DE1105486B - Antennenanordnung mit phasen-verschoben erregten Strahlern - Google Patents

Antennenanordnung mit phasen-verschoben erregten Strahlern

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DE1105486B
DE1105486B DES59504A DES0059504A DE1105486B DE 1105486 B DE1105486 B DE 1105486B DE S59504 A DES59504 A DE S59504A DE S0059504 A DES0059504 A DE S0059504A DE 1105486 B DE1105486 B DE 1105486B
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DE
Germany
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phase
radiators
shifted
radiation
reflector
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Pending
Application number
DES59504A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Helmut Laub
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of DE1105486B publication Critical patent/DE1105486B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H01Q21/205Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

  • Antennenanordnung mit phasenverschoben erregten Strahlern Antennenanordnungen im Ultrakurzwellen- oder Dezimeterwellenbereich für Rundfunk- und Fernsehsender od. dgl. werden meist baukastenartig aus sogenannten Einheitsfeldern aufgebaut. Es ist bekannt, daß die Anpassung derartiger Antennenanordnungen an den Sender dadurch verbessert werden kann, daß die Einheitsfelder mit gegenseitiger Phasenverschiebung, insbesondere in Phasenquadratur, gespeist werden. Damit das Strahlungsdiagramm durch die Phasenverschiebung nicht verändert wird, muß der durch die Phasenverschiebung verursachte Gangunterschied ausgeglichen werden. Dies geschieht dadurch, daß die Strahler in bezug auf die Hauptstrahlrichtung räumlich gegeneinander versetzt werden. Es ist auch bekannt -, zum Ausgleich des durch die Phasenverschiebung verursachten Gangunterschiedes an Stelle einer räumlichen Versetzung der Strahler die Phasengeschwindigkeit der von einem Strahler ausgesandten elektromagnetischen Wellen zu verändern. Hierzu werden dem mit voreilender Phase gespeisten Strahler Körper aus dielektrischern Material vorgelagert, durch die die Phasengeschwindigkeit entsprechend verringert wird. Wenn die Strahler aus mehreren Strahlerelementen zusammengesetzt sind, richtet sich die räumliche Versetzung nach den betreffenden Strahlungsschwerpunkten. Als Strahlerelemente werden meist direkt gespeiste oder strahlungsgekoppelte Dipole verwendet sowie Direktoren und Reflektoren. die auch durch Flächen, Gitter od. dgl. sowie ganz oder teilweise durch den Antennenmast gebildet werden können.
  • Die räumliche Versetzung der Strahler bzw. Strahlerfelder bringt ebenso wie die Anbringung vorgelagerter Körper zur Änderung der Phasengeschwindigkeit in der Praxis schwerwiegende Nachteile mit sich, da hierbei weit ausladende Gebilde am Antennenmast notwendig werden. Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Antennenanordnung mit phasenverschoben erregten Strahlern zu schaffen, bei der die räumliche Versetzung vermieden ist oder wenigstens kleiner gehalten werden kann als bisher. Gemäß der ErfIndung, welche sich auf eine Antennenanordnung mit phasenverschoben erregten Strahlern und mit zum Ausgleich des durch die Phasenverschiebung verursachten Gangunterschiedes räumlich gegeneinander. versetzten Strahlungsschwerpunkten bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß durch die Wahl der Ab- messung bzw. Erregung der Strahlerelernente, aus denen die phasenverschoben erregten Strahler zusammengesetzt sind, z. B. durch Verbreiterung bzw. Verschmälerung von Reflektoren, eine gegensinnige elektrische Verlagerung der Strahlungsschwerpunkte im Bereich zwischen den Strahlereleinenten erzielt ist, die wenigstens teilweise der erforderlichenVersetzung entspricht. An Stelle einer großen räumlichen Versetzung oder zusätzlich zu einer kleineren Versetzung der Strahler und an Stelle einer unterschiedlichen Phasenbeeinflussung wird also eine gegensinnige elektrische Verlagerung der Strahlungsschwerpunkte angewendet, um den durch die Phasenverschiebung verursachten Gangunterschied wenigstens teilweise auszugleichen. Die elektrische Verlagerung der Strahlungsschwerpunkte durch geeignete Wahl der Abmessungen bzw. Erregung der Strahlerelemente kann z. B. durch Verbreiterung bzw. Verschmälerung von Reflektoren oder Vergrößerung bzw. Verkleinerung von Direktoren erreicht werden. Die gegensinnige Verlagerung der Schwerpunkte erfolgt dabei zweckmäßig so, daß z. B. der Schwerpunkt des mit Phasenvoreilung gespeisten Strahlers in der Hauptstrahlrichtung elektrisch möglichst weit nach hinten und der des mitPhasennacheilung gespeistenStrahlers möglichst weit nach vorn verlagert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man dem hintenliegenden Strahler einen breiten Reflektor und dem vornliegenden Strahler einen schmalen Reflektor gibt, wobei gegebenenfalls der Antennenmast mit in den Reflektor einbezogen werden kann.
