DE1106819B

DE1106819B - Breitbandiges Dipol-Antennenelement fuer ein aus einer Mehrzahl von derartigen Antennenelementen bestehendes Peilantennensystem

Info

Publication number: DE1106819B
Application number: DEL29845A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Fritz Steiner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1958-03-05
Filing date: 1958-03-05
Publication date: 1961-05-18
Also published as: GB845352A; NL236775A; BE576361A

Description

DEUTSCHES

Zur Erzeugung von bestimmten Antennen-Richtdiagrammen ist es, insbesondere für Zwecke der Peilung, notwendig, Antennenelemente zu verwenden, die eine geringe gegenseitige Strahlungskopplung aufweisen und die weiterhin den Anschluß von koaxialen Leitungen mit geringer Fehlanpassung ermöglichen. Im Bereich der kürzeren Wellen, insbesondere der Ultrakurz- und Dezimeterwellen, werden diese Antennenelemente in erster Linie symmetrische Dipole sein.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß es bei einer idealen Ausführungsform eines solchen Antennenelementes zweckmäßig ist, die Mittel, die notwendig sind, der Antenne eine gewisse Breitbandigkeit zu geben, auch dazu auszunutzen, gleichzeitig eine Entkopplung gegenüber den anderen, das Antennensystem bildenden Antennenelementen zu bewirken.

Für den Kurzwellenbereich und für erdunsymmetrische, als Einzelstrahler arbeitende Antennen ist es bekannt, zum Zwecke der Verkürzung der Baulänge den Strahler zu unterteilen und an den Trennungsstellen Selbstinduktionen zur elektrischen Verlängerung und Dämpfungswiderstände zur Erweiterung des Frequenzbereiches einzuschalten.

Die Erfindung bezieht sich auf ein breitbandiges Dipol-Antennenelement für ein aus einer Mehrzahl von derartigen Antennenelementen bestehendes Peilantennensystem, bei dem die gegenüber einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge verkürzten Strahlerteile über Dämpfungswiderstände an die Primärseite eines Anpassungstransformators für eine koaxiale Leitung angeschaltet sind.

Erfindungsgemäß ist die einer Verminderung der Strahlungskopplung der Dipol-Antennenelemente dienende Verkürzung der Strahlerteile dadurch zur breitbandigen Anpassung des Dipols an die koaxiale Leitung ausgenutzt, daß die Streuinduktivität des Anpassungstransformators derart bemessen ist, daß sie mit der durch die Verkürzung der Strahlerteile bedingten kapazitiven Blindkomponente des Antenneneingangswiderstandes einen Serienresonanzkreis für die mittlere Betriebsfrequenz bildet, und daß die Induktivität der Sekundärwicklung mittels einer Zusatzkapazität zu einem Parallelresonanzkreis ergänzt ist, derart, daß in Verbindung mit dem Serienresonanzkreis in an sich bekannter Weise Breitbandanpassung erreicht wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Selbstinduktion der Sekundärseite des Antennenübertragers so gewählt, daß sie zusammen mit einem entsprechend dimensionierten Parallelkondensator (19 in Fig. Ic und 3) die Blindkomponente des antennenseitig sich aus Antennenkapazität, zusätzlichem Dämpfungswiderstand und Streuinduktivität zu-

Breitbandiges Dipol -Antennenelement

für ein aus einer Mehrzahl

von derartigen Antennenelementen

bestehendes Peilantennensystem

Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Dr. Fritz Steiner, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt worden

sammensetzenden Reihenresonanzkreisen in einem gewissen Frequenzbereich kompensiert. Durch diese an sich bekannte Maßnahme, nämlich das Zusammenwirken eines Serien- und Parallelresonanzkreises zur Erzielung einer Breitbandanpassung, wird auch in diesem Falle die Fehlanpassung in einem gewissen Frequenzbereich klein gehalten. Der Fußpunktwiderstand der Antenne, die Antennenkapazität und die Streuinduktivität des Anpassungstransformators sind in Fig. 3 als punktiert gezeichnete Schaltzeichen eingetragen.

Weiter ist die antennenseitige Wicklung 1, 2 (Fig. 1 a und 1 b) so ausgebildet und in bezug auf die Sekundärwicklung so angeordnet, daß sie für unsymmetrische Empfangsspannungen einen geringen Widerstand nach der Masse hin darstellt. Auf diese Weise werden unsymmetrische Spannungen größtenteils zur Erde abgeleitet und können nur in ganz geringem Maße auf die Sekundärseite des Übertragers übergehen. Das wird dadurch bewerkstelligt, daß die im Punkt 18 vereinigten äußeren Enden der spiralförmigen Sekundärwicklungen 15 und 16, die im Aufbau des Antennenübertragers den heißen Enden 5 und 6 der antennenseitigen Wicklung 1, 2 gegenüberliegen, an den Massepunkt gelegt werden, und insbesondere dadurch, daß auf dem beiderseits bedruckten Plättchen zusätzliche Leitungsstücke 25 und 26 vorgesehen sind, die einerseits mit dem Mittelpunkt 4, andererseits mit dem Punkt 18 bzw. 18 a, also mit Erde, verbunden werden. Diese Maßnahmen sind auch in den Fig. Ib, Ic und 1 d sowie in dem Schaltbild Fig. 3 angedeutet. Für die zu übertragenden symmetrischen Spannungskomponenten dagegen bestehen die vorher geschilderten günstigen Anpassungsbedingungen.

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Eine besonders günstige Ausbildungsform des Übertragers ergibt sich durch Anwendung der Technologie der gedruckten Schaltung, wobei die antennenseitige Wicklung des Übertragers 1, 2 (Fig. 1 b) aus einem beiderseits bedruckten Isolierplättchen 3 besteht und die auf beiden Seiten aufgebrachten gleichartigen spiralförmigen Wicklungen 1 und 2 durch eine Verbindung in ihrem Mittelpunkt 4 in Reihe geschaltet sind, während die Auskopplung durch zwei symmetrische, schaltungsmäßig parallel geschaltete, ebenso spiralförmige Wicklungen 15 und 16 (Fig. 1 c und 1 d) erfolgt, die auf die Isolierplatten 11 bzw. 12 aufgedruckt sind. Es ist an sich bekannt, Hochfrequenztransformatoren in symmetrischer Wicklungsweise auszuführen.

Auf den Isolierplättchen, welche die in gedruckter Schaltung ausgeführten Spulenelemente tragen, sind vorteilhafterweise Verbindungsleitungen und Lötanschlüsse für die anderen Schaltelemente, ebenfalls in gedruckter Schaltung, vorgesehen.

Fig. la, Ib, Ic und 1 d zeigen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Die Fig. 1 a der Zeichnung zeigt im Seitenriß die drei z. B. aufeinandergenieteten und mit aufgedruckten Leitungen versehenen Isolierplättchen 3, 11, 12. Das mittlere Plattchen, das in Fig. 1 b im Aufriß gezeigt ist, trägt auf beiden Seiten spiralförmige Wicklungen 1, 2, die im Punkt 4 z. B. durch einen durchgeführten und beiderseits angelöteten Draht leitend miteinander verbunden sind, so daß eine fortlaufend gewickelte Spule entsteht, die die Prmärseite des Übertragers bildet. Die außenliegenden Anschlüsse 5 und 6 werden über Widerstände 7 und 8, die gleichzeitig zur zusätzlichen Dämpfung des Antennenkreises und zur Entkopplung dienen, mit den Antennenstäben 9 und 10 verbunden. Die Mitte der Spule 4 ist mit Erde verbunden. Die Antennenstäbe 9, 10 können z. B. in Metallmuttern 13 und 14 eingeschraubt werden, die ihrerseits an den Widerständen 7 bzw. 8 angelötet sind. Die Isolierplättchen 11 und 12 sind nur einseitig mit den spiralförmigen Spulen 15 bzw. 16 und mit zur Verbindung mit dem Anschlußstecker 20 dienenden Leitungsstücken 21 bzw. 22 und 23 bzw. 24 (Fig. 1 c und 1 d) bedruckt. Die beiden Spulen 15 und 16 werden an den Punkten 17 und 18 beispielsweise durch gleichzeitig zur Befestigung dienende Rohrniete miteinander verbunden, wodurch sie parallel geschaltet werden. Eine weitere leitende Verbindung wird im Punkt 18 a zwischen den Leitungsstücken 23 und 24 hergestellt. Die Punkte 18 und 18 a werden beim Zusammenbau des Übertragers, wie oben bereits angedeutet, mit den Leitungsstücken 25 bzw. 26 CFig. 1 b) verbunden, wodurch die Ableitung der unsymmetrischen Spannungskomponenten zur Masse erfolgt.

Der Antennentransformator mit den zugehörigen anderen Schaltelementen wird vorteilhafterweise zum Schütze gegen Witterungseinflüsse in Kunstharz eingegossen. Von außen zugänglich sind dann nur die Metallmuttern 13 und 14 zur Aufnahme der Antennenstäbe sowie der Anschlußstecker 20 mit Muffe zum Anschluß der koaxialen Verbindungsleitung, die gleichzeitig als Tragrohr für das gesamte Antennenelement ausgebildet sein kann.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Antennenelementes mit in Gießharz eingebettetem Übertrager und den anderen Bauelementen gezeigt.

Die Dipole können noch zur weiteren Verkürzung in bekannter Weise mit Endkapazitäten belastet wer

den, die beispielsweise von Metallscheiben 27 bzw. 28 gebildet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Breitbandiges Dipol-Antennenelement für ein aus einer Mehrzahl von derartigen Antennenelementen bestehendes Peilantennensystem, bei dem die gegenüber einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge verkürzten Strahlerteile über Dämpfungswiderstände an die Primärseite eines Anpassungstransformators für eine koaxiale Leitung angeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Verminderung der Strahlungskopplung der Dipol-Antennenelemente dienende Verkürzung der Strahlerteile dadurch zur breitbandigen Anpassung des Dipols an die koaxiale Leitung ausgenutzt ist, daß die Streuinduktivität des Anpassungstransformators derart bemessen ist, daß sie mit der durch die Verkürzung der Strahlerteile bedingten kapazitiven Blindkomponente des Antenneneingangswiderstandes einen Serienresonanzkreis für die mittlere Betriebsfrequenz bildet, und daß die Induktivität der Sekundärwicklung mittels einer Zusatzkapazität zu einem Parallelresonanzkreis ergänzt ist, derart, daß in Verbindung mit dem Serienresonanzkreis in an sich bekannter Weise Breitbandanpassung erreicht wird.

2. Dipol-Antennenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpassungstransformator in der Technik der gedruckten Schaltungen ausgeführt ist.

3. Dipol-Antennenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseite des Anpassungstransformators aus zwei hintereinandergeschalteten spiralförmigen Teilwicklungen (1, 2) besteht, die auf je eine Seite eines Isolierplättchens (3) aufgedruckt sind, und daß die Sekundärseite des Anpassungstransformators in an sich bekannter Weise aus zwei parallel geschalteten spiralförmigen, symmetrisch gewickelten Teilwicklungen (15, 16) besteht, die auf je eine Seite je eines Isolierplättchens (11, 12) aufgedruckt sind, und daß die Teile der Sekundärwicklungen zu beiden Seiten der Primärwicklung angeordnet sind.

4. Dipol-Antennenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden (5, 6) der spiralförmigen Primärwicklung (1, 2) über Dämpfungswiderstände (7, 8) an die Strahler (9, 10) angeschlossen sind, daß der Verbindungspunkt (4) an Erde liegt und das äußere Ende der spiralförmigen Sekundärwicklung (18) mit Erde und das innere Ende (17) mit dem Innenleiter des koaxialen Verbindungskabels verbunden ist.

5. Dipol-Antennenelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Bauteile in einen Isolierkörper, vorzugsweise Gießharz, eingebettet sind und daß die Anschlüsse für die Strahler und die koaxiale Verbindungsleitung von außen zugänglich sind.

6. Dipol-Antennenelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Verbindungsleitung gleichzeitig Tragrohr für das Antennenelement ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 846 874, 755 593;
»R. S. G. B. Bulletin«, Februar 1956, S. 357.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen