DE1297709B

DE1297709B - Rundstrahlende Antenne mit einem ueber einer horizontalen leitenden Ebene angeordneten leitenden Ringgebilde

Info

Publication number: DE1297709B
Application number: DEN22885A
Authority: DE
Inventors: Boyer Joseph Mitchel
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1962-06-29
Filing date: 1963-03-14
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1018861A; BE629886A; US3151328A; CH417704A; JPS3926428B1; NL290469A; USRE26196E

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine rundstrahlende An- grad. Sie bereiten große Schwierigkeiten beim Abtenne, welche aus einem in einem Abstand über einer stimmen, wenn die Frequenz geändert wird, und behorizontalen leitenden Ebene parallel zu dieser ange- schränken in starkem Maße den Nachrichtenfluß ordneten, leitenden, an einer Stelle unterbrochenen wegen der kleinen Bandbreite.
Ringgebilde besteht, von dessen zu beiden Seiten der 5 In Bereichen des Radiofrequenzspektrums, bei Unterbrechungsstelle liegenden Enden das erste Ende denen die Wellenlänge viel kürzer ist als in den sehr mit dem Innenleiter einer koaxialen Speiseleitung, niederfrequenten Bereichen, ergeben sich noch gederen Außenleiter an die leitende Ebene angeschlos- wisse Schwierigkeiten beim Anbringen abgestimmter sen ist, verbunden ist, während das andere Ende des Antennen an Fahrzeugen wegen der vertikalen Höhe, Ringgebildes über eine Reaktanz mit der leitenden io die notwendig ist, um einen guten Wirkungsgrad zu Ebene verbunden ist., erreichen.

Seit dem Beginn der Radiotechnik ist einer der Unter Berücksichtigung dieser Probleme ist es das

ernstesten Widerstände gegen eine weitverbreitete Ziel der Erfindung, eine wirksame, mit Resonanz

Verwendung der sehr niedrigen Radiofrequenzen die arbeitende Antenne zu schaffen, deren Apertur in der

Unmöglichkeit gewesen, Antennen von ausreichen- 15 Azimutalebene liegt und die vertikal polarisiert und

der physikalischer Höhe zu bauen, um natürliche Re- niedrig ist.

sonanz und guten Wirkungsgrad zu erhalten. Als Bei- Die erfindungsgemäße rundstrahlende Antenne ist spiel sei angeführt, daß die kürzeste vertikale An- dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ringtennenlänge über einer leitenden Erdebene für natür- ebene von der leitenden Ebene so viel kleiner als die liehe Resonanz bei einer Frequenz von 10 kHz ao mittlere Betriebswellenlänge ist, daß eine horizontal 7510 m beträgt. Die Fachwelt auf dem Antennen- polarisierte Strahlung praktisch nicht erzeugt wird, gebiet hat deshalb ihre Anstrengungen darauf konzen- daß die Verbindung des Innenleiters in geringem Abtriert, geeignete Einrichtungen zu schaffen, um einen stand vom ersten Ende des Ringgebildes vorgenomzylindrischen Vertikalstrahler einer ausführbaren men ist, daß dieses erste Ende durch einen im rech-Höhe durch verschiedene Formen elektrischer Be- 25 ten Winkel zur Ringebene geführten Leiter mit der lastung in Resonanz zu bringen. Diese Anstrengun- leitenden Ebene verbunden ist, daß die das andere gen haben zwei Grundformen ergeben: eine, bei der Ende des Ringgebildes mit der leitenden Ebene verdie negative Reaktanz des elektrisch kurzen zylin- bindende Reaktanz eine Kapazität ist, wobei der drischen Vertikalstrahlers durch Einfügung einer po- Wert der Kapazität, die Länge des leitenden Ringsitiven Reaktanz, d. h. einer Spule, in Reihe mit dem 30 gebildes und der Abstand der Verbindungsstelle des Strahler eliminiert wird, und eine zweite Ausfüh- Innenleiters vom ersten Ende des Ringgebildes so gerungsform, bei der eine große Fläche leitender EIe- wählt sind, daß die Antenne auf. Resonanz abgemente mit dem Oberteil des vertikalen Strahlergliedes stimmt ist und Impedanzanpassung an die Speiseleileitend verbunden ist, um die Größe der von dem tung erzielt ist.

