DE1013728B - Antennenanordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung befaßt sich mit der elektrischen und konstruktiven Ausbildung einer Antennenanordnung zum gleichzeitigen Senden und Empfangen von ultrakurzen Schwingungen. Die Antennenanordnung gemäß der Erfindung eignet sich vorzugsweise für die ortsfesten Stationen von Funksprechanlagen, wie sie beispielsweise von der Polizei, der Feuerwehr und den Autotaxen verwendet werden.

Die aus einem Sender und einem Empfänger auf jeder Teilnehmerseite bestehenden Funksprechanlagen werden bekanntlich entweder über eine gemeinsame Antenne oder über räumlich getrennte Antennen für Sender und Empfänger betrieben. Beide Möglichkeiten haben jedoch wesentliche Nachteile.

Bei Verwendung einer gemeinsamen Antenne werden der Sender und der Empfänger über eine Antennenweiche an die Antenne angeschlossen. Nachteilig ist hierbei, daß die Durchlaß- und Sperrdämpfungen der Weiche in den beiden Weichenzweigen nicht zu Null bzw. zu Unendlich gemacht werden können. Das hat zur Folge, daß weder die Sendeenergie ohne Verluste der Antenne zugeführt werden kann, noch die von der Antenne aufgenommene Empfangsspannung ungeschwächt zum Empfängereingang gelangt. Das hat aber bei gegebener Senderleistung und Empfängerempfindlichkeit eine Verringerung der Reichweite der Anlage zur Folge. Ferner gelangt infolge der endlichen Sperrdämpfung ein Teil der Senderleistung zu den Eingangsklemmen des eigenen Empfängers. Da bei ortsfesten Stationen der Sender meist eine verhältnismäßig hohe Sendeleistung, etwa 20 bis 100 W, hat und der relative Frequenzabstand der Sende- und Empfangsfrequenz nur gering ist, besteht damit die Gefahr, daß die Eingangsverstärkerstufe des Empfängers übersteuert wird und ein Gitterstrom fließt, durch den die Eingangskreise gedämpft werden und die Empfindlichkeit des Empfängers stark herabgesetzt wird. Aber auch dann, wenn keine Übersteuerung der ersten Verstärkerstufe erfolgt, kann am Steuergitter der Mischröhre eine unerwünschte Zwischenkanalmodulation (Kreuzmodulation) eintreten, die ebenfalls die Empfindlichkeit des Empfängers vermindert.

Die genannten Erscheinungen lassen sich sowohl durch Verwendung einer mehrgliedrigen Weiche mit entsprechend größerer Sperrdämpfung als auch durch Erhöhung der Eingangselektion des Empfängers vermeiden. Beide Maßnahmen bewirken aber ebenfalls eine Verringerung der Reichweite der Anlage, weil im ersteren Fall gleichzeitig auch die Sperrdämpfung der Weiche zunimmt und außerdem im zweiten Fall schon kleine Abweichungen der Empfangsfrequenz von der Resonanzfrequenz der Eingangskreise zu einer merklichen Verringerung der Empfängerempfindlichkeit Antennenanordnung zum gleichzeitigen
Senden und Empfangen

Anmelder:

Süddeutsche Telefon-Apparate-, Kabel-

und Drahtwerke A. G., TEKADE,

Nürnberg, Allersberger Str. 185

Dr. Karl Röhrich, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

führen. Davon abgesehen machen diese Maßnahmen einen beträchtlichen zusätzlichen Aufwand erforderlich.

Um die durch Frequenzweichen verursachten Schwierigkeiten zu umgehen, kann man die gemeinsame Antenne jeweils auf den Sender bzw. den Empfänger umschalten. Doch läßt sich diese bekannte Betriebsart nur bei Anlagen durchführen, die im Wechselsprechbetrieb arbeiten.

Sieht man für den Sender und den Empfänger je eine Antenne vor, so lassen sich zwar Empfindlichkeitsverluste der Anlage vermeiden, weil die Antennen jeweils an die dazugehörigen Geräte angepaßt werden können, doch müsssen beide Antennen so aufgestellt werden, daß die Sendeantenne die eigene Empfangsantenne nicht beeinflußt. Es ist bereits ein Antennensystem für Sendung und Empfang mit zwei übereinander angeordneten Strahlern bekannt, bei dem der eine als Sendeantenne wirkende Strahler ring- oder kranzförmig ausgebildet ist und durch seine Mitte die Speiseleitung der anderen darüber angeordneten Antenne, die aus Vertikaldipolen besteht, verläuft. Zur Erzielung einer möglichst kreisförmigen Horizontalcharakteristik ist es erforderlich, den Dipolkranz als Drehfeldsystem zu betreiben.

