DE2262511C3 - Combined VHF-UHF antenna - Google Patents
Combined VHF-UHF antennaInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine VHF-UHF-Antenne, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.The invention relates to a VHF-UHF antenna as it is assumed in the preamble of claim 1.
Eine derartige Antenne ist in der US-PS 26 57 312 beschrieben. Sie besteht dort aus einem kleineren und einem größeren kreisförmigen Rahmen, wobei der kleinere innerhalb des größeren und um 90° gegen diesen verdreht angeordnet ist. Beide Rahmen sind unten offen und in einem Sockel montiert. Während an die beiden unteren Enden des größeren Rahmens die beiden Leiter einer Antennenleitung angeschlossen sind, ist der kleinere Rahmen an seinen offenen unteren Enden kapazitiv überbrückt, und nur ein Ende ist über eine weitere Kapazität mit einem der Anschlüsse des äußeren Ranmcns verbunden. Der äußere Rahmen ist an seiner oberen Seite durch ein Isolierstück unterbrochen, und von seinen beiden Hälften ragen geradlinigeSuch an antenna is described in US Pat. No. 2,657,312. There it consists of a smaller and a larger circular frame, with the smaller one inside the larger one and at 90 ° opposite this is arranged twisted. Both frames are open at the bottom and mounted in a base. While on the two lower ends of the larger frame the Both conductors of an antenna line are connected, the smaller frame is at its open lower one Ends bridged capacitively, and only one end is connected to one of the terminals of the outer ranmcns connected. The outer frame is interrupted on its upper side by an insulating piece, and straight lines protrude from its two halves
Drahtstücke fort. Diese bekannte Antenne soll sich zum Empfang sowohl im unteren als auch im oberen Fernsehfrequenzband eignen und keine ausgeprägte Rjchtwirkung haben, sondern aus allen Richtungen möglichst gleich gut empfangen, so daß man sie beim Senderwechseln nicht verdrehen muß.Pieces of wire away. This known antenna is intended to receive both in the lower and in the upper TV frequency band are suitable and have no pronounced impact, but from all directions As well received as possible, so that you do not have to twist it when changing channels.
Weiterhin ist aus der US-PS 35 21 284 eine VHF-Antenne bekannt, die eine ausgeprägte Richtwirkung dadurch erhalten soll, daß sie außer einem bis auf einen Speisespalt geschlossenen kreisförmigen Rahmen einen Λ/2-Dipol in Form zweier fluchtender Drahtstücke hat, deren Enden über den Durchmesser des Rahmens hinausragen. Der Speisespalt dieses Dipols ist über einen Leitungskoppler mit dem Speisespalt des Rahmens zusammengeschaltet, und der Ausgang dieses Kopplers ist über eine Leitung mit dem Antenneneingang eines Fernsehempfängers verbunden.Furthermore, from US-PS 35 21 284 a VHF antenna is known which has a pronounced directional effect should be obtained by the fact that they have a circular frame that is closed except for a feed gap Has Λ / 2 dipole in the form of two aligned pieces of wire, the ends of which protrude beyond the diameter of the frame. The feed gap of this dipole is over a line coupler is interconnected with the feed gap of the frame, and the output of this Coupler is connected to the antenna input of a television receiver via a cable.
Schließlich ist aus der DE-OS 19 07 918 eine Fernsehantenne mit einem aus zwei Hälften bestehenden kreisförmigen Rahmen bekannt, wobei die dem Speisespalt gegenüberliegenden Enden der Rahmenhäifle über einen Widerstand miteinander verbunden sind.Finally, from DE-OS 19 07 918 a television antenna with one consisting of two halves circular frame known, the ends of the frame halves opposite the feed gap are connected to each other via a resistor.
