DE1135532B

DE1135532B - Directional antenna for very short electromagnetic waves

Info

Publication number: DE1135532B
Application number: DES71531A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rudolf Herz; Dipl-Ing Walter Stoehr; Dr Rer Nat Erwin Gillitzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-12-05
Filing date: 1960-12-05
Publication date: 1962-08-30

Description

Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer für den Betrieb in der axialen Schwingungsart bemessenen Doppelwendel, die senkrecht vor einer Reftektorplatte angeordnet ist und deren der Reflektorplatte benachbarte Enden durch diese hindurchgeführt und mit 180° Phasenunterschied gespeist werden.Directional antenna for very short electromagnetic waves The invention refers to a directional antenna consisting of very short electromagnetic waves from a double helix dimensioned for operation in the axial mode of vibration, which is arranged vertically in front of a reflector plate and the reflector plate adjacent ends passed through them and fed with a phase difference of 180 ° will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; eine derartige Richtantenne, die auch als Doppelwendelantenne bezeichnet werden kann, in konstruktiver Hinsicht zu verbessern.The invention is based on the object; such a directional antenna, which can also be referred to as a double helix antenna, from a constructive point of view to improve.

Ausgehend von einer Wendelantenne der einleitend beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß auf der vorzugsweise der Doppelwendel abgewandten Seite der Reflektorfläche eine der 180°-Phasenspeisung dienende Symmetriervorrichtung derart leitend mit der Reflektorfläche verbunden ist, daß über die Symmetriervorrichtung die Wendelenden gleichstrommäßig mit der Reflektorfläche verbunden sind.Based on a helical antenna of the type described in the introduction this object is achieved according to the invention in such a way that on the preferably the side of the reflector surface facing away from the double helix is one of the 180 ° phase feed serving balancing device so conductively connected to the reflector surface is that via the balancing device, the helical ends in direct current with the Reflector surface are connected.

Die Anordnung der Symmetriervorrichtung kann in der Weise geschehen, daß sie völlig auf der der Wendel abgewandten Seite der Reflektorfläche liegt. Eine andere, ebenfalls vorteilhafte Anordnung besteht darin, daß die Symmetriervorrichtung als längliches Rohr ausgebildet wird, das wenigstens zum Teil in Richtung der Wendelachse in die Doppelwendel eindringt.The balancing device can be arranged in such a way that that it lies entirely on the side of the reflector surface facing away from the helix. One Another, also advantageous arrangement is that the balancing device is designed as an elongated tube, which is at least partially in the direction of the helix axis penetrates into the double helix.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von vier Ausführungsbeispielen .näher erläutert.The invention is illustrated by means of four exemplary embodiments .explained in more detail.

