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Antennenanordnung bestehend aus mindestens zwei mit unterschiedlicher
Phase gespeisten Strahlern oder Strahlergruppen
Es ist bekannt, verschiedene Verbraucher mit unterschiedlichen Phasen derart zu speisen, dass an der Zusammenschaltstelle der zu den jeweiligen Verbrauchern führenden Leitung die reflektierten Energieanteile sich in Richtung zur Energiequelle weitgehend gegenseitig aufheben. Durch diese Anordnung wird bei entsprechender Dimensionierung der zu den einzelnen Verbrauchern führenden Speiseleitungen somit eine Verbesserung der Anpassung an die gemeinsame Speiseleitung erreicht. Bei Antennenanordnungen ergibt sich bei Speisung der Strahler in der geschilderten Weise der Nachteil, dass durch die mit unterschiedlicher Phase abgestrahlten Energieanteile eine Verzerrung des Strahlungsdiagrammes auftritt.
Diese lässt sich in bekannter Weise dadurch kompensieren, dass die Strahler der unterschiedlichen Speisephase entsprechend räumlich versetzt werden. Bei einer Richtantenne aus zwei in einer Geraden angeordneten Strahlern, die mit einem Phasenunterschied von 900 gespeist werden und deren Hauptstrahlungsrichtungen gleich sind, wird dementsprechend der mit nacheilender Phase gespeiste Strahler um À/4 in Strahlungsrichtung vorgesetzt und dadurch die durch die Phasenverschiebung bedingte Verzerrung des Strahlungsdiagrammes praktisch aufgehoben. Die räumliche Versetzung der Strahlungsschwerpunkte bezogen auf die Hauptstrahlungsrichtung beträgt dann ebenfalls X/4. Die Strahlungsdiagramme derartiger räumlich versetzter Strahleranordnungen entsprechen im wesentlichen denen bei gleichphasig gespeisten Strahlern.
Es ist bekannt, zur Erzielung eines sektor- oder kreisförmigen Strahlungsdiagrammes mehrere Einzelantennen, z. B. in Form von Dipolfeldern, in geeigneter Gruppierung zu verwenden. Die einfachsten Beispiele von Antennen dieser Art sind die an den Seiten eines Mastes angeordneten Dipolfelder, die bei Rundstrahldiagrammen gleichmässig rings um den Mast verteilt sind, während bei sektorförmigen Strahlungsdiagrammen nicht alle Seiten des Mastes mit Dipolfeldern bestückt werden. Wenn bei derartigen Antennenanordnungen ebenfalls von der phasenverschobenen Speisung der Strahler Gebrauch gemacht werden soll, so muss in analoger Weise zu den ebenen Systemen eine Versetzung der Strahlungsschwerpunkte derart vorgenommen werden, dass die durch die phasenverschobene Speisung bedingte Verzerrung des Strahlungsdiagrammes ausgeglichen wird.
Bei vier an den Seiten eines quadratischen Mastes angeordneten Dipolfeldern mit jeweils 900 Phasenunterschied beträgt dementsprechend die gesamte Versetzung der Strahlungsschwerpunkte jeweils zweier Dipolfelder bezogen auf die Winkelhalbierende ihrer Hauptstrahlungsrichtungen wieder X/4, wobei in diesem Falle die Strahlungsschwerpunkte um X/4xT längs ihrer zugehörigen Mastseite versetzt werden müssen. Die Versetzung der Strahlungsschwerpunkte wird deshalb auf die Winkelhalbierende zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen bezogen, weil bei gleichphasiger Speisung der beiden Strahler sich deren Strahlungsanteile in dieser Richtung ebenfalls gleichphasig überlagern. Die Wellenlänge, auf die diese Versetzung bezogen wird, entspricht dabei der jeweils abzustrahlenden Frequenz.
Bei Übertragung eines grösseren Frequenzbandes treten jedoch wieder stärkere Einbrüche im Strahlungsdiagramm auf, die dadurch verursacht sind, dass die zur Erzeugung der unterschiedlichen Speisephasen dienenden Mittel, z. B. Kabel bestimmter Länge, für andere Frequenzen an den Einspeisungsstellen der Strahler jeweils nicht mehr die gewünschten Phasen ergeben. Ausserdem ist bei andem Frequenzen die gewünschte räumliche Versetzung und damit der Ausgleich der durch die Phasenverschiebung beding-
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ten Störungen des Strahlungsdiagrammes nicht mehr gegeben. Die so gewonnenen Antennenanordnungen sind demnach hinsichtlich der Gleichförmigkeit ihres Strahlungsdiagrammes schmalbandig.
Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, diese Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und die Strahlungsdiagramme auch von Antennenanordnungen, die mit unterschiedlicher Phase gespeiste
Strahler aufweisen, breitbandig gleichmässiger zu gestalten. Gemäss der Erfindung, welche sich auf eine
Antennenanordnung bestehend aus mindestens zwei mit unterschiedlicher Phase gespeisten Strahlern be- zieht, wird dies dadurch erreicht, dass die Hauptstrahlungsrichtungen derjenigen Strahler, bei denen die
Phasendifferenz zwischen den Speisephasen mit zunehmender Frequenz grösser wird, einen grösseren Win- kel miteinander einschliessen als die Hauptstrahlungsrichtungen von Strahlern, bei denen die Phasendiffe- renz der Speisephasen mit zunehmender Frequenz abnimmt.
Durch die Erfindung lassen sich Strahlung- diagramme erzielen, die über einen grösseren Frequenzbereich geringere Schwankungen der Feldstär- ken aufweisen, wodurch bei konstanter Bandbreite eine kleinere Unrundheit der Strahlungsdiagramme er- zielt werden kann, während bei gegebener Unrundheit der übertragbare Frequenzbereich grösser wird. Die- se Vorteile kommen sowohl beiRundstrahlungsdiagrammen als auch bei sektorförmigen Strahlungsdiagram- men zur Geltung. Es sind zwar im Drehfeld gespeiste Antennenanordnungen bekannt, bei denen die an den
Seiten eines quadratischen Mastes angeordneten Strahler alle um einen bestimmten, für jeden Strahler je- doch gleichen Winkel verdreht sind.
Eine derartige Antennenanordnung ist hinsichtlich des übertragbaren
Frequenzbereiches ebenfalls schmalbandig, weil die Winkel zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen der einzelnen Strahler auch nach der Verdrehung stets gleich sind und in ihrer Anordnung keine weitere Rück- sichtnahme auf die Phasenverhältnisse im Sinne der Erfindung vorgenommen ist.
Für Rundstrahlantennen, bei denen eine grössere Anzahl von Strahlern. n ; in einer Vieleckanordnung an einem Mast od. dgl. befestigt sind und dementsprechend die Phasendifferenzen zwischen den einzelnen
Strahlern 360/n Grad betragen, kann die Erfindung in der Weise angewendet werden, dass bei mit wach- sender Frequenz zunehmender Phasendifferenz die Hauptstrahlungsrichtungen aufeinanderfolgender Strah- ler einen Winkel von mehr als 360/n Grad miteinander einschliessen. Umgekehrt werden die Winkel zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen aufeinanderfolgender Strahler, die bei wachsender Frequenz abnehmende Phasendifferenzen ergeben, entsprechend kleiner gewählt als 360/n Grad.
Bei Antennen, die mit Phasenverschiebungen von 1800 oder mehr arbeiten, wie dies bei im Drehfeld gespeisten Antennenanordnungen in der Regel der Fall ist, werden die Phasenverschiebungen von 1800 zweckmässig durch Umpolen der Anschlussleitungen der jeweiligen Strahler erzeugt, während grössere Werte als 1800 durch Umpolen und zusätzliche andere Massnahmen, z. B. durch Einschalten von Kabelstücken entsprechender Länge, erzeugt werden. Durch diese Massnahme lässt sich die Gleichförmigkeit des Strahlungsdiagrammes weiter verbessern.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung-kann das Strahlungsdiagramm dadurch zusätzlich breitbandig gleichmässiger gestaltet werden, dass die zum Ausgleich der durch die unterschiedliche Phase verursachten Störungen dienende räumliche Versetzung der Strahler in der Weise vorgenommen ist, dass der Abstand zwischen denjenigen Strahlungsschwerpunkten, bei denen die Differenz der Speisephasen mit steigender Frequenz zunimmt, grösser gewählt ist als zwischen denjenigen Strahlern, bei denen eine steigende Frequenz eine Abnahme der Differenz der Speisephasen bedeutet.
