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Rundfunksendeanlage mit verminderter Steilstrahlung.
Es ist bekannt, die Zone des Nahschwundes von Rundfunksendern dadurch hinauszuschieben und somit das Gebiet einwandfreien Rundfunkempfangs zu vergrössern, dass man die von der Sendeantenne ausgehende Steilstrahlung von einem gewissen Elevationswinkel ab unterdrückt. Hiedurch wird erreicht, dass erst in grösserer Entfernung vom Sender von der Heavisideschieht reflektierte Strahlung wieder zur Erde gelangt, die bei grössenordnungsmässig gleicher Amplitude zusammen mit der direkten Strahlung des Senders den Empfang stark beeinträchtigende Interferenzfadings hervorruft.
Die Verringerung der steil nach oben geriehteten Senderausstrahlung kann im Bereich längerer Rundfunkwellen praktisch nur durch Kompensation erfolgen, d. h. es wird zu der Strahlung einer gewöhnlichen Senderantenne unter Zuhilfenahme passend orientierter Hilfsantennen, die nach Amplitude und Phase geeignet erregt werden, eine zweite Strahlung hinzugefügt, welche die Hauptstrahlung gerade innerhalb des gewünschten Winkelbereiches hinreichend kompensiert. Fig. 1 zeigt ein so entstehendes Vertikaldiagramm ; auf der Abszissenachse sind die Elevationswinkel, auf der Ordinatenachse Proportionalwerte der Senderfeldstärke aufgetragen. Die praktische Ausführung von Kompensationsantennen der beschriebenen Art bereitet nicht geringe Schwierigkeiten, da auf verschiedene Punkte besondere Rücksicht genommen werden muss.
Solche sind die Forderung nach möglichst geringer Masthöhe und geringem Flächenbedarf der ganzen Anlage, sowie nach leichter Speisungsmögliehkeit und hohem Strahlungswiderstand des Antennensystems.
Die hier zu beschreibende, erfindungsgemässe Anlage erfüllt diese Anforderungen. In ihrer Grundform besteht sie aus einem vertikalen Mittelleiter 1 (vgl. Fig. 2) und mehreren symmetrisch um ihn verteilten horizontalen Dachleitern 2, 2'usw. Die Zahl dieser radialen Daehdrähte ist so gross zu wählen, dass ein hinreichend ausgeglichenes, kreisförmiges Horizontaldiagramm entsteht ; hiezu dürften im allgemeinen sechs Leiter ausreichen, welche die Radien eines regulären Sechseckes bilden (vgl. Fig. 3, welche den Grundriss einer solchen Antenne darstellt). Um das geforderte, der Fig. 1 ähnliche Vertikaldiagramm zu erzielen, muss die Stromverteilung auf der Antenne etwa solcher Art sein, wie in Fig. 2 durch gestrichelte Linien und Pfeile angedeutet ist.
Die Ströme im Vertikalleiter und in den Dachdrähten müssen im wesentlichen gegenphasig verlaufen, d. h. in Zeitmomenten, wo der Stromvektor in den Dachdrähten vom Zentrum nach aussen gerichtet ist, muss im Vertikalleiter eine wesentlich nach unten gerichtete Strömung vorherrschen. Dieser Zustand wird erreicht, wenn man die Dimensionierung der Antenne unter Berücksichtigung der benutzten Wellenlänge so einrichtet, dass nahe dem oberen Ende des Vertikalleiters ein Stromknoten und damit eine Phasenumkehr entsteht. Offenbar wird diese Bedingung erfüllt, wenn die radiale Länge jedes Dachleiters kleiner ist als /s, die Summe der Länge des halben vertikalen Teiles und eines jeden Dachleiters aber /z übertrifft.
Die beschriebene Grundform der Antenne kann man in der Praxis verschiedentlich abwandeln.
Mit Rücksicht auf die grössere Anzahl der benötigten Aussenmasten und auf den rasch mit der Höhe ansteigenden Preis eines einzelnen Mastes kann es vorteilhaft sein, die Aussenmaste J niedriger vorzusehen als den Zentralmast (vgl. Fig. 4). Die Daehleiter erhalten dann eine nach aussen hin schirmartig gegen die Erde zu geneigte Gestalt. Dies ändert an der Wirkungsweise der Antenne prinzipiell nichts, doch ist natürlich bei der Berechnung des entstehenden Vertikaldiagrammes die vertikale Komponente des Dachleiterstromes zu berücksichtigen.
In Fig. 4 wurde noch angenommen, dass der zentrale Trägermast 1 selbst stromführend ist, eine Massnahme, die zur Ersparung eines besonderen Leiters wie bekannt jederzeit vorgenommen werden kann.
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Sofern örtliche oder wirtschaftliche Verhältnisse die geometrische Dimensionierung der Antenne gemäss den oben angegebenen Bedingungen nicht gestatten, kann man von diesen dadurch abweichen, dass man einen Teil von geometrischen Längen durch konzentrierte Abstimmittel in bekannter Weise ersetzt. Im Beispiele der Fig. 5 ist am oberen Ende des Vertikalleiters eine Induktivität 4 eingeschaltet, welche dazu dient, die notwendige Höhe des Zentralmastes zu verringern. Ausserdem sind in diesem Beispiel an den äusseren Enden der Dachdrähte Verlängerungsinduktivitäten 5, 5'usw. mit geeignet ausgebildeten Endkapazitäten 6, 6'usw. vorgesehen. Durch diese letzte Massnahme wird die geometrische Länge der Dachdrähte und damit der Bedarf an Grundfläche für die Antenne herabgesetzt.
