DE1002412B

DE1002412B - Antenna arrangement with advancing waves

Info

Publication number: DE1002412B
Application number: DEE9230A
Authority: DE
Inventors: Frederick John Henry Charman
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1953-07-08
Filing date: 1954-07-08
Publication date: 1957-02-14
Also published as: GB743228A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung, welche wenigstens in einem wesentlichen Teil ihres Arbeitsfrequenzbereiches in fortschreitenden Wellen erregt wird, sowie auf Anordnungen zur Widerstandsanpassung beim Stromübergang zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter am Ende einer Koaxialleitung, besonders zwischen der Speiseleitung und dem Fußpunktswiderstand der erwähnten Antennenanordnung. The invention relates to an antenna arrangement, which at least in one essential Part of their working frequency range is excited in advancing waves, as well as on arrangements for Resistance adjustment when the current is transferred between the inner conductor and the outer conductor at the end of a Coaxial line, especially between the feed line and the base point resistance of the antenna arrangement mentioned.

Antennen mit fortschreitenden Wellen werden sowohl zum Senden als auch zum Empfang häufig benutzt, weil sie einen größeren Schutz gegen die Aufnahme von Störungen im Vergleich mit anderen Arten von Antennen, wie beispielsweise Dipolantennen, bieten. Eine Antennenanordnung mit fortschreitenden Wellen ist in der britischen Patentschrift 493 758 beschrieben; in dieser bekannten Antennenanordnung sind in dem Antennenleiter über seine Längserstreckung verteilt eine Mehrzahl von Kapazitäten vorgesehen, welche die Kosten wesentlich erhöhen. Es ist ein Ziel der Erfindung, die Wirkung ähnlicher Antennenanordnungen zu \^rerbessern und dabei die Kosten für den Antennenleiter im Vergleich zu denen des Antennenleiters nach der genannten britischen Patentschrift zu senken.Advancing wave antennas are widely used for both transmission and reception because they offer greater protection against the pick-up of interference compared to other types of antennas such as dipole antennas. A traveling wave antenna arrangement is described in British Patent 493,758; In this known antenna arrangement, a plurality of capacitances are provided in the antenna conductor distributed over its longitudinal extent, which significantly increase the costs. It is an object of the invention to the effect we enhance the similar antenna arrays to \ ^r and to reduce the cost of the antenna conductors compared to those of the antenna conductor after the said British Patent.

In der USA.-Patentschrift 2503 952 ist bereits eine Antennenanordnung für den Betrieb mit fortschreitenden Wellen beschrieben, in welcher die äußere Oberfläche des Außenleiters einer Koaxialleitung als Strahler dient und an der dem Funkgerät benachbarten Seite mit diesem bzw. mit dem Innenleiter einer zu dem Funkgerät führenden Hochfrequenzleitung verbunden ist, während der Innenraum des strahlenden Außenleiters dazu benutzt ist, darin eine mit dem Wellenwiderstand abgeschlossene Schluckleitung unterzubringen, welche den Innenleiter des Koaxialleitungsstückes bildet und an ihrem dem Funkgerät zugekehrten Ende den Abschlußwiderstand enthält. Der Übergang des auf der Außenseite des Außenleiters fließenden Stromes auf die Innenseite desselben Leiters erfolgt an dem vom Funkgerät abgewendeten offenen Ende des Koaxialleitungsstückes. Dieses offene Ende wird durch einen kappenartigen Leiter abgedeckt, der gegen den Außenleiter isoliert und mit dem Ende des Innenleiters verbunden ist. Diese bekannte Antennenanordnung weist noch verschiedene Nachteile auf. Wenn auch die Wellenwiderstände des strahlenden Außenleiterteiles und des Koaxialleitungsstückes gleich gewählt sind, ergibt sich an dem mit dem kappenartigen Leiter verbundenen Ende des Innenleiters doch eine Sprungstelle des Wellenwiderstandes mit entsprechenden Reflexionserscheinungen und den dadurch verursachten stehenden Wellen. Außerdem ist es bei der bekannten Anordnung nachteilig, daß an Antennenanordnung mit fortschreitenden WellenIn the USA. Patent 2503 952 an antenna arrangement for the operation with advancing Waves described in which the outer surface of the outer conductor of a coaxial line as Radiator is used and on the side adjacent to the radio device with this or with the inner conductor one connected to the radio device leading radio frequency line, while the interior of the radiating Outer conductor is used for this purpose, therein an absorption line terminated with the wave resistance accommodate which the inner conductor of the coaxial line piece forms and contains the terminating resistor at its end facing the radio. The transition of the current flowing on the outside of the outer conductor to the inside of the same Conductor takes place at the open end of the coaxial line piece facing away from the radio device. This open end is covered by a cap-like conductor that insulates against the outer conductor and with is connected to the end of the inner conductor. This known antenna arrangement also has various Disadvantages on. Even if the wave resistance of the radiating outer conductor part and the coaxial line piece are chosen to be the same, results at the end of the inner conductor connected to the cap-like conductor but a jump point in the wave resistance with corresponding reflection phenomena and the standing waves caused by this. In addition, it is disadvantageous in the known arrangement that on Antenna arrangement with advancing waves

Anmelder:Applicant:

