DE1024587B - Antenne, vorzugsweise fuer ultrakurze elektrische Wellen - Google Patents

Description

Bei solchen Antennen für ultrakurze elektrische Wellen, bei denen zwei Einzelstrahler vorgesehen sind, hat man diese bereits durch Einschaltung einer Lambda/4-Umwegleitung in das Zuführungskabel eines der beiden Strahler vom gleichen Generator her um 90° phasenverschoben gespeist. Man hat dadurch den Vorteil erzielt, daß eine gute Anpassung eintritt, weil sich die von den Einzelstrahlern in die Zuleitungen reflektierten Wellen gegenseitig aufheben. Es ist weiterhin bekannt, bei solchen Antennen nicht nur eine Anpassung des Wellenwiderstandes durch phasenverschobene Einspeisung herbeizuführen, sondern auch eine Bündelung der abgestrahlten elektromagnetischen Energie zu bewirken, indem die Einzelstrahler mit den dafür geeigneten Vorkehrungen, z. B. Reflektoren, ausgestattet worden sind. Die gute Anpassung erfolgte hierbei auf Kosten des Strahlungsdiagramms der Antenne, denn durch die phasenverschobene Speisung ihrer Einzelstrahler überlagerten sich die Strahlungskomponenten nach den einzelnen Ausstrahlungsrich- tungen vielfach derart, daß die Flächen gleicher Gesamtfeldstärke zwischen den Hauptstrahlrichtungen mehr oder weniger tiefe Einbrüche aufweisen. Je nach dem Drehsinn der Phasenverschiebung ergeben sich besonders tiefe Einbuchtungen auf der einen oder anderen Seite der Winkelhalbierenden der Hauptstrahlrichtungen. Hierdurch wird die Abstrahlung zwischen diesen Hauptstrahlrichtungen in starkem Maße richtungsabhängig, was sich für den verlangten gleichmäßigen Empfang in dem von der betreffenden Antenne versorgten Strahlungsbereich nachteilig auswirkt.

Dieser Nachteil der bekannten Antennen für ultrakurze elektrische Wellen, bei denen, wie es geschildert wurde, mindestens zwei vorgebündelte, in verschiedenen Hauptstrahlrichtungen wirksam werdende und phasenverschoben gespeiste Strahler vorgesehen sind, ist erfindungsgemäß durch eine solche Anordnung der Strahlerquellpunkte zueinander behoben, daß sich eine wenigstens annähernd gleichphasige Überlagerung der Strahlungskomponenten entlang der Winkelhalbierenden der Hauptstrahlrichtungen ergibt. Von dem erwähnten Vorteil der weitgehend günstigen Anpassung der Einzelstrahler an den Wellenwiderstand der Speiseleitungen ist hierbei also ebenfalls Gebrauch gemacht. Darüber hinaus ist eine erhebliche Verbesserung des Diagramms der Gesamtabstrahlung erzielt, indem die Einzelstrahler derart räumlich zueinander angeordnet werden, daß der durch die Phasenverschiebung der Einzelstrahlerspeisung bedingte Effekt einer verschiedenphasigen Überlagerung der Strahlungskomponenten durch Einführung eines Gangunterschiedes in die Wellenausbreitung der Einzelstrahler wieder ausgeglichen ist. Dieser Ausgleich ist entlang der Antenne, vorzugsweise für ultrakurze
elektrische Wellen

Anmelder:

Rohde & Schwarz,

München 9, Tassiloplatz 7

Dipl.-Ph.ys. Dr. Rudolf Greif, München,

Dipl.-Ing. Franz Reinhold Huber, München-Pasing,

und Leonhard Thomanek, München,

sind als Erfinder genannt worden

Winkelhalbierenden der Hauptstrahlrichtungen herbeigeführt und dadurch ist gerade an den Stellen des Gesamtstrahlungsdiagramms, an denen bei der geschilderten bekannten Antenne die Einbrüche in den Verlauf der Kurven gleicher Feldstärke auftreten, die Ursache dieser nachteiligen Erscheinung beseitigt und somit die erwähnte Verbesserung bewirkt.

Die im vorstehenden angedeuteten physikalischen Verhältnisse sollen an Hand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung noch näher erläutert werden. In

Fig. 1 ist zunächst schematisch die bekannte Anordnung zweier Einzelstrahler zueinander wiedergegeben, die mit einer Phasenverschiebung von 90° gespeist werden;

Fig. 2 zeigt demgegenüber in gleicher schematischer Darstellungsweise die Anordnung nach der Erfindung.

