Antennenanordnung mit mebreren praktisch in einer Ebene liegenden <B>Rahmenantennen.</B> Die Erfindung betrifft eine Antennen- anordnung mit mehreren praktisch in einer Ebene liegenden Rahmenantennen.
Dieselbe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von in einer geraden Linie liegen den Rahmen durch die beiden Leiter einer Cbertragungsleitung gebildet. wird, wobei der Abstand der Rahmen derart ist, da.ss die Mitten der die Rahmen bildenden Leiterstücke in der Nähe von Strommaxima liegen.
In den Fig. 1, 2, 5, 6, 7 und 8 der bei liegenden Zeichnung sind sechs beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung darge stellt, während die Fig. 3 und 4 Diagramme zeigen.
In Fig. 1 stellt 10 eine übertragungsein- richtung dar, die entweder ein Sender oder ein Empfänger sein kann. Die Übertragungs leitung .I1 dient zur Verbindung der Über tragungseinrichtung 10 mit einer Reihe von in einer geraden Linie liegenden Rahmen antennen, die allgemein mit 12 bezeichnet. sind. Die untereinander gleichen Rahmen sind aus zwei Leitern 13 und 1.1 einer Übertra gungsleitung aufgebaut, die praktisch in der selben horizontalen Ebene angeordnet. sind und einander kreuzen. Die Leiter 13 und 14 sind an den Kreuzungspunkten voneinander isoliert und sind an dem von der Einrichtung 10 entfernten Ende offen, so dass auf den Leitern 13, 14 eine stehende Welle entsteht.
Die Längen der Leiterstücke zwischen je zwei benachbarten Kreuzungspunkten ist gleich i/2, wobei 2, die Arbeitswellenlänge ist. So wirkt jeder Rahmen für den nachfolgenden Rahmen als ein Impedanztransformator, der die Impedanz am Ausgangsende unverändert auf das Eingangsende überträgt. Eine ein zelne Rahmenantenne der dargestellten Art hat, wie bekannt, in der Rahmenebene eine Antennencharakteristik, wie sie in Fig. 3 ge zeigt. ist.
Die gesamte Antennenanordnung wird in dieser Ebene ein scharfes Richt diagramm besitzen, wie es in Fig. 4 unter Vernachlässigung von Nebenblättern gezeigt ist, wobei angenommen ist, dass die ganze An ordnung relativ kurz ist. Die Rahmen der in Fig. 2 allgemein mit 22 bezeichneten Anten nenanordnung haben quadratische Form, statt angenähert Kreisform wie im Falle Fig. 1.
Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass bei den gewählten Abmessungen der Rahmen (zwei Rahmenseiten = @/2) und bei den vor gesehenen Kreuzungen der Leiter die Ströme und damit auch die Strommaxima in jedem Rahmen auf derselben Seite der Rahmenreihe in derselben Richtung fliessen, wie durch die Pfeile in Fig. 2 angegeben ist. Die Rahmen werden also alle gleichphasig erregt. Wenn es gewünscht wird, kann nur ein Teil von jeder Halbwellenleitungslänge zum Aufbau eines Rahmens verwendet werden.
In solch einem Fall würden die Rahmen in der Nähe der Strommaximumzone von jeder Halbwel- lenstrecke aufgebaut werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Der übrige Teil der Halbwellen leitumgslänge dient als Speiseleitung und strahlt nicht.
Der räumliche Abstand d zwischen den Mitten der strahlenden Rahmen kann ver schieden gross gewählt wegen, trotzdem die Strommaxima genau in den Punkten A, B, <I>C, D, E</I> vorgesehen sind.
Im Falle von Fig. 7 ist längs den Leitern gemessen AB<I>= BO</I> ---- <I>CD = DE =</I> A/2, während anderseits gilt d < A/2. Im Falle von Fig. 8 beträgt dagegen die elektrische Länge zwischen aufeinanderfolgenden Rahmen eine Wellenlänge, indem PQ <I>=</I> QR <I>= A</I> ist.
In die sem Fall ist ein Überkreuzen in der Speise leitung zwischen aufeinanderfolgenden Rah men nicht. erforderlich, und der räumliche Abstand zwischen den Rahmen kann irgend einen Wert haben bis zu einer Wellenlänge, das heisst d < A.
In der Anordnung der Fig. 7 und 8 kann gegebenenfalls der räumliche Abstand der Rahmen eingestellt werden, ohne die Grösse der Rahmen und den Abstand der Leiter von einander zu verändern, und zwar durch tele- skopartige Verschiebung ineinander der Teile der Übertragungsleitung zwischen aufeinan derfolgenden Rahmen; die Leiterlänge zwi schen den Punkten g und B bzw. P und Q darf aber nicht stark von 7J2 bzw.<I>7</I> abwei chen, Diese Einstellung ist daher hauptsäch lich dann zweckmässig, wenn die Betriebsfre quenz veränderbar ist.
Eine Abstandsänderung der Rahmenmit telpunkte kann in den Fig. 2 und 5 gezeigten Antennenanordnungen durch Änderung des Scheitelwinkels der Rahmen erreicht werden. Dies ändert die Antennencharakteristik der einzelnen Rahmen etwas, aber dieser Einfluss ist im allgemeinen unwichtig, wenn die Ver zerrung aus der quadratischen Normalform der Rahmen nicht gross ist.
Wenn die Antennenanordnung sehr lang ist, das heisst viele Rahmen von der Über- tragimgsleitung gebildet werden, wird eine relativ grosse fortschreitende Welle neben der stehenden Welle auftreten, ähnlich wie bei Langdrahtantennen. Dies verändert das Strahlungsdiagramm der Antennenanord nung, da sich die Strahlung der fortschrei tenden Welle der Strahlung der stehenden Welle überlagert, aber in einigen Fällen kann dies nützlich sein.
Es ist oft wünschenswert, die einzelnen Antennen @ einer Antennenanordnung gleich- phasig, aber mit unterschiedlichen Strömen zu erregen, wie z. B. im Fall einer binomi schen Antennenanordnung. Eine Speisung mit unterschiedlichen Strömen wird bei der Anordnung nach Fig. 5 dadurch erreicht, dass die Impedanz der einzelnen aufeinanderfol genden Rahmen immer grösser wird.
Nach Fig. 5 verbindet die Übertra- giingsleitung 50 die Antennenanordnung mit irgendeinem gewünschten Hochfrequenzgerät (Sender oder Empfänger). Mit der Leitung 50 ist eine Übertragungsleitung verbunden, deren zwei Teile 51. bzw. 52 die Rahmen 53, 54 und 55 bzw. 56, 57 und 58 bilden. Die Rahmen 53 und 56 sind aus relativ breiten Leitern hergestellt und haben so eine niedri gere Impedanz als die nachfolgenden Rahmen paare 54, 57 und 55, 58, die aus schmäleren Leitern hergestellt sind.
Die Rahmen 53, 56 nehmen so einen grösseren Strom auf als die Rahmen 54, 57 und diese wiederum führen einen grösseren Strom als die Rahmen 55, 58. Eine Kreuzung 59 ist in der Leitung 52 vor gesehen, so dass alle Rahmen gleichphasig erregt werden.
In Fig. 6 ist ein anderer Weg zur Er reichung einer unterschiedlichen Strahlungs leistung der Antennen in einer solchen An tennenanordnung gezeigt. In dieser Antennen anordnung weisen die Rahmen 63, 66 bzw. 64, 67 und 65, 68 eine immer kleinere Fläche auf. Demgemäss werden die äussern Rahmen<B>65,68</B> eine geringere Strahlungsleistung haben als die Rahmen 64, 67 und letztere wiederum eine geringere Leistung als die Rahmen 63, 66.
Antenna arrangement with several loop antennas practically lying in one plane. The invention relates to an antenna arrangement with several loop antennas practically lying in one plane.
The same is characterized in that a row of frames are formed in a straight line by the two conductors of a transmission line. The distance between the frames is such that the centers of the conductor pieces forming the frame are in the vicinity of current maxima.
In Figs. 1, 2, 5, 6, 7 and 8 of the accompanying drawings, six exemplary embodiments of the invention are Darge provides, while FIGS. 3 and 4 show diagrams.
In FIG. 1, 10 represents a transmission device which can be either a transmitter or a receiver. The transmission line .I1 is used to connect the transmission device 10 with a number of in a straight line frame antennas, which are generally designated 12. are. The mutually identical frames are made up of two conductors 13 and 1.1 of a transmission line, which are arranged practically in the same horizontal plane. are and cross each other. The conductors 13 and 14 are insulated from one another at the crossing points and are open at the end remote from the device 10, so that a standing wave is created on the conductors 13, 14.
The lengths of the conductor pieces between each two adjacent crossing points is equal to i / 2, where 2 is the working wavelength. Thus, each frame acts as an impedance transformer for the following frame, which transfers the impedance at the output end unchanged to the input end. An individual loop antenna of the type shown has, as is known, in the frame plane an antenna characteristic as shown in FIG. 3 GE. is.
The entire antenna arrangement will have a sharp directional diagram in this plane, as shown in Fig. 4, neglecting stipules, it being assumed that the whole arrangement is relatively short. The frames of the antenna arrangement, generally designated 22 in FIG. 2, have a square shape instead of an approximately circular shape as in the case of FIG. 1.
Attention is drawn to the fact that with the selected frame dimensions (two frame sides = @ / 2) and with the intended crossings of the conductors, the currents and thus also the maximum currents flow in each frame on the same side of the frame row in the same direction as indicated by the arrows in FIG. The frames are all excited in phase. If desired, only a portion of each half-waveguide length can be used to construct a frame.
In such a case, the frames would be built in the vicinity of the current maximum zone of each half-wave link as shown in FIG. The remaining part of the half-wave length serves as a feed line and does not radiate.
The spatial distance d between the centers of the radiating frames can be chosen to be of different sizes, despite the fact that the current maxima are provided precisely at points A, B, C, D, E.
In the case of FIG. 7, measured along the conductors AB <I> = BO </I> ---- <I> CD = DE = </I> A / 2, while on the other hand d <A / 2 applies. In the case of FIG. 8, on the other hand, the electrical length between successive frames is a wavelength in which PQ <I> = </I> QR <I> = A </I>.
In this case, there is no crossing in the supply line between successive frames. required, and the spatial distance between the frames can have any value up to a wavelength, i.e. d <A.
In the arrangement of FIGS. 7 and 8, the spatial spacing of the frames can optionally be set without changing the size of the frames and the spacing of the conductors from one another, namely by telescoping the parts of the transmission line between successive frames ; However, the conductor length between points g and B or P and Q must not deviate significantly from 7J2 or <I> 7 </I>. This setting is therefore mainly useful if the operating frequency can be changed.
A change in the distance of the framing center points can be achieved in FIGS. 2 and 5 shown antenna arrangements by changing the vertex angle of the frame. This changes the antenna characteristics of the individual frames somewhat, but this influence is generally unimportant if the distortion from the square normal shape of the frames is not great.
If the antenna arrangement is very long, that is to say many frames are formed by the transmission line, a relatively large advancing wave will occur next to the standing wave, similar to long-wire antennas. This changes the radiation pattern of the antenna array as the radiation from the advancing wave is superimposed on the radiation from the standing wave, but in some cases this can be useful.
It is often desirable to excite the individual antennas @ an antenna arrangement in phase but with different currents, such as B. in the case of a binomi's antenna arrangement. A supply with different currents is achieved in the arrangement according to FIG. 5 in that the impedance of the individual successive frames becomes greater and greater.
According to FIG. 5, the transmission line 50 connects the antenna arrangement to any desired high-frequency device (transmitter or receiver). A transmission line is connected to the line 50, the two parts 51 and 52 of which form the frames 53, 54 and 55 and 56, 57 and 58, respectively. The frames 53 and 56 are made of relatively wide conductors and so have a lower impedance than the following frame pairs 54, 57 and 55, 58, which are made of narrower conductors.
The frames 53, 56 take on a greater current than the frames 54, 57 and these in turn carry a greater current than the frames 55, 58. A junction 59 is seen in the line 52 so that all frames are excited in phase.
In Fig. 6, another way to achieve a different radiation performance of the antennas He is shown in such an antenna arrangement. In this antenna arrangement, the frames 63, 66 or 64, 67 and 65, 68 have an ever smaller area. Accordingly, the outer frames <B> 65, 68 </B> will have a lower radiation power than the frames 64, 67 and the latter in turn will have a lower power than the frames 63, 66.