DE1271782B - Rundstrahlantenne mit im Drehfeld gespeisten Strahlern - Google Patents
Rundstrahlantenne mit im Drehfeld gespeisten StrahlernInfo
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
IntCL: . HOIq
Deutsche Kl.: 21 a4-46/01
Nummer: 1271782
Aktenzeichen: P 12 71 782.7-35 (S 81887)
Anmeldetag: 4. Oktober 1962
Auslegetag: 4. Juli 1968
Die Erfindung bezieht sich auf eine rundstrahlende Antennenanordnung für die übertragung eines breiten,
zwischen den Eckfrequenzen /1 und /2 liegenden Bandes, bestehend aus η im Drehfeld derart gespeisten
Strahlern, daß bei einer Bezugsfrequenz fo die Phasenschritte zwischen benachbarten Strahlern untereinander
gleich groß und gleich Grad sind,
deren räumliche Anordnung so gewählt ist, daß bei einer bestimmten Frequenz längs der Winkelhalbierenden
zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen benachbarter Strahler eine gleichphasige überlagerung
der Strahlungsanteile dieser Strahler eintritt.
Es ist bekannt, mehrere Verbraucher mit unterschiedlichen Phasen derart zu speisen, daß an der
Zusammenschaltstelle der zu den jeweiligen Verbrauchern führenden Leitungen die reflektierten Energieanteile
sich in Richtung zur Energiequelle weitgehend gegenseitig aufheben. Durch diese Anordnung
wird bei entsprechender Dimensionierung der zu den einzelnen Verbrauchern führenden Speiseleitungen
somit eine Verbesserung der Anpassung an die gemeinsame Speiseleitung erreicht.
Bei Antennenanordnungen ergibt sich bei Speisung der Strahler in der geschilderten Weise der Nachteil,
daß durch die mit unterschiedlicher Phase abgestrahlten Energieanteile eine Verzerrung des Strahlungsdiagrammes
auftritt. Diese läßt sich in bekannter Weise dadurch kompensieren, daß die Strahler räumlich so
angeordnet werden, daß längs der Winkelhalbierenden zwischen zwei benachbarten Strahlern eine gleichphasige
überlagerung der Strahlungen eintritt (deutsche Auslegeschrift 1 024 587).
Bei übertragung eines größeren Frequenzbandes treten bei derartigen Antennenanordnungen stärkere
Einbrüche im Strahlungsdiagramm auf, die dadurch verursacht sind, daß die zur Erzeugung der unterschiedlichen
Speisephasen dienenden Mittel, z, B. Kabel entsprechender Länge, jeweils nur bei einer
bestimmten Bezugsfrequenz, jedoch nicht mehr für andere Frequenzen, die gewünschten Phasen an den
Einspeisungsstellen der Strahler ergeben und daß zugleich die überlagerung der Strahlung längs der
Winkelhalbierenden bei von der Bezugsfrequenz abweichenden Frequenzen nicht mehr stets gleichphasig
erfolgt.
Der Erfindung, welche sich auf eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art bezieht, liegt
die Aufgabe zugrunde, diese durch die. vorstehend geschilderten Abweichungen von den Sollphasenunterschieden
zwischen benachbarten Strahlern bedingten Einbrüche im Strahlungsdiagramm zu ver-Rundstrahlantenne
mit im Drehfeld
gespeisten Strahlern
gespeisten Strahlern
Anmelder:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Helmut Laub, 8000 München
ringern. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Bezugsfrequenz fo zwischen der
Mittenfrequenz
fm- f1+f2
und der oberen Eckfrequenz /2 liegt. Während an sich eine optimale Auslegung der Antennenanordnung
dann zu erwarten ist, wenn der Phasenschritt bei der Mittenfrequenz fm des zu übertragenden Bandes
seinen vorgegebenen Wert von
360
Grad erreicht,
hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß ein gleichmäßigeres Strahlungsdiagramm für die Übertragung
eines breiten Bandes dann erreicht werden kann, wenn die für den Phasenschritt maßgebende
Frequenz oberhalb der Mittenfrequenz fm gewählt wird.
