DE2948033A1 - Antenna with two mutually inclined ferrite rods - each having coil and capacitor forming two coupling resonant circuits - Google Patents
Antenna with two mutually inclined ferrite rods - each having coil and capacitor forming two coupling resonant circuitsInfo
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Abstract
Description
Ferritantenne Ferrite antenna
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit wenigstens einem Ferritstab, auf dem eine Spule angeordnet ist, die mit einem Kondensator einen auf die Trägerfrequenz eines Senders abgestimmten Schwingkreis bildet.The invention relates to an antenna arrangement with at least one Ferrite rod on which a coil is arranged, which is connected to a capacitor the carrier frequency of a transmitter forms a tuned resonant circuit.
Solche Antennen sind unter dem Begriff Ferritantenne bekannt. Sie bestehen aus einem aus Ferrit gesinterten Rund- oder Flachstab, auf welchem vorzugsweise Zylinderspulen angeordnet sind. Vorzugsweise werden diese Antennen als Empfangsantennen verwendet. Grundsätzlich können sie jedoch auch als Sendeantennen eingesetzt werden.Such antennas are known by the term ferrite antenna. she consist of a ferrite sintered round or flat bar, on which preferably Solenoid coils are arranged. These antennas are preferably used as receiving antennas used. In principle, however, they can also be used as transmitting antennas.
Bei Empfang wird durch magnetische Flußänderung in der Wicklung eine Wechselspannung induziert, die der Mischstufe eines Rundfunkempfängers zugeführt wird.Upon reception, a change in magnetic flux in the winding causes a AC voltage induced, which is fed to the mixer stage of a radio receiver will.
Üblicherweise bildet die Induktivität mit einem Kondensator einen auf die Sendafrequenz abgestimmten oder abstimmbaren Schwingkreis. Wegen der geringen Abmessungen des Ferritstabes können solche Antennen kompakt im Empfängergehäuse untergebracht werden. Ein wesentlicher Nachteil dieser Antennen ist jedoch, daß sie eine ausgeprägte Richtwirkung haben und folglich zum optimalen Empfang auf den Sender eingestellt werden müssen. Soweit sie mit dem Empfängergehäuse fest verbunden sind, muß folglich das Gehäuse selbst ausgerichtet werden, was bei vielen Anwendungsmöglichkeiten zumindest unzweckmäßig ist.Usually the inductor forms one with a capacitor tuned or tunable oscillating circuit to the Senda frequency. Because of the low Dimensions of the ferrite rod can make such antennas compact in the receiver housing be accommodated. A major disadvantage of these antennas is that they have a pronounced directivity and consequently for optimal reception on the Stations need to be tuned in. As far as they are firmly connected to the receiver housing are, consequently the housing itself must be aligned, which is what many applications is at least inexpedient.
Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Ferritantenne der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche einen Rundumempfang oder auch eine Rundumabstrahlung ohne Richtwirkung ermöglicht.The present invention is therefore based on the object of a To create ferrite antenna of the generic type, which an all-round reception or also enables all-round radiation without directivity.
Zum Empfang von Sendern im UKW-Bereich sind für den Rundumempfang geeignete Antennen bekannt, bei welchen als Richtantennen wirkende Dipole gekreuzt zueinander angeordnet und über phasendrehende Elemente derart miteinander verbunden sind, daß die in den beiden Dipolen aus den räumlich um etwa 900 gegeneinander versetzten Polari sationsrichtungen induzierten Empfangsspannungen am Empfängereingang eine relative Phase von etwa besitzen und sich daher vektoriell addieren.To receive stations in the VHF range are for all-round reception suitable antennas are known in which dipoles acting as directional antennas are crossed arranged to one another and connected to one another in such a way via phase-rotating elements are that those in the two dipoles are spatially offset from one another by about 900 Polarization directions induced receiving voltages at the receiver input have a relative phase of about and therefore add vectorially.
Als Phasenschieber eignen sich hierbei infolge der niedrigen Schwingkreisgüte LC-Schaltungen und #/4 - Leitungen.Due to the low quality of the resonant circuit, they are suitable as phase shifters LC circuits and # / 4 lines.
Um auch bei Kurz-, Mittel- und Langwellenempfängern einen Rundumempfang zu ermöglichen, müßten bei Übertragung der Antennenanordnung aus der UKW-Technik folglich gekreuzt zueinander angeordnete Ferritstabantennen verwendet werden. Eine derartige Übertragung ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da infolge der hohen Schwingkreisgüten unerwünschte magnetische Kopplungen zwischen beiden Ferritstäben entstehen. Hohe Schwingkreisgüten sind aber zur Erzielung einer Resonanzüberhöhung notwendig, um eine ausreichend große Signalamplitude bei der kleinen effektiver Antennenhöhe dieser Ferritantennen zu gewinnen. Ferner ist es schwierig, bei einer derartigen Anordnung eine definierte Phasenverschiebung um #/2 zu erreichen.To ensure all-round reception even with short, medium and long wave receivers to enable, would have to transmit the antenna arrangement from the VHF technology consequently ferrite rod antennas arranged crossed to one another are used. One However, such transmission is not readily possible because of the high Resonant circuit qualities undesirable magnetic coupling between the two ferrite rods develop. However, high resonance circuit qualities are necessary to achieve an increase in resonance necessary to get a sufficiently large signal amplitude at the small more effective To gain antenna height of these ferrite antennas. Furthermore, it is difficult with a such an arrangement to achieve a defined phase shift by # / 2.
Wegen dieser Schwierigkeiten mögen Überlegungen, für den Rundumempfang gekreuzte Ferritstäbe zu verwenden, nicht angestellt worden sein.Because of these difficulties, consider considerations for all-round reception using crossed ferrite rods should not have been employed.
Die vorstehend genannte Aufgabe, also die Schaffung einer Ferritantenne ohne ausgeprägte Richtwirkung, wird durch konstruktive und schaltungstechnische Maßnahmen dadurch gelöst, daß zwei Ferritstäbe mit Spülen untereinem Winkel von 60° bis 90° zuinander und im geringen Abstand voneinander angeordnet sind, daß beide Spulen mit jeweils einem Kondensator auf die Trägerfrequenz abgestimmte Schwingkreise und die beiden Schwingkreise miteinander ein gekoppeltes Bandfilter bilden.The above task, that is, the creation of a ferrite antenna without pronounced directional effect, is due to constructive and circuitry Measures solved in that two ferrite rods with rinsing at an angle of 60 ° to 90 ° to each other and are arranged at a small distance from each other that both Coils, each with a capacitor, tuned to the carrier frequency and the two resonant circuits form a coupled band filter.
Eine symmetrische Rundumcharakteristik der erfindungsgemäßen Antenne läßt sich erzielen, wenn,wir ferner vorgeschlagen wird, die normierte Kopplung zwischen 0,5 und 2, vorzugsweise bei 1,liegt. Im letzteren Fall ist das Bandfilter kritisch gekoppelt.A symmetrical all-round characteristic of the antenna according to the invention can be achieved if, as is also proposed, the normalized coupling between 0.5 and 2, preferably 1, is. In the latter case the band filter is critical coupled.
Die konstruktive Maßnahme besteht hierbei darin, die Ferritstäbe so räumlich anzuordnen, daß sie magnetisch entkoppelt oder definiert miteinander gekoppelt sind, wobei die Schaltungselemente so dimensioniert sind, daß die Kopplung der beiden Schwingkreise kritisch ist, also die normierte Kopplung, die dem Produkt aus Kopplungsfaktor k und Schwingkreisgüte 0 entspricht, den Wert 1 hat.The constructive measure here consists in the ferrite rods so to be spatially arranged so that they are magnetically decoupled or coupled to one another in a defined manner are, the circuit elements are dimensioned so that the coupling of the two Resonant circuits is critical, i.e. the normalized coupling, which is the product of the coupling factor k and resonant circuit quality 0, has the value 1.
Je nach Kopplungsart lassen sich diese Bedingungen mit unterschiedlichen Maßnahmen erfüllen.Depending on the type of coupling, these conditions can be set with different Fulfill measures.
Bei magnetischer Entkopplung, bei welcher die beiden Ferritstäbe etwa senkrecht zueinander angeordnet sein müssen, kann über einen Koppelkondensator eine Spannungs-oder Stromkopplung erfolgen.With magnetic decoupling, in which the two ferrite rods are about must be arranged perpendicular to each other, a coupling capacitor can be a Voltage or current coupling take place.
Bei Spannungskopplung ist der Koppelkondensator optimal dimensioniert, wenn er folgende Bedingungen erfüllt : Bei Stromkopplung sollte der Koppelkondensator folgende Dimensionierungsregeln erfüllen. With voltage coupling, the coupling capacitor is optimally dimensioned if it fulfills the following conditions: In the case of current coupling, the coupling capacitor should meet the following dimensioning rules.
Ebenso ist bei magnetischer Entkopplung eine induktive Kopplung über eine Koppelinduktivität möglich, welche in diesem Fall wie folgt dimensioniert sein muß Hierbei gilt für die Schwingkreisinduktivitäten und -kapazitäten L1,L2 und C1,C2 in ausreichender Näherung, d.h. wenn die Schwingkreisgüten folgende Werte haben Wobei in diesen Dimensionierungsregeln folgendes gilt f1,.f2 Bandbreite der Schwingkreise fo Resonanzfrequenz der Schwingkreise, Senderfrequenz Cl, C2 Kapazitäten der Schwingkreiskondensatoren Co Eingangskapazität der nachgeschalteten Mischstufe L1, L2 Induktivitäten der Schwingkreisspulen R1, R2 Ohmsche Widerstände der Schwingkreise Die Indizes 1 bzw. 2 weisen auf den ersten bzw. zweiten Schwingkreis hin.In the case of magnetic decoupling, inductive coupling via a coupling inductance is also possible, which in this case must be dimensioned as follows The following applies to the resonant circuit inductances and capacitances L1, L2 and C1, C2 in a sufficient approximation, ie if the resonant circuit qualities have the following values Whereby the following applies in these dimensioning rules f1, .f2 bandwidth of the resonant circuits fo resonant frequency of the resonant circuits, transmitter frequency Cl, C2 capacitances of the resonant circuit capacitors Co input capacitance of the downstream mixer L1, L2 inductances of the resonant circuit coils R1, R2 ohmic resistances of the resonant circuits The indices 1 and 2 indicate towards the first or second resonant circuit.
Bei magnetischer Kopplung über die Gegeninduktivität der Schwingkreisspulen errechnet sich ein Gegeninduktivitätswert von Um einen symmetrischen Rundumempfang zu ermöglichen, müssen beide Schwingkreise gleiche Bandbreiten besitzen.With magnetic coupling via the mutual inductance of the resonant circuit coils, a mutual inductance value of To enable symmetrical all-round reception, both resonant circuits must have the same bandwidths.
Um eine wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen, wird ferner vorgeschlagen, Spulen mit gleicher Induktivität zu verwenden. Bei Berücksichtigung dieser Bedingungen, nämlich # f1 = # f2 L1 = L2 ergibt sich für die ohmschen Widerstände R1 = R2 Weitere konstruktive Details, die Gegenstand der Ansprüche 10 bis 15 sind, sind nachstehend anhand des in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels noch im einzelnen erläutert.In order to enable economical production, it is also proposed that Use coils with the same inductance. Taking into account these conditions, namely # f1 = # f2 L1 = L2 results for the ohmic resistances R1 = R2 Further structural details which are the subject of claims 10 to 15 are below on the basis of the preferred exemplary embodiment shown in FIG. 1 in more detail explained.
So zeigen Fig. 1 perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung, Fig. 2 Schaltbild der erfindungsgemäßen Antennenschaltung bei kapazitiver Spannungskopplung, Fig. 3 Schaltbild der erfindungsgemäßen Antennenschaltung bei kapazitiver Stromkopplung, Fig. 4 Schaltbild der erfindungsgemäßen Antennenschaltung bei induktiver Kopplung über die Gegeninduktivität und Fig. 5 Schaltbild der erfindungsgemäßen Antennenschaltung bei induktiver Stromkopplung.Thus, Fig. 1 shows a perspective view of an inventive Antenna arrangement, FIG. 2 is a circuit diagram of the antenna circuit according to the invention capacitive voltage coupling, Fig. 3 circuit diagram of the antenna circuit according to the invention with capacitive current coupling, FIG. 4 is a circuit diagram of the antenna circuit according to the invention with inductive coupling via the mutual inductance and FIG. 5 circuit diagram of the invention Antenna circuit with inductive current coupling.
Die perspektivische Darstellung gemäß Fig. 1 veranschaulicht in erster Linie die konstruktive Gestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung.The perspective view according to FIG. 1 illustrates in the first place Line the structural design of the antenna arrangement according to the invention.
Hiernach ist jeweils auf einer Seite einer Platine 1 ein Ferritstab 2 und 3 in zueinander gekreuzter Position angeordnet. Die Ferritstäbe 2 und 3 werden von Stützen 4,5 und 6,7 in definiertem Abstand von Platine 1 getragen. Hierbei ist die Halterung derart, daß zum Zwecke der Justierung und Abstimmung die Ferritstäbe 2 und 3 in axialer Richtung verschoben werden können.According to this, there is a ferrite rod on each side of a circuit board 1 2 and 3 arranged in a crossed position. The ferrite rods 2 and 3 become supported by supports 4, 5 and 6, 7 at a defined distance from board 1. Here is the holder in such a way that the ferrite rods for the purpose of adjustment and coordination 2 and 3 can be moved in the axial direction.
Zum Zwecke des Abgleiches kann es ferner erforderlich sein, die Ferritstäbe gegeneinander zu verschwenken, also den von diesen eingeschlossenen Winkel zu verändern.For the purpose of adjustment it may also be necessary to use the ferrite rods to pivot against each other, so to change the angle enclosed by these.
Soweit dies während der Montage oder nach Schaltungsaufbau noch notwendig ist, kann jedweils eine Stütze 5 bzw. 7 beispielsweise mit einer lösbaren Schraube an der Platine 1 befestigt werden, wobei die Schraube in nicht dargestellter Weise in einem bogenförmigen Langloch geführt ist. Die gegenüberliegenden Stützen 4 bzw. 6 müssen in diesem Fall bezüglich der Platine 1 verdrehbar sein.As far as this is still necessary during assembly or after circuit construction is, in each case a support 5 or 7, for example, with a detachable screw be attached to the circuit board 1, the screw in a manner not shown is guided in an arcuate slot. The opposite supports 4 resp. 6 must be rotatable with respect to the board 1 in this case.
Auf den Ferritstäben 2 und 3 sind beispielsweise als Zylinderspulen gewickelte Induktivitäten L1 und L2 angeordnet. Auch diese Spulen sind zweckmäßigerweise zum nachträglichen Abgleich verschiebbar und festlegbar.On the ferrite rods 2 and 3 are, for example, as solenoid coils arranged wound inductors L1 and L2. These coils are also expedient Can be moved and fixed for subsequent adjustment.
Die Platine 1 ist vorteilhafterweise als gedruckte Leiterplatte ausgebildet, so daß sie in angedeuteter Weise einerseits die Verbindungsleitungen und andererseits die weiteren Bauelemente, nämlich die Schwingkreiskondensatoren C1, C2, den zu Anpassungszwecken vorgesehenen Dämpfungswiderstand R1 sowie den Koppelkondensator Ck trägt. Die Ausgänge 8 und 9 werden bestimmungsgemäß mit dem Eingang des Empfänger, vorzugsweise mit dem Mischstufen-Eingang, verbunden.The circuit board 1 is advantageously designed as a printed circuit board, so that they in an indicated manner on the one hand the connecting lines and on the other hand the other components, namely the resonant circuit capacitors C1, C2, for adaptation purposes provided Damping resistor R1 and the coupling capacitor Ck wears. The outputs 8 and 9 are intended to be connected to the input of the receiver, preferably connected to the mixer input.
