[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrisch-magnetische Hybridantenne und eine breitbandige
Hybridgruppenantenne mit geringem Raumbedarf und verbesserter Nahfeldcharakteristik.
Die Antenne dient der Erzeugung eines starken, teilpolarisierten und gerichteten Strahlungsfeldes,
das sich schon in unmittelbarer Umgebung der Antenne ablöst. Die Hybridantenne ist
elektrisch klein und kommt in Situationen zum Einsatz, wo herkömmliche logarithmisch-periodische
Dipolantennen mit Dachkapazitäten eine zu geringe Bandbreite und einen zu kleinen
Strahlungswiderstand aufweisen.
Technisches Gebiet
[0002] Insbesondere für die EMV-Messung werden Gegenstände mit elektrischen oder elektronischen
Funktionen in Absorberhallen einer starken Störeinstrahlung ausgesetzt, um deren Störeinstrahlfestigkeit
gemäß der gesetzlichen EMV-Richtlinien zu analysieren. Dabei kommen in der Regel periodisch-logarithmische
Breitbandantennen zum Einsatz.
[0003] Die Störeinstrahlmessung mit hoher Sendeleistung in Absorberhallen wird auch in einem
Frequenzbereich durchgeführt, wo die Strahlungswellenlänge großer ist als die Innenabmessungen
der Halle. Damit ist ein für elektrische Dipolstrahler ungünstiges Verhältnis von
Antennenabmessung und Strahlungswellenlänge verbunden.
[0004] Herkömmliche Dipol-Breitbandantennen können dann ihre charakteristischen Vorteile
nicht zur Geltung bringen, da sie unter diesen Betriebsbedingungen in einem Frequenzbereich
unterhalb der ersten Grundschwingung mit geringem Strahlungswiderstand und damit Wirkungsgrad
arbeiten.
[0005] In DE 25 52 043 wird eine Antenne offenbart, die aus gebogenen und an jeweils einem
Ende gerade verlaufenden Holmen besteht, die spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet
sind. beschrieben. Vielmehr handelt es sich um zwei als Dipolantenne wirkende Stäbe.
Die beschriebene Antenne ist keine magnetische Rahmenantenne und weist daher auch
nicht ihre Vorteile auf.
[0006] In DE-AS 10 44 904 ist eine Antenne beschrieben, die mittels Kondensator kapazitiv
angepaßt ist. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Hybridantenne, sondern
um eine Dipolantenne. Die kapazitive Anpassung des Wellenwiderstandes wird durch Umbiegen
der Enden bewirkt, wobei die Enden, wie aus der Figur ersichtlich ist, nach oben umgebogen
werden und als Dachkapazitäten wirken.
[0007] Aus DE-AS 10 02 819 ist eine entsprechende Dipolantenne, allerdings mit abgewinkelten
Enden zu entnehmen.
[0008] In DE-PS 947 383 ist eine kapazitiv belastete, magnetische Rahmenantenne beschrieben,
die an einem Ende für den Speisepunkt unterbrochen ist. Die Anordnung geht aus einer
magnetischen Rahmenantenne hervor, die unterbrochen ist, derart, daß die offenen,
flächigen Enden überlappen und dadurch eine kapazitive Last bilden. Die Last kann
auch ein zusätzlich an das offene Ende angeschlossener Kondensator sein. In beiden
Fällen breitet sich jedoch das elektrische Feld an der kapazitiven Last nicht aus.
Der Strahlungswiderstand ist außerhalb der Resonanz dieses Serienschwingkreises sehr
gering.
Aufgabe der Erfindung
[0009] Aufgabe der Erfindung war es daher eine Hybridantenne anzugeben, umfassend eine zweifach
unterbrochene, magnetische Schleife, wobei die erste Unterbrechung A als Speisepunkt
dient und die zweite Unterbrechung B mit einer kapazitiven Last versehen ist. Die
Antenne sollte gegenüber der magnetischen Rahmenantenne einen wesentlich höheren Strahlungswiderstand
aufweisen sowie im Fernfeld wie eine elektrische Dipolantenne und im Nahfeld wie eine
kapazitiv belastete magnetische Rahmenantenne wirken. Dabei sollte sie einen geringen
Raumbedarf aufweisen und ein starkes, teilpolarisiertes und gerichtetes Strahlungsfeld
erzeugen.
Erfindung
[0010] Die Aufgabe wird mit der Hybrid-Antenne nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird
die kapazitive Last durch eine elektrisch kurze Dipolantenne bewirkt. Hierzu ist an
jedem Ende eine Stabantenne angebracht. Die Stabantennen weisen dabei, aufgrund der
Unterbrechung der magnetische Schleife am Punkt B keinen galvanischen Kontakt miteinander
auf.
[0011] Eine Ausführungsform besteht darin, die Holme kreisförmig zu biegen, für andere Strahlungscharakteristiken
ist auch eine elliptische Formung denkbar.
[0012] Eine Erhöhung der Breitbandigkeit und der Richtwirkung ist gemäß Anspruch 5 durch
Anordnung mehrerer Hybridantennen zu einer Gruppenantenne nach dem auch bei herkömmlichen
Dipolstrahlern angewandten logarithmisch-periodischen Prinzip erreichbar.
