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Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Energieausstrahlung bei kurzen Wellen nicht durch einen einzigen Antennendraht, sondern durch mehrere in gewissen Entfernungen voneinander stehende Drähte vorzunehmen. Für die vorliegende Erfindung ist es dabei gleichgültig, wie diese Antennen geometrisch angeordnet sind. Alle Systeme mit vielen Antennen haben aber gewöhnlich das gemeinsam, dass die einzelnen Antennen untereinander gleichberechtigt sind und auch in gleicher Weise mit dem Sender
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Verwendung vieler Antennen verzweigen muss.
Um aber die Energie des Senders vollständig auf die einzelnen Antennen zu übertragen, müssen die Energieleitungen reflexionsfrei miteinander und mit deren Antennen gekoppelt sein. Das gleiche gilt für den Fall, wenn man Empfänger mit mehreren Antennen koppeln will. Das bedeutet, dass man an jeder Verzweigungsstelle der Energieleitung, beispielsweise beim Übergang von 1 auf n-Leitungen, den Wellenwiderstand aller n-Leitungen zusammen gleich dem Wellenwiderstand der Hauptleitung machen muss, d. h. dass jede Einzelleitung den n-fachen Widerstand der Hauptleitung besitzen muss.
Verzweigt sich jede von diesen Endleitungen wieder in eine Anzahl weiterer, so gilt für die neue Verzweigungsstelle das Gleiche. Schliesslich muss aber auch der Verbrauchs-, d. h. also der Antennenwiderstand der Energieleitung angepasst sein.
Es war bereits aus Niederfrequenzproblemen (z. B. bei gewöhnlichen Telephonieleitungen) bekannt, an den Verzweigungsstellen die Anpassung des Wellenwiderstandes der Hauptenergieleitung an den der Verzweigungsleitungen durch Transformatoren mit entsprechend gewähltem Übersetzungsverhältnis vorzunehmen. Dabei war für die Bemessung und Anordnung der Leitungen hauptsächlich die Rücksicht auf möglichst kleine Anlagekosten entscheidend, und die durch diese Bemessung entstehende Unübereinstimmung der Wellenwiderstände wurde durch die passende Wahl des Übersetzungsverhältnisses von Kopplungstransformatoren korrigiert.
Bei Hochfrequenz, vor allem bei sehr kurzen Wellen, könnte man auch Transformatoren (am besten Lufttransformatoren) zum erwähnten Zweck benutzen. Sie haben aber den wesentlichen Nachteil, dass sie nicht rein induktiv, sondern auch kapazitiv koppeln, und das dadurch die Phase zwischen Primärund Sekundärseite undefiniert wird. Kommt es aber auf die Phase vor und hinter der Kopplung sehr an (wie gerade beim Senden und Empfangen mit vielen Antennen, die untereinander in wohl definierten Abständen, d. h. Phasenbeziehungen stehen sollen), so wird man eine solche undefinierte Transformatorkopplung besser vermeiden und die Energieleitungen an den Verzweigungsstellen lieber unmittelbar miteinander verbinden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun ohne Verwendung von erwähnten Kopplungstransformatoren, d. h. bei unmittelbarer Verbindung der Eingangs-und Ausgangsleitungen an den Verzweigungsstellen, die Wellenreflexion dadurch ganz vermieden, dass die nötigen Verhältnisse der Wellenwiderstände einfach durch entsprechende Wahl der Leitungskonstanten der Haupt-bzw. Verzweigungsleitungen erzielt werden.
Für den Wellenwiderstand massgebende Leitungskonstanten sind die Querschnitte bzw. geo- mrtrisehe Form der Leitungsbahnen, ihre Abstände und das die Leitungsbahnen umgebende Dielektrikum.
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Wählt man insbesondere als Leitungsmaterial gutleitende Metalle, so kann man annehmen, dass die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Energie sehr angenähert gleich der Lichtgeschwindigkeit ist.
Der Wellenwiderstand ist dann im wesentlichen abhängig von der gegenseitigen Kapazität der Leitungbahn pro Leitungslänge. Ist die Kapazität gross, so ist der Wellenwiderstand klein und umgekehrt. Die Kapazität zwischen den Leitungsbahnen wird bei gleichem Abstand der Leiter grösser, wenn die geometrische Ausdehnung der Leitungsbahn, also beispielsweise bei Drähten der Querschnitte, vergössert wird. Durch Vergrösserung des Querschnittes kann man also den Wellenwiderstand verkleinern. In gleichem Sinne wirkt eine Verringerung des Abstandes der Leiter voneinander oder eine Vergrösserung der Dielektrizitätskonstante des die Leitung umgebenden Mediums.
Für die Speisung von Antennen gemäss vorliegender Erfindung kommen hauptsächlich die folgenden Formen der Leitungsbahnen in Betracht : a) Konzentrische Rohre, deren Durchmesser an jeder Verzweignngsstelle entsprechend dem zu ändernden Wellenwiderstand geändert werden. b) Räumlich parallele Drähte bzw. Rohre, deren Abstand bzw. Querschnitt an jeder Verzweigungstelle geändert werden. o) Räumlich parallele Drähte bzw. Rohre, die von einer gemeinsamen Hülle nach aussen abgeschirmt werden ; hier besteht noch die Möglichkeit, auch den Einfluss der Hülle auf die Leitungskapazität zur gewünschten Veränderung des Wellenwiderstandes heranzuziehen, z. B. durch Änderung des Abstandes zwischen der Hülle und den Leitungen.
) Leitungen, bestehend aus mehreren räumlich und elektrisch parallelen Bahnen mit oder ohne Abschirmung durch äussere Hüllen. Hier ist noch eine weitere Änderung des Wellenwiderstandes an den Verzweigungsstellen dadurch möglich, dass die Anzahl der parallel geschalteten Leiter geändert wird.
Alle vorher genannten Anordnungen können in Isoliermaterialien mit wohl definierten Dielektrizitätskonstanten eingebettet werden, wobei der Wert der Dielektrizitätskonstante bei Bemessung der einzelnen Leiterteile berücksichtigt wird.
Was den letzten unmittelbar der Antenne vorangehenden Leiterabschmtt anbetrifft, so wird sein Wellenwiderstand zweckmässig so gewählt, dass er dem Antennenwiderstand möglichst gleicht.
Die Kopplung zwischen der Energieleitung und der Antenne hat dann die einfachste Form, die möglich ist.
Folgendes Beispiel gibt Zahlenwerte für eine gemäss vorliegender Erfindung zu dimensionierende Energieleitung, die in beistehender Figur schematisch dargestellt ist.
Es besteht die Aufgabe, mit einem Sender S vier untereinander gleiche Antennen A zu koppeln, die ausserdem gleichphasig schwingen sollen. Jede Antenne habe Ra = 120 Ohm Widerstand. Jede Antenne soll mit der ihr zugehörigen Energieleitung direkt ohne Zwischenschaltung eines Transformators gekoppelt werden.
Gemäss der Erfindung wird dies so ausgeführt, dass der Sender zunächst auf eine Hauptleitung vom Wellenwiderstand Z = 30 Ohm arbeitet. Diese kann aus zwei konzentrischen Rohren bestehen, wobei das äussere Rohr 100 mm Durchmesser und das innere Rohr 60 mm Durchmesser hat. Diese Hauptleitung verzweigt sich in zwei Unterleitungen von einem Wellenwiderstand von je Z2 = 60 Ohm, die zusammen also wieder 30 Ohm ergeben. Auch hier können wiederum konzentrische Rohrleitungen verwendet werden, mit Aussenleitung von 100 mm und Innenleitung von 35 mm Durchmesser. Diese beiden Unterleitungen verzweigen sich wieder in je zwei Energieleitungen (wiederum beispielsweise aus konzentrischen Rohren mit Aussenleiter von 100 mm und Innenleiter von 12-5 mm Durchmesser).
Diese letztgenannten Leitungen haben dann je Zg = 120 Ohm Wellenwiderstand und können somit mit der Antenne reflexionsfrei unmittelbar gekoppelt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Hochfrequenzenergieleitung zur Speisung mehrerer Antennen von einem Sender bzw. eines Empfängers von mehreren Antennen, dadurch gekennzeichnet, dass die an jeder Verzweigungsstelle (beim Übergang von 1 auf n-Leitungen) notwendige Änderung des Wellenwiderstandes im Verhältnis 1 : n einfach durch entsprechende Wahl der Leitungskonstanten erzielt wird.