Nach Fig. 1 ist jeder der beiden um 90° zueinander versetzten Dipole 1 und 2 mit einem Reflektor 3 und 4 ausgestattet. Die von den Dipolen 1 und 2 ausgestrahlte elektromagnetische Energie ist dadurch vorgebündelt und sie wird etwa so abgestrahlt, wie es die Strahlungsdiagramme 5 und 6 erkennen lassen. Die Hauptstrahlrichtungen sind dabei mit 7 und 8 bezeichnet. Entlang der Winkelhalbierenden W zwischen den Hauptstrahlrichtungen 7 und 8 strahlt der Dipol 1 die Strahlungskomponente K und der Dipol 2 die Strahlungskomponente K' aus. Bei einer Einspeisung der Dipole 1 und 2 mit einem Phasenunterschied von 90° überlagern sich die verschiedenphasigen Komponenten K und K' derart, daß ein resultierender Strahlungsvektor zustande kommt, dessen Betrag wesentlich geringer ist als die algebraische Summe der beiden Komponenten. Diese Einwirkung der Einzelkomponenten K und K' aufeinander kommt, wie es schon erwähnt wurde, je nach dem Drehsinn der Phasenverschiebung auf der einen oder der anderen Seite der

709 880ß06

Winkelhalbierenden W in besonders starkem Maße zur Geltung, wodurch sich dann in dieser der Richtung W benachbarten Richtung der unerwünschte starke Einbruch in den Kurvenverlauf der Linien gleicher Gesamtfeldstärke ergibt. Der Linienzug L der Zeichnung soll diesen Zusammenhang andeuten. Mit zunehmender Seitenlänge ί des die Dipole 1 und 2 tragenden Mastes M macht sich die angeführte Einbuchtung E in immer stärkerem Maße bemerkbar.

tauschung ihrer Anschlüsse an der koaxialen Zuführung ausgebildet sein. Hierdurch wird ein im nachstehenden noch näher zu erläuternder Vorteil erzielt, der darin besteht, daß eine Aufrichtung der Hauptachse des Strahlungsdiagramms des betreffenden Dipols eintritt, die infolge der unvermeidlichen Frequenzabhängigkeit des erwähnten Symmetriergliedes zunächst geneigt zur Dipolachse lag. Diese Aufrichtung der Hauptachse des Strahlungsdiagramms

Nach Fig. 2 ist der eine der beiden Dipole, nämlich io führt eine weitere Vergleichmäßigung des Verlaufs

der Kurven gleicher Feldstärke in dem von den betreffenden Strahlern versorgten Bereich herbei und trägt dadurch zu der auch durch die anderen erfinderischen Maßnahmen erstrebten Verminderung der erwähnten Einbrüche in das Gesamtstrahlungsdiagramm bei.

1', aus der räumlichen Lage 1, die er bei der Anordnung nach Fig. 1 innehatte, in Richtung der Winkelhalbierenden W zwischen den beiden Hauptstrahlrichtungen T und 8' um den Wegbetrag α verschoben. Die Komponenten q und q' in der Richtung der Winkelhalbierenden W addieren sich nunmehr gleichphasig, da der Gangunterschied α den Zeitunterschied von 90° hinsichtlich der Speisung der beiden Dipole 1' und 2 gerade ausgleicht. Die Einbuchtung E im

Linienzug L wird dadurch insoweit ausgeglichen, wie 20 führungsbeispiele näher dargestellt. So zeigen sie bei dem an Hand der Fig. 1 geschilderten Be- Fig. 3 und 4 den Querschnitt durch zwei Antennentriebsfall durch die Addition der verschiedenphasigen ausbildungen, bei denen in der bereits angedeuteten Komponenten bedingt war. Weise die Einzelstrahler entlang den Mastseiten ver-

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann schoben sind.

die Antenne durch die Verwendung von horizontalen 25 Fig. 5 läßt zwei parallel zueinander angeordnete oder vertikalen Dipolen bzw. Dipolgruppen mit Zu- Dipole erkennen, die mit Symmetriergliedern aussatzeinrichtungen zur Herbeiführung der Vorbündelung gekennzeichnet sein. Der erstrebte Effekt wird in
allen diesen Fällen in besonders vorteilhafter Weise
erzielt, weil sich mit derartigen Dipolen, die Zusatz- 30
einrichtungen zur Herbeiführung der Vorbündelung
aufweisen, die richtungsgebundene Ausstrahlung in

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Fig. 3 bis 5 der Zeichnung" erläutert. Darin sind noch einige Aus

vollkommener Weise zustande bringen läßt. Die Zugestattet sind und bei denen diese beiden Dipole unter Vertauschung ihrer Anschlüsse an der koaxialen Zuführung gegenphasig gespeist werden.