In der Zeichnung ist in der Fig. 1 in Seitenansicht eine Doppelwendelantenne gezeigt, bestehend aus den beiden gleichachsig angeordneten und gleichen Durchmesser aufweisenden Flachbandwendeln 1 und 2, die nach Art einer mehrgängigen Schraube ineinander verwunden sind. Die Halterung der Flachbandwende11, 2 erfolgt zweckmäßig durch Einlagerung in einen, vorzugsweise rohrförmigen, dielektrischen Körper 3, beispielsweise aus Polyesterglasfaser, der in an sich bekannter Weise mittels eines Flansches 4 an der aus Metall bestehenden und auch als Gegengewicht auffaßbaren Reflektorfläche 5 befestigt ist. Die beiden der Reflektorfläche 5 benachbarten Enden der Flachbandwendeln 1, 2 sind eng benachbart den Stellen größter Annäherung der Wendelenden an die Reflektorfläche 5 durch Öffnungen in dieser hindurchgeführt zu einer Speiseeinrichtung. Diese besteht aus einem Symmetriertopf an sich bekannter Bauart, der so, wie in Fig. 2 gezeigt, aus einer Symmetrierschleife besteht, die flach auf der Reflektorfläche 5 befestigt ist und mit deren gegenphasigen Ausgängen die Anschlüsse 6, 7 der Doppelwendel verbunden sind. Die Symmetrierschleife wird über eine Koaxialleitung 8 in an sich bekannter Weise gespeist.In the drawing, a double helical antenna is shown in FIG. 1 in side view shown, consisting of the two coaxially arranged and the same diameter having ribbon helices 1 and 2, which are like a multi-thread screw are twisted into each other. The mounting of the flat belt turning 11, 2 is expedient by embedding in a, preferably tubular, dielectric body 3, for example made of polyester fiberglass, which in a known manner by means of a Flange 4 on the existing metal and can also be understood as a counterweight Reflector surface 5 is attached. The two ends adjacent to the reflector surface 5 the ribbon coils 1, 2 are closely adjacent to the points of greatest approximation of the Helical ends passed to the reflector surface 5 through openings in this a dining facility. This consists of a balancing pot known per se Type which, as shown in Fig. 2, consists of a balancing loop which is fastened flat on the reflector surface 5 and with their antiphase outputs the connections 6, 7 of the double helix are connected. The symmetry loop will fed via a coaxial line 8 in a manner known per se.

An dem der Reflektorfläche 5 abgewandten Ende sind vorzugsweise die beiden Enden der Doppelwendel über einen Absorberwiderstand 9 miteinander verbunden. Dieser Absorberwiderstand 9 ist im Widerstandswert derart hoch bemessen, daß er die durch die beiden Flachbandleiter der Doppelwendel gebildete Doppelleitung möglichst reflexionsfrei abschließt. Der Abschlußwiderstand 9 wird zweckmäßig in das dielektrische Material 3, welches die Doppelwendel trägt, mit eingebettet. Der Widerstand 9 kann in der Regel als üblicher Schichtwiderstand von Stab- oder Flachbandform ausgebildet werden.At the end facing away from the reflector surface 5, the two ends of the double helix are preferably connected to one another via an absorber resistor 9. The resistance value of this absorber resistor 9 is so high that it terminates the double line formed by the two flat strip conductors of the double helix with as little reflection as possible. The terminating resistor 9 is expediently embedded in the dielectric material 3 which carries the double helix. The resistor 9 can generally be designed as a conventional sheet resistor in the form of a rod or flat strip.