Die Bezugsfrequenz fo, für welche der Phasenschritt zwischen benachbarten Strahlern genau den
gewünschten Wert von
360
Grad erreicht, kann in
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung durch die Gleichung fo = fm (l + η-j bestimmt werden, wobei
b-27T
ist und k einem Parameter entspricht, dessen Wert
etwa zwischen 3 und 10 liegt. Dieser Parameter ist abhängig insbesondere von der Anzahl n der Strahler,
von den auf die mittlere Wellenlänge Xm bezogenen Abmessungen der aus den η Strahlern gebildeten
Rundstrahlantenne sowie vom Strahlungsdiagramm des einzelnen Strahlers.
Eine weitere Verbesserung der Gleichförmigkeit des Strahlungsdiagrammes bei übertragung eines
809 561/216
breiten Bandes läßt sich dadurch erreichen, daß die Hauptstrahlungsrichtungen derjenigen einander benachbarten
Strahler, zwischen denen der Phasenschritt mit zunehmender Frequenz größer wird, einen
größeren Winkel miteinander einschließen als die Hauptstrahlungsrichtungen von solchen einander benachbarten
Strahlern, zwischen denen der Phasenschritt mit zunehmender Frequenz abnimmt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht ferner darin, daß die räumliche Anordnung der
. Strahler in der Weise vorgenommen ist, daß der Abstand zwischen den Strahlungsschwerpunkten derjenigen
einander benachbarten Strahler, zwischen denen der Phasenschritt mit steigender Frequenz
zunimmt, größer gewählt ist, als für solche einander benachbarte Strahler, zwischen denen der Phasenschritt
steigender Frequenz abnimmt.
Ferner ist es vorteilhaft, daß die räumliche Anordnung der Strahler so gewählt ist, daß unter Annahme
eines Phasenschrittes von
360
Grad die
gleichphasige überlagerung der Strahlungsanteile benachbarter
Strahler längs der Winkelhalbierenden bei einer oberhalb der Mittenfrequenz fm liegenden Frequenz
erfolgt.
. Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, bei denen im Dezimeterwellenbereich
arbeitende, aus vier Strahlern bestehende Antennenanordnungen zusammen mit den zugehörigen
Strahlungsdiagrammen dargestellt sind.
F i g. 1 zeigt eine bekannte Antennenanordnung, bei der vier an einem Mast 1 angebrachte Strahler 2,
3,4 und 5 in Form von Ganzwellendipol vorgesehen sind. Die Strahler sind mit ihren Reflektoren zu einer
festen Baueinheit vereinigt, wobei vorteilhaft auch mehrere Strahler zu Strahlergruppen zusammengefaßt
werden können. An den einzelnen Strahlern bzw. Strahlergruppen sind Anschlußstellen 6 bis 9 vorgesehen,
zu denen von einem gemeinsamen Verteiler 10 ausgehende Speiseleitungen 11 bis 14 führen.
Im folgenden wird angenommen, daß ein Frequenzband zwischen den Eckfrequenzen /1 = 0,85 und
/2 = 1,15 fm übertragen werden soll. Dabei ist fm die Mittenfrequenz, welche dem arithmetischen Mittel
der Grenzfrequenzen /1 und /2 entspricht. Wird die Länge der Speiseleitungen 11 bis 14 in bekannter
Weise so gewählt, daß, ausgehend von der Leitung 11, bei abnehmenden Leitungslängen jeweils ein (elek-
trischer) Längsunterschied von -^- entsprechend
einem Phasenschritt von 90° besteht, so ist bei der Mittenfrequenz fm dem Strahler 2 die Phase 0°, dem
Strahler 3 die Phase +90°, dem Strahler 4 die Phase + 180° und dem Strahler5 die Phase +270° zugeordnet.
