DE1013337B - Flache Einbauantenne fuer Flugzeuge und sonstige schnelle Fahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine neuartige Antenne, die in ein Flugzeug oder ein anderes schnelles Beförderungsmittel eingebaut werden kann und deren Betriebsfrequenzband im Bereich der Meterwellen, der Dezimeterwellen oder der Zentimeterwellen liegen kann.

Bekanntlich liegt die Hauptschwierigkeit beim Einbau von Antennen in den Rumpf eines Flugzeugs in der Einhaltung günstiger aerodynamischer Verhältnisse. Die Schwierigkeiten wachsen mit der Geschwindigkeit der Maschine, wobei außerdem die Antenne die Starrheit des Flugzeugkörpers nicht beeinträchtigen darf.

Ziel der Erfindung ist die völlige Überwindung dieser Schwierigkeiten durch Verwendung einer außerordentlich dünnen Antenne, die infolgedessen bequem an verhältismäßig ebenen Flächen der Maschine angebracht werden kann, z. B. am Rumpf, an den Flügeln oder den Leitflächen.

Erfindungsgemäß wird als Antenne eine an sich bekannte, nicht abgeschirmte Übertragungsleitung verwendet, z. B. eine Bandleitung, bei der dafür gesorgt wird, daß die sich längs der Leitung ausbreitende Energie an bestimmten Stellen abgestrahlt wird. Zu diesem Zwecke werden längs der Übertragungsleitung lokalisierte Strahlungsquellen geschaffen, deren relative Phasen so gewählt sind, daß die Hauptstrahlungsrichtung je nach dem gewünschten Diagramm senkrecht zur Leitung oder in Richtung der Leitung verläuft. Diese Wirkung erhält man dadurch, daß längs der Leitung in gleichen Abständen plötzliche Strukturänderungen vorgenommen werden, die sprunghafte Wellenwiderstandsänderungen hervorrufen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Teil einer Bandleitung mit ineinandergreifenden Gliedern im Schrägbild,

Fig. 2 einen Schnitt des gleichen Teils längs der Linie E-F der Fig. 1,

Fig. 3 die Teilansicht eineir anderen Ausführungsform einer e'rfindungsgemäßen Antenne unter Verwendung einer Leitung, die aus Metallplättchen besteht, weldhe an zwei parallelen Metallschienen befestigt sind,

Fig. 4, 5 und 6 verschiedene Ausführungsformen eines strahlenden Abschnitts in der Leitung nach Fig. 3,

Fig. 7 und 8 Schnittdarstellungen zweier Arten von Anregungsorganen einer Leitung gemäß Fig. 3,

Fig. 9 eine Veranschaulichung des allgemeinen Prinzips einer derartigen Antenne;

Fig. 11, 12 und 13 verschiedene Ausführungsformen strahlender Abschnitte einer anderen Bandleitung, von der

Flache Einbauantenne für Flugzeuge
und sonstige schnelle Fahrzeuge

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Gräfelfmg bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 17. März 1955

Henri Gutton und Georges Boissinot, Paris,
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 10 einen nicht strahlenden Abschnitt und

Fig. 14 den prinzipiellen Aufbau darstellt.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 eine Platte aus dielektrischem Material, die auf ihrer ganzen Unterseite an ihren Längskanten und auf der Oberseite metallisiert ist, wobei die Metallisierung auf der Oberseite die Form einer bekannten Leitung mit ineinandergreifenden Gliedern aufweist. Aus Fig. 1 geht deutlich hervor, wie die Glieder 3, 4, 5 der Leitung mit den Gliedern 3', 4', 5' abwechseln. Die Kanten der Metallisierung 2 sind durch einen Doppelstrich angedeutet.

Es sollen nun verschiedene Mittel zur plötzlichen Impedanzänderung an einer oder mehreren Stellen längs der Leitung beschrieben werden.

Ein erstes Mittel besteht darin, daß die Endkapazitäten der Glieder plötzlich geändert werden, etwa durch Änderung der Breite der unmetallisierten Zwischenräume 6, 7, 8 bzw. 6', 7', 8' am Ende jedes Gliedes. Zum Beispiel können die Glieder 4 und 4' verlängert werden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die Leitung weist an den Stellen dieser verlängerten Glieder einen Wellenwiderstandssprung auf, der bewirkt, daß ein Teil der von der Leitung fortgeleiteten Energie in den Raum abgestrahlt wird. Eine solche Leitung weist also eine Reihe von Strahlungsquellen auf. Offenbar kann man verschiedene Formen des Strahlungsdiagramms dieser Reihe erhalten, indem man die Abstände zwischen den Quellen, d. h. zwischen den verlängerten Gliedern, entsprechend

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wählt. Diese Wahl entspricht grundsätzlich der relativen Phaseneinstellung von irgendwelchen in Reihen oder Gruppen angeordneten Strahlungsquellen, um ein bestimmtes Diagramm zu erzielen.

Die Anspeisung der als Antenne wirkenden Leitung kann in beliebiger Weise erfolgen.

Die beschriebene Antenne kann leicht hergestellt werden, indem eine isolierende Platte 1, auf der die Glieder der Leitung aufgezeichnet werden, durch ein

Träger entgegengesetzten Ende erfolgt, ist schematisch in Fig. 8 dargestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist dadurch ein strahlender Abschnitt geschaffen, daß alle Abmessungen der Leitung (Abstand und Länge der Schienen 11 und 11', Länge, Schrittlänge und Breite der Glieder d) verkleinert sind.

In dem beispielsweise dargestellten Fall umfaßt dieser Abschnitt 15 drei Glieder. Seine Länge k ist bekanntes Verfahren, wie Photogravur oder Elektro- io klein gegen den Abstand zwischen zwei aufeinanderlyse, metallisiert wird. folgenden verkleinerten Abschnitten.

Eine derartige Antenne kann leicht am Rumpf eines In der Ausführungsform nach Fig. 6 sind die

Flugzeuges od. dgl. angebracht werden und ändert in- Schienen 11 und 11' sowie die Glieder d durch Abfolge ihrer geringen Dicke dessen Profil nicht merk- schirmungen 19 und 20 teilweise verdeckt. Diese Ablich. Wie die an sich bekannte Leitung selbst ist auch 15 schirmungen sind auf der Oberseite der Schienen 11 die im Sinne der Erfindung aus ihr gebildete Antenne und 11' befestigt.

sehr breitbandig. Man kann bei Meterwellen eine Lei- In den geschirmten Abschnitten befinden die

tung mit nur etwas mehr als 10 cm Breite verwenden. Glieder der Leitung sich innerhalb eines rechteckigen Ferner kann eine solche Antenne ohne weiteres meh- Metallrohres. Die Abstände π zwischen den Mitten rere Wellenlängen lang sein, wodurch eine sehr starke 20 der abgeschirmten Abschnitte sind auf der ganzen Strahlungsbündelung erreicht wird. Leitung konstant.

Die Bandleitung nach Fig. 10 und 11 besteht aus einem Metallband 32, das auf der Oberseite einer Platte 31 aus dielektrischem Werkstoff angebracht ist, wobei die Platte ihrerseits auf einer Metallplatte 40 aufliegt.

Bei dem Leitungsabschnitt der Fig. 10 sind die Dicke e des Bandes 32 und seine Breite / konstant. Die gewünschte Wellenwiderstandsänderung kann dadurch Metallschienen 11 und 11' (z. B. aus Messing) be- 30 erzeugt werden, daß die Dicke e plötzlich geändert festigt sind, abgesehen von dem Plättchen 13, das von wird (nicht dargestellt) oder daß, wie in Fig. 11 geder entsprechenden Schiene isoliert und an den Innenleiter 25 eines Koaxialkabels angeschlossen ist.

Ein zweites, nicht dargestelltes Mittel zur plötzlichen Wellenwiderstandsänderung besteht darin, daß die Breite 9 der Glieder oder die Dicke 10 der Metallisierung 2 geändert wird.

Bei der Leitung nach Fig. 3 besteht das Dielektrikum aus der umgebenden Luft. Die Glieder 13, 13', 14, 14' werden durch Metallplättchen dargestellt, die in der gleichen Ebene liegen und an zwei parallelen

Die beiden Schienen 11 und 11' sind Bestandteile

und zwischen dem Band und der Metallplatte 40 angeordnet sind.

In den Zwischenräumen 23 befindet sich dann

zeigt, die Breite / des Bandes plötzlich vom Wert L₁ auf den Wert I₂ geändert wird.

Man kann auch gemäß Fig. 12 das Band 32 perieines Trägers 12 mit U-förmigem Querschnitt, der an 35 odisch mit Folien 22 von hoher Dielektrizitäts-Masse angeschlossen ist und an dem Außenleiter 24 konstante unterlegen, die Abstandsstücke darstellen des Koaxialkabels befestigt ist. Der Leitungsabschnitt
in Fig. 3 besitzt keinen strahlenden Teil. Dagegen ist
ein solcher in Fig. 4 dargestellt.

