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WO1996036087A1 - Verfahren zum herstellen einer wendelantenne und wendelantenne - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer wendelantenne und wendelantenne Download PDF

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WO1996036087A1
WO1996036087A1 PCT/DE1996/000571 DE9600571W WO9636087A1 WO 1996036087 A1 WO1996036087 A1 WO 1996036087A1 DE 9600571 W DE9600571 W DE 9600571W WO 9636087 A1 WO9636087 A1 WO 9636087A1
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WO
WIPO (PCT)
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glass fiber
wire
fiber rod
shaped
conductor element
Prior art date
Application number
PCT/DE1996/000571
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Alf
Bernd Kaczmarek
Original Assignee
Robert Bosch 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
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO1996036087A1 publication Critical patent/WO1996036087A1/de

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08Helical antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/005Damping of vibrations; Means for reducing wind-induced forces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/362Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas

Definitions

  • the invention is based on a method for producing a helical antenna according to the preamble of claim 1 and on a helical antenna according to the preamble of claim 10.
  • a helical antenna is e.g. known from DE-OS 38 22 664.
  • Such antennas are usually produced as follows: a glass fiber bundle is impregnated with a hardenable casting resin, hardened into a glass fiber rod and then subjected to machining for precise shaping. The glass fiber rod already has the length intended for later use. The wire winding then passes through one
  • the inventive method for producing a helical antenna with the characterizing features of Claim 1 has the advantage that the glass fiber rod is produced without machining. Another advantage is that the method according to the invention is suitable for producing antennas of any length or several antennas in one piece.
  • thermoplastically processable thermoset as the connecting compound, since this material is particularly well suited for extrusion and subsequent curing.
  • antennas with any directional characteristics and frequency characteristics can be produced by the wire-shaped, electrically conductive guide element being wound onto the glass fiber rod in different pitches, winding densities or winding directions.
  • Fixing the electrically conductive conductor element on the glass fiber rod by means of a lacquer or adhesive has the advantage that the conductor element is prevented from slipping on the glass fiber rod, thereby guaranteeing constant antenna properties.
  • the aerodynamics of the antenna can be improved, which is particularly the case when it is used for vehicle antennas affects.
  • the winding creates an air flow that significantly reduces the noise generated by the antenna when driving.
  • Glass fiber rod has the advantage that a reliable electrical and mechanical connection of the connection contacts to the conductor element takes place with the least effort.
  • the helical antenna according to the invention with the characterizing features of claim 10 has the - -
  • FIG. 1 shows an extruder for producing the glass fiber rod
  • FIG. 2 shows an illustration of the helical antenna in various production stages
  • Figure 3 shows a helical antenna with an additional, electrically non-conductive winding.
  • an extruder 6 which has a rotationally driven screw conveyor into which a plurality of glass fibers 4 are introduced together with a plastic, hardenable connecting compound 5.
  • the drive of the screw conveyor penetrates the plastic, hardenable connecting compound 5 into the spaces between the glass fibers 4.
  • the glass fibers 4 with the connecting compound 5 are guided by the screw conveyor into a nozzle through which the glass fibers 4 with the connecting compound 5 in the form of a glass fiber rod 1 emerge.
  • the glass fiber rod 1 is given a defined outer shape by the nozzle of the extruder 6, which no longer has to be machined.
  • the still plastically deformable fiberglass rod 1 is cured behind the extruder 6. This happens, for example, through exposure to heat.
  • the hardened glass fiber rod 1 is helically wrapped with a wire-shaped, electrically conductive conductor element 2. It is preferably provided that the wound-on conductor element 2 is fixed on the glass fiber rod 1, for example with a lacquer or also with an adhesive layer.
  • a spindle feeding the conductor element 2 can be guided around the glass fiber rod 1, but the glass fiber rod 1 can also be rotated about itself while it is carrying out an axial movement.
  • the wrapped glass fiber rod 1 is then covered with an insulating material 3. This can be done in particular by a further extrusion process.
  • the insulating fiber cover 3 protects the glass fiber rod 1 with the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2 wound thereon from environmental influences and also mechanical influences. In this case, the fixing of the position of the conductor element 2 on the glass fiber rod 1 is also exerted by the insulating material cover 3, so that there is no need for fixing with varnish or an adhesive layer.