Bei den bekannten, mit zum Ausgleich der Phasenverschiebung räumlich versetzten Strahlern arbeitenden Antennenanordnungen wird dagegen die räumliche Versetzung der Strahler so vorgenommen, dass der Abstand der Strahlungsschwerpunkte vor und nach der Versetzung etwa gleich bleibt. Durch die ungleichmässigen Abstände der Strahlungsschwerpunkte ergeben sich über einen grösseren Frequenzbereich gleichmässigere Strahlungsdiagramme, wodurch bei konstanter Bandbreite eine kleinere Unrundheit des Strahlungsdiagrammes erzielt werden kann, während bei gegebener Unrundheit der übertragbare Frequenzbereich grösser wird. Bei Sendeantennen z. B. für die Abstrahlung von Fernsehprogrammen hat dies den Vorteil, dass bei einem Kanalwechsel innerhalb eines Bandes eine Nachrichtung der Antennen nicht erforderlich ist.
Die Erfindung ist in gleicher Weise bei sektorförmigen Strahlungsdiagrammen oder bei Rundstrahldiagrammen mit Vorteil anwendbar.
Eine weitere Verbesserung im Sinne eines breitbandig gleichförmigeren Strahlungsdiagrammes kann ferner dadurch herbeigeführt werden, dass die zum Ausgleich der durch die unterschiedliche Phase verur- sachten Störungen des Strahlungsdiagrammes dienende räumliche Versetzung der Strahler auf eine Wellenlänge bezogen ist, die einer oberhalb der Mittenfrequenz des zu übertragenden Frequenzbandes liegenden Frequenz entspricht. Normalerweise ist die an sich bekannte räumliche Versetzung der Strahler auf die Mittenfrequenzen bezogen und so gross gewählt, dass in der Richtung der Winkelhalbierenden zwischen denHauptstrahlungsrichtungen einander benachbarter Strahler eine gleichphasige Überlagerung der Strah-
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lungen erfolgt.
Das auf diese Weise gewonnene Strahlungsdiagramm einer Antennenanordnung zeigt jedoch bei grösseren Abweichungen von der Mittenfrequenz stärkere Einbrüche, die durch eine entsprechend klei- nere Versetzung breitbandig ausgeglichen werden können. Die Mittenfrequenz ist dabei durch die Bedin- gung festgelegt, dass die Differenzen der Speisephasen für sie die gewünschten Werte erreichen. Bei Er- zeugung der Phasenunterschiede durch Kabelstücke werden deshalb die Längen dieser Kabel auf die der
Mittenfrequenz entsprechenden Wellenlängen bezogen. Bei einer in Drehfeldspeisung betriebenen und in einer Vieleckanordnung mit in einer Ebene angeordneten Strahlern arbeitenden Antennen ist die Differenz zwischen den Speisephasen 360/n Grad (Sollwert).
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine gleichphasig gespeiste Antennenanordnung, Fig. 2 eine Rundstrahlantenne mit einzelnen in ihrer Hauptstrahlungsrichtung gedrehten Strahlern, Fig. 3 eine Rundstrahlantenne mit unter- schiedlichen Abständen der Strahlungsschwerpunkte, Fig. 4 eine Rundstrahlantenne mit unterschiedlichen
Abständen der Strahlungsschwerpunkte und mit in ihrer Hauptstrahlungsrichtung gedrehten Strahlern, Fig. 5 eine Antenne mit zum Ausgleich der Phasendifferenzen räumlich versetzten Strahlern und Fig. 6 eine
Antenne mit einer geringeren räumlichen Versetzung der Strahler.
Fig. 1 zeigt eine an zwei Seiten eines quadratischen Mastes 1 angeordnete Antenne, die aus zwei
Strahlern bzw. Strahlergruppen 2 und 3 besteht, die im vorliegenden Falle als Ganzwellendipole ausge- bildet und vor je einer Reflektorwand 4 und 5 angeordnet sind. Die Strahlungsschwerpunkte der darge- stellten Strahler sind mit 6 und 7 bezeichnet und liegen symmetrisch zu den Anschlussstellen an die Strah- ler und im Bereich zwischen diesen Anschlussstellen und derReflektorwand 4 bzw. 5. Derartige Antennen- anordnungen sind bekannt und werden besonders dann verwendet, wenn die Speisung der einzelnen Strah- ler mit gleicher Phase erfolgt.