In Fig. 4 sind in Draufsicht die Schienen 11 und 11' 40 zwischen dem Band 32 und der Metallplatte 40 eine und die Glieder d dargestellt. Die Schrittlänge ist der Luftschicht. Die Luftschichten 23 und die dielek-Abstand zwischen den Mitten aufeinanderfolgender irischen Schichten 22 zusammen ersetzen die dielek-Glieder. Wie man sieht, ändert sich die Schrittlänge trische Platte 1 nach Fig. 10, 11 und 13. plötzlich vom Wert P zum Wert p. Die Leitung nach Man kann dem Band 2 auch die Form zweier um-

Fig. 3 umfaßt demnach gemäß einer ersten Ausfüh- 45 gekehrt aneinandergefügter U geben (Fig. 13), die aus rungsform Abschnitte, in denen Breite und Schritt- zueinander senkrechten Teilen 36 und 37 bestehen, länge der Glieder konstant sind, die aber in regel- Fig. 14 zeigt schematisch eine Antenne, die aus

mäßigen Abständen von Abschnitten unterbrochen einer Anzahl von Gruppen 26, 27, 28 ... von je zwei sind, in denen eine gewisse Anzahl von Gliedern (vier umgekehrt aneinandergefügten U gemäß Fig. 13 beim Falle der Fig. 4) eine geringere Schrittlänge ρ und 50 steht.

eine geringere Breite aufweist. Die Länge der letz- Diese Antenne ist nicht in ihrer ganzen Länge dar

gestellt, da die Struktur sich periodisch wiederholt. Die Länge jedes strahlenden Abschnittes ist gering gegen den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden derartigen Abschnitten. Bei 29 ist die Zeichnung unterbrochen und nur noch die Endgruppe 28 dargestellt, um zu zeigen, daß die Länge des strahlenden Abschnittes hier vorzugsweise größer ist.

Die Gesamtlänge der die Antenne bildenden Lei-Glieder d₆, d₇ bzw. d₁₂, d_ls usw. deutlich ersichtlich 60 tung beträgt in diesem Falle etwa 4 bis 5 λ, wobei die ist. Strahlungsquellen, die aus doppel-U-förmigen Ab-

In Fig. 9 sind die Schienen 11 und 11' sowie die schnitten bestehen, einen Abstand von λ/3 voneinander Glieder d\ usw. durch einfache Striche dargestellt, und haben.

die Anregungsschaltung ist mittels eines kleinen Die verschiedenen dargestellten Ausführungsformen

Kreises 26 α angedeutet, der mit dem Glied Ii₁ ver- 65 entsprechen hinsichtlich ihrer Arbeitsweise und ihrer bunden ist. Die Anregungsart ist in den Fig. 3 und 7 wesentlichen Vorteile den Ausführungsformen nach im einzelnen dargestellt. Das letztere Glied wird hier- Fig. 1 und 2. Je nach dem Verwendungszweck wird bei an demjenigen Ende angeregt, das der einen man die günstigste Ausführungsform wählen. Schiene benachbart ist. Eine andere Anregungsart, Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und

bei der die Anregung an dem der Befestigung am 70 beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Zum

teren Abschnitte (die die Strahlung hervorrufen) soll klein gegen den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden strahlenden Abschnitten sein, um möglichst eng begrenzte Strahlungsquellen zu schaffen.

Man kann auch nur die Breite der Glieder oder die Schrittlänge ändern. Der letztere Fall ist schematisch in Fig. 9 dargestellt, aus welcher die periodische Aufeinanderfolge jeweils zweier enger stehender

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Beispiel könnte die Leitung auch als Stegleitung aufgebaut sein.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Flache Einbauantenne für Flugzeuge oder sonstige schnelle Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer nicht abgeschirmten Übertragungsleitung besteht, deren elektrische Eigenschaften sich in bestimmten, gleichen Abständen sprunghaft ändern, derart, daß die hierdurch bewirkten plötzlichen Wellenwiderstandsänderungen lokalisierte Strahlungsquellen bilden, deren relative Phasen so gewählt sind, daß die Hauptstrahlungsrichtung des resultierenden Strahlungsdiagramms in Längs- oder Querrichtung zur Leitung verläuft.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung als einseitig angeregte Leitung mit ineinandergreifenden Gliedern gleichen Abstandes aufgebaut ist und daß die Leitung in gleichen Abständen längs der Leitung verteilt Abschnitte aufweist, in denen der Abstand der Glieder derart vermindert ist, daß sich an diesen Stellen eine plötzliche Wellenwiderstandsänderung ergibt.

3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung als einseitig angeregte Bandleitung ausgebildet ist, die aus einem auf einer dielektrischen Platte angeordneten Metallband besteht, wobei die dielektrische Platte ihrerseits auf einer mit Masse verbundenen Platte aufliegt, daß die Leitung in gleichen Abständen Abschnitte aufweist, in denen der Bandleiter die Form zweier umgekehrter aneinandergefügter U aufweist, daß ferner die Leitung mit einem solchen Abschnitt abgeschlossen ist, dessen Länge jedoch größer ist als die der übrigen Abschnitte, und daß schließlich die Gesamtlänge der Leitung etwa die 4- bis 5fache Betriebswellenlänge λ beträgt, während der Abstand der genannten Abschnitte 2/3 beträgt.

4. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsleitung eine entsprechend ausgebildete Metallisierung eines isolierenden Trägers dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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