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Antenne für den selektiven Empfang von linear polarisierten, . hochfrequenten elektromagnetischen Wellen
Für den Empfang von Fernseh- oder Rundfunksendungen, die frequenzmoduliert sind, werden in der
Regel Antennen verwendet, die aus Rohren und/oder Drähten kreisförmigen Querschnitts zusammengesetzt sind. Derartige Antennen besitzen eine Resonanz, da ihre Länge in einem gegebenen verhl1tnfs zur Wel- lenlänge des zu empfangenden Signals steht. Neben dieser in bezug auf die Frequenz selektiven Wirkung besitzen sie auch eine mehr oder weniger starke Richtungsempfindlichkeit.
Derartige Antennen müssen in der Lage sein, eine Bandbreite von mehreren Megahertz durchzulas- sen. Dies wird durch Verwendung von parasitären Strahlern abweichender Länge und durch die Wahl eines nicht zu kleinen Durchmessers erreicht.
Bei Freiantennen bestehen Forderungen mechanisch-elektrischer Art :
Beispielsweise muss eine Dachantenne starr genug sein, um dem Winddruck und durch Vögel hervor- gerufenen Beanspruchungen standzuhalten, sie soll aber auch leicht und korrosionsfest sein. Auf Grund dieser Anforderungen ist für derartige Antennen Aluminium in Form von Rohrenoder Stangen allgemein als Baustoff verwendet worden. Um die Korrosionsfestigkeit zu erhöhen, kann das Aluminium einer Oberflä- chenbehandlung unterworfen werden. Die Verwendung von Aluminium besonders für den Empftmgsdipol von Antennen bedingt jedoch den Nachteil des Berührungspotentials zwischen dem Aluminium und dem Anschlusskabel aus Kupfer.
Besonders in Gebieten mit ozeanischem Klima, das hohe Salz- und Feuchtigkeitsgehalte der Luft bedingt, kann dieser Potentialsprung zwischen Kupfer und Aluminium starke Korrosionen hervorrufen.
Die Verwendung eines aus Kupfer bestehenden Dipols bietet in dieser Beziehung einen Vorteil gegen- über Aluminium, und demzufolge ist Kupfer oder mit Kupfer plattierter Stahl für Antennen manchmal verwendet worden. Kupfer in Form von Röhren oder Stäben ist jedoch beträchtlich teurer als Aluminium und dazu noch schwerer.
Ziel der Erfindung ist eine Antenne der eingangs genannten Art, welche die Vorteile des Aluminiums mit jenen des Kupfers vereinigt, jedoch billig herstellbar ist und sämtlichen Anforderungen genügt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Antenne der eingangs genannten Art ausgegangen, welche aus einem oder mehreren länglichen leitenden Teilen (dem Dipol und den parasitären Elementen) besteht, die in der Polarisationsrichtung der Welle liegen und an einem Träger befestigt sind, und bei dieser Bauweise kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, dass jedes der Elemente von einem Streifen aus gut leitendem Material gebildet wird, dessen Flachseite senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen angeordnet ist und der von einer dielektrischen Hülle versteift wird.
Zweckmässig ist es, wenn der Querschnitt jedes Antennenteils kreuzförmig ist, wobei der Streifen in der Symmetrieebene des einen Kreuzbalkens liegt, und wenn die aus dielektrischem Material bestehenden Versteifungsrippen, die von dem senkrecht zur Streifenfläche stehenden Kreuzbalken gebildet sind, gegen die Enden des Antennenteils hin verjüngt sind.
Es sind Hochfrequenzantennen für den Empfang mehrerer Sendestationen bekannt, welche Antennen aus einer Anzahl von in Paaren geordneten streifenförmigen Elementen bestehen, wobei jedes Paar einen Dipol bildet. Jedes Element ist von einer Hülle aus plastischem Material umgeben, die etwa mittels Schrauben an einem Dach oder einer Mauer befestigt werden kann. Diese Hülle dient an erster Stelle der
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von Witterungseinflüssen.zu befestlgendeAntennen-Elemente nötig 1st. Mit einer Mebfelementenantenne mit einem gefalteten Di- . pol, einem Reflektor und einem oder mehreren Richtelementen (Direktoren), bei der jeder dieser Teile ; streifenförmig ist, hat diese ältere Bauweise nichts zu tun.
Ferner ist eine senkrechte À./4- Antenne be- kannt, die f1Ir einen speziellen Zweck in beweglichen Sendern im 10 m-Band (28 MHz) dienen soll. Die- se Antenne besteht aus einem leitenden Draht, der von mit einem synthetischen Harz imprägnierten Glas- fasern umgeben ist. Neben hoher Biegsamkeit wird für diese Antenne eine gute Isolierung gegen Berüh- rung mit stromführenden Leitern erzielt.
Weiterhin wird an anderer Stelle die Möglichkeit erwogen, einen gewebten Stoff aus Textil- oder
Glasfasern, welcher durch Aufsprühen von z. B. geschmolzenem Zink leitend gemacht wurde, zwischen zwei Lagen von Kunstharz gelegt, zu röhrenförmigen Elementen aufzurollen. Aus diesem Vorschlag ist je- doch keine Antenne gemäss der Erfindung abzuleiten, da ausdrücklich hervorgehoben wird, dass ein Metall- gewebe für den gewünschten Zweck nicht geeignet ist.
Um ein einheitlicheres Aussehen zu erreichen, und um die Herstellung zu vereinheitlichen, sind die parasitären Strahler, d. h. Reflektor und Direktor (en) der vorliegenden Antenne vorzugsweise ähnlich. Wer- den diese Teile derart angebracht, dass ihre Ebene senkrecht zum Strahlungsvektor verläuft, so ergibt sich hieraus zusätzlich ein elektrischer Vorteil.
Der leitende Streifen der Teile kann aus handelsüblichem Bandkupfer oder aus Kupfergaze bestehen.
Die erfindungsgemässe Bauweise genügt der Anforderung, leicht und starr zu sein in jeder Hinsicht ; die Hül- le aus dielektrischem Material bietet einen vollkommenen Korrosionsschutz.
Vergleichsversuche zwischen verschiedenen bekannten Empfangsantennen, die Teile aus Rohr und/oder
Stäben besitzen, und erfindungsgemässen Antennen haben ergeben, dass letztere einen keinesfalls zu ver- nachlässigenden Gewinn an aufgenommener Energie ergeben.
Bezüglich des Dielektrikums ist zu bemerken, dass es bei den zu empfangenden Frequenzen einen niedrigen Verlustfaktor haben muss ; seine Dielektrizitätskonstante ist so gewählt, dass sich eine Verkürzung des Teiles bei Resonanz erzielen lässt.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig. 1 ist ein Antennenteil gemäss der Erfindung im Querschnitt, Fig. 2 und 3 ein Antennenteil gemäss der Erfin- dung von anderem Querschnitt ; Fig. 3 und 3a eine Draufsicht und ein Querschnitt durch einen Dipol gemäss der Erfindung ; Fig. 4 und 4a zeigt die Befestigungsart der Teile auf einem Träger.
Gemäss Fig. l ist ein Kupferband 1 über seine Länge leicht in der Mitte längsgebogen. Der Streifen, dessen Dicke z. B. 0, 1 mm beträgt, wird von einer Hülle aus verhältnismässig starrem Kunststoff umgeben.
Die Form der Hülle ist im wesentlichen die eines dreizackigen Sterns, was im Verein mit dem profilierten
Kupferteil ein in jeder Richtung starres Profil ergibt.
Gemäss Fig. 2 ist ein Kupferstreifen 3 von einer Hülle 4 aus starrem Kunststoff umgeben, welche
Kreuzprofil hat. Der Streifen 3 könnte ein Band oder ein Streifen aus Kupfergaze oder Kupferlitze sein.
Er liegt In einer Symmetriebene des Kreuzprofils.
In Fig. 2a ist ersichtlich, dass die Rippen 5 sich nicht über die gesamte Länge des Antennenteils er- strecken. Es genügt, wenn sie sich beidseitig über eine gewisse Strecke erstrecken.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemässe Antenne in Ausführung als sogenannter gefalteter Dipol. Fig. 3a zeigt ihn im Querschnitt, und es ist ersichtlich, dass sowohl der breitere Hauptkörper als auch die schmä- leren Teile des veränderten Dipols durch eine Hülle versteift werden.
Bei einer mit Direktoren versehenen Antenne sind bekanntlich die Direktoren kürzer als der Dipol.
Dieser Umstand kann bei der Herstellung der vorliegenden Antenne zur Verbilligung der Herstellung ausgenutzt werden. So wird zur Herstellung des Dipols gemäss Fig. 3 Bandkupfer von einer Breite verwendet, die gleich jener des Dipols ist. Wenn der gefaltete Dipol aus dem Band auf dieLängeLherausgestanzt wird, fällt ein Abfallstreifen an, der sehr gut zur Herstellung eines oder mehrerer Direktoren verwendet werden-kann. Die Länge dieses Streifens ist nämlich gerade ausreichend für einen Direktor, so dass der gefaltete Dipol und mehrere Direktoren in einem einzigen Stanzvorgang herstellbar sind.
Fig. 4 und 4a zeigen eine Befestigung von Antennenteilen an einem Träger. Der Träger besteht aus einer Stange 6, welche an den in Frage kommenden Stellen auf der Oberseite Vorsprünge mit Aussparungen 7 besitzt. Die Tiefe dieser Aussparungen entspricht annähernd der Entfernung zwischen der Unterseite eines Antennenteils und der Versteifungsrippe und hat eine Form, die derjenigen einer Zacke des Sterns entspricht. Der Antennenteil kann mit einem geeigneten Kitt in der Aussparung 7 befestigt werden. Natürlich sind zahlreiche andere Befestigungsarten ebenfalls möglich.
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Bei der praktischen Erprobung einer Antenne gemäss der Erfindung wurde festgestellt, dass die lotrechte
Anordnung der Sueifenebene für alle Antennentei1e vorzuziehen ist. Tatsächlich scheint hiedurch eine grössere Aufnahmefläche für waagrecht polarisierte Wellen geliefert zu werden, so dass die induzierte Ge- samt-EMK in dem Dipol grösser ist.
Die Wirkung der parasitären Strahler in Form eines Streifens ist auch viel günstiger, da die Einfalls- stelle der reflektierten Wellen durch die flachen parasitären Strahler in Form eines Streifens genauer be- stimmt wird al ! durch solche in Form von Rohren oder Stäben.
Obgleich der Umfang eines Streifens geringer ist als der eines Rohres entsprechender Weite, so dass der leitende Querschnitt, der für den Hauteffekt sehr wichtig ist, geringer ist, wurde an Antennen gemäss der Erfindung ein Gewinn von 3db oder darüber gemessen, welche für eine Frequenz von etwa 200 MHz gebaut waren.
Impedanzmessungen an Antennen gemäss der Erfindung haben bewiesen, dass der Resonanzwiderstand von Streifen höher Ist als der von Rohren. Dieser Widerstand wurde passiv gemessen, d. h. es handelt sich um die Summen von Strahlungswiderstand und Verlustwiderstand.
Wird Kupfer oder mit Kupfer plattiertes Blech für die parasitären Strahler verwendet, so ist der Teil an Energie, welcher darin als Verlustwärme verloren geht, geringer, so dass ein grösserer Teil zum Dipol zurückgestrahlt werden kann. Deshalb wird die Leistung der Antenne gemäss der Erfindung grösser.
Die Hülle aus dielektrischem Material kann auf verschiedene, an sich bekannte Weisen = den leitenden Streifen angebracht werden z. B. durch Überziehen, durch Versprühen, durch Strangpressen, durch Umpressen, durch Umgiessen oder durch Umhüllen.
Durch die Verwendung einer Hülle aus Kunststoff verkürzen sich die Antennenteile in bekannter Weise, so dass eine geringere Spannweite der Antenne erzielt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Antenne für den selektiven Empfang von linear polarisierten, hochfrequenten elektromagnetischen Wellen, welche aus einem oder mehreren länglichen leitenden TeUen (dem Dipol und den parasitären Elementen) besteht, die in der Polarisationsrichtung der Welle liegen und an einem Träger befestigt sind. dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Elemente von einem Streifen aus gut leitendem Material gebildet wird, dessen Flachseite senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen angeordnet ist und der von einer dielektrischen Hülle versteift wird.