Zeichnungen
[0013] Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: Erfindungsgemäße Hybridantenne in der Draufsicht
Fig. 2: Erfindungsgemäße Hybridantenne in der Seitenansicht
Fig. 3: Lokale magnetische Flußdichte der Hybridantenne in einer Absorberhalle
Fig. 4: Referenzantenne RA in der Absorberhalle
Fig. 5: Elektrisches Feld der Hybridantenne in der Referenzebene C
Fig. 6: Elektrisches Feld der Referenzantenne in der Referenzebene C
Fig. 7: Breitband-Gruppenantenne aus Hybridantennen
Detaillierte Beschreibung
[0014] Fig. 1 zeigt eine Draufsicht der Hybridantenne mit zwei Holmen der Dicke d, die im
Winkel von 90°+α kreisförmig gebogen sind. Die Holme laufen mit der Länge L in einer
Geraden aus. Die Holme werden derart angeordnet, daß die Teilkreise einen Kreis mit
dem Radius R bilden. Die elektromagnetische Energie wird an den beiden Holmenden am
Kreisanfang, Punkt A, eingespeist, wobei die Holmenden sowohl im Punkt A als auch
im gegenüberliegenden Punkt B nicht im direkten elektrischen Kontakt zueinander stehen.
[0015] Fig. 2 zeigt die Seitenansicht der Hybridantenne. Als wesentliches Merkmal ist skizziert,
daß die Holmelemente im Punkt B einen Abstand S voneinander aufweisen. Die Hybridantenne
unterscheidet sich damit von Magnetfeldantennen, die im Schnittpunkt Beinen Kurzschluß
aufweisen.
[0016] Die Wahl des Radius R, der Länge L und des Winkels α sind entscheidend für die Strahlungscharakteristik
der Antenne und müssen auf die Frequenz und das gewünschte Feld abgestimmt sein.
[0017] In Fig. 3 ist die lokale magnetische Flußdichte der Hybridantenne in einer Absorberhalle
skizziert. Kennzeichnend für die Hybridantenne ist, daß im Gegensatz zu magnetischen
Antennen das Maximum der Flußdichte nicht im Mittelpunkt, sondern in unmittelbarer
Umgebung der Holme auftritt.
[0018] Die Erfindung wird in einer typischen Einsatzumgebung einer Absorberhalle der Größe
12 m x 9,5 m x 5,7 m numerisch mit Hilfe eines Finite-Differenzen-Zeitbereich-Programms
simuliert. Die Frequenz des Strahlungsfeldes beträgt in diesem Beispiel 6 MHz. Die
lineare Referenzantenne ist bei dieser Frequenz elektrisch kurz.
[0019] Im Vergleich zu einer elektrisch kurzen, symmetrischen Linearantenne als Referenzantenne
RA mit den gleichen Ausdehnungen wie die Hybridantenne zeichnen sich die Vorteile
der Erfindung ab.
[0020] Als Meß- und Vergleichsort wird eine, in Fig. 4 skizzierte Schnittebene C im Abstand
von 10 m vor der Absorberrückwand gewählt. Aus den Figuren 5 und 6 ist ersichtlich,
daß die erfindungsgemäße Hybridantenne gegenüber der symmetrisch gespeisten Referenzantenne
in der Schnittebene C eine wesentlich höhere elektrische Feldstärke entwickelt. Die
maximale Feldstärke beträgt bei der Referenzantenne 0,9 V/m und bei der Hybridantenne
22,5 V/m.
[0021] Eine Eigenschaft der Hybridantenne ist, ähnlich einer magnetischen Nahfeldantenne,
daß sie im vorderen halbkreisförmigen Bereich im wesentlichen induktiv auskoppelt.
Die Linearelemente im hinteren Bereich koppeln kapazitiv aus und sorgen vor allem
für den Dipolcharakter des Strahlungsfeldes und die gewünschte Richtcharakteristik.
[0022] Mit bekannten Anpassungsschaltungen kann die Fußpunktimpedanz der Hybridantenne wie
bei herkömmlichen Antennen in Abhängigkeit von der Frequenz an den Wellenwiderstand
der Speiseleitung angepaßt werden.
[0023] Für breitbandige Anwendungen werden auf verschiedene Wellenlängen abgestimmte Hybridantennen
nach dem logarithmisch-periodischen Konstruktionsprinzip angeordnet. Aus Fig. 7 ist
ersichtlich, daß das Verhältnis der Abstände aufeinanderfolgender Holmelemente wie
bei einer logarithmisch-periodischen V-Dipol-Antenne konstant ist.

1. Hybridantenne, umfassend eine zweifach unterbrochene, magnetische Schleife, wobei
die erste Unterbrechung A als Speisepunkt dient und die zweite Unterbrechung B mit
einer kapazitiven Last versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Last der magnetischen Schleife als elektrisch kurze Dipolantenne
ausgeprägt ist.
2. Hybridantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schleife kreisförmig gebogen und die Form einer Schenkelfeder
mit mindestens einer Windung aufweist, die diametral gegenüber den Schenkeln B an
dem Speisepunkt A, aufgetrennt ist.
3. Hybridantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schleife elliptisch gebogen ist.
4. Hybridantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der geraden und der Radius der gekrümmten Abschnitte so abgestimmt
sind, daß die induktive Last der magnetischen Schleife und die kapazitive Last der
elektrisch kurzen Dipolantenne einen Serienschwingkreis in Resonanz bildet.
5. Breitband-Gruppenantenne, umfassend Hybridantennen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridantennen in verschiedenen Größen ausgebildet sind, zu einer Gruppe
angeordnet sind und einen gemeinsamen Speisepunkt A aufweisen.
6. Breitband-Gruppenantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der magnetischen Schleifen und die Längen der elektrisch kurzen
Dipolantennen dem logarithmisch-periodischen Prinzip genügen.