Die Wirkungsweise dieses Widerstandes 9 kann man sich so vorstellen, daß an dem der Reflektorfläche 5 abgewandten Ende sonst reflektierte Wellen in dem Widerstand 9 absorbiert werden, so daß sich, von der Reflektorfläche 5 aus betrachtet, längs der Wendelleiter ein kontinuierliches Abnehmen des Wendelstromes entsprechend der Strahlungsdämpfung ergibt. Das sichert eine günstige Strahlungscharakteristik und verbessert auch die Anpassung an die Speiseleitung.The mode of operation of this resistor 9 can be imagined as that at the end remote from the reflector surface 5 otherwise reflected waves in the Resistance 9 are absorbed so that, viewed from the reflector surface 5, along the helical conductor a continuous decrease of the helical current accordingly the radiation attenuation results. This ensures a favorable radiation pattern and also improves the adaptation to the feed line.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Doppelwendel von einem Rohr 10 durchdrungen wird, das aus Metall besteht und dessen Durchmesser d etwa das 0,2fache des Wendeldurchmessers D beträgt. Dieses Rohr ist nach der der Wendel abgewandten Seite durch die Reflektorfläche 5 hindurchgeführt und gegenüber dieser mittels einer etwa eine halbe mittlere Betriebswellenlänge langen, an der Fläche 5 leitend befestigten und an den Enden leitend mit dem Rohr 10 verbundenen Metallhülse 16 gehalten. Das andere Ende des Metallrohres 10 kann in der Endscheibe 12 der dielektrischen Halterung der Doppelwendel ruhen oder vorher enden. Das Metallrohr 10 ist an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen mit einem Längsschlitz von der Länge etwa der halben mittleren Betriebswellenlänge versehen. Am Ende 13 ist das Metallrohr 10 mit dem Außenleiter einer Koaxialleitung verbunden, deren Innenleiter bis in die Mitte der Längsschlitze, also in der Gegend der Reflektorfläche 5, mit der einen durch die Längsschlitzung gebildeten Hälfte 14 des Rohres leitend verbunden ist. Die beiden Rohrhälften 14 und 15, die bei dieser Art der Speisung gegenphasig zueinander schwingen, sind an die durch 'O' ffnungen in der Reflektorfläche hindurchgeführten Enden 6, 7 der Doppelwendelantenne über leitende gleichlange und vorzugsweise abgeschirmte Verbindungen angeschlossen. Diese Art der Ausbildung beruht darauf, daß ein metallischer Leiter, der sich in der Achse der Doppelwendelantenne befindet, dann hinsichtlich seiner Wirkung auf das Strahlungsdiagramm vernachlässigt werden kann, wenn er in etwa die angegebene Bemessung d - 0,2 # D erfüllt.In FIG. 3, an embodiment is shown in which the double helix is penetrated by a tube 10 which is made of metal and whose diameter d is approximately 0.2 times the helix diameter D. This tube is passed through the reflector surface 5 on the side facing away from the helix and is held opposite this by means of a metal sleeve 16 which is approximately half an average operating wavelength, is conductively attached to the surface 5 and conductively connected to the tube 10 at the ends. The other end of the metal tube 10 can rest in the end plate 12 of the dielectric holder of the double helix or end beforehand. The metal tube 10 is provided at two diametrically opposite points with a longitudinal slot about half the length of the mean operating wavelength. At the end 13 , the metal tube 10 is connected to the outer conductor of a coaxial line, the inner conductor of which is conductively connected to the middle of the longitudinal slots, i.e. in the area of the reflector surface 5, with one half 14 of the tube formed by the longitudinal slot. The two tube halves 14 and 15, which vibrate in phase opposition with this type of supply, are connected to the ends 6, 7 of the double helix antenna, which are passed through 'O' openings in the reflector surface, via conductive connections of equal length and preferably shielded. This type of design is based on the fact that a metallic conductor, which is located in the axis of the double helix antenna, can then be neglected with regard to its effect on the radiation diagram if it approximately fulfills the specified dimension d - 0.2 # D.

Die Symmetrierung vereinfacht sich noch wesentlich, wenn die Ausbildung so wie in der Fig. 4 getroffen wird. Es ist im Vergleich zu der Fig. 3 und der in der Wendel liegende Symmetrierschleifenteil mit der ihn umgebenden Metallhülse beibehalten. In diesem Fall können die Anschlüsse zu den Wendelenden auf der der Wendel zugewendeten Seite der Reflektorfläche liegen. Die Speiseleitung kann in Richtung der Wendelachse als Fortsetzung der Metallhülse verlaufen. Das ergibt besonders günstige Verhältnisse bei Verwendung der Wendelantenne als Erregerstrahler einer Parabolspiegelantenne. Die Parabolspiegelantenne zeigt hierbei auf die Wendel, deren in der Wendelachse verlaufende koaxiale Speiseleitung den Parabolscheitel durchdringt.The balancing is simplified even more when the training as is taken in FIG. 4. It is in comparison with FIG. 3 and that in the helical symmetry loop part with the surrounding metal sleeve is retained. In this case, the connections to the helix ends can be on the one facing the helix Side of the reflector surface. The feed line can be in the direction of the helix axis run as a continuation of the metal sleeve. This results in particularly favorable conditions when using the helical antenna as the excitation radiator of a parabolic mirror antenna. The parabolic antenna points to the helix, its in the helix axis running coaxial feed line penetrates the parabolic vertex.

Für andere Fälle kann die Speiseleitung auch geknickt und nach der der Wendel abgewandten Seite der Reflektorfläche geführt werden.For other cases, the feed line can also be kinked and after the the side of the reflector surface facing away from the helix.

Die Fig. 5 zeigt die Ausbildung der Symmetriervorrichtung in räumlich besonders gedrängter Form. Eine Symmetrierschleife 17 an sich bekannter Bauart ist auf der der Doppelwendel abgewandten Seite der Reflektorfläche 5 über einen kleinen Metallklotz 18 befestigt. An den symmetrischen Ausgang der Schleife 17 sind über gleichlange Verbindungsstücke 19, 20 die durchgeführten Wendelenden 6, 7 angeschlossen. Die als Koaxialleitung ausgebildete Speiseleitung 21 ist in bekannter Weise über einen Kabelendverschluß mit der Symmetrierschleife verbunden.Fig. 5 shows the design of the balancing device in three dimensions particularly compact form. A symmetry loop 17 is of a known type on the side of the reflector surface 5 facing away from the double helix via a small one Metal block 18 attached. At the balanced output of the loop 17 are over connecting pieces 19, 20 of the same length are connected to the helical ends 6, 7 that are passed through. The feed line 21, designed as a coaxial line, is connected in a known manner a cable termination connected to the balancing loop.

Die Verbindungsstücke 19, 20 können auch als abgeschirmte Leitungen ausgebildet werden, deren Abschirmung über die gesamte Länge mit der Reflektorfläche 5 leitend verbunden ist. Die Stücke 19, 20 können aber auch frei und z. B. als Bandleiter ausgebildet sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, die gesamte Anordnung auf der der Wendel abgewandten Seite der Reflektorfläche 5 mit einem an der Fläche 5 leitend befestigten Abschirmtopf zu umgeben.The connecting pieces 19, 20 can also be designed as shielded lines, the shielding of which is conductively connected to the reflector surface 5 over the entire length. The pieces 19, 20 can also be free and z. B. be designed as a strip conductor. In this case, it is advisable to surround the entire arrangement on the side of the reflector surface 5 facing away from the helix with a shielding pot that is conductively attached to the surface 5.

Man erhält auf diese Art eine blitzschutzsichere Speisung der Doppelwendelantenne mit sehr exakter 180°-Phasendifferenzspeisung der beiden Doppelwendeln. Die Blitzschutzsicherheit ist dadurch gege- ben, daß die beiden Wendeln über die Symmetriereinrichtung mit der Reflektorfläche 5 leitend verbunden sind, die bei derartigen Anordnungen zwecks Sicherung gegen Blitzschutz immer mit Erde zu verbinden ist. Diese Erdverbindung kann über einen Antennenmast oder bei Anordnung der Antenne auf einem Gebäude über eine gesonderte Ableitung in der für Blitzableiter bekannter Weise erfolgen.In this way, a lightning protection-proof feed of the double helix antenna with a very exact 180 ° phase difference feed of the two double helixes is obtained. The lightning protection is given by the fact that the two coils are conductively connected via the balancing device to the reflector surface 5, which in such arrangements must always be connected to earth for the purpose of securing against lightning protection. This ground connection can be made via an antenna mast or, if the antenna is arranged on a building, via a separate down conductor in the manner known for lightning rods.

Claims

PATENT CLAIM: directional antenna for very short electromagnetic waves, consisting in from a sized for operation in the axial vibration mode of the double helix, which is arranged vertically in front of a reflector plate and the reflector plate adjacent ends passed through this and are fed with a 180 ° phase difference, characterized in that On the side of the reflector surface preferably facing away from the double helix, a balancing device serving for the 180 ° phase feed is conductively connected to the reflector surface in such a way that the helix ends are connected to the reflector surface (5) via the balancing device.