Kurzwellen-Antennenanlage in einem Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurzwellen-Antennenanlage in einem Fahr zeug, z. B. in einem Flugzeug, mit einem an der Oberfläche des Fahrzeuges liegenden Me tallblech. Die erfindungsgemässe Antennen anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass das Blech wenigstens zwei parallele Schlitze auf weist, wobei wenigstens ein unter dem Blech angeordneter Hohlraumresonator durch diese Schlitze mit dem Aussenraum verbunden ist.
Die erfindungsgemässe Antennenanlage kann leicht so ausgeführt werden, dass sie nur einen minimalen Einfluss auf die aerodyua- mischen Verhältnisse des Fahrzeuges ausübt, und kann eventuell ganz unter dessen Ober fläche verborgen werden.
Die Schlitze können vorteilhaft durch Isoliermaterial geschlossen sein, so dass der Fahrzeugkörper nach Installation der An tennenanlage so glatt wie vorher ist.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht.
Fig.l ist ein Längs-Querschnitt einer Antennenanlage nach der ersten Ausfüh rungsform.
Fig. 2 ist ein Strahlungsdiagramm dieser Antennenanlage.
Fig. 3 zeigt im Atüriss eine zweite Aus- fübrungsform der Antennenanlage.
Fig.4 ist ein Querschnitt durch diese Antennenanlage nach der Linie 4-4. Fig.5 zeigt Strahlungsdiagramme der Antennenanlage gemäss Fig. 3 und 4.
Fig. 6 zeigt im Aufriss eine dritte Ausfüh rungsform der Antennenanlage.
Fig. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6.
Fig.8 ist ein Strahlungsdiagramm der Antennenanlage nach Fig. 6 und 7.
Fig. 9 ist ein Längs-Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Antennenanlage. Fig. 10 ist ein Querschnitt nach der Linie 10-10 in Fig. 9.
<B>Mg.</B> 11 und 12 sind Längsschnitte durch eine fünfte und eine sechste Ausführungs form der Antennenanlage, und Fig. 13 zeigt Strahlungsdiagramme de in Fig. 11 und 12 gezeigten Anlagen.
Die Antennenanlage nach Fig. 1 befindet sich z. B. in einem Flugzeug. Die aus Metall blech bestehende Seitenwand 45 des Flug zeuges weist ein Paar Schlitze 46 auf, von welchen jeder eine Länge von etwa einer Wellenlänge il bei der vorgesehenen sehr hohen Betriebsfrequenz hat und die in einem Abstand von einer halben Wellenlänge von einander angeordnet sind. Diese Schlitze sind vorzugsweise vertikal angeordnet,
so dass eine horizontale polarisierte Welle ausgestrahlt wird. Den hinternTeil des geschlitztenTeils des Flugzeugkörpers abdeckend, ist eine flache, quadarförmige Wanne 48 angeordnet, die einen Hohlraumresonator darstellt. Die Tiefe dieser Wanne ist nicht von grosser Bedeutung; eine Abmessung von etwa einer Achtels wellenlänge genügt vollauf. Die Seitenwände 49 der Wanne 48 sind vorzugsweise unmittel bar neben den Kanten der Schlitze 46 gelegen.
Mit der freien Kante einer der Schlitze 46 ist der Mittelleiter einer konzentrischen Über tragungsleitung<I>TL',</I> welche von einer-Hoch- frequenz-Energiequelle erregt wird, verbun den. Wegen des Abstandes 2./2 zwischen den Schlitzen wird die augenblickliche Spannung zwischen den Schlitzrändern bei beiden Schlitzantennen gleichgerichtet, bei der in direkt erregten aber etwas kleiner sein als bei der direkt erregten. Das von der Antennen anlage nach Fig.1 erhaltene, horizontale Strahlungsdiagramm ist in Fig. 2 gezeigt.
Es kann festgestellt werden, dass eine hohe Rieht wirkung mit einer gleichzeitigen, vollständi gen Abwesenheit von Nebenblättern erzielt wird. Die Richtung der maximalen Wieder gabe ist jedoch nicht genau vertikal zur Ebene der Wand 45, sondern sie ist etwa 10 Grad gegen den Schlitz, welcher direkt erregt wird, geneigt. Diese Neigung kann vermieden werden, indem beide Schlitzan tennen direkt erregt werden, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, wobei Fig. 4 einen Quer schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3 darstellt.
Die beiden symmetrischen Leiter der Zwei draht-Übertragungsleitung<I>TL</I> sind mit den einander zugekehrten Rändern der Schlitze 46 verbunden. Mit dieser Ausnahme ist die Anordnung nach Fig. 3 und 4 gleich derjeni gen nach Fig. 1. Bei der Antennenanlage nach Fig. 3 und 4 liegt das Maximum des horizon talen Stxahlungsdiagrammes in der Ebene parallel zur Längslinie der Schlitze 46, welche genau vertikal zur Ebene der Seitenwand 45 ist, wie dies mit der Kurve 50 in Fig. 5 ge zeigt ist. Die Richtwirkung in der Vertikal ebene ist durch die Kurve 51 veranschaulicht.
Es ist zu beachten, dass keines der beiden Diagramme Nebenblätter aufweist. Die klei nen Unsymmetrien der Kurven 50 und 51 längen von nicht dargestellten Flugzeugtei len ab, während die Antennenanlage selbst durchaus symmetrisch ist. Unter gewissen Umständen kann es emp fehlenswert sein, die vertikale Richtfähig- keit der Antenne durch vertikales Aneinan- derreihen einer Mehrzahl von Ausstrahlern zu steigern.
Wenn zwei Paar Schlitzantennen der in Fig. 1 gezeigten Art oder eventuell mehr als zwei Paare solcher Schlitzantennen vertikal übereinander angeordnet werden, kann die Höhe des Gebildes zu gross werden. Zudem tragen die äussersten Enden des Schlitzes 46 sehr wenig zur Wirkungsfähig keit der Antenne bei, weil die Spannung zwi schen den Schlitzrändern in der Mitte des Schlitzes ein Maximum hat und gegen jedes Schlitzende abnimmt.
Die Wirksamkeit der Anordnung kann gesteigert werden, wenn die Enden der A, langen Schlitze eines An tennenpaares, wie in Fig. 6 bei 56 gezeigt ist, einwärtsgebogen werden, so dass die Enden der zwei Schlitze einander zugekehrt sind. Es ist klar, dass, wenn zwei Antennenreihen der in Fig. 6 gezeigten Art übereinander ange ordnet werden, die besonders wirksamen Schlitzmitten der beiden Reihen näher bei einander liegen können, als wenn zwei An tennenpaare nach Fig. 3 übereinander ange ordnet werden.
Während die Länge der einwärtsgebogenen Enden einer Schlitz antenne deren Ausstrahlung nur sehr wenig beeinflusst, wurde festgestellt, dass die Impe danz dieser Schlitzantenne etwas verändert werden kann durch eine Veränderung der Länge der einwärtsgebogenen Enden. Auf diese Weise kann experimentell eine einfache Anpassung der Impedanz der Antenne an diejenige der zugehörigen Übertragungslei tung erzielt werden.
Bei der Antennenanlage nach Fig. 6 und 7 weist das Metallblech 71 vier parallele Schlitze 52-55 auf. Durch diese vier Schlitze werden je vier 2/4-Hohlraumresonatoren, die durch die Bleche 45 und 71 sind, mit dem Aussen raum verbunden. Diese Resonatoren sind in Richtung quer zum Schlitz A,/4 lang. Zwei konzentrische Übertragungsleitungen TL,. und<I>TL,</I> sind mit ihren innern Leitern mit den Rändern der Plattenteile 30 an den , Schlitze. 53, 54 verbunden.. Die äussern Leiter der Übertragungsleitungen sind mit dem leitenden Blech 45 verbunden.
Halbwegs zwischen den Kanten der Schlitze 52 und 53 ist eine Scheidewand 60 vorgesehen, während eine zweite Scheidewand 61 halbwegs zwi schen den Schlitzen 54 und 55 angeordnet ist. Der elektrische Abstand von irgendeinem Schlitz zu einem benachbarten Schlitz ist im wesentlichen gleich der Hälfte einer Wellen länge. Beide Ränder des mittleren Platten teils 33 entlang den Schlitzen 53 und 54 sind mittels der Wände 62 und 63 mit dem leiten den Blech 45 verbunden.
Wenn die Innenleiter der beiden Über- tragungsleitungen TL, und TL, symmetrisch zur Masse erregt werden, wird die augen blickliche Spannung zwischen den Schlitz rändern bei allen Schlitzen gleichgerichtet.
Fig. 8 veranschaulicht die Wirkung einer Veränderung in der Grösse des Abstandes der Schlitze 53 und 54 in der Antennenanlage nach Fig. 6 und 7 auf deren horizontales Strah lungsdiagramm. Es ist speziell zu beachten, dass in dieser Figur der Nullpunkt der Skala nicht in der Mitte des Diagrammes ist, son dern um einen bedeutenden Betrag auf den Umfang eines Kreises nach auswärts ver schoben worden ist, um die äusserst kleinen Nebenblätter deutlicher zu zeigen.
Kurve 57 zeigt, dass geringfügige Neben blätter im Strahlungsdiagramm vorhanden sind, wenn der Abstand zwischen den mitt leren Schlitzen 53, 54 etwas grösser ist als eine halbe Wellenlänge. Kurve 58 zeigt, dass diese Nebenblätter verringert werden, wenn ein Abstand von einer halben Wellenlänge zwischen jedem der Schlitze 52, 53, 54, 55 vorgesehen ist, während Kurve 59 zeigt, dass die Nebenblätter beinahe ganz zum Ver schwinden gebracht werden, wenn der Ab stand zwischen den Schlitzen 53, 54 etwas kleiner als eine halbe Wellenlänge gemacht wird.
Bei der Antennenanlage nach Fig. 9, die im übrigen derjenigen nach Fig. 6 und 7 ent spricht, sind die konzentrischen Leitungs teile 65 und 66 so angeordnet, dass sie den äussern Rand des Schlitzes 52 mit dem innern Rand des Schlitzes 53 und den äussern Rand von Schlitz 55 mit dem innern Rand von Schlitz 54 verbinden.
Auf diese Weise sind die Phasen der Potentiale an diesen Rändern genauer festgelegt. Eine Öffnung 72 (Fig. 10) ist in jeder der Scheidewände 60 und 61 für den Durchtritt der Übertragungsleitungen 65, 66 vorgesehen. In der in Fig. 9 gezeigten Ausführungs form sind die Übertragungsleitungen TL,, und TL, mittels einer Symmetrierungsvor- richtung 70 an sich bekannter Art mit der Hauptübertragungsleitung <I>TL</I> verbunden.
Während nach Fig. 1 die Antennenanlage bündig ist mit der einen Teil der Verschalung des Flugzeuges bildenden Wand 45, springt sie nach Fig. 7 und 9 etwas über die Wand 45 vor. Diese zweite Anordnung wird bei be stehenden Flugzeugen angewandt, indem das geschlitzte Antennenblech 71 auf der Ver schalungswand 45 montiert wird.
Um den Luftwiderstand zu verringern, werden die Ränder des geschlitzten Bleches 71 wie dargestellt aerodynamisch günstig an die Wand 45 angeschlossen.
Bei gewissen in Flugzeugen verwendeten Radio-Peilgeräten ist es bekanntlich erfor derlich, abwechselnd ein Paar Strahlungs diagramme zu erhalten, welche symmetrisch zur Fluglinie des Flugzeuges gelegen sind, und welche sich auf dieser Axe überschneiden. Dies kann mittels separater Antennen er reicht werden, oder mittels einer einzigen Antennengruppe, welcbe abwechselnd auf zwei verschiedenen Arten erregt wird. Zu die sem Zwecke kommt z. B. eine Antennen anlage nach Fig. 11 in Frage.
Die gewölbte Fläche 93 kann als die Nase des Rumpfes eines zwei- oder viermotorigen Flugzeuges angesehen. werden. Sie wird hier im horizon talen Querschnitt gezeigt. Symmetrisch zur Mittelaxe sind vertikal angeordnete Schlitze 94, 95, 96 und 97 in einem Abstand von einer halben Wellenlänge auseinander ange ordnet. Hinter diesen Schlitzen befinden sich Hohlraumresonatoren 104, 105, 106 und 107, welche jede eine Tiefe von einer Viertels wellenlänge haben.
Wenn die Schlitzantennen 94-97 durch die Übertragungsleitung TL4 unsymmetrisch erregt werden, wird ein Strahlungsdiagramm erhalten, welchen sein Maximum zur Rechten der Symmetrieaxe der Figur hat. Die Erre- gung der Antenne durch die Übertragungs leitung TL, ergibt dagegen ein Strahlungs- diagramm, welches das.
Spiegelbild des- ersten ist und sein Maximum zur Linken der Sym- metrieaxe hat. Ein Peilempfänger, welcher abwechslungsweise mit den Übertragungs leitungen TL4 und TLs verbunden ist, kann somit in bekannter Weise verwendet werden, um das Flugzeug auf einen Peilsender auszu richten. Falls gewünscht, kann das Strah lungsdiagramm der Antenne etwas zu gespitzt werden, indem Dipole 120, welche symmetrisch zur Symmetrieaxe der Anten nenanlage angeordnet sind, vorgesehen wer den.
Sie können entweder, wie in Fig. 11 gezeigt, eng nebeneinander oder in einem grösseren Abstand voneinander angeordnet werden und, wie in Fig. 12 gezeigt durch die Mittellinie der Schlitze 95, 96 halbiert wer den.
Die Kurve 110 von Fig.13 veranschau licht das Strahlungsdiagramm der in Fig. 11 gezeigten Antennenanlage, wenn sie von der Übertragungsleitung TL4 erregt wird, wäh rend Kurve 115 das auf gleiche Weise erregte Strahlungsdiagramm der Antennenanlage nach Fig. 12 zeigt, die im übrigen derjenigen nach Fig. 11 entspricht.
Die Dipole haben vorzugsweise einen Ab stand von mindestens angenähert 2/8 von dem gekrümmten Verschalungsblech..
Alle beschriebenen Antennenanlagen kön nen selbstverständlich sowohl für Sende zwecke als auch für Empfangszwecke einge richtet sein.