  • Die Schwierigkeiten, die sich bei phasenverschobener Speisung ergeben können, sind an einem Beispiel an Hand von Fig. 1 erläutert, die eine Sendeantenne für das Fernsehband I mit vertikal polarisierter Strahlung zeigt. Bei diesen Antennen dient gewöhnlich der Antennenträger, der hier als ein Rundmast3f ausgebildet ist, als Reflektor. Der eine Strahler mit bevorzugter Strahlrichtung von etwa 4- 90 bis ± 11. 0' wird durch einen rohrförtnigen breitbandigen Ganzwellendipol GI gebildet, wobei der lichte Abstand zwischen Dipol und Mast sowie Mastdurchmesser etwa 0,2 bis 0,3 7. betragen. Durch Vergrößerung des Mastabstandes oder durch Verkleinerung des 'Mastdurchmessers kann der Hauptstralilungsbereich vergrößert werden. Eine schärfere Bündelung wird durch Verkleinerung des Mastabstandes oder durch Vergrößerung des Mastdurchmessers erzielt. Zur Erhöhung des Gewinnes können mehrere, z. B. zwölf Dipole übereinander angeordnet werden, von denen lediglich ein zweiter Dipol G 2 dargestellt ist. Sollen die Strahlereinheiten einer solchen Antenne zum Zwecke der Anpassungsverbesserung in Phasenquadratur, d. h. mit 90'-Phasenverschiebung, ,Ye-spei,-,t werden, so müssen zur näherun-sweisen Einl# 13 haltung des Strahlungsdia-ramms die mit -90', also Phasennacheilung, espeisten Einheiten gegenüber den mit 0"'"-Phase gespeisten Einheiten in der Hauptstrahlrichtung versetzt werden. Der Strahlungssch-,verpunkt J#I bzw. S2 liegt jeweils etwa in der Mitte zwischen den Dipolen Gl bzw. G2 und dem Mast _II. Um die Strahlungsschwerpunkte S 1 und S 2 um die erforderliche Strecke von 2/4 gegeneinander zu versetzen, muß deshalb der Dipol G2 um die doppelte Strecke von 2/2 gegenüber dem Dipol Gl voru zogen werden. Diese Ausführung erfordert also #e e# größere räumliche Versetzung der Dipole Gl und G 2, um eine Versetzung der S trahlungsschwerpunkte S urn ;J4 zu erreichen. Ein weiterer Mangel ergibt sich dadurch, daß die Resonanzwiderstände und Resonanzfrequenzen der hintenliegenden Strahler von denen (-Ivr vorgezogenen Strahler auf Grund der verschieden großen 'Mastabstände abweichen, so daß die Strahler mit verschieden dimensionierten Transformations-und Kompensationsleitungen ausgerÜstet werden müssen. Die Folge davon ist eine starke Beeinträchtigung der mit der Phasenquadraturspeisung bezweckten Anpassungsverbesserung.
  • In Fig. 2 ist eine bekannte Ausführungsform in Seiten- und Vorderansicht dargestellt, bei der jedem der Ganzwellendipole Gl, G2 ein eigener Reflektor Rl bzw. R2 zugeordnet ist und somit die einzelnen Strahler weitestgehend vom Mast entkoppelt sind. Die aus dem Dipol G 1 und dem Reflektor R 1 gebildete Einheit gleicht dabei in allen ihren Abmessungen der Einheit aus dem Dipol G2 und dem Reflektor R2. Bei Speisung in Phasenquadratur ist deshalb zwar nur noch eine räumliche Versetzung der beiden Dipole G 1, G2 mit ihren Reflektoren Rl, R2 um A/4 erforderlich, um die StrahlungsschwerpunkteS1 und S2 um #./4 gegeneinander zu versetzen, und die versetzten Einheiten besitzen nunmehr gleiche Resonanzwiderstände und gleiche Resonanzfrequenzen, jedoch wird eine derart große Versetzung in den meisten Fällen immer noch Nachteile zur Folge haben.
  • Eine wesentliche Verbesserung wird durch die Erfindung erzielt, die an Hand von Fig. 3 erläutert ist. Hier sind die Reflektoren RI und R2 verschieden breit ausgebildet. Dabei ist von der Erkenntnis ausgegangen -. daß bei festem Abstand des Dipols vom Reflektor die Lage des Strahlungsschwerpunktes zwischen beiden Elementen, d. h. sein Abstand vom Reflektor eine Funktion der Reflektorbreite ist. Bei Vergrößerung der Reflektorbreite verlagert sich der Strahlungsschwerpunkt nach hinten in Richtung züm Reflektor, und bei einer Verkleinerung der Reflektorbreite verlagert er sich nach vorn in Richtung zum Dipol. Wenn, wie gezeigt, der zurückgezogene Ganzwellendipol G 1 mit einem breiten Reflektor R 1 und der vornliegende Ganzwellendipol G2 mit einem schmalen Reflektor R2 ausgerüstet wird, so erreicht man beispielsweise bereits bei einer Versetzung der Dipole Gl und G2 um 0,2 2, eine Versetzung der Schwerpunkte Sl und S2 um die bei Phasenquadraturspeisung erforderliche Strecke von 0,25 2-Bei diesem Beispiel hat der Reflektor R 1 eine Breite von 0,45 2, und der Reflektor R2 eine Breite von 0,15 A. Die räumliche Versetzung der Strahler ist also durch Anwendung des Erfindungsgedankens um 20% verkleinert worden. In den Reflektor R 1 des hintenliegenden Dipols G 1 kann der Mast JI mit einbezogen werden -, oder der Mast kann allein den Reflektor bilden. Die phasenverschobene Speisung der Strahler erfolgt in bekannter Weise aus der Hauptspeiseleitung L durch Verzweigung in Einzelspeiseleitungen LI und L2, die sich in ihrer Länge um 2,14 unterscheiden. Der Gedanke nach der Erfindung ist auch auf größere Antennenfelder mit mehreren horizontalen oder vertikalen Dipolen anwendbar und eignet sich sowohl für Richtstrahlantennen mit bevorzugter Abstrahlrichtung als auch für Rundstrahlantennen, bei denen die Felder allseitig um den Mast verteilt sind.

Claims (2)

  1. PA rENT ANS PR('CHE. 1, Antennenanordnung mit phasenverschoben erregten Strahlern, deren Strahlungsschwerpunkte zum Ausgleich des durch die Phasenverschiebung verursachten Gangunterschiedes räumlich gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl der Abmessung bzw. Erregung der Strahlerelemente, aus denen die phasenverschoben erregten Strahler zusammengesetzt sind, z. B. durch Verbreiterung bzw. Verschmälerung von Reflektoren, eine gegensinnige elektrische Ver lagerung der Strahlungsschwerpunkte im Bereich zwischen den Strahlerelementen erzielt ist, die wenigstens teilweise der erforderlichen Versetzung entspricht.
  2. 2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsschwerpunkt des mit Phasenvoreilung gespeisten hintenliegenden Strahlers durch einen breiten Reflektor in der Hauptstrahlrichtung elektrisch möglichst weit nach hinten und der des riiit Phasennacheilung gespeisten vornliegenden Strahlers durch einen schmalen Reflektor möglichst weit nach vorn verlagert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1020 692.
DES59504A 1958-08-21 1958-08-21 Antennenanordnung mit phasen-verschoben erregten Strahlern Pending DE1105486B (de)

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EP1223638A2 (de) * 2001-01-16 2002-07-17 EADS Deutschland Gmbh Gruppenantennensystem

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