NL1030808C2 - Lusantenne-inrichting. - Google Patents

Description

LUSANTENNE-INRICHTING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een lusantenne-inrichting voor 5 bevestiging op een elektrische geleidend oppervlak, omvattende a) een lusvormige geleider b) een zender/ontvanger voor elektrische verbinding met de antenne, alsmede een voeding voor de zender/ontvanger; en c) middelen voor het elektrisch geleidend verbinden van het eerste en/of tweede uiteinde 10 van de lusvormige geleider aan het oppervlak.

Een dergelijke lusantenne-inrichting wordt op het vakgebied ook wel aangeduid als een “lusantenne”, d.w.z. een antenne in de vorm van één of meerdere gehele of gedeeltelijke tussen. Enkele voorbeelden van lusantennes zijn een Towel bar” antenne, een half-loop antenne of een Direct Driven Ring Radiator (DDRR).

15 Een lusantenne-inrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit de

Europese octrooiaanvrage EP0897200.

De bekende lusantenne-inrichting is ontwikkeld voor plaatsing op het dak van een auto en biedt de mogelijkheid tot mobiele korte-golf communicatie met uiteenlopende toepassingen, zowel civiel als militair.

20 Bij de bekende lusantenne-inrichting is de lusvormige geleider aan beide zijden middels een galvanische verbinding aan het dak van de auto bevestigd. Dit brengt een relatief hogere overgangsweerstand in verhouding tot de stralingsweerstand met zich mee en dientengevolge een lager rendement.

De uitvinding beoogt een lusantenne-inrichting van de in de aanhef genoemde soort 25 te verschaffen met alternatieve verbindingsmiddelen, waarin de verliezen ten gevolge van overgangsweerstand lager zijn en daardoor het uiteindelijke rendement van de lusantenne-inrichting hoger is.

De inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de verbindingsmiddelen zijn ingericht voor het tot stand brengen van een capacitieve 30 koppeling tussen de lusvormige geleider en het elektrisch geleidend oppervlak. Deze capacitieve koppeling is energetisch gunstiger en verschaft de beoogde verminderde overgangsweerstand en het bijbehorende verbeterde rendement. Door het grotere contactoppervlak dat inherent is aan een capacitieve koppeling is ook de stroomverdeling door het oppervlak gunstiger.

1030808- 2

Volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is de capacitieve koppeling tussen de antenne en het elektrisch geleidend oppervlak instelbaar, waardoor de koppeling zich gedraagt als een afstemeenheid voor 5 het afstemmen van de antenne op de beoogde werkfrequentie. Een afzonderlijke afstemeenheid, zoals bij de bekende lusantenne-inrichting gebruikelijk is, Is bij deze uitvoeringsvorm overbodig geworden.

Volgens een tweede elegante voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvatten de verbindingsmiddelen een behuizing, waarin ten minste één 10 condensatorplaat is aangebracht, die in bedrijf samen met het elektrisch geleidende oppervlak een condensator vormt.

Volgens een verdere uitwerking van deze voorkeursuitvoeringsvorm zijn meerdere condensatorplaten van gelijke of verschillende grootte aangebracht en zijn de verbindingsmiddelen verder voorzien van een schakelinrichting met meerdere 15 schakelelementen die elk zijn aangesloten op één van de condensatorplaten voor het bij-of afschakelen van één of meer van de condensatorplaten teneinde de capaciteit van de resulterende condensator in te stellen. Door het handmatig of automatisch veranderen van de capaciteit van de resulterende condensator kan de lusantenne-inrichting optimaal worden afgestemd op het beoogde werkfrequentiegebied.

20 Volgens een verdere praktische uitwerking van deze voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is ten minste één condensatorplaat van buigzaam materiaal aangebracht, alsmede middelen om de mate van doorbuiging van de condensatorplaat in te stellen teneinde de capaciteit in te stellen.

Volgens weer een verdere uitwerking van bovengenoemde 25 voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn de verbindingsmiddelen ingericht voor losneembare bevestiging aan het elektrisch geleidende oppervlak. Dit heeft als belangrijkste voordeel dat de lusantenne-inrichting snel en zonder blijvende schade gemonteerd kan worden op het oppervlak. De losneembare bevestiging kan zowel door middel van magneten in de behuizing als door middel van een gecreëerde onderdruk in de 30 behuizing of een combinatie van beide tot stand worden gebracht.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het afstemmen van een lusantenne-inrichting volgens de uitvinding, waarbij de lusantenne-inrichting aan beide uiteinden van de lusvormige geleider is voorzien van de genoemde verbindingsmiddelen, welke werkwijze de volgende stappen omvat: 35 a) het meten van de stroom of een indicator hiervoor op één of meer posities in de '103 08 08- 3 lusvormige geleider; b) het op basis van de stroommetingen die zijn uitgevoerd in stap a) berekenen van geschikte waarden voor de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen; c) het instellen van de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen op de in 5 stap b) berekende waarden; en d) het herhalen van stappen a) t/m c), totdat de stroomverdeling in de lusvormige geleider voldoet aan een voorafbepaald criterium.

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan een gunstig stralingsdiagram voor de lusantenne-inrichting worden bewerkstelligd, zodat deze optimaal 10 functioneert.

In een eerste voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze de volgende additionele stap e) het bewaren van de historie van de berekende waarden zoals genoemd in stap b). Volgens een verdere uitwerking hiervan wordt voorafgaand aan stap a) de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen afgestemd op uit de historie bekende waarden.

15 Bij herhaaldelijk gebruik zal de lusantenne-inrichting snel optimaal kunnen worden ingesteld.

De uitvinding voorziet daarnaast in een lusantenne-inrichting die geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding, omvattende één of meer sensoren voor het meten van de stroom of een indicator hiervoor, welke sensoren zijn aangebracht 20 op één of meer posities in de lusvormige geleider, alsmede een besturingseenheid, die is aangesloten op de sensoren voor het op basis van informatie van de sensoren berekenen van geschikte waarden voorde capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen, waarin de besturingseenheid tevens is aangesloten op de verbindingsmiddelen voor het instellen van de berekende waarden.

25

De uitvinding zal nu worden beschreven aan de hand van de figuren, waarbij gelijke verwijzingscijfers overeenkomstige elementen aanduiden. Daarbij toont:

Figuur 1: een perspectivisch aanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van de lusantenne-inrichting volgens de uitvinding gemonteerd op het dak van een auto; 30 Figuur 2: een dwarsdoorsnede van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de verbindingsmiddelen als onderdeel van de lusantenne-inrichting uit figuur 1; en

Figuur 3: een dwarsdoorsnede van een tweede voorkeursultvoeringsvorm van de verbindingsmiddelen als onderdeel van de lusantenne-inrichting uit figuur 1 Figuur 4: een voorkeursuitvoeringsvorm van de bevestiging van de 35 schakelelementen van de schakelinrichting ten opzichte van de condensatorplaten.

1030808* 4

De lusantenne-inrichting volgens de uitvinding is hieronder beschreven in de vorm van een lusantenne-inrichting 1 gemonteerd op het dak 17 van een auto 7 zoals weergegeven in Figuur 1. Er zij echter op gewezen dat de uitvinding geenszins beperkt i$ tot een toepassing op een auto of elk ander vervoermiddel, maar op tal van anderè 5 objecten met een elektrisch geleidend oppervlak gemonteerd kan worden. Tevens wordt er op gewezen dat de antenne ondersteund kan worden door een niet elektrisch geleidend draagelement, dat bevestigd kan worden aan het elektrisch geleidend oppervlak zelf en/of aan de verbindingsmiddelen 3.

De lusantenne-inrichting 1 volgens Figuur 1 bestaat uit een lusvormige geleider 2 10 die aan beide uiteinden is bevestigd aan het dak 17 van een auto 7 middels verbindingsmiddelen 3. Via één van de verbindingsmiddelen wordt de antenne via een aansluiting in de vorm van draadboom 4 gekoppeld aan de zender/ontvanger 5, die wordt gevoed door een voeding 6.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm IS van de verbindingsmiddelen 3 als onderdeel van de lusantenne-inrichting 1 uit figuur 1. De lusvormige geleider 2 treedt via een waterdichte opening de behuizing 8 binnen en is verbonden met een condensatorplaat 9. Het gedeelte van het dak 17 van de auto, dat zich onder de verbindingsmiddelen 3 bevindt, functioneert samen met condensatorplaat 9 als condensator, waarbij de onderkant 14 van de behuizing 8 samen met een optionele 20 diëlektrische laag 10 het diëlektricum vormt. Het heeft de voorkeur dat de onderkant 14 van de behuizing 8 gemaakt is van een materiaal met gunstige diëlektrische eigenschappen, bijvoorbeeld PTFE ® teflon. De lusvormige geleider 2 is door middel van een ringkerntransformator 12 via draadboom 4 inductief gekoppeld aan de zender/ontvanger 5. Deze koppeling kan ook capacitief tot stand worden gebracht. Bij 25 voorkeur is de condensatorplaat 9 uitgevoerd op een printplaat of printed circuit board (PCB).

In Figuur 3 is als onderdeel van een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de lusantenne-inrichting volgens de uitvinding een dwarsdoorsnede van de verbindingsmiddelen 30 getoond, waarin de capaciteit van de resulterende condensator 30 instelbaar is. Daartoe omvatten de verbindingsmiddelen 30 meerdere condensatorplaten 90 van gelijke of verschillende grootte, elk met een optionele diëlektrische laag 100. Deze condensatorplaten 90 zijn verbonden met een schakelinrichting 13 voorzien van schakelelementen die wordt aangestuurd door besturingsinrichting 11. Samen met het dak 17 van de auto 7 functioneren deze condensatorplaten elk als aparte condensator, waarbij 35 de onderkant 14 van de behuizing 8 samen met een optionele diëlektrische laag 100 het 1030808- 5 diëlektricum vormt

Aangestuurd door de besturingsinrichting 11 bepaalt de schakelinrichting 13 welke condensatoren bij- of afgeschakeld worden en dientengevolge de capaciteit van de resulterende condensator. De lusvormige geleider 2 is via de schakelinrichting 13 met de S resulterende condensator verbonden. Het heeft de voorkeur om schakelinrichting 13, besturingsinrichting 11 en condensatorplaten 90 te integreren op één PCB.

In Figuur 4 is een voorkeursuitvoeringsvorm getoond van de bevestiging van de n schakelelementen (13-1,13-2,...) van de schakelinrichting ten opzichte van de condensatorplaten. Bij voorkeur zijn de condensatorplaten 90-n en de schakelelementen 10 13-n uitgevoerd op een of meerdere PCB's 18 waarbij elke condensatorplaat 90-n en het bijbehorende schakelelement 13-n aan weerszijden van de betreffende PCB 18 aangebracht zijn. De schakelelementen 13-n zijn bij voorkeur relais, die via een doormetallisering 19-n zijn verbonden met de condensatorplaten 90-n. Daarbij vormen de capaciteiten van de condensatoren bij voorkeur een binaire reeks, waarbij elke 1S opvolgende condensator de helft van de capaciteit van de vorige condensator heeft.

Opgemerkt wordt dat het aantal n naar keuze kan variëren. Ter illustratie is gekozen voor n=3.

De capaciteit van de verbindingsmiddelen 30 van de tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de lusantenne-inrichting volgens de uitvinding kan worden 20 ingesteld door de volgende stappen uit te voeren.

Stap a)

In een eerste stap wordt de stroom of een indicator hiervoor gemeten, zoals de magnetische veldsterkte, op één of meer posities in de lusvormige geleider 2, Hiertoe 25 kunnen sensoren zijn aangebracht op één of meer posities in de lusvormige geleider 2.

Stap b)

Op basis van de stroommetingen die zijn uitgevoerd in stap a) kunnen geschikte waarden worden berekend voor de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen 30. Dit 30 kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd met behulp van een besturingseenheid, die is aangesloten op de sensoren voor het op basis van informatie van de sensoren berekenen van geschikte waarden voor de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen 30. Een deskundige op het vakgebied zal op basis van het bovenstaande besturingseenheid 11 hiervoor kunnen inrichten.

