<Desc/Clms Page number 1>
Antennensystem.
Die Erfindung betrifft Übertragungsleitungen, insbesondere Leitungen zur Verwendung in
Radiosystemen mit Antenne und Gegengewicht.
In der Antennentechnik ist es seit langem bekannt, dass die Strahlungswirkung von Hilfs- einrichtungen für das Antennensystem, wie z. B. einer Antennenzuführungsleitung, auf ein Minimum herabgesetzt oder kompensiert werden muss, um die gewünschte Charakteristik der Antenne zu erhalten.
Um zu verhindern, dass die normalen in der Leitung übertragenen Ströme und die in ihr induzierten unerwünschten Ströme ein dem Antennenfeld entgegengesetzt gerichtetes Feld ausbilden, sind verschiedene Massnahmen angewandt worden. So wurden zu diesem Zweck Freileitungen mit dicht nebeneinander angeordneten Leitern oder Leitungen mit gemeinsamer Achse, wie z. B. koaxiale Leiter, verwendet. Auch wurden Leitungen, die in einer einzigen Abschirmung eingeschlossen sind und Freileitungen mit einzeln abgeschirmten Leitern vorgeschlagen. Im allgemeinen haben sich diese
Systeme nicht als vollkommen ausreichend erwiesen und es erscheint wünschenswert, insbesondere bei Systemen, bei denen die Zuleitung notwendigerweise am Mittelteil des Antennen-Gegengewichtssystems liegt, beide Arten der Leitungsabstrahlung in einer einfacheren und wirksameren Weise als bisher zu beseitigen.
Überdies hat es sich bei frei verlegten koaxialen Leitern, die eine Stromquelle mit einer Belastung verbinden und deren Aussenleiter an verhältnismässig weit voneinander entfernten Punkten geerdet ist, wie z. B. bei einer in der Nähe des Daches eines hohen Gebäudes angeordneten Leitung, gezeigt, dass an der Fläche des Aussenleiters infolge von Reflexion durch die Belastung oder infolge der Potentialdifferenz, die oft zwischen bestimmten Flächen und bestimmten Punkten des Aussenleiters und Erde vorhanden sind, unerwünschte Längsströme fliessen. Gemäss der vorliegenden Erfindung sollen Mittel vorgesehen werden, um die gesamte Fläche des Aussenleiters wirksam zu erden, um das Fliessen von Längsströmen zu vermeiden.
Mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll ein unverzerrtes Strahlungsfeld maximaler Intensität erzielt werden. Ferner soll die Ausstrahlung der Zuleitung und anderer Hilfseinrichtungen des Antennensystems beseitigt werden, so dass in der Praxis für die Antenne eine Richtcharakteristik erzielt wird, die der entsprechenden theoretischen Charakteristik gleichkommt. Schliesslich soll bei koaxialen Leitersystemen die Ausbildung von Strömen an der Aussenfläche des Mantels verhindert werden.
Die Erfindung richtet sieh auf eine koaxiale Hochfrequenzübertragungsleitung zur Speisung einer Kurzwellensende-oder-empfangsantenne oder einer andern ähnlichen Belastung von der die aktiven Ströme reflektiert werden können, und die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die an der Aussenfläche des Aussenleiters der Übertragungsleitung fliessenden Störströme im wesentlichen zu beseitigen und damit eine Abstrahlung vom Aussenleiter zu verhindern.
Erfindungsgemäss wird die Leitung mit einer leitfähigen Abschirmung umgeben, deren Länge gleich einer Viertelwellenlänge der in der Leitung fliessenden Ströme ist, und die an einem Punkt der Leitung angeschlossen ist, an dem der Oberflächenstrom ein Minimum ist.
<Desc/Clms Page number 2>
Wenn eine derartige Übertragungsleitung zur Verbindung einer Sende-oder Empfangsantenne mit einer Übertragungsanordnung benutzt wird, können die Antenne und die als Gegengewicht wirkende leitfähige Abschirmung am gleichen Ende der Übertragungsleitung mit dem Innenleiter bzw. dem Aussenleiter verbunden werden.
Die Erfindung soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden.
In den Fig. 1 und lA bezeichnet 1 eine Antenne mit Abschnitten von verschiedenem Durchmesser, die massiv oder rohrförmig sein können und 2 ein rohrförmiges Gegengewicht. Die Antenne 1 und das Gegengewicht 2 sind über eine koaxiale Leitung 3 mit einem Innenleiter 4 und einem Aussenleiter 5 über den Transformator 6 an eine Übertragungseinrichtung 7 angeschlossen, die entweder aus einem Sender oder aus einem Empfänger bestehen kann. Das aus der Antenne 1 dem Gegengewicht 2 und der Leitung 3 bestehende Gebilde wird von einem Rohr 8 gehaltert. Die Antenne, das Gegengewicht, die Leitung und das Rohr haben eine gemeinsame vertikale Achse Y-lI.