Antennenkreis gebHdeten negativen Reaktanz zu ver- 35 Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug geringern, und zusätzlich eine positive Reaktanz, d. h. nommen, jedoch nur zum Zwecke der Erläuterung eine Induktivität, in Reihe mit den vertikalen Strah- und nicht als Beschränkung darauf,
lerelementen zum Beseitigen des Restes dieser nega- F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht der erfintiven Reaktanz eingefügt ist. dungsgemäßen Antenne;

Aus der deutschen Patentschrift 710 360 ist eine 40 Fig. 2 ist ein Längsschnitt eines Teiles der Fig. 1

Antenne in Form einer Leiterschleife bekannt, die nach der gestrichelten Linie2-2 in Fig. 1; er zeigt

von einer Wanderwelle für die Sendung und für den den Innenaufbau der Abstimmkapazität;

Empfang von horizontal polarisierten Wellen gespeist F i g. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Teiles

wird. Dabei besteht die Schleife aus einem waagerecht der Antenne nach Fig. 1; sie zeigt eine geänderte

angeordneten kreisrunden Leiter, der so gespeist 45 Abstimmkapazität;

wird, daß die Wanderwellen dieselbe Fortpflanzungs- Fig. 4 ist ein Längsschnitt nach der gestrichelten

richtung aufweisen. Das bedeutet, daß die bekannte Linie 4-4 in Fig. 3;

Antenne mit fortschreitenden Wellen betrieben wird, F i g. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer zwei-

und bei dieser bekannten Antenne wird ausschließ- ten Ausführungsform der Erfindung und zeigt eine

lieh horizontale Polarisation wirksam, was durch ent- 50 Antenne mit einem großen Durchmesser, die über

sprechende Wahl der Abstände der Schleife von der einer Ebene befestigt ist, welche von leitenden Teilen

leitenden Ebene erreicht wird. an der Erdoberfläche gebildet wird;

Aus der USA.-Patentschrift 2 431124 ist eine An- Fig. 6 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt

tenne bekannt, die an einem Abgriff des Antennen- in vergrößertem Maßstab die Abstimmkapazitäten

leiters gespeist wird, wobei dieser Antennenleiter am 55 nach Fig. 5;

einen Ende mit einem Kurzschluß und am anderen Fig. 7 ist ein Schaubild, das die Eingangsimpe-Ende mit einer Kapazität jeweils gegen die leitende danz über der Frequenz darstellt;
Ebene abgeschlossen ist. F i g. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Aus-Alle diese Antennenkonstruktionen für sehr nied- führungsform der erfindungsgemäßen Antenne, die rige Frequenzen leiden unter dem Fehler, daß sie 60 eine stetige Abstimmung ermöglicht;
sehr geringe Größen der reellen Komponenten der F i g. 9 zeigt das räumliche Richtdiagramm der An-Eingangsimpedanz für die Hochfrequenzgeräte dar- tenne über der Erde;

stellen und außerdem große Stromamplituden auf F i g. 10 zeigt die Spannungs- und Stromverteilung

Grund solcher kleinen Impedanz hervorrufen. Wegen entlang der Antenne;

der für den Betrieb bestehenden Notwendigkeit der 65 Fig. 11 zeigt eine abgewandelte Ausführung der

Verwendung von Hilfsimpedanzen zur Anpassung erfindungsgemäßen Antenne, wobei zwei axial ver-

und auch wegen anderer Schwierigkeiten arbeiten setzte Ringgebilde, jedoch keine leitende Ebene vor-

solche Antennen mit kleinem Abstrahlungswirkungs- gesehen sind.

