DD255031A1

DD255031A1 - ANTENNA ARRANGEMENT

Info

Publication number: DD255031A1
Application number: DD29784186A
Authority: DD
Inventors: Horst Jaworek
Original assignee: Deutsche Post Rundfunk
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-03-16

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar bei Antennenmasten im MW-Bereich, deren Bauhoehen fuer eine Bodenwellenversorgung elektrisch zu lang sind. Es wird die Aufgabe der elektrischen Verkuerzung von selbstschwingenden, fusspunktgespeisten Antennenmasten dadurch geloest, dass an einem Abspannpunkt (5) in der elektrischen Hoehenebene zwischen 0,35 bis 0,6 l des Antennenmastes (4) metallische Seile (1) leitend mit dem Antennenmast (4) verbunden sind, die schraeg nach unten verlaufend ueber in unmittelbarer Bodennaehe angeordnete Isolierstrecken (2) am Boden verankert sind und dass die einzelnen Isolierstrecken (2) mit einem Blindwiderstand (3) gegen Erde so ueberbrueckt sind, dass ueber die metallischen Seile (1) fuer die Betriebsfrequenz ein Kurzschluss an den Abspannpunkt (5) transformiert wird. Fig. 1The invention is applicable to antenna masts in the MW range, the building heights are electrically too long for a bump supply. The object of the electrical shortening of self-oscillating, point-fed antenna masts is achieved in that at a guy point (5) in the electrical altitude between 0.35 to 0.6 l of the antenna mast (4) metallic cables (1) conductive with the antenna mast ( 4) are connected, which are anchored Schraeg downward over in the immediate vicinity of the ground arranged Isolierstrecken (2) on the ground and that the individual Isolierstrecken (2) with a reactance (3) are bridged to earth so that over the metallic ropes (1 ) For the operating frequency a short circuit to the guy point (5) is transformed. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung, bestehend aus einem selbstschwingenden, fußpunktgespeisten Antennenmast und einem Antennenabspannsystem und ist anwendbar bei Antennenmasten im MW-Frequenzbereich, deren Bauhöhen für eine Bodenwellenversorgung elektrisch zu lang sind und damit keine ausreichende Bodenwellenversorgung ermöglichen.The invention relates to an antenna arrangement consisting of a self-oscillating, fußpunktgespeisten antenna mast and a Antennenabspannsystem and is applicable to antenna masts in the MW frequency range, the heights for a bump supply are electrically too long and thus do not allow sufficient bump supply.

Characteristic of the known state of the art

Zur Rundfunkversorgung im MW-Frequenzbereich werden im allgemeinen selbststrahlende Antennenmasten eingesetzt. Diese Antennenmasten werden so projektiert und ausgelegt, daß ihre elektrische Länge für die Betriebsfrequenz optimale Strahlungseigenschaften hinsichtlich einer gewünschten Bodenwellenversorgung gewährleistet. Es ist bekannt, daß Antennenmasten mit einer elektrischen Länge bis 0,6λ der Betriebsfrequenz eirie Bodenwellenversorgung garantieren, wobei das Optimum bei 0,58λ liegt. Bei Antennenmasten mit einer elektrischen Länge von >0,6λ geht diese Eigenschaft zusehends verloren. Elektrisch zu lange Antennenmasten haben den Nachteil, daß sie zusätzlich zur Bodenwelle im zunehmenden Maße auch eine unerwünschte Raumwelle abstrahlen. Diese Raumwelle wird am Tage von der D-Schicht in den Ionosphäre absorbiert und geht als Sendeleistung verloren, während sie in den Abend- und Nachtstunden durch Reflexion an der Ε-Schicht zu Schwunderscheinungen im eigenen Versorgungsbereich und zu Störungen des Gleichkanalpartners in größeren Entfernungen außerhalb des geplanten Versorgungsgebietes führt. Bei einem Betriebsfrequenzwechsel zu höheren Frequenzen hin weist eine bestehende Antennenanlage ohne vorzunehmende Veränderungen im allgemeinen diese Nachteile auf. Sie lassen sich praktisch nur durch eine mechanische Verkürzung (Abbau) des vorhandenen Antennenmastes oder andere Maßnahmen erreichen. So wurde zum Beispiel in der Praxis zur elektrischen Verkürzung eines elektrisch zu langen Antennenmastes ein Speisesystem geschaffen, welches die für die Erzielung einer Bodenwelle notwendige Stromverteilung auf dem Antennenmast gewährleistet. Dieses Speisesystem ist jedoch sehr kompliziert, aufwendig und störanfällig.For broadcasting in the MW frequency range, self-luminous antenna masts are generally used. These antenna masts are designed and designed so that their electrical length for the operating frequency ensures optimum radiation properties with respect to a desired bump supply. It is known that antenna masts with an electrical length up to 0.6λ of operating frequency guarantee a bump supply, with the optimum being 0.58λ. For antenna masts with an electrical length of> 0.6λ, this property is increasingly lost. Electrically too long antenna masts have the disadvantage that they emit in addition to the ground wave to an increasing extent, an unwanted Spatial wave. This space wave is absorbed by the D-layer in the ionosphere during the day and is lost as transmission power, while in the evening and at night by reflection at the Ε-layer to fading in the own supply area and to disturbances of the Gleichkanalpartners in greater distances outside the planned service area. In the event of an operating frequency change to higher frequencies, an existing antenna system without changes to be made generally has these disadvantages. They can be achieved practically only by a mechanical shortening (degradation) of the existing antenna mast or other measures. Thus, for example, in practice a feed system has been created for the purpose of electrically shortening an antenna mast which is too long electrically, which ensures the power distribution on the antenna mast necessary for achieving a bump. However, this feed system is very complicated, expensive and prone to failure.

Auf Grund von statischen und atmosphärischen Aufladungen der Antennenabspannungen und der dadurch bedingten Zerstörung der in den Antennenabspannungen eingefügten Isolatoren sind z.B. aus Revus Radiodiffusion-television, Nr.71 — 1982, Seiten 1-12 oder aus Rundfunktechnischen Mitteilungen, Jahrgang.24 (1980), Heft 5, Seiten 212-216 Lösungen bekannt, bei denen die am oberen Mastende bzw. die überhaupt am Mast angebrachten und am Boden verankerten Abspannungen ohne Isolatoren ausgeführt sind. Damit wurde zwar der angestrebte Effekt der Vermeidung des Einsatzes von Isolatoren erreicht, jedoch eine elektrische Verkürzung der Antenne nicht bewirkt.Due to static and atmospheric charges of the antenna leads and the consequent destruction of the insulators inserted in the antenna leads, e.g. from Revus radio diffusion television, No. 71 - 1982, pages 1-12 or from Rundfunktechnischen Mitteilungen, born. 24 (1980), No. 5, pages 212-216 known solutions in which the upper end of the mast or the mast at all attached and anchored to the ground guying without insulators are executed. Thus, although the desired effect of avoiding the use of insulators was achieved, but does not cause an electrical shortening of the antenna.

Weiterhin ist es auch aus DD-WP 68256 bekannt, den Antennenmast zur Ableitung von statischen Aufladungen mit einer sogenannten Nebenschlußerdung zu versehen. Auch diese Lösung bewirkt nur die Vermeidung von statistischen Aufladungen, würde aber bei elektrisch zu langen Antennenmasten nicht zu einer elektrischen Verkürzung führen.Furthermore, it is also known from DD-WP 68256 to provide the antenna mast for discharging static charges with a so-called Nebenschlußerdung. Even this solution only causes the avoidance of statistical charges, but would not lead to electrical shortening in electrically too long antenna masts.

Ferner wurde in der BRD-OS 2658198 zur gleichen Problematik vorgeschlagen, nur an den mast-und bodenseitigen Enden einer Antennenabspannung Isolatoren einzusetzen und das bodenseitige Ende mit einer geerdeten Stichleitung zu verbinden, wobei die Gesamtlänge der Abspannung und der Stichleitung 0,5λ oder ein ganzzahliges Vielfaches davon betragen soll. Auch mit dieser Lösung wird nur der angestrebte Effekt der Reduzierung der Anzahl der Isolatoren in einer Abspannung und der Ableitung von statischen Aufladungen, jedoch keine elektrische Verkürzung der Antenne erreicht.Furthermore, it has been proposed in the Federal Republic of Germany 2658198 on the same problem to use only at the mast and bottom ends of Antennenabspannung insulators and connect the bottom end with a grounded stub, the total length of the bracing and the stub 0.5λ or an integer Many of them should be. Even with this solution, only the desired effect of reducing the number of insulators in a bracing and the dissipation of static charges, but no electrical shortening of the antenna is achieved.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, die es gestattet, mit einem vorhandenen selbstschwingenden, fußpunktgespeisten Antennenmast, der nach einem Betriebsfrequenzwechsel elektrisch zu lang ist, eine gute Bodenwellenversorgung zu gewährleisten.The aim of the invention is to provide a solution which makes it possible to ensure a good bump supply with an existing self-oscillating, fußpunktgespeisten antenna mast, which is too long electrically after a frequency change operation.

Explanation of the essence of the invention

Eine Analyse der Ursachen der technischen Mangel ergab, daß für die Strahlungseigenschaften hinsichtlich der Raum- und Bodenwellen die Stromverteilung auf dem Antennenmast bestimmend ist und bei elektrisch zu langen, das heißt über 0,6λ liegenden Antennenmasten, die Stromverteilung ungünstig ist.An analysis of the causes of the technical deficiency revealed that the power distribution on the antenna mast is determinant for the radiation properties with regard to the space and ground waves and that the current distribution is unfavorable for antenna towers that are too long electrically, that is above 0.6λ.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung zu schaffen, die eine solche Stromaufteilung auf dem Antennenmast ermöglicht, daß nur eine möglichst geringe Raumwelle und eine optimale Bodenwelle abgestrahlt wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Antennenanordnung, bestehend aus einem selbstschwingenden, fußpunktgespeisten Antennenmast und einem Antennenabspannsystem, welches aus einer Kombination von Isolatoren und schräg nach unten verlaufenden metallischen Seilen gebildet und am Boden verankert wird und welches an Abspannpunkten in einer oder mehreren Höhenebenen den Antennenmast hält, dadurch gelöst, daß an einem Abspannpunkt in der elektrischen Höhenebene zwischen 0,35λ bis 0,6λ des Antennenmastes metallische Seile leitend mit dem Antennenmast verbunden sind, die schräg nach unten verlaufend über in unmittelbarer Bodennähe angeordnete Isolierstrecken am Boden verankert sind und daß die einzelnen Isolierstrecken mit einem Blindwiderstand gegen Erde so überbrückt sind, daß über die metallischen Seile für die Betriebsfrequenz ein Kurzschluß an den Abspannpunkt transformiert wird. Der Blindwiderstand läßt sich nach den bekannten Leitungsgleichungen ermitteln und kann sowohl in Abhängigkeit von der elektrischen Länge der Metallseile kapazitiv oder induktiv sein. Die Abstrahlung einer optmalen Bodenwelle und eine maximale Unterdrückung der Raumwelle wird erreicht, wenn der Abspannpunkt in der elektrischen Höhenebene 0,58λ liegt. Die Blindwiderstände lassen sich auch als Leitungen realisieren. Wählt man die metallischen Seile elektrisch 0,5λ oder ganzzahlige Vielfache hiervon lang, so ist der Einsatz einer Isolierstrecke nicht erforderlich und das bodenseitige Ende kann unmittelbar am Boden verankert und geerdet werden. Der Effekt der Erfindung liegt darin, daß am Abspannpunkt eine nahezu vollständige Übernahme des Antennenstromes durch die Seile erfolgt und der über dem Abspannpunkt liegende Teil des Antennenmastes fast stromlos wird und damit keinen Beitrag zum Strahlungsverhalten des Antennenmastes leistet.The invention is therefore an object of the invention to provide an antenna assembly that allows such a power split on the antenna mast that only the smallest possible space wave and an optimal bump is radiated. According to the invention, this object is achieved in an antenna arrangement consisting of a self-oscillating, fußpunktgespeisten antenna mast and a Antennenabspannsystem, which is formed from a combination of insulators and obliquely downwardly extending metallic ropes and anchored to the ground and which holds the guy mast at guying points in one or more height levels , solved in that at a guy point in the electrical height level between 0.35λ to 0.6λ of the antenna mast metallic ropes are conductively connected to the antenna mast, which are anchored obliquely downwards over arranged in the immediate vicinity of the ground Isolierstrecken on the ground and that the individual Insulating distances are bridged with a reactance to earth so that over the metallic ropes for the operating frequency, a short circuit is transformed to the guying point. The reactance can be determined according to the known line equations and can be capacitive or inductive both as a function of the electrical length of the metal cables. The emission of an optmal bump and maximum suppression of the space wave is achieved when the anchor point in the electrical height plane is 0.58λ. The reactances can also be realized as lines. If you choose the metallic cables electrically 0,5λ or integer multiples thereof long, so the use of an insulating distance is not required and the bottom end can be anchored and grounded directly to the ground. The effect of the invention is that at the anchor point almost complete takeover of the antenna current through the ropes takes place and lying over the anchor point part of the antenna mast is almost de-energized and thus makes no contribution to the radiation behavior of the antenna mast.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß sich elektrisch zu lange Antennenmasten mit verhältnismäßig einfachen Mitteln elektrisch verkürzen lassen und damit gute Strahlungseigenschaften in bezug auf die Unterdrückung der Raumwelle und einer gewünschten optimalen Bodenwelle erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist diese Lösung bei vorübergehendem Frequenzwechsel im Havariefall.The advantage of the solution according to the invention is that electrically too long antenna masts can be electrically shortened with relatively simple means and thus good radiation properties with respect to the suppression of the space wave and a desired optimum bump are achieved. This solution is particularly advantageous for temporary frequency change in case of emergency.

