BLOCKING DEVICE FOR SURFACE WAVES

Abstract: 1. A blocking device for surface waves for a symmetrical antenna working in the operational frequency range with a connection dipole (1) and, connected to this directly or via a symmetrization element (2), a coaxial cable (8) with an external insulation sheath, preferred use of said antenna being for television reception over the entire UHF range of 470 - 790 MHz, for said blocking device for surface waves the starting section of the coaxial cable on the antenna side being located with clearance by means of a metallic bracket and a section of the coaxial cable connected to the starting section immediately at the metallic bracket, is characterized in that the section of the coaxial cable (8) located immediately at the metallic bracket (3, 13) is encircled by a metallic clip (5, 12) and that the lengths of the starting section on the antenna side (11, 19) as well as that of the section of the coaxial cable (8) encircled by the metallic clip are in each case one quarter of a wavelength within the operational frequency range.

Description: Manteiwellensperre Die Erfindung betrifft eine Mantelwellensperre für Antennen mit symmetrischem AnschluBdipol und einem daran angeschlossenen Koaxialkabel mit einer äuBeren Isolierhülle, vorzugsweise zum Fernsehempfang im gesamten UHF-6ereich IV/V (470 ... 790 MHz) oder in einem Teil davon. Bekannte UHF#Empfangsantennen dieser Art haben als Anschlup3 dipol einen breitbandigen Ganzwellendipol mit einem AnschluRwiderstand von ungefähr 300 Ohm und zum Anschliessen eines Koaxialkabels mit einem ellenwiderstand von 75 Ohm eine als Symmetrierübertrager wirkende Halbwellen-Umwegleitung. Diese ist zwar einfach und kostengünstig, aber schmalbandig(an den Bereichsgrenzen des UHF-Bereiches- IVIV treten gegenüber der Bandmitte Phasendifferenzen von bis.zu 400 auf), so dass bei von ihrer Resonanzfrequenz abweichende Betriebsfrequenzen dem Koaxialkabel nicht nur die durch Gegentaktanregung des Dipols erzeugte Nutzwelle zugeführt wird, sondern auch durch Gleichtaktanregung des Dipols entstehende Gleichtaktströme. Diese fliessen als sogenannte Mantelwellen auf dem Aussenleiter des Koaxialkabels und Teilen des Metallträgers und des Standrohres der Antenne als zweitem Leiter. Dadurch wird der Antennengewinn verringert und die Richtkennlinie der Antenne erheblich beeinträchtigt. Die Hauptempfangsrichtung kann bis zu etwa 200 vom Sollwert abweichen (Schielen), die Seiten- und Rückzipfel werden grösser und die Nullstellendämpfungen besonders in den Richtungen senkrecht zur Hauptempfangsrichtung kleiner. Durch frequenzabhängige Schwankungen der Gleichtaktströme können sich auerdem in der frequenzabhängigen Gewinnkurve der Nutzwelle Unregelmässigkeiten (Einbrüche) ergeben. AuBer der Halbwellen-Umwegleitung, die in einem schmalen Frequenzbereich um die Resonanzfrequenz als Mantelwellensperre wirkt, sind ebenfalls schmalbandige, aber nicht transformierende Symmetrierglieder und Mantelwellensperren bekannt, bei denen ein Anfangsstück eines Koaxialkabels von einem Viertelwellen Sperrtopf umschlossen oder mit einem parallel geschalteten, am Ende kurzgeschlossenen Koaxialkabelstück ausgestattet ist, das ebenfalls in Viertelwellenresonanz abgestimmt ist. Dabei sind der Sperrtopf und das Kabelstück am kurzgeschlossenen Ende leitend mit dem Aussenleiter des durchlaufenden Koaxialkabels verbunden, wodurch dessen Isolierhülle unterbrochen und damit der Korrosionsschutz des Kabelaussenleiters nicht mehr gewährleistet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mantelsperre der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die Gleichtaktströme auf einfache und kostensparende Weise breitbandig im gesamten Be triebsfrequenzbereich unterdrückt und keine leitende Verbindung mit dem Aussenleiter des Koaxialkabels erfordert. Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass ein antennenseitiges Anfangsstück des Koaxialkabels in grossem Abstand von einem Metallträger teil mit Nullpotential geführt und ein an das Anfangsstück anschliessendes Stuck des Koaxialkabels mit einer dessen äussere Isolierhülle umfassenden Metallschelle dicht an dem Metalltrcger- teil befestigt ist, derart, dass im Betriebsfrequenzbereich für die Mantelwelle im Bereich der Metallschelle ein viel kleinerer Widerstand wirksam ist als im Bereich des Anfangsstücks und dass dessen Länge so bemessen ist, dass an seinem Eingang für die Mantelwelle im Betriebsfrequenzbereich ein hoher Widerstand wirksam ist. Der Aufbau der erfindungsgemässen Mantelwellensperre erfolgt also ohne bes#ondere, nicht für die Antenne an sich schon benötigte Teile und ist damit äusserst kostengünstiy. Darüberhinaus kommt sie ohne leitende Verbindung mit dem Kabelaussenleiter aus, so dass dessen Korrosionsschutz durch die äussere Isolierhülle vollständig erhalten bleibt. Bei der vorteilhaften Verwendung der erfindungsgemässen Mantelwellensperre für eine UHF-Empfangsantenne mit einem breitbandigen Ganrwellen-Anschlussdipol ist dieser mit einem Symmetrier übertrager, vorzugsweise einer Halbwellen-Umwegleitung ausge stattet, um den Dipolanschlusswiderstand von etwa 300 Ohm in den Wellenwiderstand des Koaxialkabels (75 Ohm) zu transformieren. Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemässen Mantelwellensperre nach Anspruch 3 sind das Anfangsstück und das Kabelstück innerhalb der Metallschelle so lang, dass sich innerhalb oder unterhalb des Betriebsfrequenzbereiches, vorzugsweise in der Nähe von dessen unterer Grenze, Viertelwellenresonanz ergibt. Bei praktisch erprobten erfindungsgemässen Manteiwellensperren für UHF-Fernsehempfangsantennen hat das Anfangsstück des Koaxialkabels für die Mantelwellen einen Wellenwiderstand Zmi in der Grössenordnung von 300 Ohm. Wenn an seinem Ende ein Widerstand Rm2 von etwa 10 Ohm wirksam ist, ergibt sich am Kabelanfang für die Resonanzfrequenz nach der Formel Rmi . Rm2 = Zmi ein VJider- stand Rmi von ungefähr 9 kDhm, der mehr als hundertmal so gross ist wie der transformierte Dipolanschlusswiderstand (75 Ohm). Wegen des grossen Wellenwiderstandes Zum1 des transformierenden Kabelstücks ergibt sich auch an den Grenzen eines weiten Frequenzbereichs ein hoher, die Mantelwellen ausreichend unter binden der Scheinwiderstand. Der Aussenleiter des Koaxialkabels ist innerhalb der Metall schelle der Innenleiter eines koaxialen Kabelstücks, dessen Aussenleiter die Metallschelle und dessen Dielektrikum die äussere Kabelhülle ist. Dieses Kabelstück hat bei-für Antennen gebräuchlichen Koaxialkabeln mit ungefähr 5 mm Aussenleiterdurchmesser einen Wellenwiderstand Zm2 von ungefähr 10 Ohm und eine kleine Dämpfung, weil es sehr kurz ist. An seinem Ende folgt für die Mantelwelle wieder eine Leitung mit hohem Wellenwiderstand, weil der Aussenleiter in grossem Abstand vom Antennen träger und vom Standrohr verläuft, oder in das Standrohr mit grossem lichtem Durch messer eingezogen ist. Der Widerstand Rm3 am Ende des Kabel stücks innerhalb der Metallschelle ist unbestimmt, weil er von der Kabelführung abhängig ist. Er ist aber auch unter ungünstigen Umständen grösser als 10 Ohm, da die folgende Leitung einen hohen Wellenwiderstand und eine erhebliche Dämpfung durch Strahlung und Verluste im Stahlstandrohr aufweist. Der Widerstand Rm2 am Anfang des angeschellten KabelstUcks ist demnach bei der Resonanzfrequenz kleiner als 10 Ohm und an den Rändern eines sehr weiten Frequenzbereichs ein entsprechend kleiner Schein widerstand. Aus diesen Gründen sind die Längen der beiden transformierenden Kabelstücke und die dadurch bedingten Grössen der Resonanzfrequenzen nicht kritisch. Die Resonanzfrequenz der als Symmetrierübertrager gebräuchlichen Halbwellenumwegleitung liegt meistens wenig unterhalb der oberen Grenze des Betriebsfrequenzbereiches, damit der dort auftretende Höchstwert des Antennengewinns möglichst gross wird. Dabei sind die Längen der beiden transformierenden Leitungsstücke so zu bemessen, dass der Eingangswiderstand am Koaxialkabel im unteren Teil des Betriebsfrequenzbereiches gross ist. Die aus den Längen der Leitungsstücke errechneten Resonanzfrequenzen können auch unterhalb der unteren Grenze des Betriebsfrequenzbereiches liegen, weil Teile dieser Leitungsstücke kapazitive Blindanteile der an den Enden wirksamen Scheinwiderstände kompensieren und die ange strebten Wirkungen in einem sehr weiten Frequenzbereich erreicht werden. Das gilt nicht nur für die Verbesserung der Richtkennlinie, sondern auch für die Beseitigung der bereits erwähnten Unregelmässigkeiten im Frequenzgang des Gewinns im. unteren Teil des Betriebsfrequenzbereichs. In diesem kann sich auch eine Zunahme des Antennengewinns ergeben, da auch eine dafür ausreichende Widerstandsanpassung der Antenne an das Koaxialkabel zu erreichen ist. Eine andere vorteilhafte Massnahme zum Erreichen des erforder-- lichen kleinen Widerstands am Ende des Anfangsstücks des Koaxialkabels besteht gemäss Anspruch 4 darin, das Kabelstück innerhalb der Metallschelle mit einem Isoliermaterial zu umgeben, das sehr grosse Hochfrequenzverluste und/oder eine sehr hohe Di elektrizitätskonstante hat. Dabei kann die Metallschelle so kurz sein, daB das angeschellte Kabelstück wie eine Kapazität wirkt, der ein kleiner Dämpfungswiderstand parallel liegt oder die durch die hohe Dielektrizitätskonstante sehr gross ist und auch bei der tiefsten Betriebsfrequenz noch einen kleinen Blindwiderstand bildet. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Mantelwellensperre nach Anspruch 5 hat die Netallschelle, mit der das Koaxialkabel an einem Antennenträgerteil zu befestigen ist, einen Längsschlitz, dessen Breite kleiner ist als der Aussendurchmesser des Koaxialkabels, das in die ausreichend federnde Metallschelle eindrückbar ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Metallschelle schon bei der Antennenfertigung fest am Antennenträger angebracht werden kann und das Koaxialkabel bei der Antennenmontage in einfacher Weise nur noch in diese einzudrücken ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Mantelwellensperre besteht gemäss Anspruch 6 darin, dass die Metallschelle mehrere durch Querschlitze getrennte Schenkel aufweist, von denen nur ein Teil unter Druck am montierten Koaxialkabel anliegt. Dadurch wird das Eindrücken des Kabels erleichtert, weil dabei nur die erheblich verkürzten Schenkel einzeln nacheinander federnd ausweichen müssen. Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungs gemässen Mantelwellensperre jeweils an einer Antenne. Die Fig. 1 und 3 sind Seitenansichten der betroffenen Antennenteile und die Fig. 2 und 4 Querschnitte durch den Antennenträger mit der Metallschelle und dem Koaxialkabel. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist von einem Längsträger aus Metall, an dem der Empfangsdipol 1 mit der Kabelanschlussdose 2, sowie nicht dargestellte Direktoren und Reflektoren befestigt sind, nur ein kurzes Stück 3 gezeichnet. An dem Längsträger 3 aus Metallrohr mit rechteckigem Quer schnitt ist mit Blechtreibschrauben 4 eine Metallschelle 5 mit zwei zueinander symmetrischen federnden Schenkeln 6 angebracht. Diese lassen einen Längsschlitz 7 frei, dessen Breite kleiner ist als der Durchmesser des durch diesen Schlitz 7 in die Metallschelle 5 elngedrückten Koaxialkabels 8, dessen Aussenleiter 9 von einer Schutzisolierhülle 10 umgeben ist. Das Anfangsstück 11 des Koaxialkabels 6 hat vom nicht darge stellten Anschluss an einem Symmetrierübertrager in der Kabelanschlussdose 2 bis zur Metallschelle 5 einen grossen Abstand vom Längsträger 3. Das Anfangsstack 11 und die Metallschelle 5 haben jeweils eine Länge, bei der sich für die Manteiweile im Betriebsfrequenzbereich ein sehr hoher Eingangswiderstand ergibt. Beim Ausführungsbeispiel nac#h den Fig. 3 und 4 ist eine soge nannte Vormastantenne verwendet, bei der eine Metallschelle 12 an einem Träger 13 eines nicht gezeichneten Reflektorschirms mit Blechtreibschrauben 14 befestigt ist. An der Metallschelle 12 sind durch Euerschlitze 15 federnde Klammern 16 und 17 gebil ,das det. Die Breite des Längsschlitzes 16, durch de#Koaxialkabel 8 auf den Träger 13 und in die Klammern 16 und 17 eingedrückt ist, ist bei den schmalen Klammern 16 kleiner als der Aussendurch messer des Kabels 6 und bei den breiten Klammern 17 ungef ähr gleich diesem Durchmesser, um das Einschieben des Koaxialkabels 6 zu erleichtern Die Längen des Anfanysstücks 19 und der Metallschelle 12 sind in der gleichen Weise bemessen wie beim ersten Ausführungsbei spiel.

Claims: Patentansprüche 1. Mantelwellensperre für Antennen mit symmetrischem Anschluss dipol und daran angeschlossenem Koaxialkabel mit einer äusse- ren Isolierhülle, vorzugsweise zum Fernsehempfang im gesamten UHF-Bereich von 470 ... 790 MHz oder in einem Teil davon, dadurch gekennzeichnet, dass ein antennenseitiges Anfangsstück (11, 19) des Koaxial kabels (8) in grossem Abstand von einem Metallträgerteil (3, 13) mit Nullpotential geführt und ein an das Anfangs stück (11, 19) anschliessendes Stück des Koaxialkabels (8) mit einer dessen äussere Isolierhülle (10) umfassenden Metall schelle (5, 12) dicht an dem Metallträgerteil (3, 13) be festigt ist, derart dass im Betriebsfrequenzbereich für die Mantelwelle im Bereich der Metallschelle (5, 12) ein viel kleinerer Widerstand wirksam ist, als im Bereich des Anfangs stücks (11, 19) und dass dessen Länge so bemessen ist, dass an seinem Eingang für die Mantelwelle im Betriebsfrequenzbe reich ein hoher Widerstand wirksam ist. 2. Mantelwellensperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung mit dem Anschlussdipol (1) ein vorzugsweise als Halbwellenumwegleitung ausgebildeter Symmetrierübertrager vorgesehen ist. 3. Mantelwellensperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Anfangsstück (11, 19) und das Koaxialkabel stück innerhalb der Metallschelle (5, 12) so lang sind, dass sich innerhalb oder unterhalb des Betriebsfrequenzbereiches, vorzugsweise in der Nähe von dessen unterer Grenze, Viertel wellenresonanz ergibt. 4. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass das Koaxialkabelstück innerhalb der Metallschelle (5, 12) mit einem Isoliermaterial umgeben ist, das sehr grosse Hochfrequenzverluste und/oder eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante aufweist. 5. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, dass das Koaxialkabel t8) durch einen Längsschlitz (7, 18), dessen Breite kleiner ist als der Aussendurchmesser des Koaxialkabels (6), in die am Metall trägerteil (3, 13) befestigte, ausreichend federnde Metall schelle (5, 12) eindrückbar ist. 6. Mantelwellensperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass die Metallschelle (12) mehrere durch Querschlitze (ins) voneinander getrennte Klammern (16, 17) aufweist, von denen nur ein Teil (16) unter Druck am montierten Koaxialkabel (6) anliegt.

Inventors: SCHENKYR, DIETER, DIPL.-PHYS.
Applicants: RICHARD HIRSCHMANN RADIOTECHNISCHES WERK
Application year: 1983
Main classification: H01Q1
IPC codes: H01Q1, H01Q9