DE1147993B - Antennenanordnung fuer horizontale Rundstrahlung mit Isolierstoff-Rohrmast - Google Patents

Description

Wenn in der Hochfrequenz-Nachrichtentechnik ein ausgedehntes Gebiet mit ausreichender Empfangsfeldstärke versorgt werden soll, wie dies beispielsweise beim Hörrundfunk und beim Fernsehrundfunk der Fall ist, so wird im allgemeinen eine annähernd in der Mitte dieses Gebietes aufgestellte Antenne verwendet, welche eine Rundstrahlcharakteristik aufweist und eine gute Bündelung der ausgestrahlten Energie innerhalb des Vertikalschnittes mit einem Strahlungsmaximum in der Nachbarschaft der durch die Antennenmitte gehenden Horizontalebene besitzt. Häufig ist es auch erwünscht, das Strahlungsmaximum gegenüber der Horizontalen um einen geringen Winkel abzusenken.

Es sind Antennenformen bekannt, bei denen die gewünschte horizontale Rundstrahlung durch Zusammenwirken einer Anzahl von Richtstrahlergruppen erzielt wird, welche unter gleichen Winkeln gegeneinander um eine vertikale Mittelachse herum angeordnet sind. Die Anzahl und die Winkel der Richtstrahlergruppen gegeneinander sind so bestimmt, daß sich die Strahlungsdiagramme der einzelnen Richtstrahlergruppen in möglichst guter Annäherung zu einem Rundstrahldiagramm ergänzen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist man bestrebt, dieses Ziel mit einer möglichst kleinen Anzahl von in der gleichen Ebene angeordneten Richtstrahlergruppen zu erreichen. Die kleinste Anzahl, welche bei der Verwendung von aus Dipolstrahlern aufgebauten Richtstrahlergruppen eine hinreichende Annäherung an ein Rundstrahldiagramm ergibt, sind nach den Erfahrungen der Praxis drei unter Winkeln von 120° gegeneinander um eine vertikale Mittelachse herum angeordnete Strahlergruppen. Zur besseren Verrundung des Diagramms kann von dem Kunstgriff Gebrauch gemacht werden, je zwei benachbarte, in den einzelnen Ebenen übereinander angeordnete Rundstrahlergruppen gegeneinander um die Hälfte des Winkels zwischen zwei einander in einer Ebene benachbarten Richtstrahlergruppen zu verdrehen. Bei derartigen Antennenanordnungen ist es sowohl bekannt, die einzelnen Richtstrahlergruppen im wesentlichen untereinander gleichphasig zu speisen, als auch eine Art Drehfeldspeisung anzuwenden, bei der die zu einer Rundstrahlergruppe gehörenden Richtstrahlergruppen mit Strömen gespeist werden, deren Phasen den Azimuten der zugehörigen Richtstrahlergruppen entsprechen. Es ist bekannt, daß sich bei der letzterwähnten Speisungsform gewisse Anpassungsfehler, besonders solche an den Bandgrenzen, wenigstens teilweise gegenseitig kompensieren, so daß die Güte der Anpassung oder auch die Breite des Antennenanordnung

für horizontale Rundstrahlung

mit Isolierstoff-Rohrmast

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Dr. Rudolf Becker, Berlin-Zehlendorf,
ist als Erfinder genannt worden

Arbeitsfrequenzbandes für eine derartige Antennenanordnung vergrößert werden kann.

