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Sperrglied in Gestalt eines Koaxialleitungsstückes und .Antennenanordnung
mit einem derartigen Sperrglied Die Erfindung bezieht sich auf ein Sperrglied in
Gestalt eines Koaxialleitungsstückes und eine Antennenanordnung mit einem derartigen
Sperrglied, welches vorzugsweise am Ende eines leitenden Stützgliedes oder des Abschirmmantels
einer Hochfrequenzleitung vorgesehen ist und zur Schwächung bzw. Unterdrückung der
durch die Leitungs- bzw. Antennenspannung hervorgerufenen Mantelwelle dient. Derartige
Sperrglieder sollen dem durch das leitende Stützglied bzw. den Abschirmmantel gegebenen
Parallelzweig zur Antennen- bzw. Leitungsspannung im Arbeitsfrequenzbereich einen
möglichst hohen Scheinwiderstand im Vergleich mit dem Fußpunktswiderstand der Antenne
bzw. dem Wellenwiderstand der Leitung verleihen, damit der Anteil des über diesen
Parallelzweig abfließenden Stromes gering bleibt. Dieser Stromfluß hat nicht nur
die Wirkung einer zusätzlichen frequenzabhängigen Belastung, welche die Einhaltung
einer guten Widerstandsanpassung stört; er ist auch die Ursache für die Erregung
von Mantelwellen auf dem Stützglied oder der Leitungsabschirmung, so daß diese Teile
ebenfalls Energie ausstrahlen, wodurch die gewünschte Wirkung der Antennenanlage
beeinträchtigt wird.
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Bekannt sind Sperrglieder in Gestalt von Leitungsstücken, welche meist
als auf der einen Seite offene, auf der anderen Seite kurzgeschlossene koaxiale
Rohrleitungen von der Länge einer Viertelwellenlänge ausgeführt werden. Solche Sperrtöpfe
haben ein Maximum des Scheinwiderstandes für eine bestimmte Frequenz, welche dem
durch ihre räumliche Länge bestimmten Wert der Wellenlänge 2, entspricht. Beiderseits
dieser Frequenz optimaler Sperrung fällt der Scheinwiderstand bei den gebräuchlichen
Formen von Sperrtöpfen rasch ab.
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Es ist auch eine Ausführungsform eines durch ein koaxiales Doppelleitungsstück
gebildeten Sperrgliedes bekannt, bei welchem der Außenleiter durch ein Gitterwerk
oder durch kreisgruppenartig angeordnete Einzelleiter ersetzt ist. Anordnungen mit
in dieser Weise aufgeteiltem Außenleiter haben bei gleichem Abstand der Außenleiterteile
vom Innenleiter einen höheren Wellenwiderstand als Anordnungen mit einem rohrförmigen
Außenleiter. Infolgedessen ist auch die Frequenzbreite der Sperrwirkung vergrößert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sperrwirkung derartiger,
als Sperrtöpfe bezeichneter Koaxialleitungsstücke mit reusenartig aufgeteiltem Außenleiter
weiter zu verbessern und besonders die Bandbreite der Sperrwirkung über die mit
bekannten Ausführungsformen solcher Sperrglieder erreichbare Bandbreite hinausgehend
zu vergrößern.
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Von besonderer Bedeutung ist die Vergrößerung der Breite des Sperrbereiches,
wenn ein solches Sperrglied in Verbindung mit einer Antenne benutzt werden soll,
welche innerhalb eines verhältnismäßig breiten Frequenzbandes an den Widerstand
des mit ihr zusammenarbeitenden Generators oder Verbrauchers bzw. den Wellenwiderstand
der Zuführungsleitung angepaßt sein soll. Auch bei sogenannten Gegensprechantennen,
deren Anpassung für zwei verhältnismäßig weit auseinanderliegende Einzelfrequenzen
optimal sein muß, ist eine entsprechend große Breite der Sperrwirkung von Bedeutung.
Der Bereich der Wirkung des Sperrgliedes soll dann den durch die höchste und die
tiefste Frequenz brauchbarer Antennenanpassung eingegrenzten Bereich nicht unterschreiten.
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Die Breite des Sperrbereiches eines einseitig offenen, an der anderen
Seite kurzgeschlossenen, bezogen auf eine mittlere Arbeitswellenlänge ungefähr H4langen
Koaxialleitungsstückes (Sperrtopfes), dessen Außenleiter in eine Mehrzahl von Einzelleitern
mit Zwischenräumen aufgeteilt ist, wird dadurch vergrößert, daß erfindungsgemäß
die Einzelleiter einen zum kurzgeschlossenen Ende des Sperrtopfes hin - vorzugsweise
in Absätzen - zunehmenden Querschnitt aufweisen.
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Die günstige Wirkung der angegebenen Ausbildung der Einzelleiter kann
folgendermaßen erklärt werden: Bei einem Einzelleiter mit über die ganze Länge gleichem
Querschnitt ist das Verhältnis der elektrischen Länge, welche die Resonanzfrequenz
eines mit diesem Leiter gebildeten Sperrgliedes bestimmt, zu seiner geometrischen
Länge nicht von der Frequenz abhängig, sondern konstant. Bei Stäben mit über die
Länge veränderlichem Querschnitt bzw. Durchmesser ändert sich jedoch dieses Verhältnis
der elektrischen
zur geometrischen Länge in wesentlichem Maße in
Abhängigkeit von der Frequenz, was man als eine selbsttätige Änderung der Resonanzabstimmung
des Sperrgliedes mit der Arbeitsfrequenz auffassen kann. Außerdem wird durch die
angegebene Ausbildung der Einzelleiter der Wellenwiderstand längs der Achse des
Sperrgliedes ortsabhängig veränderlich und damit die Frequenzabhängigkeit des Sperrwiderstandes
günstiger als bei Verwendung stabförmiger Einzelleiter mit gleichmäßigem Querschnitt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Sperrgliedes werden in die Anordnung demnach
zwei weitere Frequen7abhängigkeiten hineingebracht, die eine größere Ausdehnung
des Bereiches guter Sperrwirkung bzw. im Falle einer Antennenanordnung des Bereiches
guter Anpassung zur Folge haben, Messungen der Anpassungseigenschaften einer mit
einem nach der Erfindung ausgebildeten Sperrglied versehenen Antennenanordnung haben
ergeben, daß die ausnutzbare Bandbreite sogar wesentlich größer war als bei Aufstellung
derselben Antenne über einem ebenen flächenhaften Leiter von gegen die Strahlerlänge
großem Durchmesser.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer mit einem Sperrglied
nach der Erfindung versehenen Antennenanordnung dargestellt. Mit 1 ist der vertikale
Mast der Antennenanordnung bezeichnet. welche als Strahler den vertikalen, verhältnismäßig
dünnen Stab 3 aufweist. Derartige Strahler werden vorzugsweise für Gegensprechantennen,
beispielsweise im Fahrzeugfunk, verwendet, wobei ihre Anpassung für die beiden Betriebsfrequenzen
durch besondere Ausbildung der in dem Behälter 4 untergebrachten Anpassungsschaltung
optimal gemacht ist. Die Lage der beiden Frequenzen optimaler Anpassung erfordert
eine entsprechend breite Sperrwirkung der verwendeten Sperrtopfanordnung. Diese
Sperrtopfanordnung wird durch die leitende Platte 6, welche mit dem Mast 1 leitend
in Verbindung steht, und die an ihrem Rand angesetzten Einzelleiter 7, welche ungefähr
die Länge eines Viertels der mittleren Arbeitswellenlänge aufweisen, zusammen mit
dem Innenleiter 1 gebildet. Die Einzelleiter 7 liegen auf den Kanten eines den Innenleiter
1 des Sperrtopfes koaxial umgebenden, über einem regelmäßigen Vieleck aufgebauten
Prismas. Im Falle der als Beispiel dargestellten Anordnung sind acht Einzelleiter
vorgesehen. Diese Einzelleiter besitzen Stabform und weisen einen zum kurzgeschlossenen
Ende des Sperrtopfes hin in Absätzen zunehmenden Querschnitt auf. Die leitende Platte
6 bildet die Kurzschlußverbindung zum Innenleiter 1. Der Strahler 3 ist gegen den
Innenleiter des Sperrtopfes, der zugleich den Mast bildet, mittels des Durchführungsisolators
2 isoliert.
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Die leitende Platte 6 hat im wesentlichen die Form einer Kugelkalotte,
deren konkave Seite zu den Einzelleitern hin gerichtet ist. Diese Formgebung hat
den Vorzug, daß Regenwasser gut abfließen kann und daß bei der Verwendung als Fahrzeugantenne
beim Anstreifen an Hindernisse ein leichteres Ausweichen gewährleistet ist.
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Von dem die Anpassungsschaltung enthaltenden Behälter 4 führt die
koaxiale Hochfrequenzleitung 5 im Inneren oder auch außerhalb des Mastes 1 zu dem
mit der Antenne zu verbindenden Funkgerät. Der Mast 1 kann entweder als Rohrmast
von unveränderlicher Länge oder als ausfahrbarer Mast ausgebildet sein, wobei in
jedem Falle sein oberes Ende den Innenleiter der Sperrtopfanordnung bildet.
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Die verbesserte Breite der Sperrwirkung erlaubt auch besonders die
Anwendung der Sperrtopfanordnung nach der Erfindung in Verbindung mit sogenannten
Breitbandstrahlern. Demgemäß könnte der vertikale Strahler 3 auch für eine besondere
Breitbandwirkung bemessen sein und zu diesem Zweck beispielsweise mit einer im Vergleich
zu seiner Länge großen Dicke in Zylinder- oder Streifenform ausgebildet sein.
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Bei der im Beispiel dargestellten Ausbildung des Strahlers für eine-
optimale Anpassung bei zwei voneinander entfernten Betriebsfrequenzen ist es vorteilhaft,
die Strahlerlänge so zu bemessen, daß diese beiden Betriebsfrequenzen zwischen der
natürlichen A/4- und A/2-Resonanz des Strahlers liegen. Es ist dann. leichter möglich,
eine Kopplungsschaltung so zu bemessen, daß für diese beiden Frequenzen optimale
Anpassung erreicht wird.