Electric & Musical Industries Ltd.,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)Electric & Musical Industries Ltd.,
Hayes, Middlesex (Great Britain)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76Representative: Dr.-Ing. B. Johannesson, patent attorney,
Hanover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. Juli 1953 und 1. Juli 1954Claimed priority:
Great Britain July 8, 1953 and July 1, 1954

Frederick John Henry Charman,Frederick John Henry Charman,

Stoke Poges, Buckinghamshire (Großbritannien),Stoke Poges, Buckinghamshire (UK),

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

der Verbindungsstelle des strahlenden Außenleiters mit dem Innenleiter der zum Funkgerät führenden Hochfrequenzleitung ein wettergeschützter Anpassungstransformator einschließlich eines Kabelendverschlusses und der zugehörigen Halterungsteile aufgewendet werden muß. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Antennenanordnung für den Betrieb mit fortschreitenden Wellen anzugeben, in welcher wenigstens ein Antennenteil durch ein Stück des Außenleiters einer Koaxialleitung gebildet wird und der für die Verbindung des Antennenteiles mit der zum Funkgerät führenden Hochfrequenzleitung erforderliche Aufwand wesentlich verringert ist.the connection point of the radiating outer conductor with the inner conductor of the one leading to the radio High-frequency line a weatherproof matching transformer including a cable termination and the associated bracket parts must be used. It's another goal of the invention to provide an antenna arrangement for operation with advancing waves, in which at least one antenna part is formed by a piece of the outer conductor of a coaxial line and the one required to connect the antenna part to the high-frequency line leading to the radio Effort is significantly reduced.

Erfindungsgemäß wird dazu das genannte Koaxialleitungsstück an seinem dem Funkgerät zugewendeten Ende als nicht strahlende Doppelleitung ■— beispielsweise als unmittelbare Verlängerung des genannten Koaxialleitungsstückes — mit dem Funkgerät verbunden, während am anderen Ende des Leitungsstückes Mittel zur Herstellung eines vorzugsweise im wesentlichen reflexionsfreien Überganges der Wellen zwischen dem Ende des Doppelleitungsstückes und der äußeren Oberfläche des Außenleiters vorgesehen sind. Eine nach der Erfindung ausgebildete Antennenanordnung wird demnach an ihrem vom Funkgerät abgewendeten Ende durch eine innerhalb des strahlenden Antennenteiles geführte Leitung mit dem Gerät \-erbunden. Die Anwendung dieses Prinzips bietet wesentliche Vorteile gegenüber der in der genannten USA.-Patentschrift. beschriebenen umgekehrten An-According to the invention, said coaxial line piece is turned towards the radio device for this purpose End as a non-radiating double line ■ - for example as a direct extension of the aforementioned Coaxial line piece - connected to the radio, while at the other end of the line piece means for producing a preferably im essential reflection-free transition of the waves between the end of the double line section and the outer surface of the outer conductor are provided. An antenna arrangement designed according to the invention is therefore at its end facing away from the radio through an inside the radiating Antenna part of the guided cable connected to the device. The application of this principle offers significant advantages over the USA patent mentioned. described reverse

609 770/283609 770/283

Ordnung. Besonders ist hervorzuheben, daß die entsprechend der Erfindung ausgebildete Antenne durch ein unmittelbar in die koaxiale, zum Funkgerät führende Leitung übergehendes Leitungsstück bzw. durch eine Verlängerung oder einen Teil dieser Leitung selbst gebildet werden kann. Es entfällt daher der an der Verbindungsstelle zwischen dem Leitungsende und dem strahlenden Antennenteil sonst notwendige Aufwand an Halterungsteilen, Isolatoren, Kupplungen und Anpassungsmitteln.Order. It should be emphasized that the antenna designed according to the invention by a line section or through which directly merges into the coaxial line leading to the radio device an extension or part of this line can be formed itself. There is therefore no need otherwise necessary at the connection point between the end of the line and the radiating antenna part Expenditure on mounting parts, insulators, couplings and adjustment means.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Mittel zur Herstellung des Stromübergangsweges ein am Ende offenes zusätzliches Leitungsstück von der Länge eines Viertels der der mittleren Arbeits-In one embodiment of the invention, a means for producing the current transfer path is a Additional piece of pipe open at the end of the length of a quarter of that of the middle working

an seinem einen Ende mit dem Funkgerät 4 verbunden. Wenn die Antenne beispielsweise für Empfangszwecke gebraucht wird, so gelangen die von der äußeren Oberfläche des Außenleiters aufgenommenen 5 Ströme an dem vom Funkgerät abgewendeten Ende der Antenne auf den Innenleiter 3. Um diesen Stromübergang vom Außenleiter 2 auf den Innenleiter 3 zu ermöglichen, ist in Fig. 1 der Innenleiter über das Ende des Außenleiters hinaus ausgedehnt, so daß eine ίο Verlängerung 5 des Innenleiters entsteht, deren Länge ungefähr ein Viertel der der mittleren Arbeitsfrequenz entsprechenden Wellenlänge λ beträgt. Es ist natürlich erwünscht, daß für einen refiexionsfreien Übergang eine Impedanzanpassung zwischen dem Innenfrequenz entsprechenden Wellenlänge vorgesehen; ein 15 leiter 3 und dem Außenleiter 2 der Leitung erzielt Leiter des zusätzlichen Leitungsstückes ist mit dem wird. Zu diesem Zweck können die Durchmesser des Innenleiter der Koaxialleitung verbunden. Eine be- Innenleiters und des Außenleiters der Leitung, besonsonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn ders auch derjenige des überstehenden Leiters 5, gedieser mit dem Innenleiter verbundene Leiter eine
über das Ende des Außenleiters hinausragende Fort- 20
Setzung des Innenleiters bildet.connected at one end to the radio device 4. If the antenna is used for reception purposes, for example, the 5 currents picked up by the outer surface of the outer conductor reach the inner conductor 3 at the end of the antenna facing away from the radio device 1 the inner conductor is extended beyond the end of the outer conductor, so that an extension 5 of the inner conductor is created, the length of which is approximately a quarter of the wavelength λ corresponding to the mean working frequency. It is of course desirable that an impedance matching between the wavelength corresponding to the internal frequency is provided for a reflection-free transition; a 15 conductor 3 and the outer conductor 2 of the line achieved Head of the additional line piece is with the will. For this purpose, the diameter of the inner conductor of the coaxial line can be connected. A particularly simple embodiment is obtained when the inner conductor and the outer conductor of the line are also that of the protruding conductor 5, this conductor connected to the inner conductor
over the end of the outer conductor protruding 20
Settlement of the inner conductor forms.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Einrichtung zur Herstellung des Stromübergangsweges und zur Impedanzanpassung durchIn a preferred embodiment of the invention, the device for producing the current transfer path and for impedance matching

einen an dem vom Funkgerät entfernten Ende mit 25 der Antenne gebraucht wird, um den Strom vom dem Innenleiter verbundenen Leiter des zusätzlichen Außenleiter auf den Innenleiter der Koaxialleitung zu Leitungsstückes gebildet, welcher ein den Außenleiter übertragen und dabei gleichzeitig die erforderliche umgebender, gegen diesen isolierter, im wesentlichen Widerstandstransformation zu bewirken. Eine Ausrohrförmiger Leiter ist. Der mit dem Innenleiter ver- führungsform einer Einrichtung für diesen Zweck ist bundeneLeiter braucht jedoch nicht notwendigerweise 30 in Fig. 2 dargestellt. Die Anpassungseinrichtung entone at the end of the antenna remote from the radio with 25 is used to receive the power from the the inner conductor connected to the conductor of the additional outer conductor to the inner conductor of the coaxial line Line piece formed, which a transmit the outer conductor and at the same time the required to bring about surrounding, against this isolated, essentially resistance transformation. A pipe-shaped one Head is. Which with the inner conductor is a form of seduction of a facility for this purpose however, bonded conductors need not necessarily be 30 shown in FIG. The adapter ent

eignet bemessen sein.suitably sized.

Eine besonders vorteilhafte und hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften übersichtliche Wirkung kann erzielt werden, wenn eine der nachstehend beschriebenen besonderen Einrichtungen zur Impedanzanpassung an dem vom Funkgerät entfernten EndeA particularly advantageous effect that is clear in terms of its electrical properties can be achieved using one of the special impedance matching devices described below at the end remote from the radio

den Außenleiter zu umgeben. Er kann auch als beispielsweise zylindrischer oder rohrförmiger Leiter neben dem Außenleiter und diesem benachbart angeordnet sein. Entsprechend bekannten Grundsätzento surround the outer conductor. It can also be used, for example, as a cylindrical or tubular conductor be arranged next to and adjacent to the outer conductor. According to known principles

hält den rohrförmigen Leiter 6, der das Ende des Außenleiters 2 umgibt und an seinem vom Funkgerät entfernten Ende über die Verbindung 7 mit dem Innenleiter 3 verbunden ist. Die elektrische Länge desholds the tubular conductor 6 that surrounds the end of the outer conductor 2 and on its from the radio the distal end is connected to the inner conductor 3 via the connection 7. The electrical length of the

der Impedanzanpassung soll der Wellenwiderstand 35 rohrförmigen Leiters 6 ist wieder entsprechend einem des zusätzlichen Leitungsstückes wenigstens ungefähr Viertel der der mittleren Arbeitsfrequenz entsprechengleich dem geometrischen Mittelwert der Wellenwiderstände des Innenleiters der Koaxialleitungthe impedance matching should the characteristic impedance 35 tubular conductor 6 is again corresponding to a of the additional line piece corresponds to at least approximately a quarter of the mean operating frequency the geometric mean value of the wave resistance of the inner conductor of the coaxial line

gegenüber der inneren Oberfläche des Außenleitersopposite the inner surface of the outer conductor

den Wellenlänge λ bestimmt, und der Wellenwiderstand des rohrförmigen Leiters 6 zusammen mit dem von ihm umhüllten Stück des Kabelaußenleiters istthe wavelength λ is determined, and the wave resistance of the tubular conductor 6 together with the part of the outer cable conductor covered by it

und der äußeren Oberfläche des Außenleiters dieser 40 ungefähr gleich dem geometrischen Mittelwert aus Leitung gegenüber dem freien Raum gewählt sein. den Wellenwiderständen des Kabelinnenleiters undand the outer surface of the outer conductor of this 40 approximately equal to the geometric mean Line must be chosen opposite the free space. the wave resistance of the inner cable conductor and

Um das Wesen der Erfindung noch klarer zu erläutern und ihre praktische Verwirklichung zu erleichtern, werden nachfolgend einige bevorzugte Aus-In order to explain the essence of the invention even more clearly and to facilitate its practical implementation, some preferred options

der äußeren Oberfläche des Kabelaußenleiters gewählt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform für diethe outer surface of the outer cable conductor. Another preferred embodiment for the