Es besteht ein starkes Bedürfnis nach einer wirklich billigen, räumlich sehr kleinen und mechanisch stabilen Antenne für den leistungsfähigen Empfang über das gesamte VHF- und UHF-Fernsehfrequenzband. Eine solche Antenne soll außerdem eine genügende Richtwirkung haben, um in Gebieten mit hohen Empfangsfeldstärken Mehrwegempfang zu vermeiden. Billige herkömmliche Innenantennen haben jedoch keine ausreichende Richtwirkung, um auf anderen Wegen eintreffende Signale, z. B. reflektierte Signale, zu unterdrücken, was häufig zu »Geisterbildern« im Fernseher führt. Herkömmliche Außenantennen haben zwar eine bessere Richtwirkung als Innenantennen, sind jedoch groß, sperrig und teurer.There is a strong need for a really cheap, spatially very small and mechanically stable one Antenna for efficient reception over the entire VHF and UHF television frequency band. One Such an antenna should also have a sufficient directional effect to avoid multipath reception in areas with high reception field strengths. Cheap However, conventional indoor antennas do not have sufficient directivity to be used in other ways incoming signals, e.g. B. to suppress reflected signals, which often leads to "ghosting" in the Television leads. Conventional outdoor antennas have a better directional effect than indoor antennas are however large, bulky and more expensive.
Der im Anspruch I angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine räumlich kleine, mechanisch stabile und preiswerte Antenne für din gesamten VHF- und UHF-Fernsehbereich zu schaffen, die sich zudem durch gute Richtwirkung auszeichnet. Spezielle Ausgestaltungsmerkmale dieser Antenne sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The invention specified in claim I is based on the object of a spatially small, mechanically stable and inexpensive antenna for the entire VHF and UHF television range, which is also characterized by good directivity. Special design features this antenna are characterized in the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigtThe invention is explained in detail below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mehrbereichs-Fernsehantenne,Fig. 1 is a perspective view of an inventive Multi-range television antenna,
F i g. 2 eine typische horizontale Antennencharakteristik für die VH F-Antenne,F i g. 2 a typical horizontal antenna characteristic for the VH F antenna,
F i g. 3 eine typische horizontale Antennencharakteristik für den UHF-Flächendipol mit Reflektoren und Direktoren innerhalb der VHF-Antenne ohne Schlitze in deren Rahmen,F i g. 3 a typical horizontal antenna characteristic for the UHF surface dipole with reflectors and Directors inside the VHF antenna with no slots in its frame,
Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Antennencharakteristik, jedoch mit Schlitzen im Rahmen undFIG. 4 shows an antenna characteristic corresponding to FIG. 3, but with slots in the frame and
Fig. 5 das Schaltschema eines UHF/VHF-Koppelgliedes. 5 shows the circuit diagram of a UHF / VHF coupling element.
Der in F i g. 1 gezeigte Rahmen der VHF-Antenne 10 besteht aus zwei halbkreisförmigen Metallbändern 11 und 13. Statt einer Kreisform kann der Rahmen auch eine andere, beispielsweise eine quadratische oder rechteckige, Form haben. Die VHF-Antenne IO hat einen Speisespalt mit beiderseitigen Anschlüssen 15 und 17, der hier eine Breite von 1,3 cm haben kann. Die Anschlüsse 15 und 17 sind mit den Klemmen 19 und 21 eine als UHF/VHF-Koppelglicd 20 ausgebildeten Weiche verbunden. Auf der dem Speiscspalt gegenüber-The in F i g. The frame of the VHF antenna 10 shown in FIG. 1 consists of two semicircular metal strips 11 and 13. Instead of a circular shape, the frame can also be another, for example a square or rectangular, shape. The VHF antenna IO has a feed gap with connections 15 and on both sides 17, which can have a width of 1.3 cm here. The connections 15 and 17 are with the terminals 19 and 21 a switch designed as a UHF / VHF coupling element 20 is connected. On the opposite of the food gap
