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Dokumentenidentifikation DE19544511C2 10.01.2002
Titel Dielektrische Stabantenne
Anmelder Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, JP
Erfinder Kawahata, Kazunari, Nagaokakyo, Kyoto, JP
Vertreter Schoppe, F., Dipl.-Ing.Univ., Pat.-Anw., 81479 München
DE-Anmeldedatum 29.11.1995
DE-Aktenzeichen 19544511
Offenlegungstag 30.05.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2002
IPC-Hauptklasse H01Q 13/24

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dielektrische Stabantenne und insbesondere auf eine tragbare dielektrische Stabantenne, die in der Lage ist, Rundfunksignale von einem Satelliten zu empfangen.

Eine herkömmliche dielektrische Stabantenne besteht aus einem dielektrischen Stab, der aus einem dielektrischen Material gebildet ist, und einem Wellenleiter, der den dielektrischen Stab aufnimmt, um den Stab anzuregen. Dieser Antennentyp wird beispielsweise als Primärstrahler einer parabolischen Antenne verwendet.

Fig. 8 zeigt schematisch das allgemeine Erscheinungsbild einer bekannten dielektrischen Stabantenne. Diese dielektrische Stabantenne 10 weist einen dielektrischen Stab 1, einen Anregungswellenleiter, der ein Ende des dielektrischen Stabs 1 aufnimmt, einen Wandler 3, der an dem Wellenleiter 2 befestigt ist, und einen Verbinder 4 auf, der auf dem Wandler 3 befestigt ist. Der dielektrische Stab 1 besteht aus einem Material, das sich durch seine mechanischen Eigenschaften auszeichnet, und das geringe dielektrische Verluste zeigt, beispielsweise Polypropylen, Polystyren, TPX, Teflon oder dergleichen.

Damit die dielektrische Antenne 10 einen Gewinn aufweist, der groß genug ist, um den Empfang von Rundfunksignalen von einem Satelliten zu ermöglichen, weisen die Länge des dielektrischen Stabs 1 und der Durchmesser des Querschnitts senkrecht zu der longitudinalen Achse des dielektrischen Stabs 1 vorbestimmte geeignete Werte auf. Wenn die Länge und der Querschnittdurchmesser des dielektrischen Stabs 1 beispielsweise 50 cm bzw. 9 mm betragen, zeigt die dielektrische Stabantenne 10 einen Gewinn von 23 dBi bei einer Frequenz von 12 GHz, was höher als der minimale Pegel (etwa 18 dBi oder höher) des Antennengewinns ist, der für eine Übertragung in dem Mikrowellenband zwischen 10 GHz und 15 GHz erforderlich ist.

Die Bestimmung der Länge und des Durchmessers des dielektrischen Stabs 1 auf der Basis des Antennengewinns allein schließt jedoch Risiken ein, beispielsweise das Risiko einer Reduzierung des Gewinns aufgrund einer Biegung oder Krümmung des Stabs während der Herstellung des Stabs, einer Reduzierung seiner mechanischen Festigkeit, usw.. Außerdem kann die Tragbarkeit der dielektrischen Stabantenne 10 beeinträchtigt sein, wenn der dielektrische Stab 1 zu lang ist.

Die DE 36 04 355 A1 beschreibt eine dielektrische Stabantenne, die aus einem dielektrischen Stab und aus einem Wellenhohlleiter besteht, ähnlich der in Fig. 8 beschriebenen Antenne.

Die DE 32 04 977 A1 beschreibt ein Kunststoff-Teleskoprohr und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei ausgeführt wird, daß Antennen durch solche teleskopartige Rohre gebildet werden.

Die EP 0 612 120 A1 offenbart eine dielektrische Stabantenne, bei der ein dielektrischer Stab in einem Wellenleiter angeordnet ist.

Die JP 2-96 404 A offenbart eine dielektrische Antenne, bei der ein vorstehender Teil einer dielektrischen Stange mit einem dielektrischen Film überzogen ist, der eine dielektrische Konstante hat, die kleiner als diejenige der Stange ist.

P. MALLACH beschreibt in "Dielektrische Richtstrahler", Fernmeldetechnische Zeitschrift, Jahrg. 2, Heft 2, Feb. 1949; Seiten 33 bis 39 die Theorie der dielektrischen Richtstrahler.

Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dielektrische Stabantenne zu schaffen, die bei ausreichend hoher mechanischer Festigkeit einen ausreichend hohen Gewinn aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine dielektrische Stabantenne gemäß Anspruch 1 gelöst.

Zu diesem Zweck wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine dielektrische Stabantenne geschaffen, die einen dielektrischen Stab und einen Wellenleiter aufweist, welcher ein Ende des dielektrischen Stabs aufnimmt, um den dielektrischen Stab anzuregen, wobei der dielektrische Stab entlang seiner Länge in zumindest zwei Abschnitte geteilt ist, die zumindest eine hohle, röhrenförmige dielektrische Hülse und einen dielektrischen inneren Stab einschließen, wobei der Hohlraum der dielektrischen Hülse entweder eine weitere dielektrische Hülse oder den dielektrischen inneren Stab aufnimmt, welcher teleskopartig in derselben befestigt ist.

Die Anordnung kann derart sein, daß ein Ende der weiteren dielektrischen Hülse oder des dielektrischen inneren Stabs eine lösbare Paßineingriffnahme mit einem Ende der dielektrischen Hülse bildet, derart, daß die weitere dielektrische Hülse oder der dielektrische innere Stab in der dielektrischen Hülse gehalten ist.

Vorzugsweise sind der Gesamtradius und der Hohlraumradius der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektrischen inneren Stabs derart bestimmt, daß die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse und die Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab aneinander angeglichen sind.

Das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benachbart zu der dielektrischen Hülse ist, kann verjüngt sein, um zum Ende hin zusammenzulaufen.

Gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Erfindung besteht der dielektrische Stab aus einer Mehrzahl von Abschnitten, die getrennt geformt sein können, und von denen jeder verglichen mit einem herkömmlichen, länglichen, integralen, dielektrischen Stab eine geringe Länge aufweist. Es ist daher möglich, eine Biegung oder Krümmung des dielektrischen Stabs während der Herstellung des Stabs zu unterdrücken.

Der gesamte dielektrische Stab ist aufgrund der Tatsache, daß der Hohlraum der dielektrischen Hülse eine weitere dielektrische Hülse oder den dielektrischen inneren Stab aufnimmt, teleskopartig auseinanderziehbar und zusammenschiebbar.

Wenn die Anordnung derart ist, daß der dielektrische innere Stab durch eine lösbare Paßineingriffnahme zwischen benachbarten Enden dieser zwei Bauglieder in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse gehalten ist, ist es möglich, die Gesamtlänge des dielektrischen Stabs gegenüber jeder Änderung während der Verwendung der dielektrischen Stabantenne festzusetzen, während verhindert ist, daß der dielektrische innere Stab aus der dielektrischen Hülse gelangt.

Es ist ferner möglich, den Reflexionsverlust zu reduzieren, der an der Verbindungsstelle zwischen der dielektrischen Hülse und dem dielektrischen inneren Stab auftritt, wenn die Welle von der dielektrischen Hülse in den dielektrischen inneren Stab geführt wird, indem der Gesamtradius und der Hohlraumradius der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektrischen inneren Stabs geeignet bestimmt werden, derart, daß die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse und die Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab abgeglichen sind.

Wenn das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benachbart zu der dielektrischen Hülse ist, verjüngt ist, um zum Ende hin zusammenzulaufen, ist es möglich, eine Anpassung der Ausbreitungscharakteristik zwischen der dielektrischen Hülse und dem dielektrischen inneren Stab zu erhalten, wodurch ein hoher Wellenleitungswirkungsgrad erhalten wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise transparenten Aufriß eines Ausführungsbeispiels der dielektrischen Antenne der vorliegenden Erfindung im Verwendungszustand;

Fig. 2 einen teilweise transparenten Aufriß des Ausführungsbeispiels, das in Fig. 1 gezeigt ist, im Nicht-Verwendungszustand;

Fig. 3A eine Schnittansicht einer dielektrischen Hülse, die in dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, enthalten ist, entlang einer Ebene, die senkrecht zu der longitudinalen Achse der dielektrischen Hülse ist;

Fig. 3B eine Schnittansicht eines dielektrischen inneren Stabs, der bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, enthalten ist, entlang einer Ebene, die senkrecht zu der longitudinalen Achse des dielektrischen inneren Stabs ist;

Fig. 4 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der Phasengeschwindigkeit einer dielektrischen Hülse mit einer dielektrischen Konstante ∈r von 2,5 zeigt;

Fig. 5 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der Phasengeschwindigkeit des dielektrischen inneren Stabs zeigt;

Fig. 6 ein Graph, der die Beziehung zwischen dem normierten Radius des Hohlraums einer dielektrischen Hülse und dem Verhältnis (Hohlraumradius/Gesamtradius) der dielektrischen Hülse zeigt, wie sie zu beobachten ist, wenn die normierte Phasengeschwindigkeit der dielektrischen Hülse 0,98 beträgt;

Fig. 7 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der Phasengeschwindigkeit einer dielektrischen Hülse zeigt, wie sie erhalten werden, wenn die dielektrische Konstante ∈r und das Verhältnis c (Hohlraumradius/Gesamtradius) 2,5 bzw. 0,66 ist;

Fig. 8 das allgemeine Erscheinungsbild einer bekannten dielektrischen Stabantenne;

Fig. 9 einen teilweise transparenten Aufriß eines weiteren Ausführungsbeispiels der dielektrischen Antenne der vorliegenden Erfindung im Verwendungszustand; und

Fig. 10 einen teilweise transparenten Aufriß des Ausführungsbeispiels, das in Fig. 9 gezeigt ist, im Nicht-Verwendungszustand.

Ein Ausführungsbeispiel der dielektrischen Stabantenne gemäß der vorliegenden Erfindung wird bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben. Fig. 1 ist ein teilweise transparenter Aufriß eines Ausführungsbeispiels der dielektrischen Stabantenne 11 im Verwendungszustand. In dieser Figur sind Komponenten, die gleich denen, die in Fig. 8 gezeigt sind, sind oder denselben entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine detaillierte Beschreibung bezüglich solcher Komponenten weggelassen ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein dielektrischer Stab 1a eine hohle, röhrenförmige, dielektrische Hülse 1b und einen dielektrischen inneren Stab 1c auf, welcher in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b angeordnet ist. Das Ende 1d des dielektrischen inneren Stabs 1c, das benachbart zu der dielektrischen Hülse 1b ist, ist verjüngt, um zu dem Basisende der Antenne hin zusammenzulaufen.

Die dielektrische Stabantenne der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl dielektrischer Hülsen 1b, 1b' verwenden, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, welche teleskopartig zusammengefügt sind, derart, daß eine dielektrische Hülse in einer anderen dielektrischen Hülse aufgenommen ist, wobei der dielektrische innere Stab 1c in dem Hohlraum der innersten dielektrischen Hülse aufgenommen ist.

Zu Zwecken der Einfachheit erfolgt die Beschreibung hierin nachfolgend bezugnehmend auf die dielektrische Stabantenne, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine ringförmige Rippe 1e an einer Position nahe einem Ende der Hülse 1b auf der inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse 1b gebildet, während eine dazu passende ringförmige Ausnehmung 1f nahe dem zugeordneten Ende des dielektrischen Stabs 1c gebildet ist. Die ringförmige Rippe 1e bildet einen lösbaren Sitz, beispielsweise einen Schnappsitz, in der ringförmigen Ausnehmung 1f, derart, daß der dielektrische innere Stab 1c in der dielektrischen Hülse 1b gehalten ist.

Vorzugsweise kann die Länge entlang einer Ausdehnungsrichtung der Antenne eines Teils, in dem der innere dielektrische Stab und die dielektrische Hülse direkt verbunden sind, im wesentlichen 1/4 einer Arbeitswellenlänge der Antenne betragen.

Fig. 2 ist ein teilweise transparenter Aufriß der dielektrischen Stabantenne, die in Fig. 1 gezeigt ist, in ihrem nichtbetriebsfähigen Zustand. Komponenten, die die gleichen wie diejenigen sind, die in Fig. 1 erscheinen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie diejenigen, die in Fig. 1 verwendet sind, wobei eine detaillierte Beschreibung bezüglich derartiger Komponenten weggelassen ist. Es ist zu sehen, daß der größte Teil der Länge des dielektrischen inneren Stabs 1c in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b aufgenommen ist.

Folglich besteht bei der dielektrischen Stabantenne 1, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, der dielektrische Stab 1a aus einer Mehrzahl von Abschnitten: beispielsweise der dielektrischen Hülse 1b und dem dielektrischen inneren Stab 1c, wobei jeder Abschnitt eine Länge aufweist, die geringer ist als die eines herkömmlichen integralen dielektrischen Stabs. Gemäß der Erfindung ist daher die Tendenz des dielektrischen Stabs 1a, sich während seiner Herstellung zu krümmen, unterdrückt, wodurch das Risiko einer unerwünschten Reduzierung des Gewinns der dielektrischen Stabantenne 11 ebenso wie einer Reduzierung seiner mechanischen Festigkeit vermieden ist.