In Wellenbereichen, in· denen die Längen der verwendeten Strahlerelemente wenigstens 1 m bis einige Meter betragen, ergeben sich — besonders bei Anordnungen für horizontale Polarisation — ohne weiteres Konstruktionsmaße, bei denen eine Durch-Steigung der ganzen Antennenanordnung im Innenraum zwischen den Strahlerelementen möglich ist. Gewöhnlich wird dann als tragendes Konstruktionselement ein zentraler metallischer Rohrmast verwendet, dessen Innenraum eine genügende Weite für die Durchsteigung besitzt und der außerdem noch die zu den einzelnen Strahlergruppen führenden Hochfrequenzleitungen aufnehmen kann. Bei kürzeren Wellenlängen, beispielsweise in den Fernsehbändern IV und V, liegen bei Verwendung von drei oder vier Richtstrahlergruppen in einer Ebene diese Gruppen innerhalb eines so kleinen Berührungskreises, daß der Innenraum des zentralen metallischen Rohrkörpers nicht mehr weit genug für eine Durchsteigung ist. Er muß allerdings noch eine genügende Weite haben, um die Hochfrequenzleitungen aufzunehmen, deren Anbringung auf seiner Außenseite zu Störungen des Strahlungsdiagramms führen könnte. Es sind auch Antennenkonstruktionen bekannt, bei denen als Träger der Strahlergruppen ein diese als Witterungsschutz umschließender Isolierstoffhohlkörper in Form eines Rohrmastes vorgesehen ist, an dessen Mantelwandung die Strahlergruppen von innen

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befestigt sind (vgl. die deutsche Patentschrift 1011012). Bei der bekannten Anordnung sind die Strahler und die Schutzhülle derartig ausgebildet, daß sich die der Innenwand der Schutzhülle zugekehrten Oberflächenteile der Strahler, vorzugsweise solche der Endflächen, wenigstens teilweise in ihrer Form dieser Innenwand anpassen und ihr dicht benachbart sind. Um bei diesen Antennenformen auch bei geringen Abmessungen der Strahler eine Besteigbarkeit

tionskörper angeordnet sein. Die Wandstärke, die Dielektrizitätskonstante des Kompensationskörpers sowie dessen Abstand vom zugehörigen Strahler können wenigstens annähernd die gleichen sein wie bei 5 einem Wandungsteil des Isolierstoffhohlkörpers, der nahe bei einem der nicht mit einem Kompensationskörper versehenen Strahler liegt. Zum Ausgleich der erwähnten Anpassungsfehler können aber die zu einer Rundstrahlergruppe gehörenden Richtstrahler-

währleistet ist, wenn die Rundstrahlergruppen in jeder Antennenebene aus der im Hinblick auf die Rundheit des Horizontalstrahlungsdiagramms möglichen Mindestanzahl von einzelnen Richtstrahler- 30 gruppen aufgebaut sind. Die Erfindung geht dabei aus von einer Antennenanordnung für im wesentlichen horizontale Rundstrahlung, vorzugsweise bei hohem Gewinn mit einer Anzahl vertikal überein-

von innen zu gewährleisten, ist man gezwungen, die 10 gruppen in Drehfeldspeisung mit Strömen gespeist Rundstrahlergruppen in den einzelnen Antennen- werden, deren Phasen den Azimuten der zugehörigen ebenen aus einer größeren Anzahl von Richtstrahler- Richtstrahlergruppen entsprechen. Wenn auch ein gruppen aufzubauen, als dies im Hinblick auf die ge- exakter Ausgleich dieser Anpassungsfehler durch wünschte Rundheit des Diagramms eigentlich erfor- diese Art von Drehfeldspeisung nur bei gleichen Abderlich wäre. Aus diesem Grunde wird also daswirt- 15 weichungen für die einzelnen unter verschiedenen schaftliche Optimum nicht erreicht. Beispielsweise Azimuten liegenden Richtstrahlergruppen eintritt, so sind Antennenformen mit vier oder mehr Richtstrah- bringt doch auch im vorliegenden Fall diese Drehlergruppen in einer Ebene bekanntgeworden, obwohl feldspeisung eine Verbesserung, indem wenigstens es sich ergeben hat, daß auch mit drei derartigen eine teilweise Kompensation der durch die verschie-Gruppen in einer Ebene eine hinreichende Rundheit 20 denen Abstände der Strahler von der Wand des Isodes Horizontalstrahlungsdiagramms erreicht werden lierstoffhohlkörpers hervorgerufenen Anpassungskann. fehler erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungs-

Schwierigkeiten zu beheben und eine Antennen- form einer Antennenanordnung nach der Erfindung anordnung anzugeben, bei der eine Durchsteigung 35 dargestellt.

im Innern des Isolierstoffhohlkörpers auch dann ge- Fig. 1 ist der Aufriß des oberen Teiles einer sol

chen Antennenanordnung;

Fig. 2 und 3 zeigen Schnitte durch zwei Ebenen dieser Antennenanordnung;

Fig. 4 zeigt schematisch die Leitungsverbindungen für die in den einzelnen Ebenen liegenden Richtstrahlergruppen für den Fall einer Drehfeldspeisung. In der Anordnung nach Fig. 1 bildet der Kunststoffzylinder 1 nicht nur den Wetterschutz und den ander angeordneter Rundstrahlergruppen, von denen 35 konstruktiven Abschluß der Anordnung nach außen, jede aus einer kleinen Anzahl, vorzugsweise drei, in sondern er stellt das tragende Konstruktionselement gleichen Winkeln gegeneinander um eine vertikale der Anordnung dar. Mehrere derartige Rohrschüsse Mittelachse angeordneten Richtstrahlergruppen auf- sind in einer Antennenanordnung zur Erzielung eines gebaut ist, wobei der Abstand der Richtstrahler- hohen Gewinns übereinandergestellt und an den gruppen von dieser Mittelachse so klein ist, daß der 4° Stoßstellen aneinander befestigt. Im unteren Teil der Raum zwischen den Richtstrahlergruppen für eine Fig. 1 ist ein Stück des unter dem Kunststoffzylin-Besteigung nicht ausreicht, und welche mit einem die der 1 befindlichen Kunststoffzylinders 2 dargestellt. Rundstrahlergrappen umgebenden, als tragendes Da die einzelnen übereinander stehenden Abschnitte Bauelement ausgeführten Isolierstoffhohlkörper in untereinander gleichartig ausgeführt sein können, Form eines Rohrmastes versehen ist. Die der Erfin- 45 wurde in Fig. 1 nur der oberste Abschnitt dargestellt, dung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch ge- Das obere Ende ist durch den Blechdeckel 3 verlöst, daß die Innenweite des Isolierstoffhohlkörpers schlossen.

so groß gewählt ist und die Rundstrahlergrappen so Der in Form eines zylindrischen Rohres ausge-

weit einseitig aus der Hohlkörpermitte verlagert in bildete Isolierstoffhohlkörper 1 trägt in seinem Innendem Isolierstoffhohlkörper befestigt sind, daß seit- 50 raum die aus Metallblech gefertigten Zylinder 4, 5, lieh neben den Strahlergrupppen im Innern des Hohl- 6 und 7. Diese bilden sowohl den gemeinsamen Haikörpers ein für die Besteigung ausreichender Raum ter als auch den gemeinsamen mittleren Reflektor für frei bleibt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform die aus den Strahlerelementen 12 aufgebauten Richtder Antennenanordnung nach der Erfindung sind als Strahlergruppen, die in jeder Ebene zu einer Rund-Hilfsmittel für die Besteigung dienende Konstruk- 55 strahlergruppe zusammengesetzt sind. Jede Richttionsteile, wie beispielsweise Stufen oder Sprossen, strahlergruppe besteht aus acht Strahlerelementen, so

daß man sie als Achterfelder bezeichnen kann. Je zwei Strahlerelemente 12 bilden einen Ganzwellendipol, der an seinen inneren Enden mit einer sym-

Sicherungsgriffe oder Ösen, an dem Isolierstoffhohlkörper befestigt.

Entsprechend einem weiteren Gedanken der Er

findung sind Mittel zum Ausgleich der durch die 60 metrischen Hochfrequenzleitung verbunden ist. Die

Strahlerelemente 12 sind in ihren Spannungsnullpunkten an von den Blechzylindern 4, 5, 6 und 7 ausgehenden Stützen befestigt. Die Leitungsführung und die Verbindungen der Hochfrequenzleitung wer-

gesehen. Als ein solches Mittel kann in der Nähe 65 den hier nicht genauer beschrieben, da das System eines von der Wand des Isolierstoffhohlkörpers weiter der Verkabelung dieser Antenne nicht zur Erfindung entfernt liegenden Strahlers ein vorzugsweise platten- gehört und entsprechende Schaltungen jedem FachfÖrmiger, aus Isolierstoff bestehender Kompensa- mann bekannt sind.

verschiedenen Abstände der Richtstrahlergruppen von der Wand des Isolierstoffhohlkörpers bedingten Abweichungen des Eingangswiderstandes einzelner Strahler oder Strahlergrappen vom Normalwert vor-

Die Fig. 2 und 3 zeigen, wie die Blechzylinder 5 und 6 innerhalb des Isolierstoffhohlkörpers 1 an den Streben 8 und 9 bzw. 10,11 und 17 gehalten werden. Fig. 2 zeigt als Schnitt längs der Linie A-B die Aufsicht auf die an dem Blechzylinder 5 befestigten Strahlergruppen, während Fig. 3 als Schnitt längs der Lime C-D die Aufsicht auf die Strahlergruppen des Zylinders 6 zeigt. Man erkennt, daß diese beiden Gruppen gegeneinander um die Hälfte des Winkels zwischen einander benachbarten Richtstrahlergruppen verdreht sind. Durch diese Maßnahme läßt sich bekanntlich das Horizontalstrahlungsdiagramm noch besser der angestrebten Kreisform annähern. In Fig. 1 ist neben den Blechzylindern 5 und 7 ein Teil der koaxialen Hochfrequenzleitungen 14 mit den Transformatoren 13 für ein Übersetzungsverhältnis von 1:6 angedeutet. Mit diesen Transformatoren sind die Verbindungsleitungen zu den einzelnen Strahlereiementen entsprechend dem Schema nach Fig. 4 verbunden, wenn eine Drehfeldspeisung angewendet wird.

Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß im Innern des Isolierstoffhohlkörpers 1 und mit diesem verbunden die Sprossen 16 für die Innenbesteigung vorgesehen sind. Seitlich neben der Anordnung der Strahlergruppen ist im Innenraum des Isolierstoffhohlkörpers 1 noch ein genügender Raum für die Durchsteigung vorhanden.

Um die Verschiedenheiten des Eingangswiderstandes der einzelnen Strahlergruppen auszugleichen, die sich durch den verschiedenen Abstand dieser Gruppen von der Wandung des Isolierstoffhohlkörpers 1 ergeben, sind die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Kompensationsplatten 15 und 15' vorgesehen. Bei der in Fig. 2 gezeigten Lage der Rieht-Strahlergruppen in bezug auf den Isolierstoffhohlkörper 1 ist die in der Figur rechts befindliche Gruppe diesem Isolierstoffhohlkörper am nächsten. Um den Einfluß des Isolierstoffhohlkörpers auf diese Strahlergruppe auch für die beiden anderen Strahlergruppen der gleichen Ebene nachzuahmen, sind die in Fig. 2 dargestellten Kcmpensationsplatten 15 ungefähr auf einem Kreis angeordnet, dessen Mittelpunkt auf der Mittelachse der Strahlergruppe liegt. Der Abstand der Kompensationsplatten von den zugehörigen Strahlerelementen ist dabei gleich dem Abstand bemessen, den die Strahlerelemente der rechts befindlichen Gruppe von der Wand des Isolierstoffhohlkörpers 1 haben. In Fig. 3 sind zwei Strahlergruppen dem Isolierstoffhohlkörper verhältnismäßig nahe, während die dritte — in Fig. 3 links befindliche — Gruppe vom Isolierstoffhohlkörper weiter entfernt ist. Die der letzteren Gruppe zugeordnete Kompensationsplatte 15' ist in geringerer Entfernung von den Strahlerelementen angebracht, um den für die Durch-Steigung der Antennenanordnung vorgesehenen Raum nicht einzuengen. Mit Rücksicht auf die geringere Entfernung dieser Kompensationsplatte von den Strahlerelementen kann diese Platte entweder dünner oder mit geringerer Dielektrizitätskonstante ausgeführt werden als die Wandung des Isolierstoffhohlkörpers 1. Die Platte kann aber auch mit geringerer Fläche, beispielsweise, wie angedeutet, mit geringerer Breite, als es der Länge der Strahlerelemente entspricht, ausgebildet werden.

Es wird in vielen Fällen möglich sein, auf die Verwendung von Kompensationsplatten zu verzichten, wenn, wie erwähnt, eine Art Drehfeldspeisung der in verschiedenen Azimuten liegenden Richtstrahlergruppen angewendet wird. Hierfür gibt Fig. 4 ein Verbindungsschema, wobei angenommen wird, daß der Transformator 13 mit Übersetzungsverhältnis 1:6 im ganzen sechs Ausgangsklemmen hat, an denen Ströme der Phasenlage 0°, 60°, 120°, 180°, 240° und 300° zur Verfügung stehen. Diese Klemmen werden entsprechend der zeitlichen Reihenfolge ihrer Phasenlagen mit den in der gewünschten Umlaufrichtung aufeinanderfolgenden Richtstrahlerelementen verbunden, wie es das Schema der Fig. 4 andeutet. Wenn auch der damit erzielte Ausgleich der Anpassungsfehler niemals exakt sein kann, so ergibt doch diese Methode eine wesentliche Verbesserung, so daß die Störung der Anpassungsgüte durch die unterschiedliche Entfernung der Strahlerelemente von der Wand des Isolierstoffhohlkörpers auf ein nicht mehr merkliches Maß herabgesetzt ist.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Antennenanordnung für im wesentlichen horizontale Rundstrahlung, vorzugsweise bei hohem Gewinn mit einer Anzahl vertikal übereinander angeordneter Rundstrahlergruppen, von denen jede aus einer kleinen Anzahl, vorzugsweise drei, in gleichen Winkeln gegeneinander um eine vertikale Mittelachse angeordneten Richtstrahlergruppen aufgebaut ist, wobei der Abstand der Richtstrahlergruppen von dieser Mittelachse so klein ist, daß der Raum zwischen den Richtstrahlergruppen für eine Besteigung nicht ausreicht, mit einem die Rundstrahlergruppen umgebenden, als tragendes Bauelement ausgeführten Isolierstoffhohlkörper in Form eines Rohrmastes, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenweite des Isolierstoffhohlkörpers (1) so groß gewählt ist und die Rundstrahlergruppen so weit einseitig aus der Hohlkörpermitte verlagert in dem Isolierstoffhohlkörper befestigt sind, daß seitlich neben den Strahlergruppen im Innern des Hohlkörpers ein für die Besteigung ausreichender Raum frei bleibt.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmittel für die Besteigung dienende Konstruktionsteile von dem Isolierstoffhohlkörper getragen werden.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Ausgleich der durch die verschiedenen Abstände der Richtstrahlergruppen von der Wand des Isolierstoffhohlkörpers bedingten Abweichungen des Eingangswiderstandes einzelner Strahler oder Strahlergruppen vom Normalwert vorgesehen sind.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe eines von der Wand des Isolierstoffhohlkörpers weiter entfernt liegenden Strahlers ein vorzugsweise plattenförmiger, aus Isolierstoff bestehender Kompensationskörper (15) angeordnet ist.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des Kompensationskörpers sowie dessen Abstand vom zugehörigen Strahler wenigstens annähernd die gleichen sind wie bei einem Wandungsteil des Isolierstoffhohlkörpers, der

nahe bei einem der nicht mit einem Kompensationskörper versehenen Strahler liegt.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Rundstrahlergruppe gehörenden Richtstrahlergruppen in Drehfeldspeisung mit Strömen gespeist wer-

den, deren Phasen den Azimuten der zugehörigen Richtstrahlergruppen entsprechen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1011012; deutsche Auslegeschrift Nr. 1078 643.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen