<Desc/Clms Page number 1>
De uitvinding heeft betrekking op een antennesysteem voor ultra korte golven, bijvoorbeeld omroepantenne voor televisie- of FM zenders of antenne voor een radiobaken.
Teneinde een groot gebied te kunnen bestrijken stelt men dergelijke antennes hoog'op, bijvoorbeeld in de top van een hoge mast en past men een sterke bundeling toe naar. het horizon- tale vlak. Hiertoe bestaat een dergelijke antenne in het algemeen uit een aantal verticaal boven elkaar geplaatste stralers, die in dezelfde faze gevoed worden of uit een helixantenne. De sterke bundeling brengt het bezwaar met zich, dat het stralingsdiagram in verticale richting bestaat uit een hoofdlob en een aantal @ nevelobben waartussen richtingen zijn, waarin geen straling plaats vindt. Dergelijke nulrichtingen treden op onder hoeken van slechts enkele graden met de horizontale richting , waardoor in de naaste omgeving van de zender zones optreden, waar geen
<Desc/Clms Page number 2>
ontvangst mogleijk is.
Dit is in het bijzonder hinderlijk indien de antenne, zoals veelal het geval is, in of nabij een g rote stad is opgesteld.
Het is reeds bekend om deze dode zones op te heffen door een hulpantenne toe te passen, die een hulpstraling oplevert die de nulrichtingen op vult. De hulpantenne wordt over het algemeen zodanig opgesteld, dat haar stralingscentrum op dezelfde verticale lijn ligt als het stralingscentrum van het hoofdantenne- systeem, waardoor een gelijkmatige werking in alle horizontale richtingen wordt verkregen. Een moeilijkheid bij toepassing van een dergelijke hulpstraling bestaat daarin, dat deze hulpstraling kan interfereren met de hoofdstraling, zodat weliswaar de oor- spronkelijke nulrichtingen van het hoofdantennesysteem worden opgeheven, doch dat nieuwe nulrichtingen ontstaan. Men heeft daar- om reeds voorgesteld de polarisatierichting van de hulpstraling over 90 te draaien ten opzichte van die van de hoofdstraling.
Dit heeft echter het bezwaar dat speciale ontvangantennes moeten worden toegepast, waarvan de polarisatierichting afhankelijk is van de plaats van ontvangst en eventueel draaibaar moet zijn om de verschillende polarisatierichtingen van verschillende zen- ders te kunnen ontvangen. Bovendien is als gevolg van reflecties, 'bijvoorbeeld tegen nabij gelegen gebouwen, een draaiing van het polarisatievlak niet uitgesloten. Ook is reeds voorgesteld het hoofdantennesysteem en de hulpantenne verticaal boven elkaar op te stellen, zodat tengevolge van de door het hoogteverschil optredende interferentie een opvulling van de nulrichtingen zal plaatsvinden. Een betrouwbare werking wordt met deze bekende systemen echter niet verkregen.
Ook is het mogelijk de ver- schillende stralers van het hoofdantennesysteem met ongelijke sterkte en/of faze te voeden, hetgeen echter gecompliceerd is en in de praktijk moeilijk is te verwezenlijken, omdat de ver- schillende elementen via de voedingslijnen en via straling met
<Desc/Clms Page number 3>
elkaar zijn gekoppeld en elkaar dus beinvloeden.
De uitvinding voorziet in een eenvoudige en doel- treffende oplossing van het probleem. Volgens de uitvinding valt het stralingscentrum van de hulpantenne samen met dat van de hoofdantenne en worden de beiden antennes met een zodanige faze gevoed, dat in elk punt van het horizontale vlak door de genoemde stralingscentra een fazeverschuiving van 90 tussen de beide stralingen optreedt.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.
In Fig.l is schematisch een zendantennesysteem Z weergegeven, dat is opgesteld in de top van een hoge mast M. Het antennesysteem bestaat uit een hoofdantenne en een hulpantenne.
De hoofdantenne bestaat bijvoorbeeld uit een aantal verticaal boven elkaar opgestelde in dezelfde faze' gevoede stralerelementen of di-polen Al, A2, A3, A4, A5 en A6, zoals is weergegeven in fig. 2. Daar de stralingen van de verschillende stralers in horizontale richting dezelfde faze bezitten zullen deze stralin- gen elkaar ondersteunen en ontstaat in horizontale richting een stralingsmaximum SM zoals is weergegeven in fig.l. In richtingen echter, die van de horizontale afwijken en daarmee bijvoorbeeld hoek a maken, zoals is aangegeven in fig.2, vertonen de deel- stralingen van de afzonderlijke elementen een fazeverschil, zodat zij elkaar ten dele tegenwerken en in bepaalde richtingen N1 N2, zoals is weergegeven in fig.l, elkaar zelfs geheel zullen uit- doven.
Aldus wordt een stralingsdiagram verkregen bestaande uit een aantal lobben Ll, L2, L3. Zoals bekend is zijnde fazen van de stralingen van de opeenvolgende lobben aan elkaar tegengesteld.
Een ontvangantenne R, die toevallig is opgesteld in een nul- richting N1 N1 enzovoort zal dus geen straling van het hoofdan- tennesysteem ontvangen. Teneinde dit bezwaar op te heffen is volgens de uitvinding in het stralingscentrum, dat wil zeggen het geografische middelpunt van het hoofdantennesysteem een hulpstra- ler AO opgesteld, welke met een fazeverschil van 90 ten opzichte
<Desc/Clms Page number 4>
van de stralers Al, A2, enzovoort van het hoofdantennesysteem wordt gevoed en een hulpstralingsdiagram H met geringe bundeling geeft, zoals is aangegeven in fig.l. Door het samenvallen van de stralingscentra der beide antennes wordt een fazeverschil van 90 gewaarbord in allerichtingen, zodat de beide stralingen elkaar ook in geen enkele richting kunnen opheffen.
Zou de hulpstraler AO niet in het stralingscentrum van de hoofdantenne zijn opgesteld doch bijvoorbeeld op de plaats AO volgens fig.2, dan zou het fazeverschil tussen de hoofdstraling en de hulpstra- ling afhankelijk zijn van deverticale richting, met andere woorden niet constant zijn en zou dus het gevaar optreden, dat in bepaalde richtingen deze stralingen elkaar dus toch weer zouden kunnen opheffen.
In fig.3 is bij wijze van voorbeeld een rondstraal- antenne met horizontale polarisatie weergegeven. De hoofdantenne be staat hierbij uit een aantal verticaal boven elkaar opgestelde gekruiste di-polen A1 B1 A2, B2 enzovoort A6, B6. De di-polen Al, A2, A3, A4, A5 en A6 worden-in dezelfde faze gevoed door middel van een schematisch aangegeven Lecherlijn VI en de di- polen Bl, B2, B3, B4 B5 en B6 door een Lecherlijn V2, die over de fazeverschuivende inrichting P met de Lecherlijn VI is gekop- peld, zodanig dat de di-polen van elk paar een onderling faze- verschil van 90 vertonen. Zoals bekend is wordt door eender- gelijk antennesysteem een horizontaal gepolariseerd, in hori- zontale richting ongericht, draaiveld opgewekt.
Teneinde de nulrlchtingen in verticale richting op te heffen is in het stralingsmiddelpunt van het hoofdantennesysteem de gekruiste di pool AO, BO opgesteld, waarbij de di-pool AO dezelfde richting heeft als de di-polen Al, A2 enzovoort en de di-pool BO dezelfde richting als de'di-polen Bl, B2 enzovoort. De di-pool AO wordt echter gevoed door de Lecherlijn V2 en de di-pool BO door de Lecherlijn VI, zodat de straling van de di-pool AO een faze- verschil heeft van 90 ten opzichte van die van de stralers Al, A2 enzovoort, terwijl evenzo de straling van di-pool BO een
<Desc/Clms Page number 5>
fazeverschil van 90 heeft ten opzichte van die van d e stralers
Bl, B2 enzovoort.
Het di-poolpaar AO BO wekt aldus eveneens een horizontaal gepolariseerd draaiveld op, welk draaiveld 90 . voorijlt of naijlt bij de hoofdstraling.
In de practijk past men soms een hoofdantennesysteem toe, waarvan het hoofdstralingsmaximum niet volkomen horizon- taal gericht is, doch volgens een kegeloppervlak verloopt, waar- van de beschrijvende een hoek van enkele graden met het horizon- tale vlak maken. Een dergelijk antennesysteem behoeft geometrisch niet geheel symmetrisch te zijn ,doch ook in dit geval kan men een punt aanwijzen, waar de hoofdstraling schnbaar zijn oorsprong heeft. Dit punt is het stralingscentrum van het systeem. **WAARSCHUWING** Einde van DESC veld kan begin van CLMS veld bevatten **.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to an ultra-short wave antenna system, for example broadcast antenna for television or FM transmitters or antenna for a radio beacon.
In order to be able to cover a large area, such antennas are set up high, for example in the top of a high mast, and strong beaming is applied to. the horizontal plane. For this purpose, such an antenna generally consists of a number of radiators placed vertically one above the other, which are fed in the same phase, or of a helical antenna. The strong beaming entails the drawback that the radiation diagram in vertical direction consists of a main lobe and a number of nebulae lobes between which there are directions in which no radiation takes place. Such zero directions occur at angles of only a few degrees to the horizontal direction, resulting in zones in the vicinity of the transmitter where no
<Desc / Clms Page number 2>
reception is possible.
This is particularly annoying if the antenna, as is usually the case, is set up in or near a large city.