3 4

Der Einfachheit der Darstellung wegen wird in kann bis hinunter zu 0,001 A_n betragen. Der durch-

dieser Beschreibung nur der Fall einer Sendeantenne schnittliche Betriebswert liegt mit 0,007 A in der Mitte

erörtert. Es ist jedoch festzuhalten, daß die elek- des tatsächlichen Abstimmungsbereiches einer gege-

trischen und anderen Grundsätze auch für eine Emp- benen Antenne,

fangsantenne gelten. 5 Der größte Durchmesser D der kreisförmigen lei-

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen. Dar- tenden Ringgebilde ist vorzugsweise i> 0,01 A₁. Er

in ist zu sehen, daß mehrere kreisförmige hohle lei- kann bis zu 0,75 A betragen, ohne daß die nach allen

tende Einzelringe 1, 2 und 3 mit einem größten Richtungen verlaufende Abstrahlung ernsthaft gestört

Durchmesser D und einem gegenseitigen radialen Ab- wird.

stand S in einer Ebene angeordnet sind, die parallel io Der Abstand S zwischen den kreisförmigen leitenzu einer Ebene 4 guter elektrischer Leitfähigkeit liegt. den Einzelringen 1, 2 und 3 ist nicht kritisch. Jedoch Die Höhe über der Ebene 4 ist mit H bezeichnet. Ein sollte eine leitende Berührung mit benachbarten erstes Ende 5 jedes der genannten kreisförmigen lei- Einzelringen bei allen mechanischen Beanspruchuntenden Ringe 1, 2 und 3 ist nach unten gebogen, um gen und Bewegungen der Antenne vermieden sein, einen Schenkel 6 zu bilden, der mit einer Metall- 15 Die Abmessung der Lücke F wird so gewählt, daß platte 7 leitend verbunden ist. Die Metallplatte steht 1. die Kapazität zwischen den zweiten Enden 10 der ihrerseits mit der leitenden Ebene 4 durch Schrau- Ringe und den Schenkeln 6 nicht zu hoch ist und daß ben 9 in Verbindung. Die anderen Enden 10 der ge- 2. Hochspannungsentladungen über diese Lücke F nannten Einzelringe 1, 2 und 3 sind von den ersten verhindert sind. Die Wirkung der Kapazität an diesem Enden in der Ebene der Einzelringe in einem kurzen ao Punkt besteht darin, daß die Abstimmbandbreite ver-Abstand angeordnet, der als Lücke F bezeichnet ist. ringert wird, während die Möglichkeiten eines Spanin einer Entfernung J von den Schenkeln 6 längs der nungszusammenbrucb.es nur dann in Betracht ge-Ringe 1, 2 und 3 wird Energie von einem durch eine zogen werden müssen, wenn es sich um große Bekoaxiale Speiseleitung 12 angeschlossenen Hochfre- träge der abzustrahlenden Leistung handelt,
quenzgerät 11 an die Ringe 1, 2 und 3 mit Hilfe von 25 Aus Messungen wurde gefunden, daß für einen Anschlußkragen 14 über getrennte Zuführungsleiter guten Widerstandsabgleich mit der genormten Ko-15, 16 und 17 geliefert, die in einem gemeinsamen axialkabelimpedanz von 50 Ohm die Dimension / unPunkt 19 am Innenleiter der koaxialen Speiseleitung gefähr gleich 0,0007 A₁ sein sollte.
12 vereinigt sind. Der äußere leitende Mantel 20 der Unter Bezug auf Fig. 3 wird eine andere Ausfühkoaxialen Speiseleitung 12 ist mit der leitenden 30 rungsform der Erfindung beschrieben. Zum Zwecke Ebene 4 mit Hilfe einer Schelle 21 verbunden. der größeren Klarheit sind nur zwei Ringe 1 und 2

