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Antennenanordnung mit Ganzwellendipolen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung mit Ganzwellendipolen mit Innenspeisung über die im Spannungsknoten oder in der Nähe desselben angebrachten Haltestützen.
Bei Ganzwellendipolen mit Speisung über die Haltestützen muss die Speiseleitung einseitig hochge- führt werden, weil auch die Anschlussstellen an die Haltestützen ausserhalb der gemeinsamen Symmetrielinie der Strahler angebracht sind. Eine derartige Anordnung der Speiseleitung bedeutet sowohl elektrisch als auch mechanisch eine Störung der Symmetrie der Antennenanordnung. Bei Verwendung von Reflektorrahmen, die aus einzelnen Stäben oder Netzen bestehen, sind die Strahler mit der durch die Stäbe des Re- flektorrahmens nicht völlig abgeschirmten Speiseleitung verkoppelt, u. zw. ist wegen der unsymmetrischen Anordnung des Speisekabels die Kopplung mit der einen Strahlerhälfte stärker als mit der andern.
Bei dieser Art der Speisung ist aber auch die mechanische Beanspruchung der einen Seite des Reflektorrahmens oder des tragenden Mastes unsymmetrisch und erfordert daher einen höheren Aufwand. Es ist an sich auch möglich, das Antennenkabel symmetrisch zu beiden Strahlern hochzuführen, dabei müsste aber für jeden Strahler eine seitwärts verlaufende Abzweigleitung vorgesehen werden, die die Symmetrie des Aufbaues stören und eine unnötig komplizierte Anordnung ergeben würde. Ein weiterer Nachteil der bisher gebräuchlichen Art der Strahleranordnung besteht darin, dass bei einer Verwindung der Reflektorwand bzw. des Antennenmaste die Lage der Stützen und damit der Strahler zueinander verändert wird, wodurch besonders bei kürzeren Wellen zum Teil erhebliche Störungen auftreten.
Gemäss der Erfindung werden diese Schwierigkeiten durch eine neue Antennenanordnung bestehend aus vor einer Reflektorwand oder einem Reflektorrahmen angeordneten Ganzwellendipolen mit Innenspei- sung über im Spannungsknoten oder in der Nähe desselben angebrachte Haltestützen überwunden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Haltestützen der Strahlerhälften jeweils zweier benachbarter, in verschiedenen Ebenen liegender Ganzwellendipole in Richtung auf den Reflektorrahmen bzw. die Reflektorwand sternförmig zusammengeführt sind, so dass am Reflektorrahmen bzw. an der Reflektorwand die Anschlussstellen für die Speisung der Ganzwellendipole und die Befestigungsstellen für die Haltestützen innerhalb eines kleinen Bereiches in der Mitte zwischen beiden Ganzwellendipolen und im wesentlichen symmetrisch zu ihnen liegen.
Die sternförmige Zusammenführung der Haltestützen mit den Speiseleitungen für die Strahler bietet dabei den Vorteil, dass die Speiseleitung auch im wesentlichen symmetrisch bezüglich beider Strahlerhälften der Ganzwellendipole verlegt werden kann. Auch die Antennenanordnung als solche bleibt in sich symmetrisch. Da die Anschlussstellen der Haltestützen nahe beieinander liegen, ist bei einer Verwindung des Reflektorrahmens oder des Antennenmaste die Verschiebung der Strahlerhälf- ten gegeneinander gering und entfällt dann ganz, wenn die Anschlussstellen vermittels örtlich begrenzt vorgesehenen Versteifungen zu verwindungsfreien Zonen des Reflektorrahmens bzw. der Reflektorwand gestaltet sind.
Die Massnahmen nach der Erfindung ermöglichen weitere Verbesserungen vor allem im mechanischen Aufbau der Anschlussstellen. So ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung möglich, die Stützen je zweier übereinander bzw. nebeneinanderliegender Strahlerhälften zusammenzuführen und über einen ge-
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meinsamen Rohrstutzen an der Anschlussstelle zu befestigen. Dadurch lässt sich die Zahl der Anschluss- stellen um die Hälfte verringern, was die Montage bedeutend vereinfacht. Weiterhin ist es vorteilhaft, den Rohrstutzen derart an der Anschlussstelle am Reflektorrahmen oder an der Reflektorwand anzuschlie- ssen, dass der Rohrstutzen senkrecht zu der Fläche verläuft, an der er befestigt ist.
Eine weitere Verein- fachung der Montage und etwaiger Reparaturarbeiten lässt sich dadurch erzielen, dass die Haltestützen lösbar mit dem Reflektorrahmen oder der Reflektorwand verbunden sind. Verbesserungen hinsichtlich des
Materialaufwandes und der Montage sind auch dadurch möglich, dass die Innenhaut der Haltestützen zu- gleich als Aussenleiter für die koaxiale Speiseleitung dient, deren Innenleiter z. B. durch isolierende
Stützscheibe im Inneren der Haltestützen geführt ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung der rohrförmigen Strahler, von
Ganzwellendipolen. Bei Ganzwellendipolen mit einer im Spannungslnoten oder in der Nähe desselben angebrachten Halterung, wird die Sendeenergie vielfach über eine im Inneren der Haltestützen bzw. der
Strahler verlaufende Speiseleitung zugeführt. Dabei wird meist die Innenhaut der Haltestützen bzw. der
Strahler als Aussenleiter der koaxialen Speiseleitung verwendet, deren Innenleiter z. B. aus einem durch Isolierscheiben geführten Draht besteht. Bei derartigen Anordnungen ergeben sich jedoch sowohl bei der Montage, als auch bei der Wartung deshalb besondere Schwierigkeiten, weil die Speiseleitung von aussen schwer zugänglich ist.
Dazu kommt noch, dass die quer zum Strahler verlaufende Haltestittze einen scharfen Knick in der Leitungsführung bedingt, weshalb die Leitung meist in zwei Teilstücke aufgetrennt ist, die an dieser schwer zugänglichen Stelle zusammengesetzt werden müssen. Bei einem derartigen Leitungsaufbau ergeben sich ausserdem erhebliche Toleranzwerte in der Leitungsführung, die vor allem bei kürzeren Wellen und damit kleineren Strahlerabmessungen das elektrische Verhalten der Antennen erheblich beeinträchtigen.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass der Strahler und/oder die Haltestütze aus zueinander passenden Halbschalen bestehen, so dass die Speiseleitung bei geöffneten Halbschalen von aussen einlegbar ist. Bei derartigen Strahlern lässt sich eine vormontierte Speiseleitung, z. B. ein durch isolierende Stützscheibe geführtes Innenleitersystem verwenden, wodurch sich die Montage bedeutend vereinfacht und in der Leitungsführung nur geringe Toleranzwert auftreten. Bei gemäss der Erfindung aufgebauten Strahlern sind weitere Vereinfachungen hinsichtlich der Herstellung und der Montage möglich. Die Halbschalen werden in einfacher Weise durch Prägen oder Drücken hergestellt. Bei grösseren Stückzahlen ist eine Herstellung im Druckgussverfahren zweckmässig.
Dabei sind dann die samt bei geschweissten Anordnungen notwendigen Schweiss- und Richtarbeiten überflüssig. Die Verbindung der Schalenhälften erfolgt vorteilhaft durch Kleben oder mittels übergeschobener Schellen oder Spannringe. Um eine gute Kontaktgabe zwischen den einzelnen Schalenhälften zu erzielen, werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen die Schalenhälften Kontaktdrähte oder Federleisten eingelegt. Es ist weiterhin zweckmässig, die Haltestützen je zweier Strahlerhälften zusammenzuführen und über einen gemeinsamen Rohrstutzen an der Anschlussstelle zu befestigen.
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung lässt sich eine Dipolantenne der einleitend beschriebenen Art hinsichtlich ihres konstruktiven Aufbaues im Sinne einer Herabsetzung ihres fertigungstechnischen Aufwandes vereinfachen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Dipole über metallische Stiltzen an einem mit der Reflektorwand verbundenen Halterohr befestigt sind, das als Aussenleiter des die Dipole speisenden Koaxialleitungssystems verwendet und als Profilträger mit hoher Biegefestigkeit ausgebildet ist.
Das profilierteHalterohr hoher Biegesteifigkeit übernimmt in ausserordentlich vorteilhafter Weise die Versteifung der Antenne in einer Hauptrichtung, so dass zusätzliche der Versteifung der Antenne dienende Plofilstreben nur in der hiezu senkrechten Richtung vorgesehen werden müssen. Auch lassen sich bei geeignet gewähltem Profil des bzw. der Halterohre der Zusammenbau der Antenne wesentlich einfacher und rationeller gestalten.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. u. zw. zeigt : Fig. l in perspektivischer Darstellung den Aufbau eines Antennenfeldes z. B. für Fernsehsendeantennen und Fig. 2 den Anschluss zweier zu einem Rohrstutzen zusammengeführter Haltestützen im Schnitt ; in Fig. 3 ist ein aus zwei Strahlerhälften bestehender Ganzwellendipol teilweise im Schnitt bzw. mit abgenommenen Halbschalen dargestellt, die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen in Seiten- bzw.
Vorderansicht eine Strahleranordnung mit einer besonders zweckmässig ausgebildeten Anschlussstelle an den Mast oder den Reflektorrahmen ; in Fig. 6 ist die Anschlussstelle entsprechend den Fig. 4 und 5 nochmals getrennt und im Schnitt dargestellt ; die Fig. 7a zeigt im Schnitt und Fig. 7b in Seitenansicht die konstruktive Gestaltung der Trennfuge zwischen zwei Schalenhälften eines Strahlers bzw. einer Stütze und die Fig. 8 und 9
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zeigen Anordnungen, bei denen der Aussenleiter eines koaxialen Speisesystems durch ein Halterohr ge- bildet ist.
In Fig. 1 sind vor einer Reflektorwand 1 acht Ganzwellendipole übereinander angeordnet, die paar- weise gemeinsam gespeist werden. An Stelle einer Reflektorwand können auch ein Reflektorrahmen bzw. einzelne Reflektoren oder ein als Reflektor wirkender Mast verwendet werden. Die Haltestutzen 6 und 7 der Strahlerhälften 2 und 3 des obersten Ganzwellendipols und die Stützen 8 und 9 der Strahlerhälften 4 und 5 des darunterliegendenGanzwe11endipols sind in Richtung auf die Reflektorwand hin sternförmig zu- sammengefülrt, so dass die Anschlussstellen an die Reflektorwand bzw. die Speiseleitung in einem engen
Bereich in der Mitte zwischen beiden Strahlern und im wesentlichen symmetrisch zu ihnen liegen.
Der
Innenleiter der koaxialen Speiseleitung ist durch eine strichlierte Linie dargestellt : Über einen Hauptan- schluss 10, der sich in Verteilerleitungen 11,12 aufteilt, wird die Sendeenergie den einzelnen Strahlern zugeführt. Diese sind paarweise zusammengeschaltet und über weitere Verteilerleitungen 11a, llb, 12 & ,
12b mit den Verteilerleitungen 11 und 12 verbunden. Dadurch ist eine gleichmässige Versorgung aller
Strahler gewährleistet. Es lassen sich aber auch andere Verteilerschaltungen für die Antennenenergie an- wenden. Ebenso ist die Zahl der Ganzwellendipole nicht auf acht beschränkt, sondern kann je nach Be- darf vergrössert oder verkleinert werden. Die erfindungsgemässe Antennenanordnung lässt sich in analoger
Weise auch für vertikal angeordnete Strahler verwenden.
Jeweils ein Dipolpaar bildet eine Einheit für sich und ist in seinem äusseren Aufbau in sich symmetrisch. Die Speiseleitungen 11 und 12 bzw. lla, llb, 12a und 12b liegen jetzt im wesentlichen in der Mitte zwischen den Strahlerhälften der Ganzwellendipole und bringen daher keine Störung der Symmetrie des elektrischen und mechanischen Aufbaues der Antennenan- ordnung. Es wird vorzugsweise die sogenannte Innenspeisung der Dipole angewendet, bei der die Speiseleitung durch die eine Stütze und die eine Dipolhälfte zur andern Dipolhälfte durchgeführt ist, wie dies strichliert eingezeichnet ist.
Fig. 2 zeigt den Schnitt durch eine Anschlussstelle der Haltestützen an einer Reflektorwand. Die beiden Haltestützen 20 und 21 für hier nicht dargestellte Strahlerhälften sind zusammengeführt und über einen gemeinsamen Rohrstutzen 22 an der Reflektorwand 23 angeschlossen. Der Rohrstutzen 22 ist dabei so angeordnet, dass er senkrecht zur Anschlussstelle verläuft, an der er befestigt ist. Die Befestigung an der Reflektorwand 23 erfolgt über einen Flansch 24 und Schrauben 25, so dass sie jederzeit wieder gelöst werden kann. Am Rohrstutzen 22 ist ein in eine Ringnut eingelegter Drahtring 26 angeordnet, an dem der Flansch 24 mit einer abgeschrägten Fläche anliegt. Der Rohrstutzen 22 liegt mit seiner Stirnfläche am Ende einer Eindrehung 27 stumpf an.
Beim Eindrehen der Schrauben 25 wird der Flansch 24 auf den Drahtring 26 aufgepresst und dadurch die Anschlussstelle elektrisch nach aussen abgedichtet und die Hochfrequenzenergie reflexionsfrei über die Anschlussstelle weitergeleitet. Im Inneren des Rohrstutzens 22 sowie der Haltestützen 20 und 21 sind konzentrisch die Innenleiter 20a, 21a und 22a angebracht und in ihrer Lage durch Isolierscheiben 28,29 und 30 gesichert. Die Innenhaut der Haltestützen 20 und 21 sowie des Rohrstutzens 22 bildet dabei jeweils den Aussenleiter der koaxialen Speiseleitung. Über eine InnenleiterKupplungsstelle 31 wird dabei die Verbindung zu einer dahinterliegenden, hier nicht dargestellten Speiseleitung hergestellt. Die Strahlerhälften, durch deren Haltestützen keine Speiseleitung geführt ist, haben zweckmässig den gleichen äusseren Aufbau, wobei nur der Innenleiter weggelassen wird.
In Fig. 3 ist ein aus Strahlerhälften 33 und 34 bestehender Ganzwellendipol 32 dargestellt, der über im Spannungsknoten der Strahlerhälften angebrachte Stützen 35 und 36 am Mast oder Reflektor 37 befestigt ist. Die Sendeenergie wird dabei über ein koaxiales Antennenkabel 38 und ein Innenleitersystem 39 den Strahlerhälften 33 und 34 des Ganzwellendipols zugeführt. Die Innenhaut der Stütze 35 sowie der Strahlerhälfte 33 dient dabei zugleich als Aussenleiter für die koaxiale Speiseleitung. Die Strahlerhälften 33 und 34 sowie die Stützen 35 und 36 sind aus zueinander passenden Halbschalen aufgebaut, wobei die zur Strahlerhälfte 33 und zur Stütze 35 gehörende obere Halbschale abgenommen ist. Bei der Strahlerhälfte 34 und der Stütze 36 ist die obere Schalenhälfte aufgelegt und es sind nur an einigen Stellen Teile dieser oberen Schalenhälfte herausgeschnitten.
Die Trennfuge 40 zwischen den beiden Schalenhälften der Strahlerhälfte 34 ist dabei deutlich zu erkennen.
Bei den bisherigen Ausführungsformen derartiger Ganzwellendipole bestanden sowohl die Stützen als auch die eigentlichen Strahlerelemente aus festen Rohren. Deshalb war es notwendig, das Innenleitersystem in mindestens zwei Teilstücke 39a und 39b aufzutrennen, wobei das Teilstück 39b über die Stütze 35 und das Teilstück 39a über die Strahlerhälfte 33 eingeschoben werden müsste. Die Verbindungsstelle der beiden Teilstücke 39a und 39b lag dabei etwa in der Mitte der Strahlerhälfte 33 und war von aussen nur schwer zugänglich. Demgegenüber ist es bei aus Halbschalen aufgebauten Dipolen bzw. Stützen möglich, das Innenleitersystem als Ganzes vormontiert einzulegen, wodurch sowohl eine Vereinfachung der Mon-
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tage als auch eine wesentliche genauere Führung des Innenleitersystems möglich ist.
Bei den bisherigen
Anordnungen war ausserdem für den Innenleiter eine gewisse Mindestdicke notwendig, weil sonst eine
Montage der Teilstücke 39a und 39b nicht mehr möglich war. Bei Strahlern für entsprechend kurze Wel- len, z. B. im Dszimeterwellengebiet müssen aber auch die äusseren Abmessungen der Strahler entspre- chend klein gewählt werden. Da der Wellenwiderstand einer Leitung durch das Verhältnis des Durchmes- sers von Aussenleiter zu Innenleiter bestimmt wird, muss bei entsprechender Verkleinerung des Aussen- durchmessers einer koaxialen Leitung der Innenleiter ebenfalls einen geringeren Durchmesser erhalten, wenn der Wellenwiderstand der Leitung konstant bleiben soll.
Bei Strahlern im Dezimeterwellengebiet er- geben sich aber derart dünne Innenleiter, dass sie nicht mehr ohne Schwierigkeiten eingeschoben werden können, sondern vormontiert eingelegt werden müssen. Bei aus Halbschalen aufgebauten Strahlern oder
Stützen können dagegen vormontierte Innenleitersysteme mit beliebigem Aufbau und sehr dünnem Innenleiter verwendet werden.
In den Fig. 4 und Fig. 5 ist eine Strahleranordnung in Seiten- bzw. Vorderansicht dargestellt, bei der die Haltestützen je eines Dipolpaares zusammengeführt und gemeinsam angeschlossen sind. Die Haltestützen und die Strahlerhälften bestehen dabei aus Halbschalen 41 und 42 bzw. 43 und 44 und sind über Schellen oder Spannringe 45 und 46 zusammengehalten. Die Halbschalen 42 und 44 sind dabei an einem Rohrstutzen 47 z. B. durch Verschweissen befestigt, der seinerseits über einen Flansch 48 am Mast oder Reflektor 32 angebracht ist. In Fig. 5 sind die oberen Halbschalen 41 und 43 der einen Strahlerhälfte abgenommen, so dass die Innenseite der Halbschalen 42 und 44 und die Innenleitersysteme 49. 50 von aussen sichtbar sind.
Die paarweise Zusammenfassung der Haltestützen zu einer gemeinsamen Anschlussstelle ermöglicht eine Halbierung der Anschlussstellen und damit eine wesentlich geringere Störanfälligkeit und eine Verbilligung der Montage. Die Herstellung der Strahlerhälften für die Strahler bzw. Stützen erfolgt zweckmässig durch Prägen oder Drücken. Bei grösseren Stückzahlen ist eine Herstellung im Druckgussverfahren zweckmässiger und billiger.
Fig. 6 zeigt im Schnitt die gemeinsame Anschlussstelle zweier Haltestützen an einem Mast oder Reflektor 51. Hiebei sind nur die unteren Halbschalen 52 und 53 der Haltestützen zusammengeführt und bilden einen für beide Stützen gemeinsamen Rohrstutzen 55. Beide Halbschalen werden insbesondere dann, wenn sie im Druckgussverfahren hergestellt sind, als voneinander unabhängige Teile gefertigt und ergeben daher beim Zusammensetzen die Trennfuge 54. Die Befestigung des Rohrstutzens 55 am Mast oder Reflektor 51 erfolgt über Schrauben 56 und einen Flansch 57 sowie einen Drahtring 58, der in eine Ringnut im Rohrstutzen 55 eingelegt ist.
Der Flansch 57 liegt mit einer schrägen Fläche am Drahtring 58 an, wodurch beim Anziehen der Schrauben 56 der Rohrstutzen 55 mit seiner Stirnfläche stumpf gegen das Ende der im Mast oder Reflektor 51 angebrachten Eindrehung 59 gepresst wird. Durch die schräge Fläche, mit der der Flansch 57 am Drahtring 58 anliegt, werden gleichzeitig die beiden Halbschalen 52 und 53 der Haltestützen fest gegeneinander gepresst, so dass an der Trennfuge 54 zwischen beiden eine möglichst gute Kontaktgabe besteht.
In Fig. 7a ist ein Schnitt durch einen aus zwei Halbschalen aufgebauten Strahler dargestellt, während Fig. 7b die Seitenansicht dieses Strahlers zeigt. An der Verbindungsstelle der beiden Halbschalen 60 und 61 sind Nuten 62 und 63 vorgesehen, in die gewellte Federdrähte 64 eingelegt sind, wodurch eine gute Kontaktgabe zwischen beiden Schalenhälften erzielt wird. AnStelle von gewelltenKontaktdrähten können auch Federleisten od. dgl. verwendet werden. Die beiden Schalenhälften 60 und 61 werden von aussen durch Schellen oder Spannringe 65 zusammengehalten. Es ist aber auch möglich, die Verbindung zwischen beiden Halbschalen durch Kleben z. B. mit Araldit herzustellen. Der Klebstoff wirkt dabei wie ein Dielektrikum und stellt daher eine kapazitive Verbindung zwischen beiden Halbschalen her.
Deshalb soll der Verlustfaktor des als Dielektrikum wirkenden Klebers möglichst gering und gegebenenfalls-seine Dielektrizitätskonstante möglichst hoch sein.
Fig. 8 zeigt ein profiliertes, als Aussenleiter des koaxialen Speisesystem einer Dipolantenne verwendetes Halterohr nach der Erfindung, das entweder im Ganzen gezogen oder aber im Strangpressverfahren hergestellt ist. Das profilierte Halterohr geht auf beiden Seiten in Winkelfüsse 66 über. deren Höhe h so gross gewählt ist, dass das Halterohr die senkrecht zur Normalebene gewünschte Biegesteifigkeit aufweist. Die Winkelfüsse 66, deren Fussbreite relativ gross gewählt ist, ermöglichen es, das profilierte Hal- terohr, abgesehen von den ansonsten angewendeten Befestigungsarten, in besonders vorteilhafter Weise mittels Punktschweissung an der Reflektorwand zu befestigen.
Auf der Oberseite weist das Halterohr zwei symmetrisch zueinander angeordnete Schrägflächen 67 auf, deren Neigungswinkel gegen die Normalebene so gewählt ist, dass die vom Halterohr zu tragenden, an den Schrägflächen ansetzenden Dipolstützen auf denselben senkrecht stehen. Das Anschweissen der Dipolstützen am Halterohr ist dadurch wesentlich vereinfacht, weil bei dieser Profilgebung des Halterohres Gehrungsschnitte vermieden werden.
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