Ferner ist ein Antennensystem bekannt, bei dem mehrere rohrförmige Strahlerelemente vorgesehen sind, die einen Metallmast koaxial umschließen. Die rohrförmigen Strahler von der Länge einer halben Arbeitswellenlänge sind an einem Ende von der Energieleitung gespeist, während ihre Mitten leitend mit dem Mast verbunden sind. Durch ein derartiges Antennengebilde, das in seinem Aufbau sehr einfach ist, wird eine vollkommene Rundstrahlung mit gutem Wirkungsgrad erzielt. Wegen der Verkopplung der beiden Rohrstrahler über das gemeinsame Maststück

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eignet sich das System jedoch nur entweder für Sendung oder für Empfang.

Die Erfindung schlägt demgegenüber eine Antennenanordnung mit zwei übereinander angeordneten Dipolen, die aus je zwei rohrförmigen Einzelstrahlern bestehen, vor, die sämtlich einen Metallmast koaxial umgeben und an einer geeigneten Stelle leitend mit diesem Mast verbunden sind. Die beiden Dipole werden getrennt gespeist, einer von ihnen als Sendeantenne, der andere als Empfangsantenne für ein Sende-Empfangs-Gerät zum gleichzeitigen Senden und Empfangen verwendet, wobei erforderlichenfalls zusätzliche Maßnahmen zur weiteren gegenseitigen Entkopplung der Dipole und ihrer Zuleitungen zur Anwendung gelangen.

Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer weiteren Einzelheiten wird von einer bekannten Antennenkonstruktion ausgegangen, die in Abb. 1 dargestellt ist. Diese Antenne besteht aus dem verhältnismäßig starkwandigen Standrohr I₁ welches an seinem unteren Ende, etwa an der Stelle 2, in geeigneter Weise gehaltert wird und über eine nicht bezeichnete Leitung mit Erde leitend verbunden ist. In das obere Ende des Standro'hres 1 ist, ebenfalls gut leitend mit diesem verbunden, der Dipolstab 3 z. B. mittels eines Gewindes eingesetzt. Über das Standrohr 1 ist außerdem ein dünnwandiges Mantelrohr 4 geschoben, das durch einen Isolator 5 konzentrisch gehaltert ist. Dieses Mantelrohr 4 und der Dipolstab 3 bilden das eigentliche Antennensystem. Zwischen dem Mantelrohr 4 und dem Standrohr 1 sind ferner zwei Kurzschlußschieber 6 und 7 vorgesehen. Die Zuführung der Speisenenergie zur Antenne bzw. die Abnahme der von der Antenne aufgenommenen Spannung erfolgt über das konzentrische Kabel 8, das nur bis an die Stelle 9 geführt ist. Der Kabelmantel ist dort mit dem Standrohr 1 verbunden, während der Innenleiter als Rohr oder Stab 10 mit möglichst dem gleichen Wellenwiderstand bis zu der einstellbaren Brücke 11 hochgeführt wird. Die Brücke 11 leitet die Energie auf die Innenfläche des Mantelrohres 4 über und wird so eingestellt, daß der Wirkwiderstand des Strahlers gleich dem Wellenwiderstand des Kabels 8 wird, während der Blindwiderstand der Antenne durch Einstellung des Kurzschlußschiebers 6 kompensiert wird. Der Schieber 7 ist so eingestellt, daß das untere Teil des Mantelrohres 4 und das Standrohr 1 einen abgestimmten Sperrtopf bilden, der das Abfließen von Hochfrequenzenergie über das Standrohr verhindert.

Um zwei derartige Antennensysteme übereinander anordnen und gemäß der Erfindung als getrennte Antennen verwenden zu können, werden folgende Änderungen vorgenommen (vgl. Abb. 2): Das Energiekabel 8 wird unter Fortfall des besonderen Innenleiters 10 innerhalb des Standröhres 1 bis zur Stelle 12 hochgeführt. Durch eine längliche Aussparung im Standrohr 1 gelangt das Energiekabel 8 in den Raum zwischen Standrohr und Mantelrohr 4. Der Kabelmantel wird bei 12' mit dem Standrohr 1, die Kabelseele etwa in gleicher Höhe an der Stelle 12 mit dem Mantelrohr 4 verbunden. Beide Verbindungsstellen müssen etwas verschiebbar sein. Konstruktiv wird das in einfacher Weise dadurch erreicht, daß auf das Standrohr 1 ein kurzer Stift isoliert aufgesetzt wird, an dessen unterem Ende die Kabelseele befestigt wird. Das Mantelrohr 4 erhält einen kurzen Schlitz, in dem ein verschiebbarer Bolzen, der in der Abb. 2 nicht eingezeichnet ist, die Verbindung zwischen dem Mantelrohr 4 und dem genannten Stift herstellt. Die Festlegung erfolgt durch eine Metallschraube. Diese Anordnung ermöglicht es, im Innern des Standrohres 1 ein zweites Kabel 8' (vgl. Abb. 3) hochzuführen. Außerdem wird der Dipolstab 3 auf den gleichen Durchmesser wie das Mantelrohr 4 gebracht und gleichfalls als Hohlrohr ausgebildet. Das bedingt, daß der Wellen- und der Strahlungswiderstand des Antennensystems sinkt. Das ist meist erwünscht, weil dadurch die Antenne breitbandiger wird. Die Abnahme des Strahlungswiderstandes macht es lediglich notwendig, den Speisepunkt 12 und den Kurzschluß 6 geringfügig zu verschieben, um die reflexionsfreie Anpassung an die Energieleitung wieder herzustellen. Die metallische Verbindung des Dipolstabes 3 mit dem Standrohr 1 erfolgt zweckmäßig dadurch, daß beide entsprechende Gewinde erhalten.

Durch den nunmehr als Rohr ausgebildeten Dipolstrahler 3 läßt sich das Standrohr 1 in an sich bekannter Weise um etwa 2 bis 3 m über die Oberkante des Dipolstrahlers 3 hinaus verlängern und noch ein zweites, dem beschriebenen Antennensystem ähnliches Strahlergebilde aufbauen. Um zu verhindern, daß vom Dipol 3 Energie nach oben zum anderen Antennensystem gelangt, wird durch Einfügen eines weiteren Kurzschlußschiebers 13 ein weiterer Sperrtopf gebildet. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des Dipols 3 des unteren Antennensystems und dem unteren Ende des Dipols 4 des oberen Antennensystems beträgt etwa 1 bis 2 m.

Da die Strahlung in Richtung der Dipolachse nur dann genau Null ist, wenn der Dipoldurchmesser im Vergleich zu seiner Länge sehr klein ist, ist eine geringe gegenseitige Kopplung beider Antennen möglich, die jedoch durch Einfügen einer Abschirmplatte 14 zwischen beide· Antennen, etwa an der Stelle 15, vermieden werden kann. Der Durchmesser der Abschirmplatte 14 wird zweckmäßig zu etwa Ha gewählt.

Um eine ausreichende Standfestigkeit der Antennenanordnung zu gewährleisten, ist eine Abspannung etwa an der Stelle der Abschirmplatte zu empfehlen. Als Material für das Standrohr 4 kann verzinktes Eisenrohr benutzt werden. Um zu vermeiden, daß durch die Abspannseile eine Störung des von der Sendeantenne erzeugten Feldes hervorgerufen wird oder durch Reflexion Energie auf die Empfangsantenne gelangt, wird zweckmäßigerweise das obere Antennensystem als Sendeantenne vorgesehen.

Claims (8)

Patentansprüche·.

1. Antennenanordnung mit zwei übereinander angeordneten Dipolen, die aus je zwei rohrförmigen Einzelstrahlern bestehen, die sämtlich einen Metallmast koaxial umgeben und an einer geeigneten Stelle leitend mit diesem Mast verbunden sind, gekennzeichnet durch getrennte Anspeisung der beiden Dipole und Verwendung eines Dipols als Sendeantenne und des anderen Dipols als Empfangsantenne für ein Sendeempfangsgerät zum gleichzeitigen Senden und Empfangen, wobei notwendigenfalls zusätzliche Maßnahmen zur weiteren gegenseitigen Entkopplung der Dipole und ihrer Zuleitungen zur Anwendung gelangen.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung beider Antennensysteme über je ein koaxiales Energiekabel erfolgt, deren Mantel jeweils in der Mitte der unteren Dipolhälfte beider Antennensysteme mit dem Standort verbunden ist und deren Mittelleiter ebenfalls etwa in der Mitte dieser Dipole mit dem Mantelrohr verbunden sind.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisepunkte für die unteren Dipolhälften beider Antennensysteme verschiebbar ausgebildet sind.

4. Antennenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Dipolhälften beider Antennensysteme mit dem Standrohr leitend verbunden sind.

5. Antennenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der unteren Dipolhälfte beider Antennensysteme zwei Kurzschlußschieber vorgesehen sind, die so eingestellt sind, daß durch die oberen Kurzschlußschieber die Blindwiderstände des Antennensystems kompensiert werden.

ίο

6. Antennenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen Dipolhälfte des unteren Antennensystems ebenfalls ein Kurzschlußschieber vorgesehen ist.

7. Antennenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Antennensystemen eine Abschirmplatte vorgesehen ist.

8. Antennenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmplatte einen Halbmesser von etwa Jl/4 aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 825 282, 872 575.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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