Zwei nichtleitende Rahmen 22 tragen die Einzel- gezeigt. Die daran erläuterten Grundsätze sind jeringe 1, 2 und 3 und halten sie in paralleler Lage zu doch für jede beliebige Anzahl verwendbar. Für den der leitenden Ebene 4. Die Antenne kann mit Hilfe geübten Praktiker ist klar, daß, wenn die Höhe H mehrerer in koaxialer Bauweise ausgeführter Strich- 35 der Antenne viel kleiner ist als 0,125 A₁, der Wellenleitungen 24, 24 a, 24 b abgestimmt werden. Die widerstand Z₀^ der aus Einzelring und leitender Ebene Innenleiter dieser Stichleitungen sind, wie in F i g. 2 gebildeten Leitung klein ist. Deshalb ist auch die dargestellt ist, konzentrisch zu den hohlen leitenden am zweiten Ende anzuschaltende reaktive Größe jX_a Wänden der Ringe 1, 2 und 3 angeordnet. Sie sind klein. Unter diesen Umständen kann die Länge K von diesen Wänden durch nichtleitende Stege 25 und 40 der Strichleitungen 24 nach F i g. 2 den Umfang des einen nichtleitenden Endstopfen 26 isoliert. Die Ringes 1 überschreiten. Um diese Schwierigkeit zu Länge der Stichleitungen 24, die im Inneren der vermeiden, ist die Stichleitung 24' in einer Entfer-Ringe enthalten ist, ist mit K bezeichnet. Der Außen- nung K₁ (F i g. 4) mit der inneren leitenden Wand des durchmesser des Innenleiters 24 ist als A bezeichnet Ringes 1 über eine leitende Scheibe 27 leitend ver- und der Innendurchmesser der Ringe als B. Die 45 bunden. Die Stichleitung ergibt dann eine zusätzliche Dicke jedes Steges 25 ist mit U bezeichnet und der Induktivität am Ende 10 der Antenne. Die nicht-Abstand zwischen diesen Stegen als P. Derjenige Teil leitenden Stege 25 und der nichtleitende Endstopfen der Stichleitungen 24, 24« und 24 b, der aus dem 26 sind wie in F i g. 2 beibehalten.
Inneren der Ringe 1, 2 und 3 durch den nichtleiten- Wegen der größeren Gesamtgröße der positiven den Stopfen 26 vorsteht, ist rechtwinklig zu den 50 Reaktanz, die zwischen den äußeren Enden der Ringgebilden abgebogen. Er endet in leitender Ver- Stichleitung 24 und der leitenden Ebene 4 im Verbindung in der gemeinsamen Metallplatte 7 und kann gleich zu der Ausführungsform nach den F i g. 1 als Träger für dieses Ende der Antenne dienen. Die und 2 erscheint, kann die Antenne auf Resonanz dainnere Länge K der Stichleitungen 24 bildet mithin durch abgestimmt werden, daß die äußeren Enden mit den Rohrwänden der Ringe 1, 2 und 3 eine Ka- 55 der Stichleitung 24' in einer Platte eines Hochspanpazität. nungskondensators 29 mit Luft- oder Vakuumisola-

Um die bevorzugten Abmessungen nach der Er- tion enden. Die andere Platte des Kondensators 29 findung klarzumachen, werden der Einfachheit halber ist mit der leitenden Ebene 4 über die Platte 7 veralle physikalischen Größen auf die Wellenlänge der bunden.

Betriebsfrequenz bezogen. In diesem Sinne bezieht 60 In F i g. 5 ist eine andere Ausführungsform der sich A₁ auf die längste Welle oder untere Frequenz- Erfindung dargestellt. Darin werden leitende Drähte grenze der Abstimmung der Antenne. A₂, λ_Ά.. .X_n be- 31 bis 36 an Stelle der hohlen rohrförmigen Einzelziehen sich auf kürzere Wellen, die innerhalb des Ab- ringe 1, 2 und 3 nach F i g. 1 verwendet. Eine solche Stimmungsbereiches der Antenne nach der Erfindung Bauweise ist zweckmäßig, wenn die Antenne große liegen. 65 Abmessungen besitzt, um übermäßige Kosten zu ver-

Die vertikale Höhe H der Antenne über der leiten- meiden und den Windwiderstand zu verringern. Falls

den Ebene 4 wird vorzugsweise so bemessen, daß H bei derartigen Aufbauten für sehr niedrige Frequen-

den Wert von 0,125 A₁ nicht überschreitet. Der Wert zen die Antenne oberhalb der Erde errichtet wird,