Mit den Schaltbildern gem. Fig. 2 bis 5 sind vier verschiedene Schaltungsvarianten dargestellt.With the circuit diagrams according to FIGS. 2 to 5, there are four different circuit variants shown.
Fig. 2 veranschaulicht eine Schaltung, bei welcher der erste Antennenkreis mit der Antennenspule L1, dem Schwingkreiskondensator C1 und dem Anpassungswiderstand R1 von dem zweiten Antennenkreis, der im wesentlichen aus der Antennenspule L2, dem Schwingkreiskondensator C2, dem ohmschen Eingangswiderstand R2 und der ohmschen Eingangskapazität Co der nachfolgenden Schaltung besteht, magnetisch entkoppelt ist. Der Spannungskopplung dient hierbei der die beiden Schwingkreise miteinander verbindende Kopplungskondensator Ck. Die Regel für optimale Dimensionierung ist in der Beschreibungseinleitung bzw. in den Ansprüchen angegeben.Fig. 2 illustrates a circuit in which the first antenna circuit with the antenna coil L1, the resonant circuit capacitor C1 and the matching resistor R1 from the second antenna circuit, which essentially consists of the antenna coil L2, the resonant circuit capacitor C2, the ohmic input resistance R2 and the ohmic There is input capacitance Co of the following circuit, magnetically decoupled is. The voltage coupling is used here between the two oscillating circuits connecting coupling capacitor Ck. The rule for optimal sizing is specified in the introduction to the description or in the claims.
Die senkrecht zueinander angeordneten Stabantennen sorgen bei dieser Anordnung dafür, daß gleichgültig, in welcher Position sich die Antennenanordnung bezüglich des vom Sender erzeugten elektromagnetischen Feldes befindet, eine von der Einfallsrichtung in etwa unabhängige Antennenspannung erzeugt wird.The rod antennas arranged perpendicular to each other take care of this Arrangement for that no matter in which position the antenna arrangement with respect to the electromagnetic field generated by the transmitter is one of antenna voltage that is approximately independent of the direction of incidence is generated.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 setzt den gleichen konstruktiven Antennenaufbau wie die Schaltungsanordnung gem. Fig. 2 voraus. Schaltungstechnisch unterscheidet sich diese Schaltung von der erstgenannten dadurch, daß anstelle von Parallelschwingkreisen Reiherschwingkreise, nämlich der erste Schwingkreis mit Induktivität L1 und Kapazität C1 und der zweite Schwingkreis mit Induktivität L2 und Kapazität C2, vorgesehen sind. Auch bei diesem Bandfilter ist der erste Schwingkreis mit einem Widerstand R1 bedämpft, der dem Eingangswiderstand R2 der nachgeschalteten Mischstufe entspricht. Mit der Kapazität Co, welche in die Schwingkreiskapazität eingeht, ist die Eingangskapazität der Schaltung symbolisiert. Die Reiherschwingkreise sind über den Koppelkonsator Ck" stromgekoppelt.The circuit arrangement of FIG. 3 uses the same constructive Antenna structure like the circuit arrangement according to FIG. Circuitry This circuit differs from the former in that instead of Parallel resonant circuits Series resonant circuits, namely the first Resonant circuit with inductance L1 and capacitance C1 and the second resonant circuit with Inductance L2 and capacitance C2 are provided. This is also the case with this band filter the first resonant circuit damped with a resistor R1, which is the input resistance R2 corresponds to the downstream mixer. With the capacity Co, which in the Resonant circuit capacitance is received, the input capacitance of the circuit is symbolized. The series resonant circuits are current-coupled via the coupling capacitor Ck ″.
Dieser Schaltung entspricht die weitere Schaltungsanordnung gem. Fig. 5, die gleichfalls magnetisch entkoppelte Antennenkreise voraussetzt. Hier erfolgt die Stromkopplung allerdings anders als bei der Schaltungsanordnung gem. Fig. 3 über die Kopplungsinduktivität Lk.This circuit corresponds to the further circuit arrangement according to FIG. 5, which also requires magnetically decoupled antenna circuits. Here takes place the current coupling, however, differs from that in the circuit arrangement according to FIG. 3 via the coupling inductance Lk.
Während bei den Schaltungen gem. Fig. 2, 3 und 5 die Antennenkreise magnetisch möglichst entkoppelt sein sollen, erfordert die Schaltungsanordnung gem. Fig. 4 eine definierte Kopplung. Aus diesem Grund sind die Ferritstäbe der beiden Antennenkreise nicht rechtwinklig, sondern unter einem Winkel zwischen 60 und 900 zueinander angeordnet, wie dies mit dem Doppelpfeil in Fig. 4 angedeutet ist. Die Kopplung erfolgt hierbei induktiv über die durch die beiden Spulen L1 und L2 gegebene Gegen-Induktivität M12. Beide Antennenkreise sind als Parallelschwingkreise aufgebaut.While in the circuits according to FIGS. 2, 3 and 5, the antenna circuits should be magnetically decoupled as possible, requires the circuit arrangement according to. 4 shows a defined coupling. Because of this, the ferrite bars are the two Antenna circles not at right angles, but at an angle between 60 and 900 arranged to one another, as indicated by the double arrow in FIG. 4. the Coupling takes place here inductively via that given by the two coils L1 and L2 Counter-inductance M12. Both antenna circuits are designed as parallel resonant circuits.
Im übrigen entspricht die Funktionsweise auch in dieser Schaltung der Funktionsweise der zuvor erläuterten Schaltungsanordnungen.Otherwise, the mode of operation is the same in this circuit the functioning of the circuit arrangements explained above.
Die erfindungsgemäße Antennenanordnung eignet sich vor allem für den Empfang eines auf einer festen Frequenz arbeitenden Senders, wie z.B. eines Zeitzeichensenders im Langwellenbereich.The antenna arrangement according to the invention is particularly suitable for Reception of a transmitter operating on a fixed frequency, such as a time signal transmitter in the long wave range.
Gerade Zeitzeichenempfänger werden vielfach mit Uhren kombiniert, also in einem Uhrengehäuse untergebracht.Time signal receivers in particular are often combined with clocks, so housed in a watch case.
Die Anbringung der Uhr hängt in erster Linie von der Raumeinrichtung ab, so daß aus optischen Gründen eine im Hinblick auf den Empfang optimale Anordnung nicht berücksichtigt werden könnte. Ist dagegen der Zeitzeichenempfänger mit einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung ausgestattet, die einen Rundumempfang ermöglicht, hängt die Empfangsqualität nicht von der Aufstellung des Uhrengehäuses und damit des Empfängers ab. Auch erübrigt sich das für den Laien häufig schwierige Ausrichten des Empfängers auf optimalen Empfang.The attachment of the clock depends primarily on the interior of the room from, so that for optical reasons an optimal arrangement in terms of reception could not be considered. If, on the other hand, the time signal receiver has a antenna arrangement according to the invention, which enables all-round reception, the reception quality does not depend on the position of the watch case and thus of the recipient. Alignment, which is often difficult for the layperson, is also unnecessary of the receiver for optimal reception.
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Claims (10)
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| DE19792948033 DE2948033A1 (en) | 1979-11-29 | 1979-11-29 | Antenna with two mutually inclined ferrite rods - each having coil and capacitor forming two coupling resonant circuits |
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| DE19792948033 DE2948033A1 (en) | 1979-11-29 | 1979-11-29 | Antenna with two mutually inclined ferrite rods - each having coil and capacitor forming two coupling resonant circuits |
Publications (1)
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| DE2948033A1 true DE2948033A1 (en) | 1981-06-04 |
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ID=6087145
Family Applications (1)
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| DE19792948033 Withdrawn DE2948033A1 (en) | 1979-11-29 | 1979-11-29 | Antenna with two mutually inclined ferrite rods - each having coil and capacitor forming two coupling resonant circuits |
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