Nach Fig. 3 sind an dem quadratischen Mast 9 mit Hilfe der Stützen IG bis 13 die Dipole 14 bis 17 nebst ihren Reflektoren 18 bis 21 angebracht. Die Verlängerung der Stützen 10 bis 13 führt nicht durch den

satzeinrichtungen können dabei einem weiteren er- Schwerpunkt des Querschnitts vom Mast 9. Die finderischen Merkmal entsprechend in einem ein- oder 35 Dipole 14 bis 17 sind vielmehr in Richtung der Seiten zweidimensionalen Reflektor bestehen. des Mastes 9 im Uhrzeigersinn in Richtung auf die

Kommt die Erfindung für Rundstrahlantennen zur Eckstiele hin um einen solchen Betrag verschoben, daß Anwendung, so werden die Einzelstrahler gegenüber die gewünschten Gangunterschiede, von denen im vorihrer zentralsymmetrischen Lage zur Antennenachse stehenden bereits ausführlich die Rede war, erzielt in Richtung einer Mastseite bzw. Masttangente (bei 40 werden.

Verwendung von Masten mit rundem Querschnitt) Die Dipole 14 bis 17 werden über die Zuführungs-

verschoben angeordnet. In dieser erfinderischen Maß- kabel 22 bis 25 von dem Verteiler 26 aus gespeist, und nähme liegt eine besonders vorteilhafte Ausbildung zwar in der Weise, daß sich von einem Dipol zu seinen insofern, als eigene Mastkonstruktionen für die Er- benachbarten Dipolen jeweils Phasenunterschiede von zielung des durch die Erfindung angestrebten Effektes 45 90° ergeben. Strahlt also z. B. der Dipol 14 mit der entbehrlich sind. Es können vielmehr die gebrauch- Phasenlage 0°, so strahlt der entgegen dem Uhrzeigerlichen Mastkonstruktionen mit quadratischem, rundem sinn nächstgelegene Dipol 15 mit einer Phasenlage von oder auch einem Querschnitt in Form eines gleich- 90°, der Dipol 16 gegenüber dem Dipol 14 mit einem seitigen Dreiecks beibehalten werden, und es wird Phasenunterschied von 180° und der Dipol 17 schließdann der gewünschte Gangunterschied der Wellen- 50 Hch dem Dipol 14 gegenüber mit einem Phasenunter-

ausbreitung lediglich durch eine Verschiebung der Einzelstrahler aus ihrer zentralsymmetrischen Lage um einen solchen Betrag zustande gebracht, daß sich die erforderliche Gleichphasigkeit hinsichtlich der

p gg

schied von 270°. Einer Zunahme des Phasenwinkels entspricht dabei eine zunehmende Nacheilung.

Der durch die Unterbringung der Zuführungskabel 22 bis 25 innerhalb der Ouerschnittsfläche des Mastes 9

Ub d

pg

Überlagerung der Strahlungskomponenten ergibt. 55 gebildete kabelfreie Schacht 27 in der Umgebung der Sieht man schließlich noch in einer besonderen er- Achse des Mastes 9 ist durch die erläuterte Anfinderischen Ausgestaltung die Anordnung der Zu- bringung der Zuführungskabel 22 bis 25 zur Aufführungskabel zu den Einzelstrahlern in der Weise
vor, daß in der Umgebung der Mastachse ein kabel-S

gg g

nähme anderweitiger Antennenbestandteile, wie z. B. des Hauptspeisekabels, einer Leiter für die Mastb A

g pp

freier Schacht entsteht, so läßt sich dieser für die 60 besteigung oder eines Aufzugs frei geworden. Die für Unterbringung der Speisekabel zu den Verteilern hin die phasenverschobene Speisung der Strahler 14 bis 17 in besonders einfacher Weise verwenden. Z

Sowohl in Verbindung mit den im vorstehenden l fih M

g
dargelegten erfinderischen Maßnahmen als auch un-

p p

erforderliche Ausbildung und Unterbringung der Zuführungskabel 22 bis 25 innerhalb des Querschnitts des Mastes 9 läßt sich dadurch zur Gewinnung dieses

abhängig von ihnen kann eine Antenne, vorzugsweise 65 kabelfreien Schachtes in vorteilhafter Weise ausnutzen.

für ultrakurze elektrische Wellen, bei der mindestens zwei parallel zueinander angeordnete, Symmetrierglieder aufweisende Dipole vorgesehen sind, in weiterer erfinderischer Ausgestaltung mit einer gegen-

Bei der Anordnung nach Fig. 4 weist der Querschnitt des Antennenmastes 28 die Form eines gleichseitigen Dreiecks auf. Parallel zu seinen Seiten sind die Dipole 29 bis 31 verschoben, von denen jeder

fl bi 4

g p

phasigen Speisung der beiden Dipole unter Ver- 70 wieder mit^.einem eigenen Reflektor 32 bis 34 aus-

gestattet ist. Die Verschiebung der Dipole 29 bis 31 parallel zu den Seiten des Mastes 28 in Richtung auf die Eckstiele hin bringt auch hierbei den Vorteil mit sich, daß ohne Abwandlung der Mastkonstruktion der Gangunterschied in der Wellenausbreitung von den Dipolen 29 bis 31 weg den Zeitunterschied in der geschilderten Weise kompensiert, der durch eine in diesem Fall um jeweils 120° phasenverschobene Einspeisung in die Strahler 29 bis 31 auftritt.