Schliesslich ist es auch noch möglich, die Dachdrähte an ihrem Ende senkrecht nach unten herabzuführen (7 in Fig. 6), wobei sie an ihrem Ende entweder isoliert oder mit der Erde über Abstimmittel verbunden sein können. Als Herabführung können eventuell die metallischen Aussenmaste selbst dienen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Rundfunksendeanlage mit verminderter Steilstrahlung, welcher Anlage eine bestimmte Wellenlänge zugeordnet ist und bei welcher eine Antenne verwendet wird, die aus einem vertikalen Mittelleiter und mehreren symmetrisch um ihn verteilten radialen Dachleitern besteht, die horizontal oder schirmartig gegen die Erdoberfläche geneigt liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Länge jedes Dachleiters kleiner als),,/2, die. Summe der Längen des halben vertikalen Teiles und jedes Dachleiters aber grösser ist als),,/2, so dass sich auf der oberen Hälfte des vertikalen Leiters ein Stromknoten ausbildet.
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Broadcasting system with reduced steep radiation.
It is known to push out the zone of near fading of radio transmitters and thus to enlarge the area of perfect radio reception by suppressing the steep radiation emanating from the transmitting antenna from a certain elevation angle. This means that only at a greater distance from the transmitter from the Heaviside does reflected radiation reach the earth again, which together with the direct radiation from the transmitter causes interference fading, which greatly affects reception, with an amplitude of the order of magnitude.
In the area of longer radio waves, the reduction in the steeply upwardly directed transmitter broadcast can practically only be achieved by means of compensation, i.e. H. a second radiation is added to the radiation of a conventional transmitter antenna with the aid of appropriately oriented auxiliary antennas that are suitably excited according to amplitude and phase, which sufficiently compensates for the main radiation just within the desired angular range. 1 shows a vertical diagram thus produced; The elevation angles are plotted on the abscissa axis and proportional values of the transmitter field strength are plotted on the ordinate axis. The practical implementation of compensation antennas of the type described presents considerable difficulties, since special consideration must be given to various points.
Such are the requirement for the lowest possible mast height and the smallest possible space requirement for the entire system, as well as for easy feeding and high radiation resistance of the antenna system.
The system according to the invention to be described here meets these requirements. In its basic form, it consists of a vertical central ladder 1 (see FIG. 2) and several horizontal roof ladders 2, 2 'etc. distributed symmetrically around it. The number of these radial wire wires is to be chosen so large that a sufficiently balanced, circular horizontal diagram is created; for this purpose, six conductors, which form the radii of a regular hexagon, should generally suffice (cf. FIG. 3, which shows the outline of such an antenna). In order to achieve the required vertical diagram, which is similar to FIG. 1, the current distribution on the antenna must be approximately of the type indicated in FIG. 2 by dashed lines and arrows.
The currents in the vertical conductor and in the roof wires must be essentially out of phase, i.e. H. At moments in time when the current vector in the roof wires is directed outwards from the center, there must be a substantially downward flow in the vertical conductor. This condition is achieved if the dimensioning of the antenna is set up, taking into account the wavelength used, so that a current node and thus a phase reversal is created near the upper end of the vertical conductor. Obviously this condition is fulfilled when the radial length of each roof ladder is less than / s, but the sum of the length of half the vertical part and of each roof ladder exceeds / z.
The described basic form of the antenna can be modified in various ways in practice.
In view of the larger number of external masts required and the price of an individual mast, which increases rapidly with the height, it can be advantageous to provide the external mast J lower than the central mast (see FIG. 4). The ladder is then given a shape that is inclined towards the earth like an umbrella. In principle, this does not change the way the antenna works, but of course the vertical component of the roof conductor current must be taken into account when calculating the resulting vertical diagram.
In FIG. 4 it was also assumed that the central support mast 1 itself is current-carrying, a measure which, as is known, can be undertaken at any time to save a special conductor.
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If local or economic conditions do not allow the antenna to be geometrically dimensioned in accordance with the conditions given above, it is possible to deviate from these by replacing some of the geometrical lengths with concentrated tuning means in a known manner. In the example of FIG. 5, an inductance 4 is switched on at the upper end of the vertical conductor, which is used to reduce the necessary height of the central mast. In addition, in this example, extension inductances 5, 5 'etc. are provided at the outer ends of the roof wires. with suitably designed end capacities 6, 6 'etc. intended. This last measure reduces the geometric length of the roof wires and thus the need for floor space for the antenna.
Finally, it is also possible to lead the roof wires down vertically at their end (7 in FIG. 6), whereby they can either be insulated at their end or connected to the earth via tuning means. The metallic outer masts themselves can serve as a lowering.
PATENT CLAIMS:
1. Broadcasting system with reduced vertical radiation, which system is assigned a certain wavelength and in which an antenna is used which consists of a vertical central conductor and several radial roof conductors distributed symmetrically around it, which are inclined horizontally or like an umbrella against the surface of the earth, characterized in that, that the radial length of each roof ladder is less than) ,, / 2, the. The sum of the lengths of half the vertical part and each roof conductor is greater than) ,, / 2, so that a current node is formed on the upper half of the vertical conductor.