Bei Speisung der Strahler mit unterschiedlicher Phase zur Verbesserung der
Anpassung ergibt sich gegenüber einer gleichphasigen Speisung ein geändertes Strahlungsdiagramm, das sich insbesondere durch eine andere Hauptstrahlungsrichtung von einer gleichphasig gespeisten Anordnung unterscheidet, deren Hauptstrahlungsrichtung etwa in der mit H bezeichneten Richtung liegt.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind an den Seiten eines quadratischen Mastes 10 die Dipolfelder
12, 13, 14 und 15 angeordnet, die aus vor einer Reflektorwand angebrachten Ganzwellendipolenbestehen.
Bei gleichphasiger Speisung der einzelnen Strahler sind die Dipolfelder 12-15 in bezug auf den Mast 10 derart angeordnet, dass sie symmetrisch zu den einzelnen Mastseiten liegen, wobei die Längsachsen ihrer
Strahler parallel zu den Seitenflächen des Mastes 10 verlaufen. Bei phasenverschobener Speisung im Dreh- feld, wobei zwischen den Strahlern jeweils eine Phasendifferenz von 360/n Grad liegt, was mit n = 4 je- weils 90 Grad ergibt, werden in bekannter Weise die Strahler so verschoben, dass die durch die phasen- verschobene Speisung hervorgerufenen Störungen im Strahlungsdiagramm aufgehoben werden.
Bei der dar- gestellten Anordnung ist hiebei eine Längsverschiebung (längs der Mastachse) von \rn/4./2 üblich. Die
Wellenlänge Äm entspricht dabei der Frequenz f-.., für die die Differenz der Speisephasen zwischen den
Strahlern genau 360/n Grad beträgt. Die angegebene Verschiebung um X./4. f2-ergibt in der Richtung der Winkelhalbierenden zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen eine resultierende Versetzung von Xm/4, so dass sich dort die Strahlungen gleichphasig überlagern. Das auf diese Weise gewonnene Rundstrahl- diagramm entspricht dem einer gleichphasig gespeisten Strahleranordnung.
Die Verschiebung der einzelnen Strahler wird dabei zweckmässig auf die Strahlungsschwerpunkte der einzelnen Dipolfelder bezogen, wobei unter dem Strahlungsschwerpunkt derjenige Punkt verstanden werden soll, in dem man sich den Strahler punktförmig zusammengefasst denken kann, oder anders ausgedrückt, aus dem die gesamte. Strahlung, für das Fernfeld betrachtet, in einem möglichst grossen Winkelbereich gleichphasig abgestrahlt wird. Dieser Strahlungsschwerpunkt liegt bei den dargestellten Antennenanordnungen im Bereich zwischen den Strahlern und derReflektorwand und in der Mitte zwischen den Strahlerhälften.
Die Strahlungsschwerpunkte der dargestellten Dipolfelder 12-15 liegen für den Fall der gleichphasigen Speisung an den Punkten 16, 17, 18 und 19 symmetrisch zum Mast, während bei phasenverschobener Speisung (Drehfeld) durch die zum Ausgleich der unterschiedlichen Phasen vorgenommene räumliche Versetzung die Strahlungsschwerpunkte an den Punkten 20, 21,22 und 23 liegen. Bei der Übertragung grösserer Frequenzbereiche, die eine Abweichung von der Mittenfrequenz ergeben, treten bei dieser bekannten Art der Strahleran- ordnung tiefe Einbrüche im Strahlungsdiagramm auf, wobei für einen Frequenzbereich von f = 0, 85 fm bis f = 1, 18 fm (fm = Mittenfrequenz) die kleinsten Werte von E/Emax bei 0, 5 liegen.
Zum breitbandi- gen Ausgleich dieser Einbrüche werden die Dipolfelder 12 und 14 entgegen dem Umlaufsinne der Drehfeldspeisung um den Winkel 01. gedreht. Als Drehpunkte sind dabei die Strahlungsschwerpunkte 20 und 22 verwendet. Für die Speisung der einzelnen Strahler ist dabei angenommen, dass dem Dipolfeld 12 die Phase 00, dem Dipolfeld 13 die Phase 900, dem Dipolfeld 14 die Phase 1800 und dem Dipolfeld 15 die
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Phase 2700 zugeordnet ist. Diese Phasenunterschiede werden zweckmässigerweise so erzeugt, dass den Dipolfeldern 12 und 14 Speisekabel gleicher Länge zugeordnet sind, wobei das Dipolfeld 14 mit umge- kehrter Polung angeschlossen ist. Die Zuleitungen zu den Feldern 13 und 15 sind um Xm/4 kürzer gewählt und die Speiseleitung zum Feld 15 ist zusätzlich umgepolt.
Bei wachsender Frequenz nehmen deshalb die Differenzen der Speisephasen zwischen den Feldern 12 und 13 sowie 14 und 15 zu, während sie zwischen den Feldern 13 und 14 sowie 15 und 12 abnehmen. Dementsprechend schliessen die Hauptstrahlungsrich-
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dessen maximale Einbrüche im Bereich von 0, 85 fm bis 1, 18 fm über dem Wert E/Emax = 0, 5 lie- gen.
In Fig. 3 sind an den Seiten eines quadratischen Mastes 31 die Dipolfelder 32, 33, 34 und 35 ange- ordnet, die aus vor einer Reflektorwand angebrachten Ganzwellendipolen bestehen. Die Strahlungsschwer- punkte der Dipolfelder in der dargestellten Anordnung sind mit 36 - 39 bezeichnet. Allgemein ist bei n in einer Ebene rings um einen Mast angeordneten Strahlern der Phasenschritt 360/n Grad. Zum Ausgleich der durch die unterschiedlichen Phasen bei Drehfeldspeisung bedingten Einbrüche im Strahlungsdiagramm werden die Strahler in der in Fig. 2 erläuterten Weise längs der Mastseiten derart verschoben, dass zwischen beiden Strahlern etwa im Bereich der Winkelhalbierenden zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen sich wieder die Strahlungen der benachbarten Felder gleichphasig überlagern.
Für eine gleichmässige räumliche Verschiebung ergibt sich bei der dargestellten Anordnung längs der Mastseiten eine Versetzung von "}, m/4. 2für jedes Strahlerfeld. Dabei bleiben bei den bekannten Anordnungen auch nach der Verschiebung die Abstände der Strahlungsschwerpunkte konstant und entsprechen etwa den Werten, wie sie bei einer gleichphasigen Speisung aller Strahler vorgesehen sind. Die Lage der Strahlungsschwerpunkte bei gleichphasiger Speisung ist mit 36, 40, 38 und 41 bezeichnet, wobei die Verbindungslinien der Strahlungsschwerpunkte 36, 40, 38 und 41 ein Quadrat ergeben.
Bei der vorliegenden Antennenanordnung soll die Speisung der Strahler in der Weise erfolgen, dass dem Dipolfeld 32 die Phase 00, dem Dipolfeld 33 die Phase 900 und dem Dipolfeld 34 die Phase 1800 und dem Dipolfeld 35 die Phase 2700 zugeordnet ist.
Dabei ist angenommen, dass die Speisephase von 1800 für das Dipolfeld 34 durch Umpolen der Anschlussleitung erzeugt ist und die Felder 32 und 34 gleich lange Anschlusskabel erhalten. Die Speisekabel für die Felder 33 und 35 sind um Xm/4 kürzer gewählt, wobei die Anschlüsse an das Feld 35 zusätzlich umgepolt sind. Daraus ergibt sich, dass bei einer grösseren Frequenz als der Mittenfrequenz fm, für die die Kabellängen ausgelegt sind, der Phasenunterschied zwischen den Dipolfeldern 32 und 33 grösser wird als 900, während die Phasendifferenz zwischen dem Dipolfeld 33 und dem Dipolfeld 34 dementsprechend kleinere Werte annimmt, weil der Phasenwinkel von 1800 für das Dipolfeld 34 durch Umpolen erzeugt wird und deshalb frequenzunabhängig ist.
Die Phasendifferenz zwischen dem Dipolfeld 34 und dem Dipolfeld 35 wird bei wachsender Differenz ebenfalls grösser als 900, während umgekehrt die Phasendifferenz zwischen dem Dipolfeld 35 und dem Dipolfeld 32 entsprechend kleiner wird als 900. Wenn die Anordnung dieser Strahler in der bisher üblichen Weise vorgenommen wird, wobei der Schwerpunktsabstand gleichbleibend etwa Xm beträgt, ergeben sich Einbrüche des Strahlungsdiagrammes, die im Bereich von 0, 85 bis 1, 15 fm bis auf den Wert E/Emax = 0, 5 herunterreichen.