Der dielektrische innere Stab 1c ist teleskopartig in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b befestigt, derart, daß der gesamte dielektrische Stab 1a durch den oben genannten lösbaren Sitz auseinanderziehbar und zusammenschiebbar ist. Wenn die dielektrische Antenne 11 nicht verwendet ist, kann der innere Stab 1c daher tiefer in die dielektrische Hülse 1b eingeführt werden, wobei der Reibungswiderstand des lösbaren Sitzes überwunden wird, so daß die Gesamtlänge des dielektrischen Stabs 1a reduziert ist, wodurch eine verbesserte Tragbarkeit der gesamten dielektrischen Stabantenne 11 erreicht wird.

Der dielektrische innere Stab 1c ist durch die gegenseitige Ineingriffnahme zwischen der Rippe 1e, die auf der inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse 1b nahe einem Ende der Hülse 1b gebildet ist, und der ringförmigen Ausnehmung 1f, die an dem benachbarten Ende des dielektrischen inneren Stabs 1c gebildet ist, in einer vorbestimmten Stellung in der dielektrischen Hülse 1b gehalten. Diese Anordnung stellt sicher, daß die Gesamtlänge des dielektrischen Stabs 1a während der Verwendung der dielektrischen Stabantenne 11 nicht verändert wird, während verhindert ist, daß der dielektrische innere Stab aus der dielektrischen Hülse 1b gelangt.

Das zusammenlaufende, verjüngte Ende 1d des dielektrischen inneren Stabs 1c, das benachbart zu der dielektrischen Hülse 1b ist, bietet einen Vorteil dahingehend, daß es die Anpassung bezüglich der Wellenausbreitungscharakteristika verbessert, wenn die Welle von der dielektrischen Hülse 1b in den dielektrischen Stab 1c geführt wird. Es ist daher möglich, Wellen effizient von der dielektrischen Hülse 1b in den dielektrischen inneren Stab 1c zu führen.

Wenn Wellen von der dielektrischen Hülse 1b in den dielektrischen inneren Stab 1c geführt werden, tritt in der Region, in der der dielektrische innere Stab 1c an der dielektrischen Hülse 1b befestigt ist, ein Reflexionsverlust auf. Um einen solchen Reflexionsverlust zu reduzieren, ist es erwünscht, die Konfigurationen der dielektrischen Hülse 1b und des dielektrischen inneren Stabs 1c derart festzulegen, daß die dielektrische Hülse 1b eine Ausbreitungskonstante aufweist, die gleich der des dielektrischen inneren Stabs 1c ist.

Die Erfinder führten daher eine Studie durch, bei der die Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse 1b für verschiedene Werte des Radius "a" des Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b berechnet wurde, wobei ferner die Ausbreitungskonstante des dielektrischen inneren Stabs 1c für verschiedene Werte des Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c berechnet wurde. Die Definitionen des Radius "a" des Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b sind in Fig. 3A gezeigt, welche ein Querschnitt der dielektrischen Hülse 1b entlang einer Ebene senkrecht zu der longitudinalen Achse der dielektrischen Hülse 1b ist, während der Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c in Fig. 3B gezeigt ist, die ein Querschnitt des dielektrischen inneren Stabs 1c entlang einer Ebene senkrecht zu der longitudinalen Achse des Stabs 1c ist.

Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Ausbreitungskonstanten in der dielektrischen Hülse 1b, wie sie erhalten werden, wenn die spezifische dielektrische Konstante ∈r der dielektrischen Hülse 1b 2,5 ist. In dem Graph, der in Fig. 4 gezeigt ist, stellt die Abszisse den normierten Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b, ausgedrückt durch b/λ0, dar, während die Ordinate die normierte Phasengeschwindigkeit der dielektrischen Hülse 1b, ausgedrückt durch k0/kx, darstellt, wobei λ0 und k0 jeweils die Wellenlänge der Welle im freien Raum und die Ausbreitungskonstante im freien Raum darstellen. Es existiert eine Beziehung, die durch k0 = 2π/λ0 gegeben ist, zwischen der Wellenlänge λ0 und der Ausbreitungskonstanten k0. Das Symbol kx stellt die longitudinale Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse 1b dar. Bei einer Darstellung der Wellenlänge einer Welle, die sich durch die dielektrische Hülse 1b ausbreitet, durch λx ist die Ausbreitungskonstante kx durch kx = 2π/λx gegeben. Das Verhältnis (a/b) zwischen dem Hohlraumradius "a" und dem Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b ist durch "c" dargestellt.

Die Phasengeschwindigkeit in der dielektrischen Hülse 1b wurde für vier Fälle berechnet, nämlich c = 0, c = 0,5, c = 0,7 und c = 0,9. Als Ergebnis wurde eine Beziehung zwischen b/λ0 und k0/kx, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, erhalten.

Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Ausbreitungskonstanten in dem dielektrischen inneren Stab 1c. Bei dem Graph, der in Fig. 5 gezeigt ist, stellt die Abszisse den normierten Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c, ausgedrückt durch d/λ0, dar, während die Ordinate die normierte Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inneren Stab 1c, ausgedrückt durch k0/ky, darstellt, wobei λ0 bzw. k0 die Wellenlänge der Welle im freien Raum und die Ausbreitungskonstante im freien Raum darstellen, die denen entsprechen, die in Verbindung mit Fig. 4 erklärt wurden. Das Symbol ky stellt die longitudinale Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab 1c dar. Bei einer Darstellung der Wellenlänge einer Welle, die sich durch den dielektrischen inneren Stab 1c ausbreitet, durch λy ist die Ausbreitung ky durch ky = 2π/λy gegeben.

Die Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inneren Stab 1c wurde für vier Fälle berechnet, nämlich ∈r = 2,5, ∈r = 4,5, ∈r = 10,0 und ∈r = 32,5. Als Ergebnis wurde eine Beziehung zwischen d/λ0 und k0/ky, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, erhalten.

Damit die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse 1b und die Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab 1c abgeglichen sind, ist es notwendig, daß die normierte Phasengeschwindigkeit k0/kx in der dielektrischen Hülse 1b und die normierte Phasengeschwindigkeit k0/ky in dem dielektrischen inneren Stab 1c gleich sind.

Damit der dielektrische innere Stab 1c ohne eine Lücke in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b befestigt ist, ist es außerdem notwendig, daß der Radius "a" des Hohlraums in der dielektrischen Hülse 1b und der Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c im wesentlichen gleich sind.

Nun erfolgt eine Erörterung des Hohlraumradius "a", des Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c, die den oben beschriebenen Anforderungen genügen, auf der Annahme, daß die Bedingung k0/kx = k0/ky = 0,98 erfüllt ist, während sowohl die dielektrische Hülse 1b als auch der dielektrische innere Stab 1c eine gleiche spezifische dielektrische Konstante ∈r von 2,5 (∈r = 2,5) aufweisen.

Fig. 6 zeigt die Beziehung, die aus Fig. 4 hergeleitet ist, und die die Beziehung zwischen dem normierten Radius "a" des Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b, der durch a/λ0 ausgedrückt ist, und dem Verhältnis c, das durch a/b ausgedrückt ist, darstellt. Aus Fig. 5 ist ferner offensichtlich, daß der Wert d/λ0 etwa 0,16 beträgt, wenn die spezifische dielektrische Konstante ∈r 2,5 beträgt, während das Verhältnis k0/ky 0,98 ist.

Der Wert des Verhältnisses "c", der der Bedingung a/λ0 = d/λ0 = etwa 1,6 genügt, wird bei etwa 0,66 (c = 0,66) in Fig. 6 lokalisiert. Eine Berechnung der Phasengeschwindigkeit in der dielektrischen Hülse 1b, wenn c = 0,66 und ∈r = 2,5, beweist, daß eine Beziehung zwischen b/λ0 und k0/kx existiert, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Aus Fig. 7 wird hergeleitet, daß der Wert b/λ0 unter der Bedingung k0/kx = 0,98 etwa 0,24 (b/λ0 = 0,24) beträgt.

Die Ausbreitungskonstanten in der dielektrischen Hülse 1b und dem dielektrischen inneren Stab 1c können folglich durch eine geeignete Festlegung des Radius "a" des Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b, des Gesamtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c abgeglichen werden. Folglich ist es möglich, den Reflexionsverlust zu reduzieren, der in der Region auftritt, in der der dielektrische innere Stab 1c an der dielektrischen Hülse 1b befestigt ist, wenn die Wellen von der dielektrischen Hülse 1b in den dielektrischen inneren Stab 1c geführt werden.

Der Wert von k0/kx, d. h. die normierte Phasengeschwindigkeit in der dielektrischen Hülse 1b, und der Wert von k0/ky, d. h. die normierte Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inneren Stab 1c, liegen vorzugsweise in der Nähe von 1,0, um einen hohen Strahlungswirkungsgrad der elektrischen Wellen in den freien Raum zu erhalten.

