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Richtantennenanlage für Ultra-kurzwellen
Zwecks Herabsetzung bzw. Unterdrückung der einen Polarisation und gleichzeitiger Verstärkung der Strahlung der andern Polarisation ist eine, sowohl Sende- als auch Empfangszwecken dienende, aus einer Reihe von in gleicher Ebene liegenden Rahmenantennen bestehende Richtantennenanlage aus der Schweizer Patentschrift Nr. 233309 bekanntgeworden, deren Seitenleiter von wenigstens einigen der Antennen derselben Reihe parallel und im Vergleich zur Wellenlänge sehr nahe nebeneinander angeordnet sind, wobei die Antennen so erregt werden, dass die in den nahe nebeneinander liegenden parallelen Seiten fliessenden Ströme entgegengesetzt sind, um die Strahlungswirkung dieser parallelen Seiten derart zu vermindern, dass in der Rahmenebene die Strahlung vorwiegend senkrecht zur Reihenrichtung erfolgt.
Bei dieser Anordnung können einige der Rahmen von einer Stromquelle direkt und benachbarte Rahmen durch Induktion aus den direkt gespeisten Rahmen erregt werden und die Rahmen eine Seitenlänge besitzen, die gleich der halben Wellenlänge der benützten Welle ist. Diese bekannte Anlage besitzt nun aber den Nachteil, dass sie deswegen überaus gross dimensioniert werden muss und sich schon aus diesem Grunde in die Praxis des UKW-Rundfunks bzw. des Fernsehens nicht einführen konnte. Hinzu kommt noch, dass die Bündelung der Richtstrahlen in Empfangsrichtung und damit die Verstärkung des Richteffektes infolge der Abschwächung der induktiven Kopplung durch die zum direkt erregten Rahmen seitliche Anbringung der Rahmenelemente nicht befriedigte.
Ausserdem ist eine Resonanzantenne mit starr abgestimmtem Doppelrahmen aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 671, 852 bekanntgeworden, welche Antenne im Abstand von 0,2 der Wellenlänge einen Doppel- oder Mehrfachrahmen als Reflektor verwendet. Zufolge ihrer starren Bauart ist aber diese Antenne auf eine andere Frequenz nicht umstimmbar und daher nur für die jeweils fest eingestellten Frequenzkanäle verwendbar.
Für das Senden und den Empfang von Ultrakurzwellen, wie sie für den Rundfunk und das Fernsehen in Betracht kommen, bediente man sich daher vornehmlich der sogenannten Yagi-Antenne, welcher Richtantenne aber der Nachteil anhaftet, dass sie gegenüber Verdrehungen der Polarisationsebene der einfallenden Welle überaus empfindlich ist und sich daher nur für eine horizontale oder vertikale Polarisation der Ultrakurzwellen eignet. Da es aber in bestimmten Empfangsgebieten, so z. B. infolge von Bauwerken oder im Gebirge oder bei extremem Weitempfang zu einer Drehung der Polarisationsebene der einfallenden Welle kommt, ergibt sich daraus bei Verwendung einer solchen, für eine Polarisationsebene starr angebrachten Antennenanlage eine erhebliche Empfangsverschlechterung.
Um diesen bekannten Mängeln im Empfang zu begegnen, müsste daher entsprechend der Polarisationsebene des UKW- (Femseh-) Senders die bekannte Yagi-Antenne dauernd verstellt und verschwenkt werden, was aber bekanntlich praktisch undurchführbar ist. Die Empfangseigenschaften ändern sich aber auch nicht bei der zwecks Erhöhung der Klemmenspannung einen vertikalen Rahmen als Widerstandstransformator als direkt erregtes Element verwendenden Bauart der Yagi-Antenne, die infolge der dadurch verringerten Zahl der Einzelelemente lediglich zu einer verkleinerten Bauweise einer solchen Antenne führt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Richtantennenanlage für Ultrakurzwellen mit auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Rahmen, bei der in Strahlrichtung hinter dem direkt erregten Rahmen und parallel zu diesem ein als Reflektor dienender Rahmen angeordnet ist. Diese Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einzelnen, einfachen Rahmen besteht und vor dem direkt erregten Rahmen ein oder mehrere parasitär schwingende Rahmen als Direktoren angeordnet sind.
Die erfindungsgemässe Richtantennenanlage benützt also nicht die bei der Yagi-Antenne verwendeten
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offenen oder gefalteten Dipole, sondern nützt den Richteffekt der einzelnen, in ihrer Eigenfrequenz genau abgestimmten einfachen Rahmen aus. Infolge der Anordnung eines oder mehrerer parasitär schwingender Rahmen als Direktoren lässt sich ein bemerkenswert grosser Spannungsgewinn und ein sehr gutes Vor-Rtickwärtsverhältnis erzielen.
Aus einer erheblichen Zahl von Versuchen wurde nämlich festgestellt, dass bei der erfindungsgemässen Richtantennenanlage ein Spannungsabfall infolge Drehung der Polarisationsebene nicht stattfindet und sie sich daher im Gegensatz zur bekannten Yagi-Antenne vornehmlich in Empfangsgebieten, die dauernd Drehungen und Beugungen des zu empfangenden Feldes ausgesetzt sind, insbesondere zum Empfang von Ultrakurzwellen eignet.
Bei den erwähnten Versuchen wurde aber ferner festgestellt, dass die Resonanzfrequenz der erfindungsgemässen Richtantennenanlage durch Verschieben der an den Rahmen angeordneten Abstimmbügel in den Direktoren, im Reflektor und durch Verschieben der Anschlusspunkte am direkt erregten Rahmen ver- änderbar ist. Infolgedessen wird die der Eigenfrequenz entsprechende Grösse des jeweiligen Rahmens geändert. Dabei ergab sich auch, dass der Spannungsgewinn gegenüber dem mit der sogenannten YagiAntenne erzielten, bei gleicher Elementenzahl ein wesentlich höherer ist.
Während nämlich eine aus fünf Elementen bestehende Yagi-Antenne üblicher Bauart rund einen 2, 1 fachen ( 6. 5 db) Spannungsgewinn-bezogen auf einen einfachen Dipol-ergibt, ist der Spannungsgewinn bei der erfindungsgemässen Antenne ein rund 3faucher ( - 9,5 db). Um also bei der Yagi-Antenne einen gleichen Spannungsgewinn zu erzielen, müsste man noch eine zweite Ebene über oder unter derselben anbringen. Infolgedessen ist der für den Bau der Antenne erforderliche Materialaufwand wesentlich geringer als jener für die bekannte Yagi-Antenne.
Durch die Anbringung von Kanal- bzw. Frequenzmarken an den Abstimmbügeln ist die erfindungsgemässe Antenne für sämtliche Kanäle bzw. Frequenzen pro Band einstellbar, so dass durch diese Abstimmmöglichkeit die Lagerhaltung solcher Richtantennen ebenfalls wesentlich vereinfacht ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Richtantennenanlage dargestellt : Fig. 1 zeigt ein Rahmenelement 1, dessen Dimension einem Viertel der Wellenlänge entspricht. Mit 2 ist der zur Veränderung der Grösse des Rahmens bestimmte Abstimmbügel bezeichnet. Fig. 2 zeigt die Anordnung der Anlage, in der mit 3 das direkt gespeiste Rahmenelement, mit 4 das in Empfangsrichtung in einem Abstand \on 0, 15 bis 0, 25 À induktiv erregte Rahmenelement als Reflektor und mit 5 das parasitär schwingende Rahmenelement als Direktor, das im Abstande von 0, 20 bis 0, 30 \ vom Empfangsrahmen angeordnet ist, bezeichnet ist.
Fig. 3 zeigt in vergrössertem Massstab den an den Rahmenelementen'4, 5 angeordneten, eine Länge von zirka 0. 10 À besitzenden Abstimmbügel 2, der mit Kanal- bzw. Frequenzmarken 6 ausgestattet ist.
PATENTANSPRÜCHE
1. Richtantennenanlage für Ultrakurzwellen mit auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Rahmen, bei der in Strahlrichtung hinter dem direkt erregten Rahmen und parallel zu diesem ein als Reflektor dienender Rahmen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage aus einzelnen einfachen Rahmen (3,4, 5) besteht und vor dem direkt erregten Rahmen (3) ein oder mehrere parasitär schwingende Rahmen (5) als Direktoren angeordnet sind.