Mit 9 sind die Isolatoren der Übertragungsleitung bezeichnet, während die Bezugsnummer 10 die zwischen dem Gegengewicht und dem Rohr 8 liegenden zylindrischen Isolatoren bezeichnet. 11 ist ein zwischen der Antenne 1 und dem Gegengewicht 2 liegender Isolator, der zur Halterung der Antenne 1 dient.
Eine scheibenförmige oder zylindrische Metallplatte 12 verbindet das Gegengewicht 2 elektrisch mit dem Rohr 8, und eine ähnlich geformte Metallplatte 13 verbindet das Rohr 8 und das Ende des Aussenleiters'5. Die Antenne 1 ist mit dem Innenleiter 4, der massiv oder rohrförmig sein kann, leitend verbunden. Die Antenne 1 und das Gegengewicht 2 sind beide eine Viertelwellenlänge lang und sie bilden ein vertikales Hertz'sehes Halbwellensystem.
Nimmtmanan, dass das System zum Senden benutzt wird, so wird die Energie durch die Einrichtung 7 über den Transformator 6 und die Leitung 3 dem vertikalen System 1, 2 zugeführt. Die Antenne und das Gegengewicht schalten einen maximalen Energiebetrag ungerichtet in einer horizontalen Ebene aus, wie es durch die Pfeile 14 angedeutet ist. Die gegenphasigen, durch die Pfeile 15 und 16 in Fig. lb dargestellten Ströme, die durch die koaxiale Leitung fliessen, erzeugen Abstrahlungen, die sich gegenseitig aufheben, da die durch die Abstrahlung der Leiter im Raum erzeugten Felder zusammenfallen.
In Fig. lu stich die hohe, während der Sendeperiode zwischen den voneinander entfernten Klemmen der Antenne auftretende Spannung einen unerwünschten Längsstrom auf der Aussenfläche des Mantels 5 hervorzurufen. Die Antenne ist dabei durch die verteilte Induktivität 17, die verteilte Kapazität. M und den Widerstand 19, der an Punkten des Aussenmantels, wie z. B. Punkt 20, liegt, dargestellt. Erfindungsgemäss bildet das rohrförmige Gegengewicht 2, das durch die Leitung 22 in Fig. lb dargestellt ist, mit dem Rohr 8 (oder dem Aussenleiter 5, wenn das Rohr fortgelassen wird) einen Kreis hoher Impedanz oder einen Antiresonanzkreis 23 mit der Kapazität 24 und der Induktivität 25. Der Antiresonanzkreis verhindert im wesentlichen eine Erregung durch das Strahlungssystem der Aussenfläche des Mantels, so dass der Strom 21 gleich Null oder vernachlässigbar wird.
Durch die Herabsetzung des Stromes 21 und der sich daraus ergebenden unerwünschten Abstrahlung auf ein Minimum wird eine Richtcharakteristik erzielt, die der theoretischen Charakteristik der Antenne und des Gegengewichtes ähnlich ist. In der Praxis wird die Länge der Antenne, die gleich einer Viertelwellenlänge ist, etwas verändert, um die Antennengegengewichtsimpedanz der Leitungsimpedanz anzupassen und die Länge des Gegengewichtes wird etwas verändert, um die oben erwähnte hohe Impedanz zu erzielen. Beim Empfang wirkt das Gegengewicht als Abschirmung des in der Nähe der Absorptionseinrichtung liegenden Leitungsteils, der dem ankommenden Feld ausgesetzt ist, so dass der unabgegliehene und unerwünschte Strom, der gewöhnlich an der Aussenfläche des Mantels durch die ankommende Welle induziert wird, nicht auftreten kann.
Während der Erfindungsgegenstand besonders für Systeme geeignet ist, bei denen die Belastungsimpedanz aus einem Antennensystem besteht, kann er auch mit irgendeiner andern Belastungsimpedanz angewendet werden. Wie in Fig. 5 dargestellt, verlaufen die durch die Pfeile 15 und 16 bezeichneten Leitungsströme an der Aussenfläche des massiven oder rohrförmigen Innenleiters und an der Innenfläche des Aussenleiters 5 zur oder von der Belastung 26. Nimmt man an, dass die Belastung und die Leitungsimpedanz einander nicht angepasst sind, so versucht die durch die Belastung hervorgerufene Reflexion Energie in Form einer reflektierten Welle 27 rückwärts zur Übertragungseinrichtung oder Stromquelle 7 am Innenleiter 4 und der Aussenfläche des Mantels 5 entlang zu schicken.
Nimmt man nun wiederum an, dass die Leitung in einem starken Feld verläuft, oder dass sie in einem beträchtlichen Abstand von der Erde angeordnet ist, wie es z. B. bei hohen Gebäuden der Fall ist, so treten oft starke I Längsströme an der Aussenfläche des Mantels auf, auch wenn die Leitung und die Belastung einander angepasst sind. Der Durchmesser und die Länge der rohrförmigen Hülle 28, die in gewissem Sinne dem Gegengewicht 2 entspricht, sind so gewählt, dass die Hülle und der Mantel 3 für den an der Oberfläche fliessenden Strom einen Antiresonanzkreis mit geringen Verlusten bilden, so dass keine merkliche stehende Welle oder ein Längsstrom an der Aussenfläche des Mantels auftritt. Die Hülle 28 und die Oberfläche des Aussenleiters 5 bilden einen Kurzschlusstransformator mit einer Viertelwellenlänge.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, kann das Gegengewicht auch eine andere Form besitzen.
In der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht das Gegengewicht aus einem selbsttragenden pyramidenförmigen Aufbau mit den geneigten Metallteilen 30 und den waagerechten Metallteilen 31. Bei der
<Desc/Clms Page number 3>
Anordnung nach Fig. 3 hat das Gegengewicht quadratischen Querschnitt. Es besteht aus den senkrechten Metallteilen 33 und den waagerechten Metallteilen 34. In beiden Ausführungsformen ist die Spitze des Gegengewichtes mit dem Ende daes Aussenleiters 5 der koaxilen Leitung über nicht dargestellte Bügel verbunden, die den Scheiben oder Platten 12 und 13 ähnlich sind.
Die Querschnittsund Längsabmessungen dieser Gegengewichte sind so gewählt, dass das Gegengewicht und der in seiner Nähe liegende Teil des Leiters 5 einen Kreis mit hoher Impedanz bilden, der wie bei dem rohrförmigen Gegengewicht nach Fig. 1 die unerwünschte Erregung der Aussenfläche des Mantels 5 verhindert.
Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind die Antenne 1 und das rohrförmige Gegengewicht 2 über die Leitung 3 und einen koaxialen Transformator 36 mit einer Viertelwellenlänge und kurzgeschlossener Impedanz nach Art der amerikanischen Patentschrift Nr. 1963723 von E. 1. Sterba leitend verbunden. Der koaxiale Transformator besteht aus den Leitern 37 und 38, die an ihren beiden Enden durch einen Bügel oder eine Scheibe. 39 kurzgeschlossen sind. Der Bügel 39 und die Aussenfläche des Leiters 38 sind mit einem geerdeten Halterungsrohr oder einem Metallteil 40, das einen Teil der Leitung 3 umschliesst, direkt verbunden. Der Innenleiter 37 ist direkt mit dem Teil des Innenleiters 4, der vom Gegengewicht 2 umschlossen wird, und über den Leiter 4 mit der Antenne 1 verbunden.
Der Leiter 37 ist ferner mit dem Teil des Leiters 4, der von dem Rohr 40 umschlossen wird, durch einen Draht 41 verbunden.
Beim Arbeiten wird die von der Übertragungseinriehtung gelieferte Hochfrequenz an den Punkten 41 und 42 den Eingangsklemmen des Transformators 36 und den vom Gegengewicht 2 umschlossenen Leitern 4 und 5 aufgedrüekt. Es fliesst keine Hochfrequenz zur Erde 35, da der Transformator 36 für diese Energie eine hohe Impedanz darstellt. Anderseits finden Energien von andern Frequenzen mit Einschluss der Netzfrequenzen, die auf das Antennengegengewichtssystem induziert werden, eine direkte Ableitung oder eine Ableitung mit geringer Impedanz zur Erde 35.
Die Antenne, das Gegengewicht und die Zuführungsleitung können horizontal angeordnet werden.
Auch in diesem Fall kann die Erfindung vorteilhaft für die Nachrichtenübertragung mittels Hochfrequenz angewendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Koaxiale Hoehfrequenzübertragungsleitung, bei der Mittel vorgesehen sind, um die an der Aussenfläche des Aussenleiters fliessenden Störstrome im wesentlichen zu beseitigen, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenleiter (5) der koaxialen Leitung (3) von einer leitfähigen Abschirmung (2, Fig. 1, 30, Fig. 2,33, Fig. 3, 40, Fig. 4, 28, Fig. 5) umgeben ist, deren Länge gleich einer Viertelwellenlänge des in der Übertragungsleitung fliessenden Stromes ist, wobei die leitfähige Abschirmung mit einem Punkt der Leitung (3) verbunden ist, an dem der Oberflächenstrom ein Minimum hat.