Nach Fig. 5 sind die beiden Dipole 35 und 36 para\le\ zueinander angeordnet und mit den Symmetriergliedern 37 und 38 ausgestattet. Die Einspeisung in das Dipolpaar erfolgt über das koaxiale Kabel 39 bzw. über dessen Verzweigungen 40 und 41. An jeder Einmündungsstelle der Verzweigungen 40 bzw. 41 in die Dipole 35 bzw. 36 sind dabei die erwähnten Symmetrierglieder 37 und 38 vorgesehen. Durch den Anschluß des rechten Armes des Dipols 35 an den Innenleiter des koaxialen Kabels und des linken Armes an dessen Außenleiter sowie durch den umgekehrten An-Schluß am Dipol 36 erhält man von jedem der beiden Dipole 35 und 36 ein rotationssymmetrisches Strahlungsdiagramm der Querschnittsflächen 42 bzw. 43, deren Hauptachsen den Winkel 2 w miteinander einschließen, dessen Größe mit wachsender Abweichung der Betriebsfrequenz der Strahler 35 bzw. 36 von der Eigenfrequenz der Symmetrierglieder 37 bzw. 38 zunimm t.

Bei der Ausstrahlung von der Gesamtanordnung 35 und 36 überlagern sich diese beiden zur DipO'lachse rotationssymmetrischen Diagramme 42 bzw. 43 in der zur Zeichnungsebene senkrechten Hauptstrahlrichtung in der Weise, daß sich ein Summendiagramm D ergibt, dessen Hauptachse auf den Achsen der Dipole 35 und 36 senkrecht steht. Die räumliche Gleichphasigkeit der beiden Schwingungen des Dipols 35 einerseits und des Dipols 36 andererseits ist durch eine Längendifferenz der Verzweigungen 40 bzw. 41 bewirkt, indem das Leitungsstück 41 um den Betrag Lambda/2 länger ist als das Leitungsstück 40.

Statt einzelner Dipole 35 bzw. 36 können bei der Anordnung nach Fig. 5 jeweils auch Gruppen von Dipolen Verwendung finden. Diese Antennenbestandteile können zusammen mit den dazugehörigen Speisekabeln und den Symmetriergliedern als einheitliche Bauelemente auf einem gemeinsamen Rahmen untergebracht und so als Bausteine zum Montageort verladen und hier angebracht werden, ohne daß es einer nochmaligen Zerlegung bedarf.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Antenne, vorzugsweise für ultrakurze elektrische Wellen, bei der mindestens zwei vorgebündelte, in verschiedenen Hauptstrahlrichtungen wirksam werdende und phasenverschoben gespeiste Strahler vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Strahlerquellpunkte zueinander, daß sich eine wenigstens annähernd gleichphasige Überlagerung der Strahlungskomponenten entlang der Winkelhalbierenden der Hauptstrahlrichtungen ergibt (Fig. 2).

2. Antenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von horizontalen oder vertikalen Dipolen bzw. Dipolgruppen mit Zusatzeinrichtungen zur Herbeiführung der Vorbündelung.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung in einem ein- oder zweidimensionalen Reflektor besteht.

4. Antenne nach Anspruch 2 oder 3 in Ausführung als Rundstrahler, gekennzeichnet durch eine der zentralsymmetrischen Lage der Einzelstrahler gegenüber in Richtung einer Mastseite bzw. Masttangente verschobene Anordnung (Fig. 3 und 4).

5. Antenne nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Zuführungskabel zu den Einzelstrahlern, daß in der Umgebung der Mastachse ein kabelfreier Schacht (27) entsteht.

6. Antenne, vorzugsweise für ultrakurze elektrische Wellen, bei der mindestens zwei parallel zueinander angeordnete, Symmetrierglieder aufweisende Dipole vorgesehen sind, insbesondere in ihrer Anwendung als Strahler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gegenphasige Speisung der beiden Dipole unter Vertauschung ihrer Anschlüsse an der koaxialen Zuführung (Fig. 5).

7. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Dipole Dipolgruppen Verwendung finden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 943 175.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 880/306 2.58