liegenden Seite des Rahmens befindet sich zwischen den Metallbandern 11 und 13 ein Abschlußspalt mit Anschlüssen 23 und 25, an die ein vorwiegend ohmsches Impedanzelement 27 angeschlossen ist, welches den Abschlußspalt überbrückt. Der Durchmesser des Rahmens an Stellen in der Mitte zwischen den beiden Spalten ist kleiner als die halbe Betriebswellenlänge. Beispielsweise kann für den Betrieb im VHF-Fernsehbereich der Durchmesser 45,7 cm bei einer Länge der beiden Metallbnr.der 11 und 13 von je 71,1 cm betragen, in Die Breite wder Metallbänder 11 und 13 kann je 5,1 cm betragen und sie sind bei den Enden der Anschlüsse 15, 23,17 und 25 keilförmig verjüngt. Diese Keil Verjüngung beginnt im vorliegenden Fall ungefähr 10,2 cm vom betreffenden Ende und dient zur Verringerung der r> Kapazität in der Nähe der Anschlüsse. Der positive Widerstand des Impedanzeiements 27 kann 395 Ohm betragen.lying side of the frame is between the metal strips 11 and 13 a closing gap with connections 23 and 25, to which a predominantly ohmic impedance element 27 is connected, which bridges the closing gap. The diameter of the frame at points midway between the two columns is less than half the operating wavelength. For example, for operation in VHF television, the diameter can be 45.7 cm with a length of the two metal bands 11 and 13 of 71.1 cm each, while the width of the metal bands 11 and 13 can each be 5.1 cm and they are tapered in a wedge shape at the ends of the connections 15, 23, 17 and 25. This wedge taper starts in the present case approximately 10.2 cm from the relevant end and serves to reduce the r> capacitance in the vicinity of the connections. The positive resistance of the impedance element 27 can be 395 ohms.
Die Antennendiagramme für das niedrige und das hohe VHF-Fernsehfrequenzband haben die Form einer Kardioide (Nierencharakteristik), wie in F i g. 2 gezeigt:The antenna diagrams for the VHF low and high television frequency bands are in the form of a Cardioid (cardioid characteristic), as shown in FIG. 2 shown:
Innerhalb des Rahmens der VHF-Antenne !0 befindet sich ein UHF-Flächendipol 30. Er be-jteht aus zwei dreieckförmigen Flachblechstücken 31 und 33 mit einem Speisespalt zwischen beiderseitigen Anschlüssen r> 35 und 36. Die beiden Metallblechstücke haben jeweils die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, dessen spitzere Winkel Speiseanschlüsse des Dipols 30 bilden. Die Länge und die Form des Flächendipols sind so gewählt, daß sich sein Frequenzbereich über das gesamte UHF-Fernsehfrequenzband erstreckt. Zu diesem Zweck kann der Flächendipol 30 eine Länge von 36,8 cm vom Ende 37 bis zum anderen Ende 39 haben. Die Breite der Dipolhälften 31 und 33 an den beiden Enden 37 und 39 kann 8,9 cm betragen. Der Spalt r, zwischen den Anschlüssen 35 und 36 kann 0,95 cm breit sein. Die Anschlüsse 35 und 36 sind mit Eingangsklemmen 41 und 43 des UHF/VHF-Koppelgliedes 20 verbunden.Inside the frame of the VHF antenna! 0 there is a UHF surface dipole 30. It is from two triangular flat sheet metal pieces 31 and 33 with a feed gap between connections on both sides r> 35 and 36. The two pieces of sheet metal each have the shape of an isosceles triangle, its Form more acute angles feed connections of the dipole 30. The length and the shape of the surface dipole are like this chosen that its frequency range extends over the entire UHF television frequency band. To this For this purpose, the surface dipole 30 can have a length of 36.8 cm from the end 37 to the other end 39. The width of the dipole halves 31 and 33 at the two ends 37 and 39 can be 8.9 cm. The gap r, between the ports 35 and 36 can be 0.95 cm wide. The connections 35 and 36 have input terminals 41 and 43 of the UHF / VHF coupling link 20 are connected.
Hinter dem Flächendipol 30 befindet sich ein »1 Reflektor 45 in der gleichen Ebene wie die Metallblechstücke 31 und 33 des Dipols in einem Abstand von ungefähr 7 cm von den Anschlüssen 35 und Ϊ6; er ist im vorliegenden Fall 36,8 cm lang und kann ein Flachmetallstreifen mit einer Breite von 1,3 cm sein. Der r> Reflektor 45 erhöht die Richtwirkung der UHF-Antenne, indem ajs der Richtung der Speis^anschlüsse 15 und 17 kommende Signale besser empfangen werden.Behind the surface dipole 30 there is a 1 reflector 45 in the same plane as the sheet metal pieces 31 and 33 of the dipole at a distance of approximately 7 cm from the connections 35 and Ϊ6; in the present case it is 36.8 cm long and can be a flat metal strip with a width of 1.3 cm. The reflector 45 increases the directivity of the UHF antenna by receiving signals coming in the direction of the feed connections 15 and 17 better.
Zwischen dem Flächendipol 30 und den Speiseanschlüssen 15 und 17 befinden sich drei Direktorelemente -,0 47,49 und 51. Das Direkicrelement 47 besteht aus zwei Metallstreifen 474 und 47ß mit je z. B. einer Länge von 15,2 cm und einer Breite von 1,3 cm. Die Metallstreifen 474 und 47ßsind kolinear und liegen in einer Ebene mit dem Flächendipol 30. Im vorliegenden Fall ist zwischen ,-, den benachbarten Enden der Metallstreifen 474 und 47ß ein Abstand von 6,4 cm vorgesehen. Das Dircktorelement 47 befindet sich im vorliegenden Fall 7 cm vor den Speiseanschlüssen 35, 36 des Flächendipols 30. Das Direktorelement 49 besteht ebenfalls aus zwei kolinea- mi ren Metallstreifen 494 und 490, die vor dem Dircktorelement 47 und in einer Ebene mit diesem sowie mit dem Flächendipol 30 angeordnet sind und je eine Breite von 1,3 cm, eine Länge von 15,2 cm und an ihren benachbarten Enden einen Abstand von 1,3 cm (,■> haben. Ihr Abstand von den Direktorelement 47 beträgt 6,4 cm. Das Direktorelement 51 besteht in gleicher Weise aus zwei 1.3 cm breiten Metallstreifen 514 und 51S1 die kolinear miteinander und vor dem Direktorelement 49 sowie in einer Ebene mit diesem, dem Direktorelement 47 und dem Flächendipol 30, angeordnet sind. Uie Metallstreifen 514 und 51 B haben eine Länge von je 15,2 cm und sind 6,4 cm vor dem Direktorelement 49 mit einem gegenseitigen Abstand von 1,3 cm angeordnet. Durch die Direktorelemente 47, 49 und 51 erhält die UHF-Antenne gegenüber einer Antenne mit nur einem Flächeiidipol eine bessere Richtwirkung mit einem erhöhten Antennengewinn für Signale, die aus der Richtung der Speiseanschlüsse 15 und 17 kommen.Between the flat dipole 30 and the supply terminals 15 and 17 are three principal elements -, 0 47,49 and 51. The Direkicrelement 47 consists of two metal strips 474 and 47ß z each. B. a length of 15.2 cm and a width of 1.3 cm. The metal strips 474 and 473 are colinear and lie in one plane with the surface dipole 30. In the present case, a distance of 6.4 cm is provided between the adjacent ends of the metal strips 474 and 473. The director element 47 is in the present case 7 cm in front of the feed connections 35, 36 of the surface dipole 30. The director element 49 also consists of two colinear metal strips 494 and 490, which are in front of the director element 47 and in a plane with this and with the Surface dipole 30 are arranged and each have a width of 1.3 cm, a length of 15.2 cm and a distance of 1.3 cm (, ■> at their adjacent ends. Their distance from the director element 47 is 6.4 cm The director element 51 consists in the same way of two 1.3 cm wide metal strips 514 and 51 S 1 which are arranged colinearly with one another and in front of the director element 49 and in a plane with it, the director element 47 and the surface dipole 30. Uie metal strips 514 and 51 B each have a length of 15.2 cm and are arranged 6.4 cm in front of the director element 49 with a mutual spacing of 1.3 cm. The UHF antenna is provided with an ante through the director elements 47, 49 and 51 With only one flat dipole a better directional effect with an increased antenna gain for signals coming from the direction of the feed connections 15 and 17 can be achieved.
Eine zusätzliche Verbesserung der Richtwirkung der UHF-Antenne wird durch die L-förmigen Schlitze 53,55 im Metallband U und die L-förmigen Schlitze 57 und 59 im Metallband 13 erzielt. F i g. 3 zeigt ein Antennendiagramm für eine im UHF-Band liegende Frequenz von 600 MHz in der Horizontalebene für eine VHF/UHF-Antenne der oben beschriebenen Art ohne die Schlitze. Fig.4 zeigt ein entsprechendes Diagramm für dieselbe Antenne und dieselbe Frequenz von *>00 MHz mit den Schlitzen im gleichen UHF-Band, ivtan beachte die Verkleinerung der kräftigen Seitenzipfel bei 90° gegenüber der Hauptkeule des Diagramms.An additional improvement in the directivity of the UHF antenna is achieved by the L-shaped slots 53, 55 in the metal strip U and the L-shaped slots 57 and 59 in the metal strip 13. F i g. 3 shows an antenna diagram for a frequency lying in the UHF band of 600 MHz in the horizontal plane for a VHF / UHF antenna of the type described above without the slots. 4 shows a corresponding diagram for the same antenna and the same frequency of *> 00 MHz with the slots in the same UHF band, please note the reduction in size of the strong side lobes at 90 ° compared to the main lobe of the diagram.
Die Schlitze 53 und 55 schneiden die beiden Ränder 61 und 63 des Metallbandes 11 in einer Entfernung von ungefähr 15,2 cm vom Anschluß 17 und laufen ungefähr 1,3 cm aufeinander zu und dann ungefähr 7 cm parallel zueinander; ihre Breite beträgt je 0,6 cm. Ebenso schneiden die Schlitze 57 und 59 die beiden Ränder 65 und 67 des Metallbandes 13 in einer Entfernung von ungefähr 15,2 cm vom Anschluß 15 und laufen ungefähr 1,3 cm aufeinander zu und dann ungefähr 7 cm parallel zueinander. Sie haben eine Breite von 0,6 cm. Da der Abstand zwischen dem Schlitzpaar 53 und 55 und dem Schlitzpaar 57 und 59 im vorliegenden Fall 15,2 cm + 15,2 cm plus der Spaltbreite von 1,3 cm zwischen den Anschlüssen 15 und 17 beträgt, ist die Gesamtlänge mehr als 30,5 cm oder mindestens eine halbe Wellenlänge bei einer Frequenz im UHF-Fernsehfrequenzband. The slots 53 and 55 intersect the two edges 61 and 63 of the metal strip 11 at a distance of about 15.2 cm from the connector 17 and converge about 1.3 cm towards each other and then about 7 cm parallel to each other; their width is 0.6 cm each. Likewise, the slots 57 and 59 intersect the two edges 65 and 67 of the metal strip 13 at a distance of about 15.2 cm from the connector 15 and converge about 1.3 cm towards each other and then about 7 cm parallel to each other. They are 0.6 cm wide. Since the distance between the pair of slots 53 and 55 and the pair of slots 57 and 59 in the present case is 15.2 cm + 15.2 cm plus the gap width of 1.3 cm between the connections 15 and 17, the total length is more than 30, 5 cm or at least half a wavelength at a frequency in the UHF television frequency band.
Das Koppelglied 20 (Fig.5) kann durch einen Hochpaß und einen Tiefpaß gebildet sein. Zwischen die zum Fernsehgerät führenden Ausgangsleitungsanschlüsse 71 und 73 und die Zuleitungsanschlüsse 41 und 43 für die UHF-Antenne 30 ist ein Hochpaßfilter geschaltet, das den VHF-Signalen einen hohen Blindwiderstand bietet und die UHF-Signale durchläßt. Dagegen bietet das Tiefpaßfilier den UHF-Signalen einen hohen Blindwiderstand und läßt Signale im niedrigen und im hohen VHF-Fernsehfrequenzband passieren.The coupling element 20 (FIG. 5) can be formed by a high-pass filter and a low-pass filter. Between the leading to the television set output line connections 71 and 73 and the supply line connections 41 and 43 for the UHF antenna 30, a high-pass filter is connected, which gives the VHF signals a high reactance offers and lets the UHF signals through. In contrast, the low-pass filter offers the UHF signals has a high reactance and leaves signals in the low and high VHF television frequency band happen.
Ein zusätzlicher Antennengewinn im UHF-Band kar.n ohne Vergrößern der Abmessungen des Rahmens 10 dadurch erhalten werden, daß man die flachen Metallblechstücke 31 und 33 langer macht (z. B. um je ungefähr 2,5 cm) und die Metallblechstücke 3i und 33 im rechten Winkel abbiegt, wie durch die gestrichelten Linien 75 und 76 in Fig. 1 angedeutet. Dadurch wird eine gewisse zusä'zliche Kapazität in den VHF-Antennenrahmen eingeführt. Dieser Kapazitätseffekt kann durch das Hochpaßfilter zwischen dem Anschlußpaar 41 und 43 und dem Anschlußpaar '/1 und 73 beseitigt werden.An additional antenna gain in the UHF band kar.n without increasing the dimensions of the frame 10 can be obtained by making the flat sheet metal pieces 31 and 33 longer (e.g. by about 2.5 cm) and the sheet metal pieces 3i and 33 bends at right angles, as indicated by the dashed lines Lines 75 and 76 indicated in FIG. This puts some extra capacity in the VHF antenna frame introduced. This capacitance effect can be achieved by the high-pass filter between the pair of connections 41 and 43 and the terminal pair '/ 1 and 73 are eliminated.
Bei der oben beschriebenen Anordnung befindet sich der UHF-Flächenc'ipol 30 mit den dazugehörigen UHF-Richtelementen innerhalb des Rahmens der VHF-Antenne 10 in einer Ebene mit diesem. Man kannIn the arrangement described above, the UHF surface c'ipole 30 is located with the associated UHF directional elements within the frame of the VHF antenna 10 in a plane with this. One can
jedoch auch die UHF-Antenne 30 mit dem dazugehörigen Richtelementen innerhalb des Rahmens etwas oberhalb oder unterhalb der Ebene des Rahmens anordnen, solange der Abstand über oder unter der libene des Antennenrahmens kleiner als eine halbe Wellenlänge im UHF-Band zwischen der Speisungscbenc der VHF-Antenne und der Speiseebene der UHF-Flächendipols ist.however, also the UHF antenna 30 with the associated one Directional elements within the frame slightly above or below the plane of the frame arrange as long as the distance above or below the libene of the antenna frame is less than half a Wavelength in the UHF band between the feed plane of the VHF antenna and the feed plane of the UHF area dipole is.
Bei der hier beschriebenen Antenne kann die Abstandscinstcllung und die Halterung für die elemente mit Hilfe eines Tragelementcs aus dielektrischem Schaumstoff oder niedrig dielekti Kunststoff erfolgen, an dem die Mctiillcl befestigt sind. Der Abstand zwischen den Metall 47,4 und 47fl ist so groß, daß ein Antcnn (angedeutet durch die gestrichelte Linie 81) da/w paßt, der an dem Tragelcment befestigt wird.In the case of the antenna described here, the spacing device and the holder for the elements with the help of a support elementcs made of dielectric foam or low dielectric Made of plastic, on which the Mctiillcl are attached. The distance between the metal 47,4 and 47fl is so great that an antenna (indicated by the dashed line 81) da / w fits, which is attached to the Tragelcment.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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