Teilabschnitten spiegelbildlich zur Oberflächenform des kurzen Antennenstabteils AS2 aufgeführt werden und weist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform zwei Haltewinkel H1, H2 auf, wobei einer der Haltewinkel auf der Auflage A aufspannbar ist. Der innere Leiter SL1 der Antennenspeiseleitung SL ist mit der Halterung H und der äußere Leiter SL2 der Antennenspeiseleitung SL ist mit einem Gegengewicht G verbunden.

[0021] Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 1. Die beiden Haltewinkel H1, H2 weisen einen Höhenversatz auf, wobei der eine Haltewinkel H1 eine Aussparung AU in der Auflage A hintergreift und der andere Haltewinkel H2 auf der Auflage A mittels einer Schraube S aufspannbar ist. Die Lagerschale LS ist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform als Halbschale ausgeführt, diese kann jedoch auch als Hülse oder dgl. ausgestaltet werden. Zur Vermeidung einer axialen Verschiebung des kurzen Antennenstabteils AS2 in der Lagerschale LS weist die Lagerschale LS eine das kurze Antennenstabteil AS2 umlaufende Erhebung LE, insbesondere in Form einer Nase auf, welche in eine Ringnut RN des kurzen Antennenstabteils AS2 greift.

[0022] Die elektrische Verbindung zwischen dem inneren Leiter SL1 der Antennenspeiseleitung SL und Haltewinkel H2 wird mittels einer Lötfahne LÖ sichergestellt. Der äußere Leiter SL2 der Antennenspeiseleitung SL kann direkt am Gegengewicht G angelötet werden. Das Gegengewicht G ist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in Form einer Streifenleitung ausgestaltet, wobei zur Anpassung an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung SL die Streifenleitung u-förmig ausgeführt ist und die Anpassung im wesentlichen durch Abstand und Länge der U-Schenkel und durch die Streifenleitungsbreite bestimmt wird. Daneben sind eine Reihe von verschiedenen Ausführungsformen für die Streifenleitung möglich, z.B. kann die Streifenleitung mäanderförmig ausgeführt werden.

[0023] Mittels der Schraube S kann die Reibungskraft zwischen Lagerschale LS und kurzen Antennenstabteilen AS2 eingestellt werden. Die Lagerschale LS ist vorzugsweise ein Kunststoffteil, welches elastisch verformbar und abriebfest ist.

[0024] In Fig. 3 ist das gemessene Horizontaldiagramm für eine drehbare, zweiteilige Stabantenne mit kapazitiver Drehkupplung und Gegengewicht dargestellt. Der Feldstärkeverlauf in der Horizontalebene ist im wesentlichen kreisförmig (mit 2 bis 3 dB Einzügen) und in der Vertikalebene im wesentlichen Kardioden-ähnlich (nicht dargestellt).

[0025] Die erfindungsgemäße drehbare Antenne ermöglicht eine automatische Fertigung und erfüllt auf überraschend einfache Art und Weise die Forderungen nach einer galvanischen Trennung zwischen Antenne und Gerät, einer Anpassung von Antenne und Gerät und einer freien Wahl der Antennenstablänge.

Ansprüche

1. Drehbare Antenne mit Lager (L) und Gegengewicht G, insbesondere für ein nachrichtentechnisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (L) in Form einer kapazitiven, an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung (SL) angepaßten Drehkupplung ausgebildet ist, welche zwischen dem Antennenstab (AS) und der Antennenspeiseleitung (SL) angeordnet ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenstab (AS) ein langes und ein kurzes Antennenstabteil (AS1, AS2) aufweist, welche über ein Kreuzgelenk (KG) miteinander verbunden sind und daß zur Sicherstellung des am langen Antennenstabteil (AS1) eingestellten Raumwinkels das Lager (L) für das kurze Antennenstabteil (AS2) als Reibungskupplung dient.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (L) eine Lagerschale (LS) aus nichtleitendem Material, welche das kurze Antennenstabteil (AS2) umschließt, und eine die Lagerschale (LS) auf einer Auflage (A) festspannenden Halterung (H) aus leitendem Material aufweist.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (LS) auf der dem kurzen Antennenstabteil (AS2) zugewandten Seite mindestens in Teilabschnitten des Mantels spiegelbildlich zur Oberflächenform des kurzen Antennenstabteils (AS2) ausgeführt ist, daß die Lagerschale (LS) auf der dem kurzen Antennenstabteil (AS2) abgewandten Seite im Randbreich mindestens einen das kurze Antennenstabteil (AS2) umlaufenden Bund (LB1, LB2) und daß die Lagerschale (LS) auf der dem kurzen Antennenstabteil (AS2) zugewandten Seite eine das kurze Antennenstabteil (AS2) umlaufende Erhebung (LE) aufweist, wobei der Bund (LB1, LB2) elektrisch gesehen als Kriechstrecke wirkt.

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (LS) als Halbschale oder als Hülse ausgeführt ist.

6. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (H) auf der der Lagerschale (LS) zugewandten Seite spiegelbildlich zu deren Oberflächenform mit an den beiden freien Enden angeordneten, gegeneinander einen Höhenversatz aufweisenden Haltewinkel (H1, H2) ausgestaltet ist, wobei der eine Haltewinkel (H1) eine Aussparung (AU) in der Auflage (A) hintergreift und der andere Haltewinkel (H2) auf der Auflage (A) mittels einer Schraube (S) aufspannbar ist.

7. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (LE) in Form einer Nase ausgebildet ist, welche in eine Ringnut (RN) des kurzen Antennenstabteils (AS2) greift.

8. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (G) in Form einer Streifenleitung ausgestaltet ist, wobei zur Anpassung an Antennenimpedanz und Impedanz der Antennenspeiseleitung (SL) die Streifenleitung u-förmig oder mäanderförmig ausgeführt ist und die Anpassung im wesentlichen durch Abstand und Länge der U-Schenkel oder durch die Form der mäanderförmigen Streifenleitung und durch die Streifenleitungsbreite bestimmt wird.

9. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenstablänge so gewählt ist, daß die Antennenimpedanz und die Impedanzen von Drehkupplung, Gegengewicht (G) und Antennenspeiseleitung (SL) an die Eingangsimpedanz des nachrichtentechnischen Gerätes angepaßt sind.

10. Antenne nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im nachrichtentechnischen Gerät die Drehkupplung und das Gegengewicht (G) auf einer drehbar gelagerten Auflage (A) befestigt sind.

Claims

1. Rotating antenna having a bearing (L) and counterweight (G), in particular for a communications device, characterised in that the bearing (L) is constructed in the form of a capacitive rotary joint which is matched to the antenna impedance and the impedance of the antenna feeder (SL) and is arranged between the antenna rod (AS) and the antenna feeder (SL).

2. Antenna according to Claim 1, characterised in that the antenna rod (AS) has a long and a short antenna rod part (AS1, AS2) which are connected to one another via a crossjoint (KG), and in that for the purpose of ensuring the solid angle set on the long antenna rod part (AS1) the bearing (L) serves as a friction clutch for the short antenna rod part (AS2).

3. Antenna according to Claim 2, characterized in that the bearing (L) has a bearing shell (LS) which is made from non-conductive material and encloses the short antenna rod part (AS2), and a holder (H) which is made from conductive material and clamps the bearing shell (LS) on a support (A).

4. Antenna according to Claim 3, characterized in that the bearing shell (LS) is designed on the side facing the short antenna rod part (AS2), at least in subsections of the circumferential surface, in a mirror-inverted fashion with respect to the surface shape of the short antenna rod part (AS2), in that the bearing shell (LS) has in the edge region on the side averted from the short antenna rod part (AS2) at least one collar (LB1, LB2) running around the short antenna rod part (AS2), and in that the bearing shell (LS) has on the side facing the short antenna rod part (AS2) a projection (LE) running around the short antenna rod part (AS2), the collar (LB1, LB2) acting from the electrical point of view as a leakage path.

5. Antenna according to Claim 4, characterized in that the bearing shell (LS) is designed as a half shell or as a sleeve.

6. Antenna according to Claim 3, characterised in that the holder (H) is configured on the side facing the bearing shell (LS) in a mirror-inverted fashion with respect to the surface shape thereof with retaining angles (H1, H2) which are arranged at the two free ends and are offset in height with respect to one another, one retaining angle (H1) gripping a recess (AU) in the support (A) from behind, and it being possible to clamp the other retaining angle (H2) on the support (A) by means of a screw (S).

7. Antenna according to Claim 4, characterized in that the projection (LE) is constructed in the form of a nose which engages in an annular groove (RN) of the short antenna rod part (AS2).

8. Antenna according to Claim 1, characterized in that the counterweight (G) is configured in the form of a stripline, the stripline being designed in a u-shaped or meandering fashion for matching to the antenna impedance and the impedance of the antenna feeder (SL), and the matching being determined essentially by the distance and length of the U-limb or by the shape of the meandering stripline and by the stripline width.

9. Antenna according to Claim 1, characterized in that the antenna rod length is selected such that the antenna impedance and the impedances of the rotary joint, counterweight (G) and antenna feeder (SL) are matched to the self-impedance of the communications device.

10. Antenna according to Claims 1 and 8, characterised in that the rotary joint and the counterweight (G) are fastened in the communications device to a rotatably mounted support (A).

Revendications

1. Antenne rotative comportant un palier (L) et un contrepoids (G), notamment pour un appareil de la technique de transmission d'informations, caractérisée en ce que le palier (L) est agencé sous la forme d'un accouplement rotatif capacitif, qui est adapté à l'impédance de l'antenne et à l'impédance de la ligne d'alimentation (SL) de l'antenne et qui est disposé entre la tige (AS) de l'antenne et la ligne d'alimentation (SL) de l'antenne.

2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige (AS) de l'antenne comporte un élément long et un élément court (AS1, AS2), qui sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'un joint de cardan (KG) et que le palier (L) pour l'élément court (AS2) de la tige d'antenne est utilisé en tant qu'accouplement à friction pour le maintien de l'angle solide réglé au niveau de l'élément long (AS1) de la tige d'antenne.

3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le palier (L) comporte un coussinet (LS) réalisé en un matériau non conducteur et qui entoure l'élément court (AS2) de la tige d'antenne, et un dispositif de retenue (H) réalisé en un matériau conducteur et qui bloque par serrage le coussinet (LS) du palier sur un support (A).

4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le coussinet (LS) est réalisé, sur le côté tourné vers l'élément court (AS2) de la tige d'antenne, au moins dans des parties de l'enveloppe, symétriquement par rapport à la forme extérieure du court élément (AS2) de la tige d'antenne, que le coussinet (LS) du palier comporte, sur le côté tourné à l'opposé du court élément (AS2) de la tige d'antenne, dans la zone marginale, au moins un collet (LB1, LB2) qui entoure l'élément court (AS2) de la tige d'antenne, et que le coussinet (LS) du palier possède, sur le côté tourné vers l'élément court (AS2) de la tige d'antenne, un bossage (LE) qui entoure l'élément court (AS2) de la tige d'antenne, le collet (LB1, LB2) agissant du point de vue électrique en tant que section de fuite.

5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le coussinet (LS) du palier est réalisé sous la forme d'un demi-coussinet ou d'une douille.

6. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le support (H) est agencé, du côté tourné vers le coussinet (LS), symétriquement au niveau de sa forme extérieure, avec une patte de maintien (H1, H2) disposée sur les deux extrémités libres et présentant un décalage réciproque de hauteur, une patte de maintien (H1) s'engageant derrière un évidement (AU) situé dans le support (A) tandis que l'autre cornière de maintien (H2) peut être serrée sur le support (A) au moyen d'une vis (S).

7. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bossage (LE) est agence sous la forme d'un bec, qui s'engage dans une gorge annulaire (RN) de l'élément court (S2) de la tige d'antenne.

8. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le contrepoids (G) est réalisé sous la forme d'une ligne en forme de bande, auquel cas pour l'adaptation à l'impédance de l'antenne et à l'impédance de la ligne d'alimentation (SL) de l'antenne, la ligne en forme de bande est réalisée avec une forme en

ou avec une forme sinueuse, et l'adaptation est déterminée essentiellement au moyen de la distance et de la longueur de la branche du U ou par la forme de la ligne en forme de bande sinueuse et par la largeur de la ligne en forme de bande.

9. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur de la tige d'antenne est choisie de manière que l'impédance de l'antenne et les impédances de l'accouplement rotatif, du contrepoids (G) et de la ligne d'alimentation (SL) de l'antenne soient adaptées à l'impédance d'entrée de l'appareil de la technique de transmission d'informations.

10. Antenne selon les revendications 1 et 8, caractérisée en ce que dans l' appareil de la technique de transmision d'informations, l'accouplement rotatif et le contrepoids (G) sont fixés sur un support (A) monté rotatif.

Zeichnung