35 Ί030808' 5 6

Stap c)

In de derde stap worden de capacitieve koppelingen van beide verbindingsmiddelen 30 op de in stap b) berekende waarden ingesteld. Deze stap kan eveneens door besturingseenheid 11 worden uitgevoerd.

Stap d)

Indien nodig worden stappen a) t/m c) herhaald totdat de stroomverdeling in de lusvormige geleider 2 voldoet aan een vooraf bepaald criterium. Een dergelijk criterium zou een optimale stroomverdeling kunnen zijn, d.w.z. een in hoofdzaak uniforme stroomverdeling 10 over de lusvormige geleider 2 of een stroomverdeling waarbij het stroommaximum in hoofdzaak in het middel van de lusvormige geleider 2 ligt.

Stape)

De historie van de berekende waarden zoals genoemd in stap b) wordt bij voorkeur 15 bewaard. Dit kan bijvoorbeeld in een niet vluchtig geheugen in de besturingseenheid 11.

Als de maximale capaciteit van het geheugen bereikt is, dan worden de oudste waarden verwijderd.

Voorafgaand aan stap a) kan de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen 30 nu worden afgestemd op uit de historie bekende waarden. Bij herhaaldelijk gebruik zal de 20 lusantenne-ïnrichting daarmee sneller optimaal kunnen worden ingesteld

De afstemming kan verder geoptimaliseerd worden door de karakteristieke impedantie van de voedingslijn en het voedingspunt op de antenne te laten overeen stemmen. Dit kan bereikt worden door de lusvormige geleider 2 direct of indirect door 25 middel van een ringkemtransformator via een instelbare condensator te koppelen aan de voedingslijn.

De besturingseenheid kan een optimale instelling van genoemde instelbare condensator bepalen aan de hand van informatie van een fasedetector en een staandegolfmeetbrug die zijn opgenomen tussen de voedingslijn van de zender/ontvanger 30 en de aansluiting op de verbindingsmiddelen 30.

Daarnaast kunnen de instellingen van de waarden van de capacitieve koppeling van de verbindingsmiddelen 30 en eventueel de bovengenoemde instelbare condensator berekend worden met behulp van antenne simulatie software. Deze instellingen kunnen worden bewaard in het niet vluchtig geheugen van de besturingseenheid 11 en kunnen 35 worden gebruikt als uitgangspunt bij het bepalen van de optimale instelling om zodoende 1030808- 7 de afstemsnelheid te verhogen. Deze software kan zich bevinden in het vaste geheugen van de besturingseenheid 11, de zogenaamde firmware. Echter de software kan zich ook bevinden op een extern apparaat, die genoemde berekende instellingen doorgeeft via een digitale koppeling tussen het externe apparaat en de besturingseenheid.

5 Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan een gunstig stralingsdiagram voor de lusantenne-inrichting worden bewerkstelligd, zodat deze optimaal functioneert. Dit is van voordeel bij vele toepassingen, onder andere bij Near Vertical Sky Wave (NVIS-) propagatie. Met name bij de hogere bruikbare frequenties kunnen problemen, zoals een dode zone, voorkomen worden.

10 De uitvinding is weliswaar beschreven aan de hand van een voorkeursuitvoeringsvorm waarin het vlak van de lusvormige geleider loodrecht op het elektrisch geleidend oppervlak staat, maar is daar niet toe beperkt. Het oriëntatievlak kan variëren, zelfs parallel aan het elektrisch geleidend oppervlak zijn. Tevens kan de dikte van de lusvormige geleider variëren, evenals de hoogte boven het elektrisch geleidend 15 oppervlak.

De uitvinding is dus uitdrukkelijk niet beperkt tot de beschreven en getoonde voorkeursuitvoeringsvormen, maar strekt zich uit tot elke uitvoeringsvorm die valt birinen de reikwijdte van de beschermingsomvang zoals gedefinieerd in de conclusies bezien in het licht van de voorgaande beschrijving en bijbehorende tekeningen.

20 1030808-

Claims (12)

1. Lusantenne-in richting voor bevestiging op een elektrische geleidend oppervlak, 5 omvattende a) een lusvormige geleider; b) een zender/ontvanger voor elektrische verbinding met de lusvormige geleider, alsmede een voeding voor de zender/ontvanger; en c) middelen voor het elektrisch geleidend verbinden van het eerste en/of tweede uiteinde 10 van de lusvormige geleider aan het oppervlak, met het kenmerk dat de verbindingsmiddelen (3; 30) zijn ingericht voor het tot stand brengen van een capacitieve koppeling tussen de lusvormige geleider (2) en het oppervlak (17).

2. Lusantenne-in richting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de 15 verbindingsmiddelen (3; 30) zijn ingericht voor het tot stand brengen van een variabele capacitieve koppeling tussen de lusvormige geleider (2) en het oppervlak (17) teneinde als afstemeenheid voor de lusantenne-inrichting te kunnen functioneren.

3. Lusantenne-inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin de verbindingsmiddelen (3;30) 20 een behuizing (8) omvatten, waarin ten minste één condensatorplaat (9) is aangebracht, die in bedrijf samen met het elektrisch geleidende oppervlak (17) een condensator vormt.

4. Lusantenne-inrichting volgens conclusie 3, waarin in de behuizing (8) meerdere condensatorplaten (90) van gelijke of verschillende grootte zijn aangebracht alsmede een 25 schakelinrichting met meerdere schakelelementen (13) die elk zijn aangesloten op één van de condensatorplaten (90) voor het bij- of afschakelen van één of meer van de condensatorplaten (90) teneinde de capaciteit van de resulterende condensator in te stellen.

5. Lusantenne-inrichting volgens conclusie 3 of 4, waarin ten minste één condensatorplaat (9) van buigzaam materiaal is aangebracht, alsmede middelen om de mate van doorbuiging van de condensatorplaat in te stellen teneinde de capaciteit in te stellen.

6. Lusantenne-inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de 35 verbindingsmiddelen (3;30) zijn ingericht voor losneembare bevestiging aan het 1030808*5 _ oppervlak(17).

7. Lusantenne-inrichting volgens conclusie 6, waarin de verbindingsmiddelen (3;30) een 5 behuizing (8) omvatten, die is voorzien van magneten.

8. Lusantenne-inrichting volgens conclusie 6, waarin de verbindingsmiddelen (3;30) een behuizing (8) omvatten die is voorzien van middelen voor tot stand brengen van een onderdruk in althans een deel van de behuizing. 10

9. Werkwijze voor het afstemmen van een lusantenne-inrichting volgens één van de voorgaande conclusies 2 tot en met 8, waarbij de lusantenne-inrichting aan beide uiteinden van de lusvormige geleider (2) is voorzien van de genoemde verbindingsmiddelen (30), welke werkwijze de volgende stappen omvat: 15 a) het meten van de stroom of een indicator hiervoor op één of meer posities in de lusvormige geleider (2); b) het op basis van de stroommetingen die zijn uitgevoerd in stap a) berekenen van geschikte waarden voor de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen (30); 20 c) het instellen van de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen (30) op de in stap b) berekende waarden; en d) het herhalen van stappen a) t/m c), totdat de stroomverdeling in de lusvormige geleider (2) voldoet aan een vooraf bepaald criterium.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, welke werkwijze de volgende additionele stap omvat: e) het bewaren van de historie van de berekende waarden zoals genoemd in stap b).

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij voorafgaand aan stap a) de capacitieve 30 koppeling van beide verbindingsmiddelen (30) wordt afgestemd op uit de historie bekende waarden.

12. Lusantenne-inrichting volgens één van de voorgaande conclusies 2 tot en met 8 voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 9 t/m 11, omvattende één of meer 35 sensoren voor het meten van de stroom of een indicator hiervoor, welke sensoren zijn 1030808- aangebracht op één of meer posities in de lusvormige geleider (2), alsmede een besturingseenheid (11), die is aangesloten op de sensoren voor het op basis van informatie van de sensoren berekenen van geschikte waarden voor de capacitieve koppeling van beide verbindingsmiddelen (30), waarin de besturingseenheid (11) tevens is S aangesloten op de verbindingsmiddelen (30) voor het instellen van de berekende waarden. 1030808-