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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.
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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.
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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.
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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.
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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.