  • the wrapped glass fiber rod 1 with insulating material 3 can be produced in particular in any length with this method. To complete an antenna from this wrapped glass fiber rod 1, it is simply cut to a desired length and the insulating material cover 3 is removed for contacting at the points at which one or more electrical connection contacts 7 are to be attached.
  • the Connection contact 7 in the form of a connection element squeezed onto the glass fiber rod 1 with the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2 wound thereon.
  • helical antennas in endless form, in particular for use as vehicle antennas, and to determine the length subsequently to method steps 1 to 4.
  • the division of the endless helical antenna into individual antennas of finite length can in particular only be carried out shortly before assembly by the customer.
  • FIG. 3 shows the antenna previously shown in FIG. 2, which here has been provided with an additional, electrically non-conductive winding 8. The numbering from FIGS. 1 and 2 was otherwise retained.
  • the winding 8 is arranged above the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2 and below the insulating sleeve 3 and has a higher pitch than the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2.
  • the winding 8 is arranged between the glass fiber rod 1 and the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2 or even above the insulating sleeve 3.
  • the incline can also be freely selected.
  • the material for the winding 8 is, for example Polyamide round wire suitable, which can be applied, for example, by extrusion onto the glass fiber rod 1 without or with the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2 wound thereon. For this purpose, it is provided either to rotate the extrusion nozzles for the winding 8 or the glass fiber rod 1 about its longitudinal axis, or to do both.
  • the winding 8 can therefore also be produced endlessly, as a result of which the endless character of the production of the antenna shown in FIG. 1 is maintained.
  • the winding 8 is arranged here together with the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2 under the insulating sleeve 3.
  • the contour of the winding 8 presses through the insulating sleeve 3, so that its
  • Outer contour has a helical interference. If an antenna designed in this way is moved in air, the winding 8 creates air swirls which reduce resonance whistling of the antenna.
  • the winding 8 can also be made of electrically conductive materials and insulated from the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2, e.g. through the insulating sleeve 3.
  • the insulating sleeve 3 can also be omitted entirely, only over the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2, over both together or such an insulating sleeve over the wire-shaped, electrically conductive conductor element 2 and the winding 8.
  • the cross sections of the outlet openings of the extrusion nozzles, both for the glass fiber rod 1 and for the winding 8, can be round, oval, star-shaped or in some other form.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Wendelantenne vorgeschlagen, bei dem Glasfasern (4) zusammen mit einer plastischen aushärtbaren Verbindungsmasse (5) zu einem Glasfiberstab (1) extrudiert werden, die Verbindungsmasse (5) dann ausgehärtet wird, der Glasfiberstab (1) mit einem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement (2) wendelförmig umwickelt wird und das Leiterelement (2) in seiner Lage auf dem Glasfiberstab (1) fixiert wird. Die vorgeschlagene Wendelantenne weist den durch Extrudieren hergestellten Glasfiberstab (1) auf, um den das Leiterelement (2) herumgewickelt und dann fixiert ist.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Wendelantenne und Wendelantenne
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen einer Wendelantenne nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einer Wendelantenne nach der Gattung des Anspruchs 10. Eine Wendelantenne ist z.B. aus der DE-OS 38 22 664 bekannt. Solche Antennen werden üblicherweise wie folgt hergestellt: Ein Glasfiberbündel wird ein aushärtbares Gießharz getränkt, zu einem Glasfiberstab ausgehärtet und dann einer zerspanenden Bearbeitung zur exakten Formgebung unterzogen. Der Glasfiberstab weist dabei bereits die für den späteren Gebrauch vorgesehene Länge auf. Die Drahtwicklung gelangt dann durch einen
BewicklungsVorgang auf den Glasfiberstab. Die Enden der Wicklung werden dabei üblicherweise z.B. mit einem Klebeband fixiert. Über diese Anordnung wird dann ein Schrumpfschlauch geschoben, der thermisch geschrumpft wird. Hierbei handelt es sich um ein sehr aufwendiges Herstellungsverfahren, da der Glasfiberstab einer zerspanenden Bearbeitung unterzogen werden muß.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Wendelantenne mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Glasfiberstab ohne eine zerspanende Bearbeitung hergestellt wird. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren dazu geeignet ist, Antennen beliebiger Länge oder auch mehrere Antennen am Stück zu fertigen.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, als Verbindungsmasse einen thermoplastisch verarbeitbaren Duroplast zu verwenden, da dieses Material besonders gut zum Extrudieren und nachfolgenden Aushärten geeignet ist.
Des weiteren tritt der Vorteil auf, daß sich Antennen mit beliebigen Richtcharakteristiken und Freguenzeigenschaften herstellen lassen, indem das drahtförmige, elektrisch leitfähige Leitelement in verschiedenen Steigungen, Wicklungsdichten oder Wicklungsrichtungen auf den Glasfiberstab gewickelt wird.
Die Fixierung des elektrisch leitfähigen Leiterelements mittels eines Lacks oder Klebstoffs auf dem Glasfiberstab bringt den Vorteil mit sich, daß ein Verrutschen des Leiterelements auf dem Glasfiberstab verhindert wird, wodurch konstante Antenneneigenschaften garantiert werden.
Mit einer zusätzlichen Wicklung, die auf dem Glasfiberstab unter oder auch über dem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement angeordnet wird, läßt sich die Aerodynamik der Antenne verbessern, was sich insbesondere bei deren Einsatz für Fahrzeugantennen auswirkt. Durch die Wicklung entsteht eine Luftströmung, die die durch die Antenne verursachte Lärmentwicklung im Fahrbetrieb deutlich vermindert.
Beim Überziehen des Glasfiberstabs mit dem darauf gewickelten Leiterelement mit einer Isolierstoffhülle handelt es sich um eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da die Isolierstoffhülle zum einen eine Stabilisierung der Lage des Leiterelements auf dem Glasfiberstab für konstante Antenneneigenschaften bewirkt und zum anderen einen Schutz des Leiterelements vor schädlichen Umwelteinflüssen darstellt.
Die Verwendung eines Kunststoffs, der über den Glasfiberstab mit dem elektrisch leitfähigen Leiterelements extrudiert wird, als Isolierstoffhülle führt zu dem Vorteil, daß eine exakt reproduzierbare Umhüllung der Antenne hergestellt wird, und daß mit derselben Maschine, mit der der erste Verfahrensschritt ausgeführt wird, auch dieser Verfahrensschritt ausführbar ist.
Es ergibt sich der Vorteil, daß der Antennenstab auf besonders einfache Weise mit Anschlußkontakten konfektioniert wird, wenn die Isolierstoffhülle teilweise entfernt wird und dann mit elektrischen Anschlußkontakten versehen wird
Ein Aufquetschen der Anschlußkontakte auf den
Glasfiberstab bietet den Vorteil, daß mit geringstem Aufwand eine zuverlässige elektrische und mechanische Verbindung der Anschlußkontakte mit dem Leiterelement erfolgt.
Die erfindungsgemäße Wendelantenne mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 hat den - -
Vorteil, daß sie besonders preiswert herstellbar ist, da sie ohne zerspanende Bearbeitung und auch noch in beliebigen Längen herstellbar ist.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Extruder zur Herstellung des Glasfiberstabs,
Figur 2 eine Darstellung der Wendelantenne in verschiedenen Fertigungsstadien,
Figur 3 eine Wendelantenne mit einer zusätzlichen, elektrisch nicht leitfähigen Wicklung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Extruder 6 dargestellt, der eine drehend angetriebene Förderschnecke aufweist, in die mehrere Glasfasern 4 zusammen mit einer plastischen, aushärtbaren Verbindungsmasse 5 eingeführt werden. Durch den Antrieb der Förderschnecke dringt die plastische, aushärtbare Verbindungsmasse 5 in die Zwischenräume zwischen den Glasfasern 4. Die Glasfasern 4 mit der Verbindungsmasse 5 werden von der Förderschnecke in eine Düse geführt, durch die die Glasfasern 4 mit der Verbindungsmasse 5 in Form eines Glasfiberstabs 1 austreten.
Bei diesem Extrudierverfahren erhält der Glasfiberstab 1 durch die Düse des Extruders 6 eine definierte Außenform, die nicht mehr zerspanend bearbeitet werden muß. Der noch plastisch verformbare Glasfiberstab 1 wird hinter dem Extruder 6 ausgehärtet. Das geschieht z.B. durch Hitzeeinwirkung.
In Figur 2 ist der weitere Verfahrensablauf dargestellt. Der ausgehärtete Glasfiberstab 1 wird wendeiförmig mit einem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 umwickelt. Es ist vorzugsweise vorgesehen, das aufgewickelte Leiterelement 2 beispielsweise mit einem Lack oder auch mit einer Klebeschicht auf dem Glasfiberstab 1 zu fixieren. Zum Umwickeln des Glasfiberstabs 1 kann eine das Leiterelement 2 zuführende Spindel um den Glasfiberstab 1 herumgeführt werden, aber auch der Glasfiberstab 1 um sich selbst gedreht werden, während er eine axiale Bewegung ausführt.
Daraufhin wird der umwickelte Glasfiberstab 1 mit einer Isolierstoffhülle 3 überzogen. Dies kann insbesondere durch einen weiteren Extrudiervorgang geschehen. Durch die Isolierstoffhülle 3 wird der Glasfiberstab 1 mit dem darauf gewickelten, drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 vor Umwelteinflüssen und auch mechanischen Einwirkungen geschützt. In diesem Fall wird auch die Fixierung der Lage des Leiterelements 2 auf dem Glasfiberstab 1 durch die Isolierstoffhülle 3 ausgeübt, so daß auf eine Fixierung mit Lack oder einer Klebeschicht verzichtet werden kann.
Der umwickelte Glasfiberstab 1 mit Isolierstoffhülle 3 kann mit diesem Verfahren insbesondere in beliebigen Längen hergestellt werden. Zur Fertigstellung einer Antenne aus diesem umwickelten Glasfiberstab 1 wird dieser lediglich in einer gewünschten Länge abgeschnitten und zur Kontaktierung die Isolierstoffhülle 3 an den Punkten entfernt, an denen einer oder mehrere elektrische Anschlußkontakte 7 angebracht werden sollen. In Figur 2 ist der Anschlußkontakt 7 in Form eines auf den Glasfiberstab 1 mit dem darauf gewickelten, drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 aufgequetschten Anschlußelements ausgebildet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Wendelantennen, insbesondere zum Einsatz als Fahrzeugantennen, in Endlosform herzustellen, und eine Festlegung der Länge nachträglich zu den Verfahrensschritten 1 bis 4 auszuführen. Das Zerteilen der endlosen Wendelantenne in Einzelantennen endlicher Länge kann insbesondere erst kurz vor der Montage beim Kunden erfolgen. Für die Herstellung verschieden langer Wendelantennen ist somit nur ein einziges Herstellungsverfahren mit den zugehörigen Maschinen nötig. Ein Transport solcher Endlos-Wendelantennen kann z.B. in einer auf einer Spindel aufgerollten Form erfolgen.
In Figur 3 ist die zuvor in Figur 2 dargestellte Antenne gezeigt, die hier mit einer zusätzlichen, elektrisch nicht leitfähigen Wicklung 8 versehen wurde. Die Numerierung aus den Figuren 1 und 2 wurde ansonsten beibehalten. Die Wicklung 8 ist über dem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 und unter der Isolierstoffhülle 3 angeordnet und weist eine höhere Steigung auf, als das drahtförmige, elektrisch leitfähige Leiterelement 2.
Es handelt sich hierbei um eine bevorzugte Ausführung. Es sind ebenso Ausführungen möglich, bei denen die Wicklung 8 zwischen dem Glasfiberstab 1 und dem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 oder gar über der Isolierstoffhülle 3 angeordnet ist. Ebenso ist die Steigung prinzipiell frei wählbar. Als Material für die Wicklung 8 ist beispielsweise ein Polyamidrunddraht geeignet, der z.B. durch Extrudieren auf den Glasfiberstab 1 ohne oder mit dem darauf gewickelten, drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 aufgebracht werden kann. Dazu ist es vorgesehen, entweder die Extrudierdüsen für die Wicklung 8 oder den Glasfiberstab 1 um dessen Längsachse zu drehen, oder auch beides zu tun.
Die Wicklung 8 ist also auch endlos herstellbar, wodurch der Endloscharakter der Herstellung der in Figur 1 abgebildeten Antenne beibehalten wird. Die Wicklung 8 ist hier zusammen mit dem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 unter der Isolierstoffhülle 3 angeordnet. Dabei drückt sich die Kontur der Wicklung 8 durch die Isolierstoffhülle 3, so daß deren
Außenkontur eine wendeiförmige Störung aufweist. Wird eine so ausgebildete Antenne in Luft bewegt, so entstehen durch die Wicklung 8 Luftverwirbelungen, die ein Resonanzpfeifen der Antenne vermindern. Alternativ kann die Wicklung 8 auch aus elektrisch leitenden Materialien gefertigt sein und vom drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 isoliert sein, z.B. durch die Isolierstoffhülle 3. Es kann außerdem die Isolierstoffhülle 3 ganz weggelassen, nur über dem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2, über beiden gemeinsam oder je eine solche Isolierstoffhülle über dem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement 2 und der Wicklung 8 angebracht werden.
Die Querschnitte der Auslaßδffnungen der Extrudierdüsen, sowohl für den Glasfiberstab 1, als auch für die Wicklung 8 können rund, oval, sternförmig oder in einer sonstigen Form ausgeführt sein.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Wendelantenne, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt Glasfasern (4) gebündelt und zusammen mit einer plastischen, aushärtbaren Verbindungsmasse (5) zu einem Glasfiberstab (1) extrudiert werden, und daß in einem zweiten Verfahrensschritt die Verbindungsmasse (5) im Glasfiberstab (1) ausgehärtet wird, und daß in einem dritten Verfahrensschritt der Glasfiberstab (1) mit einem drahtförmigen, elektrisch leitfähigen
Leiterelement (2) wendeiförmig umwickelt wird und daß in einem vierten Verfahrensschritt das drahtförmige, elektrisch leitfähige Leiterelement (2) in seiner Lage auf dem Glasfiberstab (1) fixiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmasse (5) ein thermoplastisch verarbeitbarer Duroplast verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drahtförmige, elektrisch leitfähige Leiterelement (2) in verschiedenen Steigungen oder Wicklungsdichten oder Wicklungsrichtungen auf den Glasfiberstab (1) gewickelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Glasfiberstab (1) über oder unter das darauf gewickelte drahtförmige elektrisch leitfähige Leiterelement (2) wenigstens eine elektrisch nichtleitfähige oder vom drahtförmigen elektrisch leitfähigen Leiterelement (2) isolierte Wicklung (8) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das drahtförmige, elektrisch leitfähige Leiterelement (2) mittels eines Lacks oder Klebstoffs auf dem Glasfiberstab (1) fixiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfiberstab (1) mit wenigstens dem darauf gewickelten drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement (2) mit einer Isolierstoffhülle (3) überzogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierstoffhülle (3) ein Kunststoff verwendet wird, der über den Glasfiberstab (1) mit wenigstens dem darauf gewickelten, drahtförmigen elektrisch leitfähigen Leiterelement (2) extrudiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem fünften Verfahrensschritt die Isolierstoffhülle (3) teilweise entfernt wird und mit wenigstens einem elektrischen Anschlußkontakt (7) versehen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Anschlußkontakt (7) auf den Glasfiberstab (1) mit darauf gewickelten drahtförmigen elektrisch leitfähigen Leiterelement (2) aufgequetscht wird.
10. Wendelantenne mit einem wendeiförmig um einen Glasfiberstab verlaufenden drahtförmigen, elektrisch leitfähigen Leiterelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfiberstab (1) durch Extrudieren hergestellt ist und daß das drahtförmige, elektrisch leitfähige Leiterelement (2) um den Glasfiberstab (1) gewickelt und auf diesem fixiert ist.
PCT/DE1996/000571 1995-05-09 1996-03-27 Verfahren zum herstellen einer wendelantenne und wendelantenne WO1996036087A1 (de)

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