embodiment

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Die dazugehörigen Abbildungen zeigenIn one embodiment, the invention will be explained in more detail. The accompanying pictures show

Fig. 1: die erfindungsgemäße Antennenanordnung und Fig.2: das Vertikaldiagramm.Fig. 1: the antenna arrangement according to the invention and Figure 2: the vertical diagram.

Gem. Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Antennenanordnung aus dem fußpunktgespeisten, selbstschwingenden Antennenmast 4, mit dem an dem Abspannpunkt 5 metallisch Seile 1 leitend verbunden sind. Die metallischen Seile 1 verlaufen schräg nach unten und sind über in unmittelbarer Bodennähe befindliche Isolierstrecken 2 am Boden verankert. Die Isolierstrecken 2 sind durch Blindwiderstände 3 gegen Erde überbrückt. Der Abspannpunkt 5 befindet sich in einem Bereich einer Höhenebene von 0,35 bis 0,6λ der elektrischen Länge des Antennenmastes 4. Die Blindwiderstände 3 sind so ausgelegt und abgestimmt, daß sie über die durchgehenden metallischen Seile 1 einen Kurzschluß an den Abspannpunkt 5 am Antennenmast 4 transformieren. Damit ist gewährleistet, daß der Strom l_Ai auf dem Antennenmmast 4 im wesentlichen von den Strömen I₃ auf den metallischen Seilen 1 übernommen wird.Gem. Fig. 1, the antenna arrangement according to the invention consists of the fußpunktgespeisten, self-oscillating antenna mast 4, with the metallic ropes 1 are conductively connected to the anchoring point 5. The metallic ropes 1 run obliquely downwards and are anchored to the ground via insulating sections 2 located in the immediate vicinity of the floor. The Isolierstrecken 2 are bridged by reactances 3 to earth. The guy point 5 is located in a range of a height level of 0.35 to 0.6λ the electrical length of the antenna mast 4. The reactances 3 are designed and tuned that they over the continuous metallic ropes 1 a short circuit to the guy point 5 on the antenna mast 4 transform. This ensures that the current I _A i on the antenna mast 4 is essentially taken over by the currents I ₃ on the metallic ropes 1.

Der Strom I_A2 auf dem oberhalb des Abspannpunktes 5 gelegenen Abschnitt des Antennenmastes 4 geht gegen Null. Das obere Ende des Antennenmastes 4 ist somit elektrisch abgeschaltet. Der Kurzschluß an dem Abspannpunkt 5 entsteht immer dann, wenn die elektrische Länge der metallischen Seile 1 zusammen mit den Blindwiderständen 3 eine Länge von 0,5λ oder ganzzahlige Vielfache davon ergeben. Der Blindwiderstand läßt sich nach bekannten Leitungsgleichungen errechnen. In Fig. 2 sind die Vertikaldiagramme des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Abbildung A zeigt das Vertikaldiagramm des Antennenmastes 4 mit der geometrischen Höhe H, die einer elektrischen Länge von 0,85λ bei einer vorgegebenen Betriebsfrequenz entspricht. Das Diagramm verdeutlicht, wie bei einem elektrisch zu langen Antennenmast 4 die Bodenwelle in eine nicht gewünschte Raumwelle übergeht. Die Abbildung B zeigt das Vertikaldiagramm des Antennenmastes 4 mit der geometrischen Höhe H, der durch die erfindungsgemäße Lösung und Wahl des Abspannpunktes 5 in der geometrischen Höhe H' auf die elektrische Länge 0,49λ bei der gleichen vorgegebenen Betriebsfrequenz verkürzt wurde. Die Höhenebene 0,49λ ergab sich aus bereits konstruktiv an dieser Stelle vorhandenen Abspannpunkten. Das Diagramm macht die abgestrahlte und gewünschte Bodenwelle deutlich, wobei noch Teile der nicht erwünschten Raumwelle Sichtbarwerden. Legt man unter Inkaufnahme eines gewissen zusätzlichen Aufwandes den Abspannpunkt in die Höhenebene 0,58λ der elektrischen Länge des Antennenmastes 4, so läßt sich noch ein besseres Vertikaldiagramm erreichen. In diesem Ausführungsbeispiel wurden durch die Einschaltung von Induktivitäten die metallischen Seile 1 auf eine elektrische Länge von λ gebracht.The current I _A2 at the section of the antenna mast 4 located above the guy point 5 approaches zero. The upper end of the antenna mast 4 is thus electrically switched off. The short circuit at the guy point 5 arises whenever the electrical length of the metallic ropes 1 together with the reactances 3 results in a length of 0.5λ or integer multiples thereof. The reactance can be calculated according to known line equations. In Fig. 2, the vertical diagrams of the embodiment of FIG. 1 are shown. The figure A shows the vertical diagram of the antenna mast 4 with the geometric height H, which corresponds to an electrical length of 0.85λ at a given operating frequency. The diagram illustrates how, with an electrically too long antenna mast 4, the bump merges into an unwanted space wave. Figure B shows the vertical diagram of the antenna mast 4 with the geometric height H, which was shortened by the inventive solution and choice of the anchor point 5 in the geometric height H 'to the electrical length 0.49λ at the same predetermined operating frequency. The height level 0.49λ resulted from the guideline points already existing at this point. The diagram makes the radiated and desired bump clear, while still parts of the unwanted Spatial wave become visible. If, assuming a certain additional expense, the guy point is placed in the height plane 0.58λ of the electrical length of the antenna mast 4, then a better vertical diagram can be achieved. In this embodiment, the metallic cables 1 were brought to an electrical length of λ by the inclusion of inductors.

Claims

1. Antenneaanordnung, consisting of a self-oscillating, fußpunktgespeisten antenna mast and a Antennenabspannsystem, which is formed from a combination of insulators and obliquely downwardly extending metallic ropes and anchored to the ground and which holds at guy points in one or more height levels the antenna mast, characterized that at a guy point (5) in the electrical height level between 0.35 to 0.6λ of the antenna mast (4) metallic cables (1) are conductively connected to the antenna mast (4) extending obliquely downwards over in the immediate vicinity of the ground arranged Isolierstrecken (2) are anchored to the ground and that the individual Isolierstrecken (2) with a reactance (3) are bridged to earth so that over the metallic cables (1) for the operating frequency, a short circuit to the guy point (5) is transformed.

2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the guy point (5) in the electrical height level is 0.58λ.

3. Antennehanordnung according to claim 1 and 2, characterized in that the metallic cables (1) are 0.5λ integral multiple thereof electrically long and grounded directly at the bottom end.

4. Antenna arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the reactances (3) are designed as lines.

5. Antenna arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that the metallic cables (1) preferably extend parallel in the other guying.