It is already known to eliminate these dead zones by using an auxiliary antenna, which produces an auxiliary radiation that fills the zero directions. The auxiliary antenna is generally arranged so that its radiation center is on the same vertical line as the radiation center of the main antenna system, thereby providing smooth operation in all horizontal directions. A difficulty in using such auxiliary radiation consists in that this auxiliary radiation can interfere with the main radiation, so that although the original zero directions of the main antenna system are canceled, new zero directions are created. It has therefore already been proposed to rotate the polarization direction of the auxiliary radiation by 90 ° with respect to that of the main radiation.
However, this has the drawback that special receiving antennas have to be used, the polarization direction of which depends on the place of reception and which must optionally be rotatable in order to be able to receive the different polarization directions from different transmitters. Moreover, a rotation of the polarization plane is not excluded as a result of reflections, for instance against nearby buildings. It has also already been proposed to arrange the main antenna system and the auxiliary antenna vertically one above the other, so that as a result of the interference occurring due to the difference in height, the null directions will be filled. However, reliable operation is not obtained with these known systems.
It is also possible to supply the different radiators of the main antenna system with unequal strength and / or phase, which, however, is complicated and difficult to realize in practice, because the different elements via the feed lines and via radiation with
<Desc / Clms Page number 3>
are linked and thus influence each other.
The invention provides a simple and effective solution to the problem. According to the invention, the radiation center of the auxiliary antenna coincides with that of the main antenna and the two antennas are fed with such a phase that in each point of the horizontal plane through the said radiation centers a phase shift of 90 degrees occurs between the two radiations.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 schematically shows a transmitting antenna system Z, which is arranged in the top of a high mast M. The antenna system consists of a main antenna and an auxiliary antenna.
The main antenna consists, for example, of a plurality of radiators arranged vertically one above the other in the same phase fed radiator elements or dipoles A1, A2, A3, A4, A5 and A6, as shown in FIG. 2. Since the radiations from the different radiators are horizontal. in the same phase, these radiations will support each other and in the horizontal direction a radiation maximum SM is formed as shown in fig. However, in directions which deviate from the horizontal and thereby make angle α, for example, as indicated in Fig. 2, the partial radiations of the individual elements have a phase difference, so that they partially counteract each other and in certain directions N1 N2, such as is shown in Fig. 1, will even completely cancel each other out.
Thus, a radiation diagram is obtained consisting of a number of lobes L1, L2, L3. As is known, phases of the radiations from the successive lobes are opposite to each other.
Thus, a receive antenna R, which happens to be arranged in a zero direction N1, N1, and so on, will not receive radiation from the main antenna system. In order to overcome this drawback, according to the invention, in the radiation center, i.e. the geographic center of the main antenna system, an auxiliary radiator A0 is arranged, which has a phase difference of 90 from
<Desc / Clms Page number 4>
of the radiators A1, A2, etc. of the main antenna system is supplied and gives an auxiliary low beam radiation diagram H, as shown in FIG. Due to the coincidence of the radiation centers of the two antennas, a phase difference of 90 is detected in all directions, so that the two radiations cannot cancel each other out in any direction.
If the auxiliary radiator A0 were not arranged in the radiation center of the main antenna but, for example, at the position A0 according to Fig. 2, the phase difference between the main radiation and the auxiliary radiation would depend on the vertical direction, in other words it would not be constant and would be thus there is a danger that in certain directions these radiations could cancel each other out.
By way of example, Fig. 3 shows an omnidirectional antenna with horizontal polarization. The main antenna here consists of a number of crossed di-poles A1, B1 A2, B2 and so on, A6, B6, arranged vertically one above the other. The di-poles A1, A2, A3, A4, A5 and A6 are supplied in the same phase by means of a schematically indicated Lecher line VI and the di-poles B1, B2, B3, B4, B5 and B6 by a Lecher line V2, which is coupled across the phase-shifting device P to the Lecher line VI such that the dipoles of each pair have a 90 degree mutual phase difference. As is known, a horizontally polarized, non-directional, rotating field is generated by such an antenna system.
In order to cancel the zero directions in the vertical direction, in the center of radiation of the main antenna system, the crossed di-pole A0, BO is arranged, the di-pole A0 having the same direction as the di-poles A1, A2 and so on and the di-pole BO the same. direction as the di-poles B1, B2 and so on. However, the di-pole A0 is fed by the Lecher line V2 and the di-pole BO by the Lecher line VI, so that the radiation from the di-pole A0 has a phase difference of 90 from that of the radiators A1, A2 and so on. , while likewise the radiation from di-pole BO is a
<Desc / Clms Page number 5>
phase difference of 90 compared to that of the radiators
Bl, B2 and so on.
The dipole pair AO BO thus also generates a horizontally polarized rotating field, which rotating field 90. leads or lags behind with the main radiation.
In practice, a main antenna system is sometimes used, the main radiation maximum of which is not directed completely horizontally, but which runs along a conical surface, the generating set of which is at an angle of a few degrees with the horizontal plane. Such an antenna system does not have to be geometrically symmetrical, but also in this case a point can be indicated where the main radiation apparently originates. This point is the radiation center of the system. ** WARNING ** End of DESC field may contain beginning of CLMS field **.