5 6

wird die gemeinsame leitende Ebene 4 durch eine Durch Verwendung des gleichen Verfahrens mit dem radiale Anordnung leitender Gebilde in der Form folgenden Drähtepaar 35 und 36 und dem Kondenvon Erdseilen 37 simuliert. Die Erdseile sind so an- sator 46, wie durch die dritte Kurve 54 um eine Fregeordnet, daß ihr Ursprung zu der Antenne konzen- quenz f₃ dargestellt ist, erhält man nach der Erfintrisch ist. Der Fachmann kann ferner sehen, daß im S dung eine gesamte Radiofrequenzbandbreite x-y, wie Gegensatz zu bekannten Unipol-Antennen der verti- die F i g. 7 zeigt.

kalen zylindrischen Bauweise Ströme, die in der Manchmal ist es wesentlich, daß man schnell auf

leitenden simulierten Ebene Aa nach F i g. 5 induziert ein zweites Frequenzband umschalten kann, wie dies werden, in großer Entfernung von der Antenne nur z. B. bei Verwendung von Ruf- und Arbeitsfrequenin radialer Richtung innerhalb des Erdbodens fließen. io zen im Marinefunkdienst getan wird. Bei der Erfin-In der Nähe der Antenne werden kreisförmige Ströme dung wird zu diesem Zweck der Hochspannungsinduziert, die durch ein System von Überbrückungs- schalter 49 durch eine Schalterwelle 55 in die zweite drähten 39 gesammelt werden müssen. Die Über- Stellung bewegt. Dadurch gelangt eine andere brückungsdrähte verbinden die radial angeordneten Gruppe von drei Kondensatoren 46 a, 47 a und 48 a Erdseile 37. 15 in Verbindung mit den Drähtepaaren 31 und 32 und

Die nichtleitenden Stangen oder Gerüste 40 dienen 33 und 34, 35 und 36. Außerdem wird jeder Satz der zum Tragen der Drähte. Dabei sind Isolatoren 41 drei Kondensatoren geeignet angepaßt. Dies gestattet verwendet, um Leckströme über die Stangen zu ver- ein sofortiges Abstimmen auf beispielsweise die meiden. Die Höhe H und der Durchmesser D haben, Bandbreite y-z, wie in F i g. 7 dargestellt ist. Das Parbezogen auf die Betriebswellenlänge, die gleichen ao allelschalten der Antennendrähte in Drähtepaare, das Werte wie bei Fig. 1. Der Querschnittsdurchmesser beschrieben wurde, verringert den Hochfrequenzder Drähte ist jedoch viel kleiner als derjenige nach widerstand der Antenne. Die Bandbreite y-z muß Fig. 1. Vorzugsweise ist der gesamte Hochfrequenz- nicht unmittelbar neben dem Band x-y liegen, verlustwiderstand der Drähte 31 bis 36 kleiner als Im folgenden wird auf die F i g. 8 Bezug genom-