Einrichtung zur Impedanzanpassung ist in Fig. 3 der führungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeich- 45 Zeichnung dargestellt. Diese Einrichtung enthält einen nung beschrieben. Darin stellen die Fig. 1 bis 5 Bei- zylindrischen oder rohrförmigen Leiter 8, der neben spiele von Antennenanordnungen dar, in welchen die dem vom Funkgerät entfernten Ende des Kabelaußen-Erfindung benutzt wird. Die zur Speisung dieser An- leiters 2 angeordnet ist und sich längs dieses Kabeltennenanordnungen verwendeten Einrichtungen zur außenleiters erstreckt. Vorzugsweise ist der Leiter 8 Impedanzanpassung sind ebenfalls Verkörperungen 50 parallel zum Kabelaußenleiter angeordnet, wie dies in eines Gedankens der Erfindung; es liegt daher auch der Zeichnung dargestellt ist. Der Innenleiter der im Rahmen der Erfindung, solche Anpassungseinrich- Koaxialleitung ist über die Verbindung 9 mit dem tungen losgelöst von der Aufgabe der Herstellung Ende des zylindrischen oder rohrförmigen Leiters 8 einer Verbindung zwischen einer mit fortschreiten- verbunden. Die Länge des Leiters 8 entspricht wieder den Wellen betriebenen Antenne und einem Funk- 55 ungefähr einem Viertel der Betriebswellenlänge λ oder gerät zu verwenden. auch einem ungeradzahligen Vielfachen dieser Länge.The device for impedance matching is shown in FIG. 3 of the exemplary embodiments with reference to the drawing. This facility contains a description. 1 to 5 show cylindrical or tubular conductors 8, which, in addition to games of antenna arrangements, are used in which the end of the cable outer invention remote from the radio device is used. The devices used to feed this conductor 2 and extend along this cable antenna arrangement to the outer conductor. Preferably, the conductor 8 is impedance matching, embodiments 50 are also arranged parallel to the outer cable conductor, as in one idea of the invention; it is therefore also shown in the drawing. The inner conductor in the context of the invention, such an adaptation device coaxial line is connected via the connection 9 with the lines detached from the task of producing the end of the cylindrical or tubular conductor 8 of a connection between a progressive. The length of the conductor 8 again corresponds to the wave-operated antenna and a radio 55 to use approximately a quarter of the operating wavelength λ or device. also an odd multiple of this length.

In dem Ausführungsbeispiel einer Antennenanordnung nach der Erfindung gemäß Fig. 1 weist die Antenne nur einen einzigen Strahlerteil auf, der durch einen Teil der Länge einer Koaxialleitung 1 gebildet wird. Diese Koaxialleitung kann von beliebiger Konstruktion sein. Ihr Außenleiter ist mit 2 und ihr Innenleiter mit 3 bezeichnet. Der Wellenwiderstand der äußeren Oberfläche des Außenleiters gegen den Raum kann z. B. 350 Ohm betragen, während der Wellenwiderstand des Innenleiters 3—im Zusammenwirken mit der inneren Oberfläche des Außenleiters TO Ohm beträgt. Bei einer Verwendung für eine Frequenz im 40-MHz-Band kann die Länge des Strahler-In the embodiment of an antenna arrangement according to the invention according to FIG. 1, the antenna only a single radiator part, which is formed by part of the length of a coaxial line 1 will. This coaxial line can be of any design. Your outer conductor is with 2 and you Inner conductor designated by 3. The wave resistance of the outer surface of the outer conductor against the Room can e.g. B. 350 ohms, while the characteristic impedance of the inner conductor 3 - in cooperation with the inner surface of the outer conductor is TO Ohm. When used for one frequency in the 40 MHz band, the length of the radiator

Der Wellenwiderstand des Leiters 8 zusammen mit dem ihm benachbarten Teil des Kabelaußenleiters ist gleich dem geometrischen Mittelwert der Wellenwiderstände des Innenleiters und der äußeren Oberfläche des Kabelaußenleiters gewählt.The wave resistance of the conductor 8 together with the part of the outer cable conductor adjacent to it is equal to the geometric mean value of the wave resistance of the inner conductor and the outer surface of the outer cable conductor selected.

Eine nach der Erfindung ausgebildeteAntenne kann in der für Antennen mit fortschreitenden Wellen bekannten Weise gegenüber der Horizontalebene geneigt oder beliebig im Raum orientiert sein, um eine gewünschte Strahlungsrichtung zu ergeben. Der Antennenleiter kann in einfacher Weise dadurch gebildet werden, daß man die koaxiale Speiseleitung, welche normalerweise die Antenne mit einem EmpfängerAn antenna formed in accordance with the invention may be of the type known for advancing wave antennas Way to be inclined to the horizontal plane or oriented in any space to a to give the desired direction of radiation. The antenna conductor can thereby be formed in a simple manner that one is the coaxial feed line which normally connects the antenna to a receiver

teiles ungefähr 12 m betragen. Der Innenleiter 3 ist 70 oder Sender verbindet, um ein entsprechendes Stückabout 12 m. The inner conductor 3 is 70 or transmitter connects to a corresponding piece

verlängert. In diesem Falle wird, die Einrichtung zur Impedanzanpassung und zur Herstellung des Stromübergangsweges am Ende des Verlängerungsstückes der koaxialen Leitung angebracht. Diejenige Länge des Außenleiters der Speiseleitung, welche den Strahlerteil der Antenne bildet, kann — wie in Fig. 1 dargestellt — dadurch elektrisch begrenzt werden, daß an der entsprechenden Stelle ein Sperrglied vorgesehen wird, welches in an sich bekannter Weise durch einen rohrförmigen Leiter 10 von der Länge eines Viertels der Betriebswellenlänge gebildet wird. Der rohrförmige Leiter 10 ist dabei an seinem rechten Ende von dem Außenleiter 2 isoliert, während er an seinem linken Ende mit dem Außenleiter 2 verbunden ist. In Fig. 2 ist eine andere Art des Sperrgliedes dargestellt. Dieses besteht aus dem Leiter 11, welcher dem Außenleiter 2 der Koaxialleitung parallel geführt ist und ebenfalls eine elektrische Länge gleich einem Viertel der Betriebswellenlänge besitzt. Zum gleichen Zweck können auch alle übrigen, an sich bekannten Formen von Sperrgliedern, welche den Durchgang der Hochfrequenz an dieser Stelle verhindern, mit gleicher Wirkung verwendet werden.extended. In this case, the facility will be used to Impedance matching and for establishing the current transfer path at the end of the extension piece attached to the coaxial line. That length of the outer conductor of the feed line, which the radiator part the antenna forms can - as shown in Fig. 1 - be electrically limited that on the corresponding point a locking member is provided, which in a known manner by a tubular conductor 10 is formed from the length of a quarter of the operating wavelength. The tubular Head 10 is isolated at its right end from the outer conductor 2, while he is at his the left end is connected to the outer conductor 2. In Fig. 2, another type of locking member is shown. This consists of the conductor 11, which is led parallel to the outer conductor 2 of the coaxial line and also has an electrical length equal to a quarter of the operating wavelength. For the same purpose can also use all other forms of blocking elements known per se, which prevent the passage of the high frequency Prevent at this point from being used with the same effect.

Der Außenleiter 2 der Koaxialleitung soll im allgemeinen geerdet sein. Zu diesem Zweck kann die in Fig. 3 dargestellte Anordnung zur künstlichen Erdung verwendet werden. Als künstliche Erde dient ein Leiter 12, dessen Länge gleich einem Viertel oder der Hälfte der Betriebswellenlänge gewählt ist. Der Leiter 12 kann in an sich bekannter Weise auch in Form einer Spule aufgewickelt sein, um seine räumliche Längserstreckung herabzusetzen. Der Außenleiter 2 der Leitung wird dann mit dieser künstlichen Erde an dem gewünschten Punkt verbunden. Wenn die Länge des Erdungsleiters eine halbe Wellenlänge beträgt, so wird die Mitte des Erdungsleiters 12, wie in Fig. 3 dargestellt, mit dem Außenleiter verbunden. Eine besonders vorteilhafte Wirkung ergibt sich, wenn in die Verbindungsleitung zwischen dem Erdungsleiter 12 und dem Außenleiter 2 ein Widerstand 13 eingeschaltet ist, der gleich dem Wellenwiderstand des Außenleiters 2 der Leitung bemessen ist. Wenn die Antenne zum Betrieb mit sehr hohen Frequenzen bestimmt ist, etwa solchen von der Größenordnung von 500 MHz, so kann die Streureaktanz parallel zu dem Widerstand 13 so groß sein, daß sie die Wirkungsweise der Anordnung beeinträchtigt. In diesem Falle ist es vorteilhaft, diese Streureaktanz durch eine Parallelinduktivität 14 wegzustimmen; d.h., die Parallelkapazität desWiderstandes 13 wird durch eine Parallelinduktivität 14 kompensiert. The outer conductor 2 of the coaxial line should generally be grounded. For this purpose, the in Fig. 3 shown arrangement can be used for artificial grounding. A ladder serves as an artificial earth 12, the length of which is chosen to be equal to a quarter or half of the operating wavelength. The head 12 can also be wound up in the form of a coil in a manner known per se, around its spatial Reduce longitudinal extension. The outer conductor 2 of the line is then with this artificial earth connected at the desired point. If the length of the grounding conductor is half a wavelength, so the center of the grounding conductor 12 becomes, as in FIG Fig. 3, connected to the outer conductor. A particularly advantageous effect is obtained if there is a resistance in the connection line between the grounding conductor 12 and the outer conductor 2 13 is switched on, which is dimensioned to be equal to the characteristic impedance of the outer conductor 2 of the line is. If the antenna is intended to operate at very high frequencies, such as those of the Of the order of 500 MHz, the leakage reactance parallel to the resistor 13 can be so large that it affects the operation of the arrangement. In this case it is beneficial to use this To tune away leakage reactance by a parallel inductance 14; i.e., the parallel capacitance of the resistor 13 is compensated by a parallel inductance 14.

Die Erfindung kann außer auf Antennenanordnungen mit einem einzigen Strahlerzweig auch auf Antennen mit zwei oder mehr Strahlerzweigen in V-förmiger oder rhombischer Anordnung angewendet werden. Wenn eine Antennenanordnung nach der Erfindung für sehr hohe Frequenzen, beispielsweise für 465 MHz, bemessen werden soll, wird die Länge der Koaxialleitung, welche für den strahlenden Teil der Antenne gebraucht wird, so kurz, daß die Anordnung als selbsttragende Konstruktion ausgeführt werden kann. Die Antenne für den Betrieb bei so hohen Frequenzen kann beispielsweise von dem mit der Einrichtung zur Impedanzanpassung verbundenen Ende bis zu dem mit dem Abschlußwiderstand 13 verbundenen Ende eine Länge von ungefähr 1,5 m besitzen. Die Länge des zur Impedanzanpassung verwendeten Leiters 8 beträgt dann beispielsweise 15 cm. Der Widerstand 13, über welchen der Außenleiter mit der künstlichen Erde verbunden ist, kann 330 Ohm betragen, und die Induktivität 14 zum Wegstimmen der Parallelkapazität ist zu 0,2 μΗ gewählt. Der das Sperrglied bildende Leiter 11, der die wirksameLänge des Strahlerteiles begrenzt, ist dann ebenfalls 15 cm lang.In addition to antenna arrangements with a single radiator branch, the invention can also be applied to antennas with two or more radiator branches in a V-shape or rhombic arrangement can be used. When an antenna arrangement according to the invention for very high frequencies, for example 465 MHz, is to be measured, the length of the Coaxial line, which is used for the radiating part of the antenna, so short that the arrangement can be designed as a self-supporting structure. The antenna designed to operate at such high frequencies can for example from the end connected to the device for impedance matching to the end connected to the terminating resistor 13 have a length of approximately 1.5 m. The length of the conductor 8 used for impedance matching is then, for example, 15 cm. The resistor 13, via which the outer conductor is connected to the artificial earth, can be 330 ohms amount, and the inductance 14 for tuning away the parallel capacitance is selected to be 0.2 μΗ. The that Conductor 11 forming the blocking element, which limits the effective length of the radiator part, is then also 15 cm long.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine V-förmige Antenne. Die beiden Arme 15 und 16 werden durch zwei mit Rücksicht auf die Arbeitswellenlänge bemessene Stücke von Koaxialleitungen gebildet, an deren Enden eine der vorher erwähnten Einrichtungen zur Herstellung eines Stromüberganges vom Außenleiter auf den Innenleiter der Leitung vorgesehen ist. Die beiden die Strahlerteile bildenden Koaxialleitungen sind an ihren dem Anschluß des Funkgerätes näheren Enden, d. h. anschließend an die Spitze des V, in einer Länge von ungefähr einer Viertelwellenlänge entsprechend der mittleren Arbeitsfrequenz einander im wesentlichen parallel geführt, so daß ein Parallelleitungsstück 17 entsteht. Die Innenleiter 3 beider Zweige sind dann mit den Innenleitern einer abgeschirmten symmetrischen Verbindungsleitung 18 verbunden. Der Wellenwiderstand jedes einzelnen der beiden einander parallelen Koaxialleitungsstücke ist so bemessen, daß dadurch der Wellenwiderstand der Antenne an den der Verbindungsleitung angepaßt wird. Beispielsweise kann der Wellenwiderstand jedes der beiden parallelen Koaxialleitungsstücke gleich der Hälfte des Wellenwiderstandes der abgeschirmten symmetrischen Verbindungsleitung sein. Die beiden parallelen Zweige bilden außerdem ein symmetrisches i/4-Sperrglied, welches quer zu den Enden der Antennenzweige 15, 16 einen hohen Widerstand darstellt. Parallel dazu ist zwischen den Außenleitern der Strahlerteile 15 und 16 an denjenigen Punkten, wo der hohe Widerstand des Sperrgliedes auftritt, ein Abschlußwiderstand 19 eingeschaltet. Die Länge der Strahlerteile 15 und 16 besitzt keine ausschlaggebende Bedeutung. Diese Längen und auch die Richtungen der Strahlerteile können in an sich bekannter Weise bemessen werden.Figure 4 of the drawings shows the application of the invention to a V-shaped antenna. The two arms 15 and 16 are made up of two pieces of coaxial lines, dimensioned with regard to the working wavelength formed, at the ends of which one of the aforementioned devices for producing a current transfer from the outer conductor to the inner conductor of the line. The two the radiator parts forming coaxial lines are at their ends closer to the connection of the radio device, i. H. afterward to the tip of the V, about a quarter-wave length corresponding to the medium operating frequency are guided essentially parallel to one another, so that a parallel line piece 17 arises. The inner conductors 3 of both branches are then symmetrical with the inner conductors of a shielded one Connecting line 18 connected. The wave resistance of each of the two each other parallel coaxial line pieces is dimensioned so that the characteristic impedance of the antenna to the the connection line is adapted. For example, the wave resistance can be either of the two parallel coaxial line pieces equal to half of the characteristic impedance of the shielded symmetrical Be connecting line. The two parallel branches also form a symmetrical i / 4 blocking element, which transversely to the ends of the antenna branches 15, 16 represents a high resistance. In parallel, between the outer conductors of the radiator parts 15 and 16 at those points where the high resistance of the blocking element occurs, a terminating resistor 19 is switched on. The length of the Radiator parts 15 and 16 are of no decisive importance. These lengths and those too Directions of the radiator parts can be measured in a manner known per se.

An Stelle der Verwendung einer abgeschirmten symmetrischen Verbindungsleitung 18 kann auch eine nicht abgeschirmte symmetrische Leitung verwendet werden, um die beiden Strahlerteile mit dem Funkgerät zu verbinden. Dabei kann das vorher beschriebene //4-Sperrglied in gleicher Weise verwendet werden.Instead of using a shielded symmetrical connecting line 18, a Unscreened symmetrical cable can be used to connect the two radiator parts to the radio connect to. The previously described // 4 locking element can be used in the same way will.

Fig. 5 der Zeichnung zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Rhombusantenne. Für diese ist eine ähnliche Konstruktion verwendet, wie sie bereits im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde, jedoch sind die Strahlerteile 20 und 21 so geformt, daß die wohlbekannte Rhombusform entsteht. An dem vom Funkgerät abgewendeten Ende sind die Zweige 20 und 21 der Rhombusantenne über ein 1/4-langes Stück einander im wesentlichen parallel geführt, so daß ein Leitungsstück 22 entsteht, welches die Einrichtung zur Impedanzanpassung in der gleichen Weise bildet, wie dies vorher im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde. Die Innen- und Außenleiter der Leitungsenden sind über Kreuz miteinander verbunden. Es ist aber auch unter Umständen möglich, das Parallelleitungsstück 22 am Ende der Antenne wegzulassen. Auch kann die eine Hälfte der Antenne durch ein Ersatzglied oder durch eine Scheinantenne gebildet werden, in welchem Falle ein Zweig' einer Koaxialleitung gleichzeitig als Speiseleitung und als eine Hälfte der Antennenanordnung verwendet wird.Fig. 5 of the drawing shows the application of the invention to a rhombus antenna. For this is one construction similar to that already described in connection with FIG. 4 is used, however For example, the radiator parts 20 and 21 are shaped to give the well-known rhombus shape. On the from The end facing away from the radio are the branches 20 and 21 of the rhombus antenna over a 1/4 long piece guided each other essentially parallel, so that a line piece 22 is formed, which the device for impedance matching in the same way as previously described in connection with FIG became. The inner and outer conductors of the line ends are cross-connected. Under certain circumstances, however, it is also possible to omit the parallel line piece 22 at the end of the antenna. One half of the antenna can also be replaced by a replacement link or by a dummy antenna be formed, in which case a branch 'of a coaxial line simultaneously as a feed line and as one half of the antenna array is used.

Die andere Hälfte der Antenne würde in diesem Falle durch einen einzelnen Leiter entsprechend dem Außenleiter der anderen, weggelassenen Koaxialleitung gebildet werden, und die Uberkreuzverbindung zwischen dem Innenleiter des Antennenzweiges und dem Außenleiter der Ersatzantenne stellt dann einen Symmetriertransformator dar, wobei das Parallelleitungsstück die Einrichtung zur Impedanzanpassung bildet.The other half of the antenna would in this case be carried by a single conductor corresponding to that Outer conductors of the other, omitted coaxial line are formed, and the crossover connection between the inner conductor of the antenna branch and the outer conductor of the replacement antenna is then a Balancing transformer, wherein the parallel line piece is the device for impedance matching forms.

Der rohrförmige Leiter 6 oder der Parallelleiter 8 oder auch das Parallelleitungsstück 22 der Fig. 2, 3 und 5 können auch derartig ausgebildet sein, daß sie ein Leitungsstück mit einem über seine Länge sich ändernden, d. h. ortsabhängigen Wellenwiderstand darstellen. Die Ausbildung der Leiter kann dann beispielsweise derart sein, daß die zugehörigen Leiter an dem mit dem Innenleiter verbundenen Ende einen geringen Abstand voneinander haben und der Leiterabstand von dieser Stelle an gegen das andere Ende zunimmt.The tubular conductor 6 or the parallel conductor 8 or also the parallel line piece 22 of FIGS. 2, 3 and 5 can also be designed in such a way that they have a line piece with one over its length changing, d. H. represent location-dependent wave resistance. The training of the ladder can then for example be such that the associated conductors at the end connected to the inner conductor have a low Distance from each other and the conductor distance from this point to the other end increases.

Bei Anwendung der Erfindung können Antennen der beschriebenen Art so bemessen werden, daß sie wenigstens in einem Teil ihres Arbeitsfrequenzbereiches als Antennen mit fortschreitenden Wellen wirken, z. B. in den international festgelegten Fernsehbändern III, IV und V, und daß sie als Resonanzantennen, d. h. mit stehenden Wellen, innerhalb des Bandes I arbeiten. Eine solche Antenne kann dann mit Hilfe eines 2/4-Transformators für beispielsweise 200 MHz (d. h. im Band III) angepaßt werden, wobei der Transformator wieder in einem anderen Band bei ungefähr 600 MHz wirksam wird, weil dort seine wirksame elektrische Länge etwa 3 λ/4 beträgt. Wenn das Transformationsleitungsstück, wie oben erwähnt, in Form einer Leitung ortsabhängigen Wellenwider-Standes ausgebildet ist, könnte ein solcher Transformator in befriedigender Weise innerhalb des Bandes III und auch innerhalb der Bereiche der Bänder IV und V arbeiten, d. h. von 500 bis 900 MHz.When using the invention, antennas of the type described can be dimensioned so that they act as antennas with advancing waves at least in part of their operating frequency range, e.g. B. in the internationally established television bands III, IV and V, and that they work as resonance antennas, ie with standing waves, within band I. Such an antenna can then be adapted with the help of a 2/4 transformer for, for example, 200 MHz (ie in band III), the transformer again being effective in another band at approximately 600 MHz because its effective electrical length there is approximately 3λ / 4 is. If the transformation line piece, as mentioned above, is designed in the form of a line of location-dependent wave resistance, such a transformer could work satisfactorily within band III and also within the ranges of bands IV and V, ie from 500 to 900 MHz.

Die oben beschriebenen Einrichtungen zur Impedanzanpassung können außer für die Anpassung von Antennen an die Wellenwiderstände der Speiseleitungen auch für beliebige andere Anpassungszwecke in elektrischen Schaltungen verwendet werden. Es ist daher festzustellen, daß die Anwendung dieser Anpassungseinrichtungen entsprechend der Erfindung nicht auf den Gebrauch in Verbindung mit Antennen beschränkt ist, sondern darüber hinaus allgemein dann vorteilhaft ist, wenn am Ende eines Koaxialleitungsstückes ein Stromübergang zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter unter gleichzeitiger Widerstandsanpassung hergestellt werden soll.The devices described above for impedance matching can also be used for matching from antennas to the characteristic impedances of the feed lines can also be used for any other adaptation purposes in electrical circuits. It is therefore to be noted that the use of these adapters in accordance with the invention is not limited to use in connection with antennas, but more generally It is advantageous if at the end of a coaxial line piece a current transition between the inner conductor and the outer conductor with simultaneous resistance adjustment target.

Claims

Claims: 55

1. Antenna arrangement designed for operation with advancing waves, in which at least one antenna part is formed by a piece of the outer conductor of a coaxial line, characterized in that said piece of coaxial line on its facing the radio End is connected as a non-radiating double line with the radio and that at the other end of the line piece means for Establishing a preferably essentially reflection-free transition of the waves between the end of the double line piece and the outer surface of the outer conductor (2) provided are.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the means for producing the current transfer path an additional line piece (5), open at the end, with a length of a quarter of the length corresponding to the mean operating frequency Wavelength is provided.

3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that a head of the additional line piece with the inner conductor of the Coaxial line is connected.

* 4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the conductor (5) has a Forms the end of the outer conductor protruding continuation of the inner conductor.

5. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the one with the inner conductor connected conductor of the additional line piece a surrounding the outer conductor, against this insulated, substantially tubular conductor (6) is.

6. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the one with the inner conductor connected conductor (8) of the additional line piece next to the outer conductor (3) and is arranged adjacent to this.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wave resistance of the additional line piece at least approximately equal to the geometric mean of the Resistances of the inner conductor of the coaxial line and the outer surface of the outer conductor of this Line is selected.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the additional line piece with one that changes over its length, d. H. location-dependent wave resistance is trained.

9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that one point of the outer conductor (3) by connection to a conductor (12) a quarter or half a length in length Wavelength is artificially grounded.

10. The arrangement according to claim 9, characterized in that in the connection to which the artificial earth forming conductor (12) a resistor (13) the size of the wave resistance of the outer conductor of the coaxial line is switched on.

11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the parallel reactive resistance of the Resistance (13) is compensated by an inductance (14) connected in parallel to the resistor (13) is.

12. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that the length of the Radiator part in the direction of the connection to the radio device through a connected to the outer conductor or from parts of the same formed locking member (11, 10) is limited.

13. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that two radiator parts (15, 16) are arranged in a V-shape.

14. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that two radiator parts (20j 21) form a rhombus antenna.

15. Arrangement according to claim 13 or 14, characterized in that the two radiator parts forming coaxial lines to their adjacent to the connection of the radio device closer Ends at a length about a quarter

wavelength corresponding to the mean operating frequency guided each other essentially parallel and the characteristic impedance of each of the parallel coaxial line pieces are such is dimensioned so that the characteristic impedance of the antenna is matched to that of the symmetrical connecting line (18).

16. The arrangement according to claim 15, characterized in that between the parallel Outer conductor parts at their transition into the diverging ones Radiator parts (15, 16) a terminating resistor (19) is switched on.

17. The arrangement according to claim 16, characterized in that the two forming the radiator parts Coaxial lines at their ends which are further away from the connection of the radio device substantially each other at a length of about a quarter wavelength of the mean operating frequency are run in parallel and the inner and outer conductors of the cable ends cross-wise are connected to each other.

18. Arrangement for resistance adjustment during current transfer between the inner conductor and the Outer conductor at the end of a coaxial line, characterized in that one at its one At the end of the additional conductor connected to the inner conductor (3) and open at the other end, approximately of the length of a quarter wavelength is arranged adjacent to the outer conductor (2) and that the wave resistance of the line section formed from the additional conductor and the outer conductor is at least approximately equal to the geometrical one Average value from the wave resistance of the inner conductor and the outer surface of the outer conductor of the coaxial line is selected.

19. The arrangement according to claim 18, characterized in that the additional conductor (6) is a the outer conductor of the coaxial line surrounding, insulated from it, essentially tubular Head is.

20. Arrangement according to claim 18, characterized in that the additional conductor (8) is cylindrical or is tubular and is arranged next to the outer conductor of the coaxial line

21. Arrangement according to claim 19 or 20, characterized in that the additional conductor is designed and arranged such that it is together with the outer conductor of the coaxial line a line with a changing length over its length, d. H. location-dependent wave resistance forms.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,503,952.

1 sheet of drawings

® 609 770/283 2.