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung verschiedene Vorteile bietet.

Gemäß dem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist der dielektrische Stab aus einer Mehrzahl von Abschnitten, die eine dielektrische Hülse und einen dielektrischen inneren Stab einschließen, zusammengesetzt. Diese Abschnitte können getrennt mit Längen gebildet werden, die verglichen mit einem herkömmlichen, länglichen, integralen, dielektrischen Stab klein sind. Es ist daher möglich, eine Biegung oder eine Krümmung des dielektrischen Stabs während der Bildung desselben zu unterdrücken, wodurch das Risiko einer Reduzierung des Gewinns und der mechanischen Festigkeit der dielektrischen Stabantenne beseitigt ist.

Der gesamte dielektrische Stab ist teleskopartig auseinanderziehbar und zusammenschiebbar aufgrund der Tatsache, daß die dielektrische Hülse eine weitere dielektrische Hülse oder den dielektrischen inneren Stab aufnimmt. Die Gesamtlänge des dielektrischen Stabs kann daher reduziert werden, wenn die Antenne nicht verwendet wird, wodurch die Tragbarkeit der dielektrischen Stabantenne verbessert ist.

Da die Anordnung eine solche ist, daß der dielektrische innere Stab durch eine lösbare Paßineingriffnahme zwischen benachbarten Enden dieser zwei Bauglieder in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse gehalten ist, ist es möglich, die Gesamtlänge des dielektrischen Stabs gegenüber irgendeiner Änderung während der Verwendung der dielektrischen Stabantenne festzusetzen, während verhindert ist, daß der dielektrische innere Stab aus der dielektrischen Hülse gelangt.

Es ist ferner möglich, den Reflexionsverlust, der an der Verbindungsstelle zwischen der dielektrischen Hülse und dem dielektrischen inneren Stab auftritt, wenn die Welle von der dielektrischen Hülse in den elektrischen Stab geführt wird, zu reduzieren, indem der Gesamtradius und der Hohlraumradius der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektrischen inneren Stabs geeignet festgelegt werden, derart, daß die Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse und die Ausbreitungskonstante des dielektrischen inneren Stabs abgeglichen sind.

Wenn das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benachbart zu der dielektrischen Hülse ist, verjüngt ist, um zum Ende hin zusammenzulaufen, ist es möglich, eine Anpassung der Ausbreitungscharakteristik zwischen der dielektrischen Hülse und dem dielektrischen inneren Stab zu erhalten, wodurch ein hoher Wellenleitungswirkungsgrad erhalten wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Dielektrische Stabantenne (11) mit folgenden Merkmalen:

    einem dielektrischen Stab (1a); und

    einem Wellenhohlleiter (2), der ein Ende des dielektrischen Stabs (1a) aufnimmt, um den dielektrischen Stab (1a) anzuregen;

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der dielektrische Stab (1a) entlang seiner Länge in zumindest zwei Abschnitte mit gleicher dielektrischer Konstante (∈r) geteilt ist, welche zumindest eine hohle, röhrenförmige, dielektrische Hülse (1b) mit einem äußeren Radius (b) und einem inneren Radius (a) und einen dielektrischen inneren Stab (1c) mit einem Radius (d) aufweisen, wobei der Hohlraum der zumindest einen dielektrischen Hülse (1b) den dielektrischen inneren Stab (1c) teleskopartig in demselben befestigt aufnimmt; und

    daß der innere Radius (a) der dielektrischen Hülse (1b) und der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) gleich sind, wobei gilt:





    mit: k0 = Ausbreitungskonstante im freien Raum,

    kx = Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse (1b),

    ky = Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab (1c),

    wobei der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) bei einer dielektrischen Konstante (∈r) von 2,5 einen maximalen Wert von 0,160 hat, wobei λ0 die Freiraumwellenlänge ist, und mit zunehmenden Werten für die dielektrische Konstante abnimmt.
  2. 2. Dielektrische Stabantenne (11) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische innere Stab (1c) an einem Ende eine Rippe (1e) aufweist, die lösbar in eine auf einer inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse (1b) gebildete ringförmige Ausnehmung (1f) eingreift.
  3. 3. Dielektrische Stabantenne (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der dielektrischen Hülse (1b) gehaltene Ende des dielektrischen inneren Stabs (1c) verjüngt ist.






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