DE1051919B - Richtantenne fuer Kurzwellen und Ultrakurzwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne, die sowohl im Zentimeterwellenberekh als auch im Kurzwei lenbereich verwendbar ist.

Es ist von höchstem Interesse, über Richtantennen mit einem hohen Gewinn in einem breiten Band im Kuifzwellenbereich zu verfügen, von denen Modelle für Zentimeterwellenbetrieb günstig hergestellt werden können. Die Zentimeterarrtentien mit Spiegel können z. B. nicht in den. Kurzwellenbereich extrapoliert werden, weil die Spiegelabmessungen unmögliehe Werte annehmen wurden. Es sind also andere Anordnungen verwendet worden, die jedoch nur mittelmäßige Ergebnisse zeitigen. Zum Beispiel haben die Rhombusanteiuiein einen, guten Gewinn in einem ziemlich breiten Band, jedoch weisen sie Seitenzipfel auf, deren Maximum n«r 8 db unter dem Maximum der Hauptkeule liegt.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Richtantenne zu schaffen, die weitaus besssere Eigenschaften hat.

Die erfindungsgemäße Richtantenne für Kurz- und Ultrakurzwellen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein leitendes Band, dessen Breite gering gegenüber der Wellenlänge ist, und eine dieses Band umgebende Metalldrafotwendel aufweist und daß an einem Ende dies Bandes Mittel vorgesehen sind, die das Band isnd die Wendeil mit Hochfoequenzenergie speisen.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist eine leitende Metallebeoe parallel zu dem Band in -dessen Nähe angeordnet. Der Abstand zwischen der Ebene und dem Band ist gering, die Abmessungen der Fläche jedoch sind groß gegen die Wellenlänge. Iii diesem Falle strahlt die Antenne eine zu der Ebene senkrecht polarisierte Welle aus, die also vertikal polarisiert ist, wenn die Ebene horizontal liegt.

Bei einer anderen Ausführumgsform umfaßt die erfiitdiingsgemäße Richtantenne zwei einander gegenüberliegende Bänder, die gegenphasig erregt werden. Die ganze Anordnung stralh.lt dann nach vorn eine senkrecht zu de« beiden Bändern polarisierte Welle aus, die also horizontal polarisiert ist, wenn die beiden Bänder senkrecht zum Erdboden angebracht sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. Hieirin zeigt

Fig. 1 eine sogenannte Bandleitung m schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Antenne in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nadh. Fig. 2,

Richtantenne für Kurzwellen
und Ultrakurzwellen

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,
Patentanwälte, München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 21. November 1956

Georges Broussaud, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 eine schernatisdie Darstellung der Speiseeinrichtung,

Fig. 5, 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Antennen.

In Fig. 1 ist eine Übertragungsleitung dargestellt, die als Bandleiturng bezeichnet wird. Eine derartige Leitung besteht aus einem Metallband von geringer Breite gegen die Wellenlänge der Hochfrequenz welle im freien Raum, die von ihr fortgeleitet wird. Die Breite beträgt z. B. ein Zehntel der Wellenlänge. Dieses Band ist parallel zn. einer Metallebene 2 angeordnet, deren Abmessungen groß gegen die Wellenlänge sind. Der Abstand zwischen dem Band 1 und der Ebene 2 ist ebenfalls von der Größenordnung 2/10. Eine Speisevorrichtung 3, die an einem Ende des Bandes angebracht ist, umfaßt eine Koaxialleitung, deren Ineenleiter an das Band angeschlossen ist, während der Außenleiter mit der leitenden Ebene in Verbindung steht.

Es ist bekannt, daß das hieraus resultierende elektrische Hochfrequenzfeld fast völlig zwischen dem Band 1 und seiner Projektion auf die Ebene 2 verläuft und zu ihnen senkrecht steht. Eine derartige Leitung verhält sich also im wesentlichen wie.ein Hohlleiter, in dem die Fortpflanzung nach dem transversalelektrischen Typ (H-Welle) vor sich geht Bekanntlich kann man eine Antenne herstellen, indem man längs einer Übertragttngsleitung dieser Art mit ihr gekoppelte strahlende Elemente verteilt.

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Bei der ernndumgsgemäßen Antenne sind derartige weise gleich der Geschwindigkeit im freien Raum,

strahlende Elemente gemäß Fig. 2 ausgeführt. In Die Anwesenheit der Wendel bewirkt also·, daß

dieser Figur sind die Ebene 2, das Band 1 und die diese Phasengeschwindigkeit höher als die Licht-

Speisevorridhtung 3 wie in Fig. 1 angeordnet. Ein geschwindigkeit wird. Es ist leicht zu verstehen,

wendelförmig aufgewickelter Draht 4 umgibt das 5 . daß unter diesen Umständen die von den der

Band 1. Die Achse des Zylinders, auf dem die Wendel Wendel entsprechenden Stralhlungsquellen ins-

aufgewickelt ist, fällt mit der Längsachse des Bandes gesamt ausgesandten Teilwellen sich in einer nach

zusammen. Infolge der Anbringung dieses Drahtes oben geneigten Richtung zusammensetzen (unter

kann die so hergestellte Anordnung in den Raum ab- der Annahme, daß die Ebene 2 horizontal ver-

strahlen. io läuft).

Wenn nämlich eine im Raum isolierte Wendel von c) Jedes Element der Schaltung hat ein großes Durcheinem Hochfrequenzfeld durchlaufen wird, so kann laßband¹. Die Anordnung arbeitet deshalb in richman bekanntlich mit ziemlicher Genauigkeit den Aus- tiger Weise in einem breiten Band,
breitungseirscheinungen, die von ihr ausgehen, d) Die Polarisation der Strahlung rührt von der Rechnung tragen, indem man annimmt, daß die Kraft- 15 Orientierung der elektrischen Kraftlinien in der linien des elektrischen Hochfrequenzfeldes dauernd Bandleitung her.

von der Wendel ausgehen und senkrecht zu ihr bleiben. Die Speisevorrichtung ist im Fig. 4 dargestellt. Sie Die Wendel verhält sich also wie eine Verzögerungs- umfaßt ein Koaxialkabel mit zwei Leitern. Der Außenleitung, und die Fortpflanzungsart ist stark ver- leiter 6 ist mit der Wendel 4 und der Ebene 2 verschieden von einer H-WeIIe. 20 banden. Der Inoenleiter 7 ist an das Band 1 ange-

Im vorliegenden Falle kann man annehmen, daß in schlossen.

jedem Abschnitt der Bandleitung ein Teil der Hoch- Auf die Ebene2 kann eine dielektrische Schichte

frequenzenergie durch Kopplung mit dem gegenüber- aufgebracht sein. Sie bewirkt eine Verlangsamung der

liegenden Wendelabschnitt abgeführt wird, wie aus in der Leitung laufenden Welle und kompensiert so

Fig. 3 hervorgeht. Die Kraftlinien 5 stellen die Kraft- 25 die von der Abstrahlung herrührende Beschleunigung,

linien des sich auf der Wendel fortpflanzenden elek- Die Antenne strahlt dann in einer der Horizontalen

trischen Feldes dar, während die Kraftlinien 6 die- näher kommenden Richtung, und ihre Bandbreite ist

jenigen des Feldes in der Leitung sind. Die Linien 5 erhöht.

gehen von der Wendel 4 aus und bleiben zu ihr senk- Die je Längeneinheit von einer derartigen Antenne

recht. Die Kraftlinien 6 sind stets senkrecht zum 30 abgestrahlte Energiemenge hängt von mehreren

Band. In der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind Faktoren ab:

also gleichzeitig zwei Fortpflanzungsarten und zwei a) Breite des Bandes: Je größer die Breite des Bandes

Betriebszustände des Hochfrequenzfeldes vorhanden. gegenüber der Wellenlänge ist, desto geringer ist

Es ist bekannt, daß in diesem Falle alles so vor sich die abgestrahlte Energie je Längeneinheit. Man

geht, als ob an die Bandleitung angekoppelte Strah- 35 kann so bis zu einem drahtförmigen Leiter von

lungsquellen gleichmäßig längs derselben verteilt quadratischem oder kreisförmigem Querschnitt

wären. kommen.

Eine Antenne dieser Art wurde mit den folgenden b) Wendeldurdhmesser: Je mehr der Durchmesser Werten gebaut: der Wendel sich der Breite des Bandes nähert, Bandläno-e 8 2 ⁴° desto enger ist die Wendel mit der Leitung geBandbreite '. '. 2/10 'koppelt, und desto größer ist die abgestrahlte

Abstand zwischen Band und ebener Energ-xe. ^ ..,,„.

pj_atf;e 2/10 ^c/ Wendelsteigung: ittr verschwindende Steigung

Wendeldurchmesser''.'.'.'.'.'.".'.".'.'.'.'.'.'.'. 2/10 berühren sich die einzelnen Windungen, und es

Wendelsteigung 2/5 ^{45 kann keine En}'^erg^lie abgestrahlt werden. Für unendlich große Steigung ist keine Kopplung zwi-

Es wurden folgende Werte gemessen: sehen Wendel und Leitung vorhanden. Die Kopp-Frequenzband 2700 bis 4000' MHz ^luing %^{At aIso für eine} bestimmte Steigung durch

Strahlungsrichtung 10° über der «ⁿ Maximum

ebenen Platte ⁵° ^^{m em}'^e ernndungsgernaße Antenne mit vorge-

Gewinn 16 db schriebenen Leistungswerten zu bauen, muß man also

Halbwerts'br'eite bei 3 db . 16° beispielsweise durch Versuche auf diese drei Fak-

Maximum der Seitenzipfel ^to«^ einwirken

in Höhe . —10 db Eine entsprechende, m Fig. 5 dargestellte Anord-

in Azimut ............ ~ —20 db ^{55 nun}§ gestattet die Abstrahlung einer Welle mit horizontaler Polarisation. Dies Antenne besteht aus zwei

Vertikale Polarisation (senkrecht zur Platte). gleichartigen Bändern 10 und 11, die parallel zuein-

Unter den beschriebenen Umständen strahlt die ander verlaufen und einander gegenüberstehen. Das

Antenne also nach vorn eine Keule ab, die leicht gegen Band 10 ist von einer Wendel 40 und das Band 11 von

die Ebene 2 nach oben geneigt ist. Man kann diese 60 einer Wendel 41 umgeben. Die beiden Wendeln sind

Ergebnisse vor allem durch folgende Gründe erklären: identisch, jedoch in umgekehrtem Wicklungssinn auf-

a) Die Wendel ist einer großen Anzahl von fiktiven gewickelt. Zwei Speisevorrichtungen 50 und 51 ent-

Strahlungsquellen äquivalent, die mit der Leitung sprechend der Vorrichtung 3 in Fig. 1 erregen die

gekoppelt sind. Hieraus ergibt sich ein großer beiden Anordnungen 10, 40 und· 11, 41. Diese sind so

Richtfaktor. 65 angeordnet, daß sie symmetrisch zueinander bezüg-

. b) Die Abstrahlung eines Teils der Energie, die sich Hch einer Ebene liegen, Außerdem werden die beiden

in einer Übertragungsleitung fortpflanzt, bewirkt Speisevorrichtungan ihrerseits durch eine Anordnung

eine Erhöhung der Phasengeschwindigkeit der 52 gegenpbasig erregt.

Welle in der Leitung. Nun ist in einer Bandleitung Hieraus ergibt sidh, daß die beiden Antennen 10, die Phasengeschwindigkeit der Welle normaler- 70 40 und 11, 41 sich je wie das elektrische Bild der

anderen Antenne bezüglich der Mittelebene der Bänder 40 und 41 verhalten. Wenn die Bänder senkrecht verlaufen, ist die beschriebene Anordnung gleichwertig der in Fig. 2 dargestellten mit senkrecht angeordneter Ebene 2. Die Strahlung hat praktisch die gleichen Richteigensrihaften, jedoch ist die Polarisation horizontal, und die Antenne strahlt in ihrer Mittelebene ab.

Damit diese Antenne korrekt arbeitet, muß sie einen genügenden Abstand vom Boden haben, z. B. einen Abstand von der Größenordnung einer Wellenlänge.

Beide Antennen können in den Kurzwellenbereich übersetzt werden. In Fig. 6 ist eine Antenne dargestellt, welche der Antenne nach Fig. 2 im Kurzwellenbereich entspricht. Das Bandl besteht aus einem einfachen Drahtgitter, dessen Maschenweite etwa 2/20 beträgt. Die Ebene 2 ist dar Boden, auf dem ein Gitter ausgelegt sein muß. Die Wendel 4 hat einen viereckigen Querschnitt, ebenso wie die Speisevorrichtung, die auf dem Boden angeordnet ist. Die Wendel kann z. B. auf Holzpfosten 60 angebracht sein.

Die Anordnung nach Fig. 7 entspricht derjenigen nach Fig. 5 im Kurzwellenbereich. Sie besteht aus zwei Bändern 10 und 11, die dem Band 4 nach Fig. 6 entsprechen, und einer einzigen Wendel 30, die beide Bänder gemeinsam umgibt. Beide Bänder werden durch die in der Mitte angezapfte und geerdete Sekundärwicklung des Transformators 50 erregt.

Beide Antennen müssen mit einem angepaßten Widerstand 100 abgeschlossen werden, wie es bei zahlreichen Längsstrahlen (z. B. Rhombusantennen) bekannt ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Richtantenne für Kurzwellen und Ultrakurzwellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein leitendes Band, dessen Breite gering gegenüber der Wellenlänge ist, und eine dieses Band umgebende Metalldrahtwenjdel aufweist und daß an einem Ende des Bandes Mitted vorgesehen sind, die das Band und die Wendel mit Hochfrequenzenergie speisen.

2. Richtantenne nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Metallebene parallel zu dem Band in dessen Nähe angeordnet ist.

3. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei einander gegenüberliegende Bänder umfaßt, die gegenphasig erregt werden.

4. Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Band von einer Wendel umgeben ist.

5. Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bänder gemeinsam von einer Wendel umgeben sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 805 768/357 2.59