Dabei ist Xm die der Frequenz fm entsprechende Wellenlänge. Die Strahler 2 bis 5 sind
räumlich zueinander so angeordnet, daß längs der Winkelhalbierenden zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen
benachbarter Strahler eine gleichphasige überlagerung der Strahlungsanteile dieser Strahler
eintritt. Unter der Voraussetzung, daß der Abstand zwischen den Strahlungsschwerpunkten benachbarter
Strahler zu Am gewählt ist, ergibt sich bei übertragung eines von 0,85 bis 1,15 fm reichenden Frequenzbandes
ein (hier nicht dargestelltes) Strahlungsdiagramm, dessen maximale Einbrüche bis zu einer
Feldstärke E — 0,4 Emax reichen, wobei Emax die maximal
auftretende Feldstärke bedeutet.
Wird dagegen entsprechend der Lehre der Erfindung die Bezugsfrequenz/0, bei der der Phasenschritt
zwischen benachbarten Strahlern genau 90° erreicht, größer als fm gewählt, so lassen sich die
beim Bekannten auftretenden tiefen Einbrüche im Strahlungsdiagramm erheblich verringern. Wird die
Bezugsfrequenz fo zu 1,06 fm gewählt, so ergibt sich für die Eckfrequenz /1 = 0,85 fm die durch
die ausgezogene Linie 15 angedeutete Strahlungsverteilung, während für die obere Eckfrequenz
/2 = 1,15/m die Strahlungsverteilung der gestrichelten
Linie 16 entspricht. Die Feldstärke sinkt dabei nicht unter den Wert von 0,5 Emax, während
für die gleiche Antennenanordnung, wenn die Bezugsfrequenz/o gleich der Mittenfrequenz fm gewählt
wird, maximale Einbrüche bis zu dem Wert 0,4 Emax
zu verzeichnen sind. Die Auslegung der Bezugsfrequenz auf den Wert fo = 1,06 fm hat zur Folge,
daß der Phasenschritt für die Mittenfrequenz fm nicht, wie beim Bekannten, zwischen benachbarten
Strahlern 90°, sondern zwischen den Strahlerelementen 2 und 3,3 und 4 und 4 und 5 jeweils nur 85° beträgt,
während zwischen den Strahlerelementen 5 und 2 ein Phasenschritt von 105° auftritt.
Entsprechend dem erheblich vergrößerten Phasenschritt zwischen den Strahlern 5 und 2 ergibt sich für
den Feldstärkeverlauf zwischen diesen Strahlern der tiefste Einbruch. F i g. 2 zeigt das Strahlungsdiagramm
einer Antennenanordnung, bei der dieser einseitig tiefe Einbruch vermieden ist. An einem
Mast 20 ist eine aus vier Strahlerelementen 21 bis 24 bestehende Antennenanordnung befestigt, die, ausgehend
von einem Verteilerpunkt 25, im Drehfeld gespeist ist. Dabei sind die Längen der Kabelstücke 26
und 28 jeweils gleich gewählt und unterscheiden sich
von den Kabelstücken 27 und 29 um den Wert -^-,
wobei Xo einer oberhalb der Mittenfrequenz fm liegenden Frequenz fo entspricht. Um die erforderlichen
Phasenschritte zu erzielen, sind die Speiseleitungen bzw. die Anschlußstellen an die Strahlerelemente
21 und 22 umgepolt, was durch die mit 180° bezeichneten Kästchen angedeutet ist. Bezogen
auf die Mittenfrequenz fm ergibt sich für das Strahlerelement 21 eine Phase von 0 Grad, für das Strahlerelement
22 eine Phase von +85°, für das Strahlerelement 23 eine Phase von 180° und für das Strahlerelement
24 eine Phase von 180 + 85°. Die zugehörige Strahlungsverteilung ist für / = 0,85 fm als ausgezogene
Linie30 und für die Frequenz/ = 1,15/m als gestrichelte Linie 31 eingezeichnet. Der bei F i g. 1
zwischen den Strahlerelementen 5 und 2 auftretende tiefe Einbruch ist damit weitgehend beseitigt. Die
Feldstärke sinkt maximal nur noch auf etwa 0,6 Emax
ab, während bei übertragung des gleichen Frequenzbandes und einer Auslegung der Phasenschritte auf
die Mittenfrequenz fm der tiefste Einbruch bis etwa 0,5 Emax herunterreicht.
Claims (7)
1. Rundstrahlende Antennenanordnung für die übertragung eines breiten, zwischen den Eckfrequenzen/1
und /2 liegenden. Bandes, bestehend aus η im Drehfeld derart gespeisten
Strahlern, daß bei einer Bezugsfrequenz fo die Phasenschritte zwischen benachbarten Strahlern
untereinander gleich groß und gleich
360
Grad
sind, deren räumliche Anordnung so gewählt ist, daß bei einer bestimmten Frequenz längs der
Winkelhalbierenden zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen benachbarter Strahler eine gleichphasige
überlagerung der Strahlungsanteile dieser Strahler eintritt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bezugsfrequenz fo zwischen der Mittenfrequenz
und der oberen Eckfrequenz/2 liegt.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz fo durch
die Gleichung fo = fm (1 + -r-) bestimmt ist, wo-
b = 2
/2-/1
/2 + /1
/2 + /1
ist und k einem zwischen den Werten 3 und 10 liegenden Parameter entspricht.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines
Speisephasenunterschiedes von 180° zwischen einem Strahler und einem Bezugsstrahler mit der
Phase φ = 0° die zu diesen Strahlern führenden Speiseleitungen gleich lang gewählt sind und eine
dieser Leitungen umgepolt ist.
4. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines
Speisephasenunterschiedes von mehr als 180° zwischen eihem Strahler und einem Bezugsstrahler
mit der Phase φ = 0° eine der zugehörigen Speiseleitungen
zur Erzielung eines Speisephasenunterschiedes von 180° umgepolt und die dann noch
fehlende Phasenverschiebung durch die Wahl unterschiedlich langer Speiseleitungen eingestellt
ist.
5. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptstrahlungsrichtungen derjenigen einander benachbarter Strahler, zwischen denen
der Phasenschritt mit zunehmender Frequenz größer wird, einen größeren Winkel miteinander
einschließen als die Hauptstrahlungsrichtungen von solchen einander benachbarten Strahlern,
zwischen denen der Phasenschritt mit zunehmender Frequenz abnimmt.
6. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die räumliche Anordnung der Strahler in der Weise vorgenommen ist, daß der Abstand zwischen
den Strahlungsschwerpunkten derjenigen einander benachbarten Strahler, zwischen denen der Phasenschritt
mit steigender Frequenz zunimmt, größer gewählt ist, als für solche einander benachbarte
Strahler, zwischen denen der Phasenschritt mit steigender Frequenz abnimmt.
7. Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die räumliche Anordnung der Strahler so gewählt ist, daß unter Annahme eines Phasenschrittes von
Grad die gleichphasige überlagerung der
Strahlungsanteile benachbarter Strahler längs der Winkelhalbierenden bei einer oberhalb der Mittenfrequenz
fm liegenden Frequenz erfolgt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 024 587.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 024 587.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
«09 5M/216 i.U
Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19621271782 DE1271782B (de) | 1962-10-04 | 1962-10-04 | Rundstrahlantenne mit im Drehfeld gespeisten Strahlern |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19621271782 DE1271782B (de) | 1962-10-04 | 1962-10-04 | Rundstrahlantenne mit im Drehfeld gespeisten Strahlern |
DES0081887 | 1962-10-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1271782B true DE1271782B (de) | 1968-07-04 |
Family
ID=25751460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19621271782 Pending DE1271782B (de) | 1962-10-04 | 1962-10-04 | Rundstrahlantenne mit im Drehfeld gespeisten Strahlern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1271782B (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1024587B (de) * | 1956-05-30 | 1958-02-20 | Rohde & Schwarz | Antenne, vorzugsweise fuer ultrakurze elektrische Wellen |
-
1962
- 1962-10-04 DE DE19621271782 patent/DE1271782B/de active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1024587B (de) * | 1956-05-30 | 1958-02-20 | Rohde & Schwarz | Antenne, vorzugsweise fuer ultrakurze elektrische Wellen |
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