Durch die Versetzung der Strahlerfelder in der Weise, dass bei zunehmenden Phasendifferenzen zwischen den Strahlern der Abstand der Strahlungsschwerpunkte der Dipolfelder vergrössert und dementsprechend bei kleiner werdenden Phasendifferenzen verkleinert wird, ergeben sich die dargestellten Strahlungsdiagramme, deren maximale Einbrüche beim gleichen Frequenzbereich nur bis-auf die Werte E/Emax = 0, 56 zurückgehen. Der Abstand d zwischen den Strahlungsschwerpunkten 36 und 37 sowie den Strahlungsschwerpunkten 38 und 39 beträgt-dabei etwa lez während der Abstand d2 zwischen den Punkten 37 und 38 bzw. 39 und 36 nur 0, 75 Xm ist.
Der Verlauf des Strahlungsdiagrammes ist dabei für die verschiedenen Frequenzen aufgetragen, wobei die Kurve 42 den Verlauf bei f = fm, die gestrichelte Kurve 43 den Verlauf bei f = 0, 85 fm und die strichpunktierte Kurve 44 den Verlauf bei f = 1, 18 fm zeigt. Die Veränderung der Lage der Strahler kann in verschiedener Weise vorgenommen werden, wobei z. B. beide benachbarte Strahler oder nur einer verschoben werden. Die Versetzung der Strahlungsschwerpunkte beträgt für das dargestellte Strahlungsdiagramm in der Richtung der Winkelhalbierenden zwischen den Hauptstrahlungs- richtungen etwa Am/4, wobei Am auf die Mittenfrequenz fm bezogen ist.
Es ergibt sich eineweitere Verbesserung der Gleichförmigkeit des Strahlungsdiagrammes, wenn diese Versetzung kleiner gewählt wird als Am/4. Anders ausgedrückt heisst dies, dass die Versetzung auf eine Frequenz bezogen wird, die grösser ist als fm.
Fig. 4 zeigt eine zur Erzeugung eines Rundstrahldiagrammes dienende Antennenanordnung, bei
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der an den Seiten eines quadratischen Mastes 50 die Dipolfelder 51, 52, 53 und 54 angeordnet sind, die aus vor einer Reflektorwand angeordneten Ganzwellendipolen bestehen. Die Strahlungsschwerpunkte der Dipolfelder sind mit 55, 56, 57 und 58 bezeichnet, wobei angenommen ist, dass die Spei-
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dem Dipolfeld 52 die Phase 900 usw. zugeordnet ist. Die Dipolfelder 51 und 53 sind in der in Fig. 1 beschriebenen und dargestellten Weise in ihrer Hauptstrahlungsrichtung um den Winkel Cl gegen den Umlaufsinn des Drehfeldes verdreht, wodurch die im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterte Verbesserung des Strahlungsdiagrammes auftritt.
Neben der Verdrehung dieser Dipolfelder ist dabei die räumliche Versetzung bzw. die Verschiebung der Seitenflächen des Mastes 50 unterschiedlich gewählt. Daraus ergeben sich unterschiedliche Abstände zwischen den Strahlungsschwerpunkten der einzelnen Dipolfelder, wobei der Abstand d zwischen den Strahlungsschwerpunkten der Dipolfelder 51 und 52 bzw.
53 und 54 einerseits und der Abstand d2 zwischen den Strahlungsschwerpunkten der Dipolfelder 52 und 53 bzw. 54 und 51 anderseits so gewählt ist, dass d/d2 = 1, 15 beträgt. Die Wahl dieser unterschiedlichen Schwerpunktsabstände ist nach der Regel vorgenommen, dass für mit zunehmender Frequenz grö- sser werdende Phasendifferenzen grössere Schwerpunktsabstände vorgesehen sind, während für diejenigen Strahlungsschwerpunkte, zwischen denen die Phasendifferenz mit wachsender Frequenz kleiner wird, auch kleinere Schwerpunktsabstände gewählt werden. Auf Grund der in Fig. 3 beschriebenen Speisungsart der Strahler wird die Phasendifferenz zwischen den Dipolfeldern 51 und 52 sowie 53 und 54 grösser, während zwischen den Dipolfeldern 52 und 53 sowie 54 und 51 mit wachsender Frequenz kleinere Phasendifferenzen auftreten.
Ausserdem ist zur weiteren Verbesserung des Rundstrahldiagrammes die räumliche Versetzung der Strahlungsschwerpunkte bzw. deren Verschiebung längs der Mastseiten kleiner gewählt, als dies bei bekannten Anordnungen vorgesehen ist. Normalerweise wird die Versetzung so vorgenommen, dass sich etwa im Bereich der Winkelhalbierenden zwischen den Dipolfeldern bei der Mittenfrequenz fm die Strahlungen der einzelnen Dipolfelder gleichphasig überlagern.
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jedoch zur Erzielung eines breitbandig gleichmässigeren Rundstrahlungsdiagrammes die Versetzung nur zu 0, 22 Am vorgenommen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Frequenz, auf welche die räumliche Versetzung der Strahlungsschwerpunkte bezogen wird, nicht der Mittenfrequenz fm, sondern einer grösseren Frequenz, nämlich etwa 1, 14 fm entspricht. Der Winkel a für die Verdrehung der Hauptstrahlungsrichtungen der Dipolfelder 51 und 53 beträgt 50. Das sich ergebende Strahlungsdiagramm ist für verschiedene Frequenzen in Zuordnung zu der Antennenanordnung ebenfalls in Fig. 4 dargestellt.
Die ausgezogene Linie 59 zeigt den Verlauf der Feldstärke für die Frequenz 0, 85 fmt während die gestrichelte Kurve 60 den Verlauf für die Frequenz fm und die strichpunktierte Kurve 61 den Verlauf für die Frequenzen f = 1, 18 fm angibt. Bei der dargestellten Antennenanordnung wurden, hiebei vor einer Reflektorwand angebrachte stark verkürzte Ganzwellendipole mit einem Schlankheitsgrad von etwa 15 verwendet.
Gegenüber einer in der herkömmlichen Weise aufgebauten, im Drehfeld gespeisten und einfach räumlich versetzten Antennenanordnung, deren tiefste Einbrüche für den gleichen Frequenzbereich bis zum Wert E/Emax = 0, 5 reichen, ergibt sich also eine wesentlich gleichmässigere Feldstärkekurve, so dass bei vorgegebener Unrundheit des Strahlungsdiagrammes mit dieser Antennenanordnung ein grösserer Frequenzbereich übertragen werden kann.
Zur Erzielung einer scharf gebündelten Vertikalcharakteristik können mehrere Dipolfelder übereinander angeordnet werden, wobei auch in der Vertikalen die in der Horizontalen beschriebenen Massnahmen anwendbar sind. Bei der Antenne nach Fig. 5 ist angenommen, dass der Strahler 62 mit voreilender Phase gegenüber dem Strahler 63 gespeist wird. Zum Ausgleich dieses Phasenunterschiedes wird in bekannter Weise eine räumliche Versetzung der Strahler in der Art vorgenommen, dass der mit d bezeichnete Abstand der Strahlungsschwerpunkte in der mit H bezeichneten Richtung der Winkelhalbierenden zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen der Einzelstrahler 62 und 63 so gross ist, wie dem als Wellenlänge ausgedrückten Phasenunterschied entspricht.
Werden deshalb die beiden Strahler 62 und 63 mit 90 Phasenunterschied gespeist, so beträgt diese räumliche Versetzung d = ^-/4. Wenn dabei der Abstand D der Strahlungsschwerpunkte senkrecht zur Hauptstrahlungsrichtung beibehalten wird, hat diese Antennenanordnung die gleiche Basisbreite wie die Anordnung nach Fig. 1 und ergibt deshalb im wesentlichen auch das gleiche Strahlungsdiagramm, sofern man von geringfügigen Änderungen in den Seitenzipfeln der Strahlung absieht. Bei Übertragung eines grösseren Frequenzabstandes wurde bisher sinngemäss der Abstand d der Strahlungsschwerpunkte so gewählt, dass bezogen auf die Mittenfrequenz fm etwa die Phasenverschiebung zwischen den Strahlern durch die räumliche Versetzung aufgehoben wurde.
Demgegenüber sieht die Erfindung eine räumliche Versetzung in der Weise vor, dass
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der Abstand d auf eine Wellenlänge bezogen wird, die einer oberhalb der Mittenfrequenz des zu übertragenden Frequenzbandes liegenden Frequenz entspricht. Längenmässig ausgedrückt bedeutet dies, dass der Abstand d kleiner zu wählen ist, als bei der üblichen Abstimmung auf die Mittenfrequenz.
In Fig. 6 ist eine zur Rundstrahlung verwendete Antennenanordnung mit den zugehörigen Strahlungsdiagrammen für verschiedene Frequenzen dargestellt. Für den Aufbau dieser Antennenanordnung wurden verkürzte Ganzwellendipole mit einem Schlankheitsgrad von etwa 15 verwendet, wobei die
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und dem Feld 77 die Phase 2700 zugeordnet war. Allgemein gilt bei n Feldern für den Phasenschritt Ag von einem Strahler zum andern die Beziehung A = 360/ Grad. Zur Erzeugung der Phasenschritte wurden den Dipolfeldern 74 und 76 Speisekabel gleicher Länge zugeordnet und dabei die Anschlussstellen an das Feld 76 umgepolt (entsprechend 1800 Phasenunterschied). Die Zuleitung zum Feld 75 ist ebenso wie die des Feldes 77 um Xm/4 kürzer als die der Felder 74 und 76, wobei das Feld 77 zusätzlich umgepolt wird.
Diese Längen sind auf dieMittenfrequenz fm bezogen. Bei Verschiebung der Strahlungsschwerpunkte in der Weise, dass zum Ausgleich dieser Phasenverschiebung bei der Mittenfrequenz in Richtung der Winkelhalbierenden die resultierende räumliche Versetzung der Strahlungsschwerpunkte Xm/4 beträgt. er-
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angegebenen Werte gelten unter der Annahme, dass der übertragene Frequenzbereich zwischen F = 0, 85 fm und f = 1, 18 fm liegt, wobei fin der Mittenfrequenz, gebildet aus dem geometrischen Mittel der obersten und untersten Frequenz des zu übertragenden Frequenzbereiches, entspricht.
Die dargestellten Strahlungsdiagramme zeigen dagegen den Verlauf der Feldstärke, wenn die Dipolfelder nur um das 0, 77-fache desjenigen Wertes verschoben werden, der einer auf die Mittenfrequenz fjyy bezogenen Ver- setzung entspricht. Bezogen auf die Wellenlänge bedeutet dies, dass die Frequenz, auf die die räumliche Versetzung zurückgeführt wird, den Wert fin/0 77 = 1, 3.
fm hat. Die räumliche Versetzung der Strahler ist demnach bei der dargestellten Antennenanordnung auf eine Frequenz bezogen, die sogar ausserhalb des zu übertragenden Frequenzbereiches liegt, der im vorliegenden Falle bei f = 1, 18 fm
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dargestellten erfindungsgemässen Antennenanordnung liegen demnach über dem Wert von E/Emax = 0, 5, der sich bei einer Versetzung bezogen auf die Mittenfrequenz und bei gleicher Speisungsart als tiefster Einbruch ergibt. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die dargestellten Antennenanordnungen beschränkt, sondern kann bei einer grösseren oder kleineren Zahl von an einem Mast angeordneten Strahlern Verwendung finden.
Bei mehrstöckigen Antennen kann ausserdem eine mechanische Verdrehung je zweier übereinander angeordneter Rundstrahlungseinheiten um 900 und eine entsprechende phasenverschobene Speisung verwendet werden. Für die Erzeugung von vertikalen Strahlungsdiagrammen, die ebenfalls für einen grösseren Frequenzbereich möglichst gleichmässig bleiben sollen, lassen sich die in einer horizontalen Ebene vorgenommenen Verschiebungen der Strahlerele- mente in analoger Weise auch auf vertikal gestaffelte und mit unterschiedlicher Phase gespeiste Strahleranordnungen anwenden.
PATENTANSPRÜCHE : '1. Ant3nnenanordnung, bestehend aus mit unterschiedlicher Phase gespeisten Strahlern, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstrahlungsrichtungen derjenigen Strahler (12 und 13 ; 14 und 15), beide- nen die Phasendifferenz der Speisephasen mit zunehmender Frequenz grösser wird, einen grösseren Winkel miteinander einschliessen als die Hauptstrahlungsrichtungen von Strahlern (13 und 14 ; 15 und 12), bei denen die Phasendifferenz der Speisephasen mit zunehmender Frequenz abnimmt (Fig. 2).