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DE102012108600B3 - Antenna array has inner ring whose height distance from flat surface is adjusted corresponding to specific wavelength of antenna element, and metal plate whose height distance is set corresponding to height distance of inner ring - Google Patents

Antenna array has inner ring whose height distance from flat surface is adjusted corresponding to specific wavelength of antenna element, and metal plate whose height distance is set corresponding to height distance of inner ring Download PDF

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DE102012108600B3
DE102012108600B3 DE102012108600.1A DE102012108600A DE102012108600B3 DE 102012108600 B3 DE102012108600 B3 DE 102012108600B3 DE 102012108600 A DE102012108600 A DE 102012108600A DE 102012108600 B3 DE102012108600 B3 DE 102012108600B3
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DE
Germany
Prior art keywords
antenna
outer ring
height distance
metal disc
distance
Prior art date
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Active
Application number
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German (de)
Inventor
René Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Antonics De GmbH
Original Assignee
ANTONICS ICP GmbH
ANTONICS-ICP GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

The array has a metal plate (3) spaced apart from a flat surface (2) of antenna element (1). The inner and outer rings (4,5) are concentrically located at a distance between metal plate and flat surface through a web. A connection point (7) in outer ring is connected to high frequency connector or signal lead conductor (9) of antenna cable (8). The height distance of inner ring from flat surface, is adjusted corresponding to 1.2-1.3% of wavelength of antenna element, and height distance of metal plate from flat surface is set approximately with 2-2.4 times of ring height distance.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit mindestens einem Antennenelement, welches in Form einer flachbauenden und rundstrahlenden Ringantennenstruktur ausgebildet ist. Sie bezieht sich dabei auf eine Antennenanordnung, deren vorgenanntes Antennenelement ja nach Einsatzfall als breitbandig angepasste Monobandantenne oder als eine, bezogen auf ein bestimmtes Band, hochselektive Antenne mit einem im Verhältnis zur Baugröße günstigen Antennengewinn nutzbar ist.The invention relates to an antenna arrangement with at least one antenna element, which is designed in the form of a flat construction and omnidirectional ring antenna structure. It refers to an antenna arrangement, the aforementioned antenna element yes after use as a broadband adapted monoband antenna or as, based on a particular band, highly selective antenna with a favorable in relation to the size antenna gain is available.

Das aktive, das heißt in Bezug auf Sendesignale strahlende Element einer Antenne wird, unter Berücksichtigung gegebenenfalls zur Anpassung erforderlicher Verkürzungsfaktoren, bezüglich seiner Länge in der Regel in einem definierten Verhältnis zur Wellenlänge über die jeweilige Antenne auszusendender und zu empfangender Funksignale ausgelegt. Üblich ist es dabei insbesondere, dieses Element mit einer der Hälfte oder einem Viertel der Wellenlänge entsprechenden Länge auszulegen. Man spricht insoweit von Lambda-Halbe- oder Lambda-Viertel-Strahlern. Insbesondere bei der Übertragung von Funksignalen nicht zu hoher Frequenz, das heißt mit Frequenzen im Megahertzbereich bis hinunter in den Kilohertzbereich, sind dabei wegen der umgekehrten Proportionalität von Frequenz und Wellenlänge sehr große Längen für das strahlende Element erforderlich. Im Hinblick auf Sendemasten, welche nach dem Grundprinzip der Stabantenne ausgebildet sind, bedingt dies sehr hohe Antennenmasten mit Höhen von gegebenenfalls hundert Metern und mehr.The active, that is with respect to transmitting signals radiating element of an antenna is, taking into account possibly necessary for adjusting the required shortening factors, designed with respect to its length usually in a defined ratio to the wavelength via the respective antenna auszusendender and to be received radio signals. It is customary in particular to design this element with a length corresponding to half or one quarter of the wavelength. One speaks in this respect of lambda half or quarter-wave lamps. In particular, in the transmission of radio signals not too high frequency, that is, with frequencies in the megahertz range down to the kilohertz range, very large lengths for the radiating element are required because of the inverse proportionality of frequency and wavelength. With regard to transmission towers, which are designed according to the basic principle of the rod antenna, this requires very high antenna masts with heights of possibly one hundred meters and more.

Aber auch im Bereich des Daten- und Mobilfunks, für welchen typischerweise Frequenzen von mehreren hundert Megahertz bis in den Gigahertzbereich hinein genutzt werden, wäre im Falle einer Realisierung von Antennen, wie sie beispielsweise in entsprechenden Endgeräten verbaut werden, durch Stabantennen eine nicht unbeträchtliche Länge für die Antennen erforderlich. Daher sind im Laufe der Zeit Antennenkonzepte entwickelt worden, bei welchen das Prinzip der Stabantenne mit dem Ziel einer mechanischen Verkürzung beziehungsweise einer Erzielung kompakterer Bauformen in unterschiedlicher Weise abgewandelt wurde. Als ein Beispiel hierfür ist im Zusammenhang mit Stabantennen die Verwendung einer so genannten Dachkapazität bekannt geworden. Hierbei wird am Ende eines Antennenstabes, insbesondere eines Sendemastes, eine gitter- oder speichenförmige oder gar eine flächige Struktur aus Metall angeordnet. Diese Struktur wirkt gegenüber der Antennenmasse – im Falle des Antennenmastes gegenüber dem Erdboden – vergleichbar einer Kondensatorscheibe, welche über ein Dielektrikum, nämlich die Luft, von der Antennenmasse räumlich getrennt ist. Durch diese konstruktive Maßnahme wird, ohne die mechanische Länge eines Antennenstabes beziehungsweise die Höhe eines Antennenmastes vergrößern zu müssen, die elektrisch wirksame Länge des Antennenelements vergrößert.But even in the field of data and mobile, for which typically frequencies of several hundred megahertz are used in the gigahertz range inside, would be in the case of a realization of antennas, such as those installed in appropriate terminals, by rod antennas a not inconsiderable length for the antennas required. Therefore, antenna concepts have been developed over time, in which the principle of the rod antenna was modified with the aim of mechanical shortening or achieving more compact designs in different ways. As an example, in connection with rod antennas, the use of a so-called roof capacity has become known. Here, at the end of an antenna rod, in particular a transmitting mast, a lattice- or spoke-shaped or even a planar structure made of metal is arranged. This structure acts compared to the antenna mass - in the case of the antenna mast with respect to the ground - comparable to a capacitor disk, which is spatially separated by a dielectric, namely the air, from the antenna mass. This constructive measure increases the electrically effective length of the antenna element without having to increase the mechanical length of an antenna rod or the height of an antenna mast.

Darüber hinaus sind Antennen bekannt geworden, welche einen schleifenförmigen Aufbau oder, ohne das Grundprinzip des Dipols zu verlassen, die Form eines offenen Ringes aufweisen. Mit Hilfe derartiger Anordnungen lassen sich deutlich flacher bauende beziehungsweise Antennen mit verringerter Länge aufbauen.In addition, antennas have become known which have a loop-like construction or, without departing from the basic principle of the dipole, in the form of an open ring. With the help of such arrangements can be significantly flatter building or build antennas with reduced length.

Aus der DE 199 38 559 A1 ist ein Dualbandstrahlersystem mit Rundstrahlungscharakteristik bekannt geworden, bei welchem zwischen einem als Antennenmasse fungierenden metallischen Element und mindestens einer im Abstand dazu angeordneten Metallscheibe, welche offenbar vergleichbar einer Dachkapazität wirkt, ein geschlossener metallischer Ring angeordnet ist. Hierbei wird ein zur Weiterleitung abzustrahlender oder empfangender Funksignale dienendes Koaxialkabel, anders als bei Stab- oder Mastantennen mit Dachkapazität, nicht an der vorgenannten Metallscheibe, sondern an den metallischen, zwischen ihr und der Antennenmasse angeordneten geschlossenen Ring geführt. Durch die in der Schrift beschriebene Anordnung wird eine vergleichsweise kompakte Bauform des entsprechenden Strahlersystems bei gleichzeitig guten HF-Eigenschaften erreicht. Allerdings sind die Antennenhöhe und der Durchmesser des Antennenelements, jedenfalls dann, wenn mindestens ein bestimmter Antennengewinn und eine gewisse Breitbandigkeit für die Antennenanordnung gefordert werden, für einige denkbare Anordnungen immer noch zu groß. Entsprechendes gilt auch für die in der DE 199 37 343 A1 beschriebene Antennenanordnung grundsätzlich gleichen Aufbaus, wobei die DE 199 38 559 A1 aus der letztgenannten Patentanmeldung als Zusatzanmeldung hervorgegangen ist. So werden besonders flach bauende Antennen beispielsweise zur Montage auf Fahrzeugdächern oder in bestimmten Bereich der öffentlichen Infrastruktur benötigt. Beispielsweise bestehen Überlegungen, im Zusammenhang mit der Überwachung des Kanalisationsnetzes Daten von Sensoren, wie die von Pegelmessern oder von Sensoren, welche die Entstehung giftiger Gasen detektieren, über Funk an eine Überwachungszentrale zu übertragen. Unter sicherheitspolitischen Aspekten kann es darüber hinaus sinnvoll sein, dass an eine entsprechende Überwachungszentrale im Falle eines unbefugten Öffnens eines Kanaldeckels Daten zur Signalisierung dessen übertragen werden. Bei Einsatz entsprechender Technik könnte so beispielsweise das im Falle von Staatsbesuchen teilweise übliche Verschweißen der Kanaldeckel gegen ein unbefugtes Entfernen entbehrlich sein.From the DE 199 38 559 A1 a dual-band radiator system with omnidirectional radiation characteristics has become known, in which a closed metallic ring is arranged between a metal element acting as an antenna mass and at least one metal disc arranged at a distance from it, which apparently acts as a roof capacitor. In this case, serving for forwarding or receiving radio signals serving coaxial cable, unlike rod or mast antennas with roof capacity, not on the aforementioned metal disc, but on the metallic, between her and the antenna ground arranged closed ring out. By the arrangement described in the document, a comparatively compact design of the corresponding radiator system is achieved with good RF properties. However, the antenna height and the diameter of the antenna element, at least when at least a certain antenna gain and a certain broadband for the antenna arrangement are required, for some conceivable arrangements are still too large. The same applies to the in the DE 199 37 343 A1 described antenna arrangement basically the same structure, wherein the DE 199 38 559 A1 emerged from the latter patent application as an additional application. So particularly flat antennas are needed, for example, for mounting on vehicle roofs or in certain areas of the public infrastructure. For example, there are considerations in connection with the monitoring of the sewer network data from sensors such as those of level meters or sensors that detect the formation of toxic gases to transmit wirelessly to a monitoring center. In terms of security policy, it may also be useful to transmit to a corresponding monitoring center in case of unauthorized opening of a manhole cover data for signaling it. When using appropriate technology so for example in the case of state visits partially customary welding the manhole cover against unauthorized removal could be dispensable.

Im letztgenannten Fall setzt der Einsatz entsprechender Funktechnik jedoch auch voraus, dass Antennenelemente bereitstehen, welche zur Übertragung von Funksignalen über die hierfür in Betracht kommenden Frequenzbänder beziehungsweise Frequenzkanäle geeignet sind und gleichzeitig eine Bauform aufweisen, welche den beschränkten Platzverhältnissen Rechnung trägt. In the latter case, however, the use of appropriate radio technology also requires that antenna elements are available which are suitable for transmitting radio signals via the frequency bands or frequency channels considered for this purpose and at the same time have a design which takes into account the limited space available.

Die FR 2 726 127 A1 zeigt eine Antennenanordnung für eine Uhr, welche flachbauend ist und aus einem geschlitzten Ring mit einer darüber angeordneten kleblattförmigen Scheibe besteht, wobei zwischen dem Ring und der Scheibe ein zusätzliches Dielektrikum angeordnet ist.The FR 2 726 127 A1 shows an antenna assembly for a clock, which is flat and consists of a slotted ring with an overlying lobed disc, with an additional dielectric is disposed between the ring and the disc.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antennenanordnung bereitzustellen, welche hinsichtlich der unterstützten Frequenzbänder flexibel an die jeweiligen Erfordernisse anpassbar ist und dabei, unabhängig von den vorstehend beispielhaft genannten Einsatzfällen, eine möglichst kompakte, das heißt insbesondere flachbauende Bauform sowie einen im Verhältnis zur Baugröße günstigen Antennengewinn und eine hohe Bandbreite aufweist.The object of the invention is to provide an antenna arrangement which is flexibly adaptable to the respective requirements in terms of the supported frequency bands and, regardless of the above-exemplified use cases, as compact as possible, ie in particular flat construction and a favorable in relation to the size of the antenna gain and has a high bandwidth.

Die Aufgabe wird durch eine Antennenanordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gegeben.The object is achieved by an antenna arrangement having the features of the main claim. Advantageous training or further developments are given by the dependent claims.

Die zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Antennenanordnung besteht aus einem eine ebene Oberfläche für die Antennenmasse ausbildenden Metallelement und mindestens einem rundstrahlenden Antennenelement, welches als Ringantennenstruktur ausgebildet ist. Das mindestens eine, zusammen mit der Antennenmasse eine Antenne ausbildende Antennenelement besteht erfindungsgemäß aus einer gegenüber der durch das eingangs genannte Metallelement ausgebildeten ebenen Oberfläche der Antennenmasse beabstandeten Metallscheibe und zwei leitfähigen, ebenfalls von der ebenen Oberfläche der Antennenmasse beabstandeten geschlossenen Ringen. Die erstgenannte Metallscheibe ist in einem mittleren Bereich, also jedenfalls nicht im Bereich ihres Außenumfangs, sondern vorzugsweise eher direkt mit ihrem Mittelpunkt, über einen Steg, welcher einen Widerstand ausbildet, leitend mit der Antennenmasse verbunden. Der vorgenannte Steg ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet. Darüber hinaus kommt aus praktischer Sicht insbesondere eine quaderförmige Ausbildung des Steges in Betracht, wobei aber letztlich auch andere Formen denkbar sind. Innerhalb des Abstandes zwischen der Metallscheibe und der ebenen Oberfläche der Antennenmasse sind die beiden vorgenannten geschlossenen Ringe konzentrisch zu dem die Metallscheibe mit der Antennenmasse verbindenden Steg angeordnet. Dabei weist ein innerer Ring einen gegenüber der Metallscheibe (nachfolgend auch als Dachkomponente bezeichnet) geringeren Durchmesser auf, wobei der andere Ring als ein äußerer Ring mit einem gegenüber der Metallscheibe größeren Durchmesser ausgebildet ist. Dieser äußere Ring bildet einen aktiven Teil des rundstrahlenden Antennenelements aus und weist demgemäß einen Anschlusspunkt zur Verbindung mit dem signalführenden Leiter eines Antennenkabels oder dem signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks auf. Die Abschirmung des entsprechenden Antennenkabels ist hierbei, wie üblich, mit der Antennenmasse zu verbinden. Entsprechendes gilt für die nichtsignalführenden metallischen Teile eines HF-Verbindungsstücks. Der innere Ring des rundstrahlenden Antennenelements ist gegen die Antennenmasse niederohmig, nämlich vorzugsweise mit 50 Ohm abgeschlossen.The antenna arrangement proposed for achieving the object consists of a metal element forming a planar surface for the antenna mass and at least one omnidirectional antenna element which is designed as a ring antenna structure. According to the invention, the at least one antenna element forming an antenna together with the antenna ground consists of a metal disk spaced from the planar surface of the antenna ground formed by the aforementioned metal element and two conductive closed rings likewise spaced from the planar surface of the antenna ground. The first-mentioned metal disk is conductively connected to the antenna ground in a central region, that is to say in any case not in the region of its outer circumference, but rather preferably directly with its center, via a web which forms a resistor. The aforementioned web is preferably cylindrical. In addition, from a practical point of view in particular a cuboidal design of the web into consideration, but ultimately other shapes are conceivable. Within the distance between the metal disc and the planar surface of the antenna mass, the two aforementioned closed rings are arranged concentrically with the web connecting the metal disc to the antenna mass. In this case, an inner ring has a relation to the metal disc (hereinafter also referred to as roof component) smaller diameter, wherein the other ring is formed as an outer ring with respect to the metal disc larger diameter. This outer ring forms an active part of the omnidirectional antenna element and accordingly has a connection point for connection to the signal-carrying conductor of an antenna cable or to the signal-carrying part of an HF connection piece. The shield of the corresponding antenna cable is here, as usual, to connect to the antenna ground. The same applies to the non-signal-carrying metallic parts of an RF connector. The inner ring of the omnidirectional antenna element is low impedance against the antenna ground, namely preferably terminated with 50 ohms.

Hervorzuheben sind an dieser Stelle nochmals folgende wesentliche Punkte. Bei den beiden Ringen des Antennenelements, von denen einer einen geringeren Durchmesser als die Dachkomponente (Metallscheibe) und einer einen demgegenüber größeren Durchmesser aufweist, handelt es sich jeweils um geschlossene Ringe, die über ihren gesamten Umfang aus einem leitenden Material, vorzugsweise aus Metall, bestehen. Der äußere Ring bildet einen aktiven Teil des rundstrahlenden Antennenelements aus und ist demgemäß für den Anschluss des signalführenden Leiters eines Antennenkabels oder den signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks vorgesehen. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei dem inneren Ring um eine dem Grunde nach eher passive Komponente des Antennenelements, die niederohmig mit der Antennenmasse verbunden ist, welche gegebenenfalls auch noch mit weiteren Antennenelementen zusammenwirken kann. Im letztgenannten Fall sind entsprechende Strukturen zur Ausbildung weiterer Antennenelemente vorzugsweise unterhalb des Dachelements, aber jedenfalls bezüglich des Durchmessers der gesamten Struktur innerhalb des äußeren Rings des zuvor in seinem Aufbau dargestellten Antennenelements angeordnet.To emphasize here are again the following essential points. The two rings of the antenna element, one of which has a smaller diameter than the roof component (metal disc) and a larger diameter on the other hand, are each closed rings, which consist over its entire circumference of a conductive material, preferably of metal , The outer ring forms an active part of the omnidirectional antenna element and is accordingly provided for the connection of the signal-carrying conductor of an antenna cable or the signal-carrying part of an HF connector. In contrast, the inner ring is basically an inherently passive component of the antenna element, which is connected to the antenna ground in a low-impedance manner, which optionally may also interact with further antenna elements. In the latter case, corresponding structures for forming further antenna elements are preferably arranged below the roof element, but in any case with respect to the diameter of the entire structure within the outer ring of the antenna element previously shown in its construction.

Im Hinblick auf die spezielle erfindungsgemäße Ausbildung des mindestens einen, als Ringstruktur realisierten Antennenelements wird davon ausgegangen, dass der äußere aktive Ring den inneren Ring infolge einer induktiven Kopplung erregt und dieser seinerseits in Wechselwirkung mit der Dachkomponente tritt, welche vergleichbar einer Dachkapazität wirkt. Im Ergebnis dessen hat es sich gezeigt, dass es bei Verwendung des wie zuvor erläutert aufgebauten rundstrahlenden Antennenelements vorteilhafterweise möglich ist, hinsichtlich ihrer Baugröße äußerst kompakte Antennenanordnungen zu realisieren und dabei einen annehmbaren Antennengewinn zu erzielen, der andernfalls nur mit deutlich größeren geometrischen Strukturen zu erreichen ist. Dieser kompakte Aufbau spiegelt sich in einer Anordnung mit einem vergleichsweise geringen Durchmesser (mit Blick auf das rundstrahlende, als Ringstruktur realisierte Antennenelement) und mit einer sehr geringen Bauhöhe von nur wenigen Zentimetern wieder. Angaben zur Dimensionierung des mindestens einen Antennenelements beziehungsweise seiner Komponenten sollen dabei nachfolgend sowie im Zusammenhang mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels gegeben werden.In view of the specific inventive design of the at least one realized as a ring structure antenna element is assumed that the outer active ring excited the inner ring due to an inductive coupling and this in turn interacts with the roof component, which acts comparable to a roof capacity. As a result, it has been found that using the omnidirectional antenna element constructed as explained above, it is advantageously possible to realize extremely compact antenna arrangements in terms of their size and thereby achieve an acceptable antenna gain, which otherwise can only be achieved with significantly larger geometric structures , This compact design is reflected in an arrangement with a comparatively small diameter (with a view of the omnidirectional antenna element realized as a ring structure) and with a very low overall height of only a few centimeters. Information on the dimensioning of the at least one antenna element or its components should be given below and in connection with the representation of an embodiment.

Wie bereits ausgeführt, ist der äußere Ring zur Verbindung mit dem signalführenden Leiter eines Antennenkabels oder mit dem signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks ausgebildet. Beabstandet zu dem dafür an dem äußeren Ring ausgebildeten Anschlusspunkt ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung ein Kurzschlusspunkt zur unmittelbar leitenden Verbindung des äußeren Rings mit der Antennenmasse vorgesehen. Dieser Kurzschlusspunkt, an welchem der äußere Ring mit der Antennenmasse kurzgeschlossen ist, ist dabei bezüglich des Anschlusspunktes für den signalführenden Leiter des Antennenkabels oder den signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks unsymmetrisch ausgebildet. Dies meint, dass der auf den Umfang des äußeren Rings bezogene Abstand zwischen dem Anschlusspunkt für das Antennenkabel oder das HF-Verbindungsstück und dem Kurzschlusspunkt im Uhrzeigersinn gemessen verschieden ist von dem entgegen dem Uhrzeigersinn gemessenen Abstand. Es wurde gefunden, dass sich beim Vorhandensein eines entsprechenden Kurzschlusses zwischen dem äußeren Ring und der Antennenmasse die Bandbreite erhöht, für welche eine gute Anpassung des mindestens einen Antennenelements an die durch dieses unterstützte Wellenlänge erreicht wird. Allerdings ist eine nennenswerte Auswirkung auf die Bandbreite der Antennenstruktur nur im Falle einer, wie zuvor beschrieben, gewissermaßen unsymmetrischen Anordnung des Kurzschlusspunktes zum Anschlusspunkt des Antennenkabels beziehungsweise HF-Verbindungsstücks zu verzeichnen. Bezüglich der vom diesem Anschlusspunkt ausgehenden Umfangslänge ist diese dabei durch den Kurzschlusspunkt gewissermaßen in zwei Segmente unterteilt, wobei die Länge des einen Segments vorzugsweise etwa drei Viertel der Gesamtumfangslänge und die des anderen Segments etwa ein Viertel des Gesamtumfangs beträgt. Vorzugsweise sollte die Anordnung des Kurzschlusspunktes jedenfalls so gewählt werden, dass dessen auf den Umfang bezogener Abstand zum Anschlusspunkt des Antennenkabels beziehungsweise des HF-Verbindungsstücks entgegen dem Uhrzeigersinn zwischen 20% und 40% des Abstands im Uhrzeigersinn entspricht oder umgekehrt.As already stated, the outer ring is designed for connection to the signal-carrying conductor of an antenna cable or to the signal-carrying part of an HF connector. Spaced to the connection point formed on the outer ring, according to an advantageous development of the antenna arrangement according to the invention, a short-circuit point is provided for the directly conductive connection of the outer ring to the antenna ground. This short-circuit point, at which the outer ring is short-circuited to the antenna ground, is formed asymmetrically with respect to the connection point for the signal-carrying conductor of the antenna cable or the signal-carrying part of an RF connector. This means that the distance between the terminal point for the antenna cable or the HF connector and the shorting point in the clockwise direction relative to the circumference of the outer ring is different from the distance measured counterclockwise. It has been found that in the presence of a corresponding short circuit between the outer ring and the antenna ground, the bandwidth increases, for which a good matching of the at least one antenna element is achieved to the wavelength supported by this. However, an appreciable effect on the bandwidth of the antenna structure is recorded only in the case of a, as described above, to some extent asymmetrical arrangement of the short-circuit point to the connection point of the antenna cable or RF connector. With respect to the circumferential length emanating from this connection point, the latter is divided by the short-circuit point, as it were, into two segments, the length of one segment preferably being approximately three quarters of the total circumference length and that of the other segment being approximately one quarter of the total circumference. In any case, the arrangement of the short-circuit point should in any case be chosen so that its circumference-related distance to the connection point of the antenna cable or the HF connector counterclockwise corresponds to between 20% and 40% of the distance in the clockwise direction or vice versa.

Bezüglich der Umfangslängen der Ringe der mindestens einen Antennenstruktur wurde herausgefunden, dass eine gute Anpassung insbesondere dann erreicht wird, wenn der Umfang des inneren Rings dem 0,3-fachen bis 0,4-fachen und der Umfang des äußeren Rings dem 0,55-fachen bis 0,65-fachen der anzupassenden Wellenlänge entspricht. Hinsichtlich der Höhenverhältnisse zwischen der Metallscheibe und den geschlossenen Ringen, also deren jeweiligem Abstand zur ebenen Oberfläche der Antennenmasse beziehungsweise zu dem diese ebene Oberfläche ausbildenden Metallelement, wird vorgeschlagen, dass er Höhenabstand der Metallscheibe zu der ebenen Oberfläche etwa das 2-fache bis 2,4-fache des Höhenabstands des äußeren Rings zur selben Oberfläche beträgt, wobei dieser Höhenabstand wiederum dem 1,2-fachen bis 1,3-fachen des Höhenabstands des inneren Rings zu der ebenen Oberfläche der Antennenmasse und damit 1,2% bis etwa 1,3% der angepassten Wellenlänge entspricht, das heißt der Wellenlänge, für welche das Antennenelement speziell ausgelegt wird. Es hat sich dabei gezeigt, dass über den Abstand zwischen der ebenen Oberfläche der Antennenmasse und der Metallscheibe die Resonanzfrequenz einer mittels der in beschriebener Weis ausgebildeten Antennenstruktur realisierten Antenne eingestellt werden kann.With respect to the circumferential lengths of the rings of the at least one antenna structure, it has been found that a good fit is achieved, in particular, when the circumference of the inner ring is 0.3 times to 0.4 times and the circumference of the outer ring is 0.55 times larger. times up to 0.65 times the wavelength to be matched. With regard to the height relationships between the metal disc and the closed rings, ie their respective distance to the planar surface of the antenna mass or to this planar surface forming metal element, it is proposed that he height distance of the metal disc to the flat surface about 2 times to 2.4 times the height difference of the outer ring to the same surface, this height distance being once again 1.2 times to 1.3 times the height spacing of the inner ring to the planar surface of the antenna mass, and thus 1.2% to about 1.3 % of the adjusted wavelength, that is the wavelength for which the antenna element is specially designed. It has been shown that the resonant frequency of an antenna realized by means of the antenna structure formed in the described manner can be adjusted via the distance between the planar surface of the antenna mass and the metal disk.

Für die Anpassung der Impedanz hat es sich darüber hinaus in Versuchen als vorteilhaft erwiesen, wenn der die Metallscheibe beziehungsweise die Dachkomponente mit der Antennenmasse leitend verbindende Steg einen Absatz aufweist, wobei er in dem unmittelbar an der ebenen Oberfläche der Antennenmasse angeordneten Fußbereich einen deutlich vergrößerten Querschnitt (Faktor 4 bis Faktor 5 des sonstigen, vorzugsweise einige Millimeter bis wenige Zentimeter betragenden Durchmessers) aufweist. Im Hinblick darauf, dass sich im Hochfrequenzbereich Ströme weitestgehend an der Oberfläche von Leitern ausbreiten, kann der die Metallscheibe mit der Antennenmasse leitend verbindende Steg zudem ganz oder teilweise als Hohlprofil ausgebildet sein.For the adjustment of the impedance, it has also proven in experiments to be advantageous if the metal disc or the roof component with the antenna ground conductively connecting web has a paragraph, where it is in the arranged directly on the flat surface of the antenna ground foot area a significantly enlarged cross-section (Factor 4 to factor 5 of the other, preferably a few millimeters to a few centimeters diameter). In view of the fact that in the high-frequency range currents propagate as far as possible on the surface of conductors, the web which connects the metal disk to the antenna ground in a conductive manner can also be wholly or partially formed as a hollow profile.

Die Antennenanordnung kann, wie bereits angedeutet, noch dadurch weitergebildet sein, dass unterhalb der Metallscheibe und/oder innerhalb des äußeren Rings des mindestens einen Antennenelements ein oder mehrere weitere, an andere Wellenlängen und/oder Funkübertragungsstandards angepasste Antennenelemente ausgebildet sind. Darüber hinaus ist es möglich, unterhalb der Metallscheibe und/oder innerhalb des äußeren Rings des mindestens einen Antennenelements eine oder mehrere elektronische Baugruppen anzuordnen, die zumindest eine mit dem Antennenelement betreibbare Sende- und Empfangseinheit umfassen.As already indicated, the antenna arrangement can be further developed in that one or more further antenna elements adapted to other wavelengths and / or radio transmission standards are formed below the metal disk and / or within the outer ring of the at least one antenna element. Moreover, it is possible to arrange below the metal disc and / or within the outer ring of the at least one antenna element one or more electronic assemblies comprising at least one operable with the antenna element transmitting and receiving unit.

Anhand von Zeichnungen soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gegeben werden. Die Zeichnungen zeigen im Einzelnen:With reference to drawings, an embodiment of the invention will be given below. The drawings show in detail:

1: eine mögliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in einer räumlichen Darstellung, 1 : a possible embodiment of the antenna arrangement according to the invention in a spatial representation,

2: die Antennenanordnung gemäß 1 aus seitlicher Ansicht in schematischer Darstellung. 2 : the antenna arrangement according to 1 from a side view in a schematic representation.

Die 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung in einer räumlichen Darstellung. Hierbei handelt es sich um eine Antennenanordnung mit nur einem rundstrahlenden Antennenelement. Die Antennenanordnung besteht aus einem die Antennenmasse oder einen Teil davon ausbildenden Metallelement 1 in Form einer im Beispiel kreisrunden Grundplatte (Metallelement 1) und dem eigentlichen Antennenelement, wobei das Metallelement 1 auf seiner dem Antennenelement zugewandten Seite eine ebene Oberfläche 2 aufweist. Das Antennenelement besteht gemäß dem Grundprinzip der Erfindung aus einer beabstandet zu der ebenen Oberfläche 2 der Antennenmasse angeordneten Metallscheibe 3 (Dachkomponente) und zwei ebenfalls von dieser Oberfläche 2 beabstandeten, dabei aber innerhalb des Abstandes zwischen der Metallscheibe 3 und dieser Oberfläche 2 angeordneten geschlossenen Ringen 4, 5, welche ebenfalls aus Metall gefertigt sind. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Antennenmasse, je nach den geforderten HF-Eigenschaften des Antennenelements, entweder ausschließlich durch das Metallelement 1 oder aber auch durch das Metallelement 1 und weitere daran angrenzende, mit ihm in einem leitenden Kontakt stehende metallische Bereiche ausgebildet sein kann. Dabei kann das Metallelement 1 gegebenenfalls auch durch einen entsprechenden, am Einbauort schon vorhandenen metallischen Flächenbereich beziehungsweise Flächenabschnitt gebildet sein, sofern dieser eine ebene Oberfläche 2 aufweist, gegenüber welcher die Abstände der Metallscheibe 3 und der Ringe 4, 5 entsprechend festlegbar sind. Dies gilt selbstverständlich für die vorgestellte erfindungsgemäße Lösung allgemein und nicht nur für das beschriebene Ausführungsbeispiel. Jedenfalls hat es sich gezeigt, dass Antennen auf der Basis der erfindungsgemäßen Antennenanordnung aufgrund der speziellen Form ihres Antennenelements HF-Eigenschaften, nämlich insbesondere einen hohen Antennengewinn, eine große Bandbreite und einen guten Öffnungswinkel für abzustrahlende Funksignale ermöglichen, die mit Antennenanordnungen anderer Form und Geometrie nur mit deutlich mehr beziehungsweise größerer Antennenmasse, bei daher weniger kompakter Ausbildung, zu erzielen sind.The 1 shows a possible embodiment of the antenna arrangement according to the invention in a spatial representation. This is an antenna arrangement with only one omnidirectional antenna element. The antenna arrangement consists of a metal element forming the antenna ground or a part thereof 1 in the form of a circular base plate in the example (metal element 1 ) and the actual antenna element, wherein the metal element 1 on its side facing the antenna element, a flat surface 2 having. The antenna element according to the basic principle of the invention consists of a distance to the flat surface 2 the antenna mass arranged metal disc 3 (Roof component) and two also from this surface 2 spaced, but within the distance between the metal disc 3 and this surface 2 arranged closed rings 4 . 5 , which are also made of metal. At this point it should be noted that the antenna mass, depending on the required RF characteristics of the antenna element, either exclusively by the metal element 1 or also by the metal element 1 and further adjacent thereto may be formed with him in a conductive contact standing metallic areas. In this case, the metal element 1 optionally also be formed by a corresponding, existing at the installation metal surface area or surface portion, if this is a flat surface 2 opposite to which the distances of the metal disc 3 and the rings 4 . 5 are determined accordingly. This of course applies to the proposed solution according to the invention in general and not only for the described embodiment. In any case, it has been found that antennas based on the antenna arrangement according to the invention due to the special shape of their antenna element RF characteristics, namely in particular a high antenna gain, a wide bandwidth and a good opening angle for radiated radio signals allow that with antenna arrangements of different shape and geometry only With significantly more or larger antenna mass, therefore less compact training, can be achieved.

Die Metallscheibe 3, also die Dachkomponente, ist im Bereich ihres Mittelpunktes über einen zylinderförmigen Steg 6 leitend mit der Antennenmasse verbunden. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die beiden Ringe 4, 5 des Antennenelements konzentrisch zu diesem Steg 6 angeordnet, wobei der Durchmesser des inneren Rings 4 geringer ist als der Durchmesser der gewissermaßen das Dach ausbildende Metallscheibe 3 und der äußere Ring 5 im Gegensatz dazu einen größeren Durchmesser aufweist als die Metallscheibe 3.The metal disc 3 , So the roof component, is in the region of its center on a cylindrical web 6 conductively connected to the antenna ground. As can be seen from the figure, the two rings 4 . 5 of the antenna element concentric with this web 6 arranged, with the diameter of the inner ring 4 less than the diameter of the metal plate that effectively forms the roof 3 and the outer ring 5 in contrast, has a larger diameter than the metal disc 3 ,

Bei einem für eine Frequenz von 150 MHz, das heißt für eine Wellenlänge λ von 2 m aufgebauten Prototyp weist der innere Ring 4 einen Durchmesser von etwa λ/8 auf, wobei sich der Durchmesser des äußeren Rings 5 an dem λ/4-Wert der Wellenlänge orientiert und bei Berücksichtigung eines Verkürzungsfaktors ca. 80% dieses λ/4-Wertes beträgt. Dabei hat die obere Metallscheibe 3 einen Durchmesser von gut 85% des Durchmessers des äußeren Rings 5. Der die Metallscheibe 3 mit der Antennenmasse leitend verbindende zylinderförmige Steg 6 hat einen vergleichsweise geringen Durchmesser von beispielsweise etwa 1/35 des Durchmessers der Metallscheibe 3 und eine Höhe, welche dem ca. 5½-fachen des Stegdurchmessers entspricht und dabei den nur wenige Zentimeter (deutlich weniger als 10 cm) betragenden Abstand zwischen der Metallscheibe 3 und der ebenen Oberfläche 2 der Antennenmasse bestimmt. Die Höhe des äußeren Rings 5 über der Oberfläche 2 beträgt demgegenüber 40% bis 50% der Höhe der Metallscheibe 3, wobei die Höhe des inneren Rings 4 noch etwas geringer ist als die des äußeren Rings 5 und etwa 80% der Höhe des äußeren Rings 5 beträgt. Abweichend von der in der 1 gezeigten Ausbildungsform weist dabei der die Antennenmasse mit der Metallscheibe 3 leitend verbindende Steg 6 einen Absatz auf, wobei sein Fußbereich, also das unmittelbar mit der ebenen Oberfläche 2 der Antennenmasse verbundene Ende des Stegs 6, in einem Abschnitt von 3% bis 4% der Gesamtsteghöhe gegenüber dem sich anschließenden, bis zu der Metallscheibe 3 erstreckenden Abschnitt des Stegs 6 einen etwa 4-fach vergrößerten Durchmesser aufweist. Es hat sich gezeigt, dass diese geringfügige Modifizierung des Stegs 6 zu einer noch besser angepassten Impedanz des Antennenelements führt und sich außerdem seine Bandbreite etwas vergrößert. Mit dem hinsichtlich der Relationen seiner Elemente zueinander vorstehend erläuterten Prototyp wurde dabei für eine Frequenz von 150 MHz, das heißt für eine angepasste Wellenlänge von 2 m eine Brandbreite von 16 MHz erzielt. Der Antennengewinn einer aus dem betreffenden Antennenelement und der Antennenmasse gebildeten Antenne beträgt dabei entsprechend einer Simulation schätzungsweise 1,61 dBi. Dies mutet zwar nicht übermäßig viel an, da ein Monopol für diese Frequenz einen theoretischen Gewinn von 5,16 dBi aufweist. Jedoch wäre eine entsprechende Antenne eben auch sehr hoch (etwa 41 cm). Insoweit gilt es außerdem zu bedenken, dass sich Bandbreite und Gewinn diametral entgegenstehen, so dass man eine Antenne im Grunde nur auf einen Parameter hin optimieren kann oder einen Kompromiss finden muss. Der beschriebene Prototyp des erfindungsgemäßen Antennenelements ist stärker zu einer großen Bandbreite hin optimiert worden.In a prototype built for a frequency of 150 MHz, that is, for a wavelength λ of 2 m, the inner ring 4 a diameter of about λ / 8, wherein the diameter of the outer ring 5 is oriented at the λ / 4 value of the wavelength and when taking into account a shortening factor about 80% of this λ / 4 value. The upper metal disc has 3 a diameter of more than 85% of the diameter of the outer ring 5 , The metal disc 3 with the antenna ground conductive connecting cylindrical web 6 has a comparatively small diameter of, for example, about 1/35 of the diameter of the metal disc 3 and a height which corresponds to approximately 5½ times the web diameter and thereby only a few centimeters (significantly less than 10 cm) amounting distance between the metal disc 3 and the flat surface 2 the antenna mass determined. The height of the outer ring 5 above the surface 2 In contrast, is 40% to 50% of the height of the metal disc 3 where the height of the inner ring 4 a little lower than that of the outer ring 5 and about 80% of the height of the outer ring 5 is. Notwithstanding the in the 1 In this case, the embodiment shown has the antenna mass with the metal disc 3 conducting connecting bridge 6 a paragraph on, with its foot area, so that directly with the flat surface 2 the antenna ground connected end of the bridge 6 in a range of 3% to 4% of the total web height over the adjoining one, up to the metal disk 3 extending section of the bridge 6 has a diameter about 4 times larger. It has been shown that this minor modification of the web 6 leads to an even better matched impedance of the antenna element and also increases its bandwidth slightly. With the prototype explained above with regard to the relations of its elements to one another, a bandwidth of 16 MHz was achieved for a frequency of 150 MHz, that is to say for a matched wavelength of 2 m. The antenna gain of an antenna formed from the relevant antenna element and the antenna mass is estimated to be 1.61 dBi according to a simulation. Although this does not seem excessive, a monopole for this frequency has a theoretical gain of 5.16 dBi. However, a corresponding antenna would also be very high (about 41 cm). In that regard, it is also important to remember that bandwidth and gain are diametrically opposed, so that you can optimize an antenna basically only one parameter out or one Must find compromise. The described prototype of the antenna element according to the invention has been optimized to a greater bandwidth.

Wie aus der in der 1 gezeigten Darstellung gut erkennbar ist, ist der signalführende innere Leiter 9 eines koaxialen Antennenkabels 8 oder der entsprechende Teil eines HF-Verbindungsstücks an den äußeren Ring 5 herangeführt und dort an einem Anschlusspunkt 7 verlötet. Letzteres, nämlich die Verbindung des Anschlusspunktes 7 mit dem signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks bezieht sich auf die Möglichkeit einer auf Antennenkabel verzichtenden direkten beziehungsweise unmittelbaren Verbindung des Antennenelements mit einer Funksende- oder Funkempfangseinheit oder mit einer Funksende- und Empfangseinheit. Die Abschirmung 11 des Antennenkabels 8 oder der mit eines solchen korrespondierende nichtsignalführende metallische Teil eines HF-Verbindungsstücks ist elektrisch leitend mit der Antennenmasse, hier mit dem deren ebene Oberfläche 2 ausbildenden Metallelement 1, verbunden. Im Abstand zu dem Anschlusspunkt 7 ist der äußere Ring 5 außerdem mittels eines leitenden, vorzugsweise metallischen Stiftes 12 mit der Antennenmasse kurzgeschlossen. Es hat sich hierbei gezeigt, dass der zusätzliche Kurzschluss zwischen dem äußeren Ring 5 und der Antennenmasse zu einer besonders guten Anpassung der Impedanz des Antennenelements führt, und zwar insbesondere dann, wenn der Abstand, welchen der Kurzschlusspunkt 10 des Außenrings 5 gegenüber dem Anschlusspunkt 7, bezogen auf den Uhrzeigersinn aufweist, ein anderer ist, als in entgegengesetzter Richtung, das heißt entgegen dem Uhrzeigersinn. Vorzugsweise beträgt der Abstand in der einen Richtung etwa ein Viertel der Umfangslänge und demgemäß in der anderen Richtung etwa drei Viertel der Umfangslänge des äußeren Rings 5.Like in the 1 is clearly visible, is the signal-carrying inner conductor 9 a coaxial antenna cable 8th or the corresponding part of an RF connector to the outer ring 5 introduced and there at a connection point 7 soldered. The latter, namely the connection of the connection point 7 with the signal-carrying part of an RF connector refers to the possibility of dispense with antenna cable direct or immediate connection of the antenna element with a radio transmitter or radio receiver unit or with a radio transmitter and receiver unit. The shield 11 of the antenna cable 8th or with such a corresponding non-signal-carrying metallic part of an RF connector is electrically conductive with the antenna mass, here with the flat surface 2 forming metal element 1 , connected. In the distance to the connection point 7 is the outer ring 5 also by means of a conductive, preferably metallic pin 12 shorted to the antenna ground. It has been shown here that the additional short circuit between the outer ring 5 and the antenna ground leads to a particularly good adaptation of the impedance of the antenna element, in particular if the distance, which is the short-circuit point 10 of the outer ring 5 opposite the connection point 7 , is in the clockwise direction, is another, as in the opposite direction, that is counterclockwise. Preferably, the distance in one direction is about one quarter of the circumferential length and, accordingly, in the other direction about three quarters of the circumferential length of the outer ring 5 ,

Wie aus der 1 weiterhin ersichtlich, ist der innere Ring 4 weder direkt mit der Antennenmasse kurzgeschlossen noch mit dem signalführenden Leiter 9 des Antennenkabels 8 oder dem signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks verbunden. Er bildet vielmehr eine passive Komponente des Antennenelements aus, welche mit einem Widerstand von vorzugsweise 50 Ohm gegen die Antennenmasse abgeschlossen ist. Neben dem metallischen Stift 12 zum Kurzschluss des äußeren Rings 5 mit der Antennenmasse ist dieser über eine Mehrzahl nicht leitender, steg- beziehungsweise stiftförmiger Elemente 15 auf dem die ebene Oberfläche 2 der Antennenmasse ausbildenden Metallelement 1 abgestützt. Entsprechendes gilt für den inneren Ring 4, der mit dem Metallelement 1, abgesehen von dem 50-Ohm-Widerstand 12, ausschließlich über nicht leitende Stege oder Stifte 14 (beispielsweise aus Kunststoff) abgestützt ist, welche den Ring 3 tragen.Like from the 1 further evident is the inner ring 4 neither short-circuited directly to the antenna ground nor to the signal-carrying conductor 9 of the antenna cable 8th or the signal carrying part of an RF connector. Rather, it forms a passive component of the antenna element, which is terminated with a resistance of preferably 50 ohms to the antenna ground. Next to the metallic pen 12 to short the outer ring 5 with the antenna mass this is a plurality of non-conductive, web or pin-shaped elements 15 on which the flat surface 2 the antenna ground forming metal element 1 supported. The same applies to the inner ring 4 that with the metal element 1 except for the 50 ohm resistor 12 , exclusively via non-conductive webs or pins 14 (Plastic, for example) is supported, which the ring 3 wear.

Die in der 1 beispielhaft gezeigte Antennenanordnung ist aufgrund ihrer sehr kompakten kreisförmigen Ausbildung besonders geeignet für den Einsatz in der Kanalisation. Sie kann dabei unmittelbar mit einer gegebenenfalls in dem Freiraum zwischen der ebenen Oberfläche 2 der Antennenmasse und der oberen Metallscheibe 3 angeordneten Elektronik kombiniert sein. Diese Elektronik kann beispielsweise Gasdetektoren oder Sensoren zur Pegelmessung und Einheiten zum Senden und Empfangen von Funksignalen mit der schon genannten Trägerfrequenz von 150 MHz umfassen. Im Hinblick auf die sehr kompakte Bauform und die dabei dennoch erzielten guten Antenneneigenschaften bestehen für die vorgestellte Antennenanordnung vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Hierbei kann die Anordnung zudem durch weitere, unterhalb der Metallscheibe 3 und innerhalb des äußeren Rings 5 angeordnete Antennenelemente fqür die Nutzung anderer Frequenzbänder ergänzt sein, welche die Antennenmasse mit dem Metallelement 1 gemeinsam mit dem zuvor ausführlich beschriebenen Antennenelement nutzen.The in the 1 Antenna arrangement shown by way of example is particularly suitable for use in sewers due to its very compact circular design. It can be directly with an optionally in the space between the flat surface 2 the antenna mass and the upper metal disk 3 arranged electronics combined. This electronics may include, for example, gas detectors or sensors for level measurement and units for transmitting and receiving radio signals with the already mentioned carrier frequency of 150 MHz. In view of the very compact design and thereby still achieved good antenna properties exist for the presented antenna array a variety of applications. In this case, the arrangement can also by further, below the metal disc 3 and inside the outer ring 5 arranged antenna elements may be supplemented for the use of other frequency bands, which the antenna mass with the metal element 1 share with the previously described in detail antenna element.

Durch die in der 2 gezeigte schematische (bezüglich 1 nicht maßstabsgetreue) Darstellung der zuvor erläuterten Antennenanordnung mit einem rundstrahlenden Antennenelement sind nochmals die bezüglich der Abstände der das Antennenelement ausbildenden Komponenten gegebenen Höhenverhältnisse erkennbar. Hierbei wird deutlich, dass der Abstand der oberen Metallscheibe 3 gegenüber der Oberfläche 2 der Antennenmasse, das heißt die Höhe hm der oberen Metallscheibe, in etwa dem Doppelten (1:2 bis 1:2,4) der Höhe ha des äußeren geschlossenen Rings 5 beträgt. Wie ebenfalls ersichtlich, beträgt die Höhe hi des geschlossenen inneren Rings 3 in etwa 80% der Höhe ha des äußeren Rings 5. Gut erkennbar sind außerdem der metallische, die obere Metallscheibe 3 mit der Antennenmasse verbindende Steg 6 sowie die Verbindung des äußeren Rings 5 mit dem signalführenden Leiter 9 des Antennenkabels 8 oder dem signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks und dessen im Abstand dazu bestehender Kurzschluss mit der Antennenmasse. Der Steg 6 kann, wie in dem gezeigten Beispiel, mittels einer Schraube 16 an der durch ihn gegenüber der Antennenmasse beziehungsweise deren ebener Oberfläche 2 beabstandeten Metallscheibe 3 befestigt sein. In der 2 ist bewusst auf die Darstellung der weiteren, die Ringe tragenden und sie dabei nicht leitend mit der ebenen Oberfläche 2 des Metallelements 1 der Antennenmasse verbindenden Stege beziehungsweise Stifte verzichtet worden. Die vorstehend angegebenen Relationen zwischen den Durchmessern des Antennenelements und ihren Abständen zu der ebenen Oberfläche 2 stellen nur ungefähre Angaben zur Verdeutlichung der Größenverhältnisse der erfindungsgemäßen Antennenanordnung gegenüber anderen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen für Antennen dar.By in the 2 shown schematic (with respect 1 not true to scale) representation of the previously explained antenna arrangement with an omnidirectional antenna element are again the given with respect to the distances of the antenna element forming components given height ratios. Here it becomes clear that the distance of the upper metal disc 3 opposite the surface 2 the antenna mass, that is, the height h m of the upper metal disk, approximately twice (1: 2 to 1: 2.4) the height h a of the outer closed ring 5 is. As can also be seen, the height h i is the closed inner ring 3 in about 80% of the height h a of the outer ring 5 , The metallic, the upper metal disc are also clearly recognizable 3 with the antenna ground connecting web 6 as well as the connection of the outer ring 5 with the signal-carrying conductor 9 of the antenna cable 8th or the signal carrying part of an RF connector and its short distance to the antenna ground. The jetty 6 can, as in the example shown, by means of a screw 16 at the through him to the antenna mass or its flat surface 2 spaced metal disc 3 be attached. In the 2 is aware of the representation of the others, wearing the rings while not conducting them with the flat surface 2 of the metal element 1 The antenna mass connecting webs or pins have been omitted. The above-indicated relations between the diameters of the antenna element and their distances to the planar surface 2 represent only approximate information to illustrate the size ratios of the antenna arrangement according to the invention over other known from the prior art solutions for antennas.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Metallelement (der Antennenmasse)Metal element (the antenna mass)
22
Oberflächesurface
33
Metallscheibe (Dachkomponente)Metal disc (roof component)
44
(innerer) Ring(inner) ring
55
(äußerer) Ring(outer) ring
66
Stegweb
77
Anschlusspunktconnection point
88th
Antennenkabelantenna cable
99
signalführender Leitersignal-carrying conductor
1010
KurzschlusspunktShort paragraph
1111
Abschirmungshielding
1212
(metallischer) Stift(metallic) pin
1313
Widerstandresistance
1414
nichtleitendes (stiftförmiges) Elementnon-conductive (pin-shaped) element
1515
nichtleitendes (stiftförmiges) Elementnon-conductive (pin-shaped) element
1616
Schraubescrew
ha h a
Höhe des äußeren Rings über AntennenmasseHeight of outer ring via antenna ground
hi h i
Höhe des inneren Rings über AntennenmasseHeight of inner ring over antenna ground
hm h m
Höhe der Metallscheibe über AntennenmasseHeight of the metal disc over antenna mass

Claims (10)

Antennenanordnung, bestehend aus einem eine ebene Oberfläche (2) für die Antennenmasse ausbildenden Metallelement (1) und aus mindestens einem als Ringantennenstruktur ausgebildeten, rundstrahlendem Antennenelement mit einer gegenüber der Antennenmasse, nämlich gegenüber deren ebener Oberfläche (2), beabstandeten Metallscheibe (3), welche in einem mittleren Bereich über einen Steg (6) leitend mit der Antennenmasse verbunden ist und eine parallel zur Oberfläche (2) der Antennenmasse angeordnete Kreisfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Antennenelement aus der vorgenannten Metallscheibe (3) sowie aus zwei leitfähigen, ebenfalls von der Oberfläche (2) beabstandeten und innerhalb des Abstandes zwischen der Metallscheibe (3) und der ebenen Oberfläche (2) konzentrisch zu dem Steg (6) angeordneten geschlossenen Ringen (4, 5) besteht, von denen ein innerer Ring (4) einen gegenüber der Metallscheibe (3) geringeren Durchmesser und ein äußerer Ring (5) einen gegenüber der Metallscheibe (3) größeren Durchmesser aufweist, wobei der innere Ring (4) niederohmig gegen die Antennenmasse abgeschlossen ist und der äußere Ring (5) einen Anschlusspunkt (7) zur Verbindung mit dem signalführenden Teil eines HF-Verbindungsstücks oder mit dem signalführen Leiter (9) eines mit seiner Abschirmung (11) mit der Antennenmasse verbundenen Antennenkabels (8) aufweist, wobei der Höhenabstand ha des äußeren Rings (4) zur Oberfläche (2) der Antennenmasse 1,2% bis etwa 1,3% der Wellenläng entspricht an welche das Antennenelement angepasst ist, und der Höhenabstand hm der Metallscheibe (3) zur ebenen Oberfläche (2) etwa das 2-fache bis 2,4-fache des Höhenabstandes ha beträgt.Antenna arrangement consisting of a flat surface ( 2 ) for the antenna ground forming metal element ( 1 ) and at least one round antenna element designed as a ring antenna structure with one opposite the antenna mass, namely with respect to its plane surface ( 2 ), spaced metal disc ( 3 ), which in a central area over a bridge ( 6 ) is conductively connected to the antenna ground and parallel to the surface ( 2 ) of the antenna mass arranged circular area, characterized in that the at least one antenna element of the aforementioned metal disc ( 3 ) and two conductive, also from the surface ( 2 ) and within the distance between the metal disc ( 3 ) and the flat surface ( 2 ) concentric with the web ( 6 ) arranged closed rings ( 4 . 5 ), of which an inner ring ( 4 ) one opposite the metal disc ( 3 ) smaller diameter and an outer ring ( 5 ) one opposite the metal disc ( 3 ) larger diameter, wherein the inner ring ( 4 ) is terminated with low resistance to the antenna ground and the outer ring ( 5 ) a connection point ( 7 ) for connection to the signal-carrying part of an HF connector or to the signal-carrying conductor ( 9 ) one with its shielding ( 11 ) Antenna cable connected to the antenna ground ( 8th ), wherein the height distance h a of the outer ring ( 4 ) to the surface ( 2 ) of the antenna mass corresponds to 1.2% to about 1.3% of the wavelength to which the antenna element is adapted, and the height distance h m of the metal disc ( 3 ) to the flat surface ( 2 ) is about 2 times to 2.4 times the height distance h a . Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ring (4) des mindestens einen Antennenelements mit 50 Ohm gegen die Antennenmasse abgeschlossen ist.Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the inner ring ( 4 ) of the at least one antenna element is terminated with 50 ohms against the antenna ground. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ring (5) des mindestens einen Antennenelements an einem bezüglich seiner Umfangsrichtung gegenüber dem Anschlusspunkt (7) für den signalführenden Leiter (9) des Antennenkabels (8) beabstandeten Kurzschlusspunkt (10) mit der Antennenmasse kurzgeschlossen ist, wobei der im Uhrzeigersinn gemessene Abstand zwischen dem Anschlusspunkt (7) und dem Kurzschlusspunkt (10) ungleich deren entgegen dem Uhrzeigersinn gemessenen Abstand ist.Antenna arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the outer ring ( 5 ) of the at least one antenna element at one with respect to its circumferential direction relative to the connection point ( 7 ) for the signal-carrying conductor ( 9 ) of the antenna cable ( 8th ) spaced short-circuit point ( 10 ) is shorted to the antenna ground, with the clockwise measured distance between the 7 ) and the short-circuit point ( 10 ) is not equal to their counterclockwise measured distance. Antennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Umfangsrichtung des äußeren Rings (5) bezogene Abstand zwischen dem Anschlusspunkt (7) und dem Kurzschlusspunkt (10) entgegen dem Uhrzeigersinn zwischen 20% und 40% des Abstandes im Uhrzeigersinn entspricht, oder umgekehrt.Antenna arrangement according to claim 3, characterized in that the peripheral direction of the outer ring ( 5 ) related distance between the connection point ( 7 ) and the short-circuit point ( 10 ) counterclockwise is between 20% and 40% of the clockwise distance, or vice versa. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des inneren Rings (4) dem 0,3-fachen bis 0,4-fachen und der Umfang des äußeren Rings (5) dem 0,55-fachen bis 0,65-fachen der Wellenlänge λ entspricht, an welche das mindestens eine Antennenelement angepasst ist.Antenna arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the circumference of the inner ring ( 4 ) 0.3 times to 0.4 times and the circumference of the outer ring ( 5 ) corresponds to 0.55 times to 0.65 times the wavelength λ to which the at least one antenna element is fitted. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenabstand hm der Metallscheibe (3) zu der ebenen Oberfläche (2) der Antennenmasse das 2-fache bis 2,4-fache des Höhenabstandes ha des äußeren Rings (4) zu der Oberfläche (2) beträgt, wobei dieser Höhenabstand ha des äußern Rings (4) das 1,2-fache bis 1,3-fache des Höhenabstands hi des inneren Rings (3) zur Oberfläche (2) der Antennenmasse beträgt und 1,2% bis 1,3% der Wellenlänge λ entspricht, an welche das mindestens eine Antennenelement angepasst ist.Antenna arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the height distance h m of the metal disc ( 3 ) to the flat surface ( 2 ) of the antenna mass is 2 to 2.4 times the height distance h a of the outer ring ( 4 ) to the surface ( 2 ), wherein this height distance h a of the outer ring ( 4 ) 1.2 times to 1.3 times the height distance h i of the inner ring ( 3 ) to the surface ( 2 ) of the antenna mass and corresponds to 1.2% to 1.3% of the wavelength λ, to which the at least one antenna element is adapted. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Metallscheibe (3) mit der Antennenmasse verbindende Steg (6) einen Absatz aufweist, wobei seine Querschnittsfläche in einem unmittelbar an der Oberfläche (2) der Antennenmasse angeordneten Fußbereich vergrößert ist.Antenna arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the metal disc ( 3 ) with the antenna ground connecting web ( 6 ) has a shoulder, wherein its cross-sectional area in a directly on the surface ( 2 ) of the antenna ground arranged foot area is increased. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der die Metallscheibe (3) mit der Antennenmasse leitend verbindende Steg (6) ganz oder teilweise als Hohlprofil ausgebildet ist. Antenna arrangement according to claim 1 or 7, characterized in that the metal disc ( 3 ) with the antenna ground conductive connecting web ( 6 ) is wholly or partially formed as a hollow profile. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Metallscheibe (3) und/oder innerhalb des äußeren Rings (5) des mindestens einen Antennenelements ein oder mehrere weitere, an andere Wellenlängen und/oder Funkübertragungsstandards angepasste Antennenelemente ausgebildet sind.Antenna arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that below the metal disc ( 3 ) and / or within the outer ring ( 5 ) of the at least one antenna element one or more further, adapted to other wavelengths and / or radio transmission standards antenna elements are formed. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Metallscheibe (3) und/oder innerhalb des äußeren Rings (5) des mindestens einen Antennenelements eine oder mehrere elektronische Baugruppen angeordnet sind, welche zumindest eine mit dem betreffenden Antennenelement betreibbare Sende- und Empfangseinheit für die Funkübertragung umfassen.Antenna arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that below the metal disc ( 3 ) and / or within the outer ring ( 5 ) of the at least one antenna element one or more electronic assemblies are arranged, which comprise at least one operable with the relevant antenna element transmitting and receiving unit for the radio transmission.
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