0,03 Ohm. Ein typisches System kann 100 Kupfer- 25 men, in der eine Ausführungsform dargestellt ist, die drähte aufweisen. Für jeden solcher Drähte 31 bis 36 eine stetige Abstimmung ermöglicht. Obgleich der wird ein Anschlußleiter 42 verwendet, um jeden Einfachheit halber nur ein hohler leitender Ring 1 dieser Drähte an einem gemeinsamen Verbindungs- dargestellt ist, gelten die angegebenen Grundsätze für punkt 19 am Innenleiter der koaxialen Speiseleitung Anordnungen mit mehreren solcher Ringe. Hierbei 12 anzuschließen. Enddrähte44, die von den Dräh- 30 ist die Stichleitung24c so angeordnet wie in Fig. 4. ten 31 bis 36 kommen, sind über eine leitende Sam- Ihr eines Ende endet in einem verstellbaren Kondenmelschiene45 an die leitende simulierte Ebene 4 a sator 60. Die Stellwelle 61 eines solchen veränderangeschlossen, liehen Kondensators 60 ist parallel zu der leitenden Die zweiten Enden der Antennendrähte 31 bis 36 Ebene 4 aus dem Kondensatorgehäuse geführt. Sie sind über getrennte Messer eines gemeinsam zu be- 35 ist mit der Welle eines Servomotors 62 mechanisch tätigenden Hochspannungsschalters 49 zu einer iso- verbunden. Ein Servogeber 64, dessen Welle mit lierten Platte der Kondensatoren 46, 47 und 48 ge- einem Einstellknopf 65 versehen ist, ist an einem entführt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die andere Platte der fernten Betätigungsort zusammen mit dem Hochfregenannten Kondensatoren 46 bis 48 ist mit der leiten- quenzgerät 11 angeordnet. Er ist elektrisch mit dem den Ebene 4 a elektrisch verbunden oder geerdet. Die 40 Servomotor 62 durch ein Kabelsystem 66 verbunden, Grundsätze dieser Ausführungsform der Erfindung das von einer nicht dargestellten Wechselstromquelle werden unter Bezug auf die sechs Drähte 31 bis 36 in geeigneter Weise gespeist wird. Durch Drehen des erläutert, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind. Knopfes 65 an der entfernten Betriebsstelle kann der Wie gezeigt ist, gelangt jedes Paar der Drähte zu Bedienende die Größe der negativen Reaktanz des einer gemeinsamen Verbindungsstelle an einem je- 45 einstellbaren Kondensators 60 steuern, weiligen Durchführungsisolator 50, der durch die In der Nähe der Antenne ist die Speiseleitung 12 a Wände eines wetterfesten Gehäuses 51 führt, das die mit einem koaxialen Schalter 67 versehen, so daß Kondensatoren 46 bis 48 und den dreipoligen Schal- die übertragene Energie des Hochfrequenzgerätes ter 49 enthält. entweder dem Leiter 69 oder dem Leiter 70 zuge-Unter Bezug auf Fig.7 ist der Zweck der paar- 50 führt werden kann, die in verschiedenen relativen weisen Gruppierung und der Mehrfachanordnung der Entfernungen J₁ und J₂ von dem ersten Ende 5 des Kondensatoren nach der Erfindung erläutert. Das hohlen Ringes 1 liegen. Eine Schaltersteuerungsein-Drähtepaar 31 und 32, das durch den Kondensator richtung 71 ist an dem entfernten Betätigungsort zum auf die Frequenz Z₁ abgestimmt ist, führt dazu, Ingangsetzen des koaxialen Schalters 67 gelegen, daß die Eingangsimpedanz an der Anschlußverbin- 55 Nahe der Verbindung der Leitung 12 a mit dem dung 19 mit der koaxialen Übertragungsleitung 12 Hochfrequenzgerät 11 und in Reihe mit dieser ist ein eine gute Impedanzabstimmung über eine sehr kleine Meßgerät 72 für den Reflektionskoeffizienten ange-Bandbreite ergibt, die zentrisch um die Frequenz^ ordnet. An Hand dieses Gerätes kann der Bedienende liegt. Dies ist durch eine erste Kurve 52 dargestellt. erkennen, ob die Antenne auf eine gute Widerstands-Für großen Nachrichtenfluß muß die Bandbreite er- 60 anpassung eingestellt ist. Wir haben gefunden, daß heblich größer sein als die, die durch dieses Drähte- zum Abstimmen auf Frequenzen in einem Verhältnis paar allein erhalten wird. Deshalb wird das Drähte- 2:1 mit einem einzigen Leiter, z. B. 69, eine Widerpaar 33/34 in Verbindung mit dem Kondensator 47 Standsanpassung so weit aufrechtzuhalten ist, daß durch die Einstellung des letzteren so abgestimmt, die Reflektionsverlustleistung 11°/» nicht überdaß es eine gute Impedanzabstimmung mit der Über- 65 schreitet. Für einen größeren Abstimmbereich ist ein tragungsleitung 12 für den Fall eines etwas höheren zweiter an einem anderen Ort J₂ des Ringes 1 ange-Frequenzbandes darstellt, das um die Frequenz/₂ schlossener Anschlußleiter 70 vorgesehen. Durch liegt, wie durch die zweite Kurve 53 dargestellt ist. solche fernbetätigte Abstimmglieder kann die Anlage

1 297 7ΐ)9

wirkungsvoll und schnell in einem abstimmbaren Frequenzbereich von mindestens 4:1 betrieben werden.

Wegen der Ausbreitüngsbedingungen und der üblichen Lage der Nachrichtenstationen an der Oberfläche der Erde ist es bekannt, daß eine wirksame Antenne die meiste von ihr abgestrahlte Energie dicht an den Horizont im wesentlichen in alle Richtungen in der Azimutebene richten soll. F i g. 9 zeigt die gemessene Verteilung der von einer Antenne nach der Erfindung abgestrahlten Energie. Das Diagramm ist im wesentlichen dem Kosinus des Elevationswinkels Θ proportional. Es hat seinen Maximalwert am Horizont und ist unabhängig von dem Azimutwinkel Φ.

Fig. 10 zeigt die gemessene Strom- und Spannungsverteilung entlang der erfindungsgemäßen Antenne. Die Spannungsdifferenz E, die durch die gestrichelten elektrischen Feldlinien 59 zwischen dem Ringgebilde und der leitenden Ebene 4 dargestellt ist, besitzt den Kleinstwert an dem ersten Ende des Ringgebildes und steigt auf einen Maximalwert am zweiten Ende 10 des Ringgebildes. Der Strom ist durch die Pfeile 56 dargestellt. Er hat die maximale Intensität am ersten Ende und fällt auf das Minimum am zweiten Ende. Er ist um 180° elektrisch phasenverschoben in bezug auf den Abbildstrom 57, der in der leitenden Ebene 4 induziert wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist mithin zu ersehen, daß die offenbarte Antenne ein weites Anwendungsgebiet hat und großen Nutzen bringt und daß die Brauchbarkeit der Erfindung durch die verschiedenen beschriebenen Merkmale entweder einzeln oder in Kombination noch erhöht werden kann. Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Antenne ist ihre geringe Höhe, die, wie vorher angegeben, nur Viooo der Wellenlänge zu betragen braucht.

Die Erfindung kann aber auch so ausgeführt werden, daß die Antenne unterhalb der leitenden Ebene durch die in bezug auf die leitende Ebene spiegelbildliche Anordnung der oberhalb dieser Ebene liegenden Teile ergänzt ist. Dabei entfällt die leitende Ebene, und die Speisung erfolgt durch eine symmetrische Leitung (12 b) anstatt durch eine koaxiale Leitung. Der eine Leiter der symmetrischen Leitung ist an das obere Ringgebilde 1 und der andere Leiter an das untere Ringgebilde la angeschlossen. Eine solche Anordnung wird in Fig. 11 dargestellt.

Claims

Patentansprüche: 5»

1. Rundstrahlende Antenne, bestehend aus einem in einem Abstand über einer horizontalen leitenden Ebene parallel zu dieser angeordneten leitenden, an einer Stelle unterbrochenen Ringgebilde, von dessen zu beiden Seiten der Unterbrechungsstelle liegenden Enden das erste Ende mit dem Innenleiter einer koaxialen Speiseleitung, deren Außenleiter an die leitende Ebene angeschlossen ist, verbunden ist, während das andere Ende des Ringgebildes über eine Reaktanz mit der leitenden Ebene verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (H) der Ringebene von der leitenden Ebene (4) so viel kleiner als die mittlere Betriebswellenlänge ist, daß eine horizontal polarisierte Strahlung praktisch nicht erzeugt wird, daß die Verbindung des Innenleiters in geringem Abstand (/) vom ersten Ende (5) des Ringgebildes vorgenommen ist, daß dieses erste Ende (5) durch einen im rechten Winkel zur Ringebene geführten Leiter (6) mit der leitenden Ebene (4) verbunden ist, daß die das andere Ende (10) des Ringgebildes mit der leitenden Ebene verbindende Reaktanz eine Kapazität ist, wobei der Wert der Kapazität, die Länge des leitenden Ringgebildes und der Abstand (/) der Verbindungsstelle des Innenleiters vom ersten Ende (5) des Ringgebildes so gewählt sind, daß die Antenne auf Resonanz abgestimmt ist und Impedanzanpassung an die Speiseleitung (12) erzielt ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie unterhalb der leitenden Ebene durch die in bezug auf die leitende Ebene spiegelbildliche Anordnung der oberhalb dieser liegenden Teile ergänzt ist, wobei die leitende Ebene entfällt und die Speisung an Stelle der koaxialen Leitung durch eine symmetrische Leitung (12 b) erfolgt, deren einer Leiter an dem oberen Ringgebilde (1), deren anderer Leiter an dem unteren Ringgebilde (la) angeschlossen ist.

3. Antenne nach Anspruch 1, bei der das Ringgebilde ein Rohr ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität aus einem mit der leitenden Ebene verbundenen Leiter (24) besteht, der so in das zweite rohrförmige, elektrisch offene Ende (10) des leitenden Ringgebildes eingeführt ist, daß eine koaxiale, an ihrem Ende leer laufende Stichleitung entsteht.

4. Antenne nach Anspruch 1, bei der das Ringgebilde ein Rohr ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität aus einem Kondensator (29) besteht, dessen einer Belag mit der leitenden Ebene verbunden ist und dessen anderer Belag mit einem senkrecht zur leitenden Ebene weggeführten Leiter (24') verbunden ist, der so in das zweite Ende (10) des leitenden Ringgebildes eingeführt ist, daß eine koaxiale, an ihrem Ende durch eine Kurzschlußscheibe (27) kurzgeschlossene Stichleitung entsteht, durch deren Induktivität der erforderliche Kapazitätswert eingestellt ist.

5 Antenne nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Ringgebilde aus mehreren in der Ringebene konzentrisch nahe beieinander und voneinander isoliert angeordneten Einzelringen besteht, von denen jeder an seinem ersten Ende (5) mit der leitenden Ebene, in geringem Abstand von diesem ersten Ende (5) mit dem Innenleiter der koaxialen Speiseleitung (12) und an seinem zweiten Ende (10) über eine eigene Kapazität mit der leitenden Ebene (4) verbunden ist.

6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungspunkte der Einzelringe mit dem Innenleiter bei unterschiedlichen Einzelringen in unterschiedlichen Abständen vom ersten Ende der Einzelringe liegen.

7. Antenne nach dem auf den Anspruch 1 rückbezogenen Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelringe Drähte (31 bis 36) sind, jeweils in einem einem Kreis eingeschriebenen Vieleck geführt sind, daß an den Eckpunkten dieses Vielecks Masten (40) aufgestellt sind, die die Drähte tragen und gegen diese isoliert sind.

8. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

909525/295

zeichnet, daß die leitende Ebene durch ein praktisch in Höhe der Erdoberfläche angebrachtes System von Erdleitern (37, 39) gebildet ist, wobei das System aus einer Anzahl von radialen Erdleitern (37), die unter dem Mittelpunkt der Antenne zusammengefaßt sind, und aus einer Anzahl von überbrückenden Erdleitern (39) besteht, die mit den radialen Leitern an Punkten verbunden sind, welche Eckpunkte ähnlicher und zu den genannten radialen Erdleitern konzentrischer Vielecke bilden.

9. Antenne nach dem auf den Anspruch 1 riickbezogenen Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einzelring aus einem Paar konzen-

irisch in der Ringebene angeordneter Drähte besteht und an seinem zweiten Ende über einen Schalter (49) jeweils auf einen von zwei Kondensatoren (46 bis 48, 46 a bis 48«) mit unterschiedlichen Kapazitätswerten schaltbar ist.

10. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität über eine Fernsteuereinrichtung kontinuierlich veränderbar ist, daß die koaxiale Speiseleitung einen Koaxialschalter aufweist, dessen zwei Ausgänge zu jeweils einer koaxialen Leitung führen, deren Innenleiter (69 bzw. 70) jeweils in einem anderen Abstand (Z₁ bzw. /₂) vom ersten Ende (5) des Ringgebildes (1) mit diesem verbunden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen