DE1516815C3

DE1516815C3 - Directional antenna, consisting of a radiator surface excited against a counterweight or two symmetrical radiator surfaces excited against each other

Info

Publication number: DE1516815C3
Application number: DE19661516815
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Kristkoiz; Helmut Dipl.-Ing. Laub
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-04-04
Filing date: 1966-04-04
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE1516815A1; DE1516815B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtstrahlantenne, bestehend aus einer gegen eine leitende Fläche als Gegengewicht erregten Strahlerfläche oder zwei symmetrischen gegeneinander erregten Strahlerflächen, deren Breite und deren Abstand voneinander, bzw. bei einer gegen ein Gegengewicht erregten Strahlerfläche deren Abstand von diesem Gegengewicht, mit wachsender Entfernung von der Einspeisestelle entlang der Strahlerlängsachse zunehmen.The invention relates to a directional antenna, consisting of a surface against a conductive surface radiator surface excited as a counterweight or two symmetrical radiator surfaces excited against each other, their width and their distance from one another, or in the case of one excited against a counterweight Radiator area the distance from this counterweight to the distance from the feed point increase along the longitudinal axis of the radiator.

Es ist aus der USA.-Patentschrift 2 454 766 eine Antennenanordnung bekannt, die aus zwei symmetrisch angeordneten Schenkeln besteht, deren Breite — ausgehend vom Einspeisepunkt — zunimmt. In Richtung auf das Antennenende nimmt außer der Breite der leitenden Fläche auch deren Abstand zu.It is known from US Pat. No. 2,454,766 an antenna arrangement which consists of two symmetrical arranged legs, the width of which - starting from the feed point - increases. In In the direction of the antenna end, apart from the width of the conductive surface, the distance between it also increases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne zu schaffen, welche eine demgegenüber vergrößerte Bandbreite und ein breitbandig gleichmäßigeres Richtdiagramm aufweist. Gemäß der Erfindung, welche sich auf eine Richtstrahlantenne der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß der Querschnitt der Strahlerfläche(n) in einer senkrecht zur Strahlerlängsachse verlaufenden Ebene gewinkelt verläuft oder eine Krümmung aufweist. The invention is based on the object of creating an antenna which is enlarged in comparison Has bandwidth and a broadband more uniform directional diagram. According to the invention, which refers to a directional antenna of the type mentioned at the beginning, this becomes the case achieves that the cross section of the radiator surface (s) in a perpendicular to the radiator longitudinal axis The plane is angled or has a curvature.

Während bei den bekannten Antennenanordnungen der Querschnitt der beiden Antennenschenkel bzw. der gegen Erde erregte Leiterfläche in einer senkrecht zur Längsachse der Antenne verlaufenden Ebene stets geradlinig verläuft, wird bei der Erfindung durch den gewinkelten oder gekrümmten Querschnittsverlauf eine Änderung der Feldverteilung erzielt. Eine derartige Antennenanordnung weist gegenüber den bekannten Antennen sowohl eine größere Bandbreite als auch verbesserte Strahlungseigenschaften auf, d. h. das Richtdiagramm bleibt auch über größere Frequenzbereiche hin konstanter und es treten weniger Nebenzipfel auf. Ferner ergibt sich gegenüber den bekannten Antennenanordnungen eine Erweiterung des Arbeitsbereichs gegen höhere Frequenzen hin.While in the known antenna arrangements, the cross section of the two antenna legs or the conductor surface excited against earth in a perpendicular to the longitudinal axis of the antenna The plane always runs in a straight line, is in the invention by the angled or curved cross-sectional shape achieved a change in the field distribution. Such an antenna arrangement has opposite the known antennas both a larger bandwidth and improved radiation properties on, d. H. the directional diagram remains more constant even over larger frequency ranges and es fewer side lobes occur. Furthermore, compared to the known antenna arrangements, there is one Extension of the working range towards higher frequencies.

Als besonders vorteilhaft haben sich Ausführungsformen herausgestellt, bei denen die Mittellinien der Strahlerflächen einen kleineren Abstand voneinander haben als ihre äußeren Begrenzungslinien, d. h. daß Strahlerflächcn verwendet werden, welche einander bzw. der als Gegengewicht dienenden leitenden Fläche ihre konvexe Seite zukehren.Embodiments have proven to be particularly advantageous in which the center lines of the Radiator surfaces have a smaller distance from one another than their outer boundary lines, i. H. that Radiator surfaces are used, which are mutually or as a counterweight serving as a conductive Face its convex side.

In F i g. 1 ist in Seitenansicht eine gegen Erde erregte Richtstrahlantenne dargestellt, deren Strahlerfläche 1 mit dem Innenleiter2 eines koaxialen Speisekabels verbunden ist, dessen Außenleiter 3 an die als Gegengewicht wirkende leitende Fläche 4 angeschlossen ist.In Fig. 1 is a side view of a directional antenna excited against earth, the radiator surface 1 is connected to the inner conductor 2 of a coaxial feeder cable, the outer conductor 3 of which is connected to the acting as a counterweight conductive surface 4 is connected.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch die Antenne nach Fig. 1 in der mit A-B bezeichneten Ebene. Die Strahlerfläche 1 besteht aus zwei V-förmig gewinkelten gleichen Teilflächen 1 α und 1 /;, deren Vorderkante 5 von allen Teilen der Strahlerfläche 1 am meisten der leitenden Ebene 4 angenähert ist.F i g. 2 shows a section through the antenna according to FIG. 1 in the plane labeled AB. The radiator surface 1 consists of two V-shaped angled equal partial surfaces 1 α and 1 /;, the front edge 5 of which of all parts of the radiator surface 1 is closest to the conductive plane 4.

Aus F i g. 3, welche eine Draufsicht der Antennenanordnung nach F i g. 1 zeigt, ist zu ersehen, daß die Strahlerfläche 1 an ihrem äußersten Ende derart ausgebildet, daß der der leitenden Ebene 4 am meisten angenäherte Bereich der Kante 5 am weitesten nach vorn geführt ist, während die weiter außen Hegenden Teilbereiche der Teilflächen 1 α und 1 b bereits vorher enden. Die Antenne zeigt somit in der Draufsicht etwa eine drachenförmige Gestalt.
In den Fig. 4 bis 6 sind weitere Ausführungsformen von Antennen dargestellt, wobei ähnlich wie bei F i g. 2 ein Schnitt senkrecht zur Längsachse der Antenne mit Blickrichtung auf die Einspeisestelle gezeigt ist. Bei der Anordnung nach Fig.4 ist die Strahlerflächc 1 rinnenförmig gestaltet und in Richtung auf die Grundfläche 4 hin gekrümmt.From Fig. 3, which shows a top view of the antenna arrangement according to FIG. 1 shows, it can be seen that the radiator surface 1 is designed at its outermost end in such a way that the area of the edge 5 that comes closest to the conductive plane 4 is led the furthest forward, while the more outwardly lying sub-areas of the sub-areas 1 α and 1 b end earlier. The antenna thus shows approximately a kite-shaped shape in plan view.
In FIGS. 4 to 6, further embodiments of antennas are shown, whereby similar to FIG. 2 shows a section perpendicular to the longitudinal axis of the antenna looking towards the feed point. In the arrangement according to FIG. 4, the radiator surface 1 is designed in the shape of a channel and is curved in the direction of the base surface 4.

Bei der Anordnung nach F i g. 5 ist die gekrümmte Schnittlinie nach F i g. 4 durch einen polygonalenIn the arrangement according to FIG. 5 is the curved line of intersection according to FIG. 4 by a polygonal

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Streckenzug ersetzt, d. h. die Antennenfläche ist aus analoger Weise auch bei der AntennenanordnungLine replaced, d. H. the antenna area is analogous to the antenna arrangement

vielen dreiecksförmigen Einzelflächen zusammenge- nach Fig. 15 (Seitenansicht) und Fig. 16 (Drauf-many triangular individual surfaces together according to Fig. 15 (side view) and Fig. 16 (top view)

setzt, die gegeneinander gewinkelt sind. sieht), wo mit einem Mast 10 eine symmetrische An-that are angled against each other. sees), where with a mast 10 a symmetrical

Die Strahlerfläche nach Fig. 6 besteht aus mehre- tennenanordnung dargestellt ist, die aus zwei in glei-The radiator surface according to FIG. 6 consists of a multi-antenna arrangement, which is made up of two identical

ren, in einer senkrecht zur Antennengrundfläche 4 5 eher Weise aufgebauten Strahlerflächen 1 besteht,ren, in a perpendicular to the antenna base surface 4 5 rather built up radiator surfaces 1,

angenommenen Schnittlinie parallel zu dieser Grund- Man gelangt zu einer derartigen symmetrischenassumed line of intersection parallel to this basic one arrives at such a symmetrical one

fläche verlaufenden Teilstücken lc, Id und 1 e, die Strahleranordnung in bekannter Weise dadurch, daßsurface extending portions lc, Id and 1 e, the radiator arrangement in a known manner in that

zusammen eine treppenartige Stufung ergeben derart, man sich das Bild einer unsymmetrischen, gegentogether a stair-like gradation result in such a way, one has the picture of an asymmetrical, against

daß der Abstand der Strahlerflächen von der symme- Erde erregten einzelnen Strahlerfläche an dem Ge-that the distance of the radiator surfaces from the symmetrically excited individual radiator surface on the

trischen Linie aus in Richtung zur Außenkante ge- ίο gengewicht gespiegelt denkt, wobei auch das in dentric line is mirrored in the direction of the outer edge of the counterweight, whereby this is also reflected in the

genüber der Grundfläche 4 größer wird. F i g. 7, 8, 10 und 12 gezeigte Gegengewicht, entspre-compared to the base area 4 is larger. F i g. 7, 8, 10 and 12 shown counterweight, corresponding

In Fig. 7 ist die Strahlerfläche 1, welche Vorzugs- chend ergänzt, verwendet werden kann. Während dieIn FIG. 7, the radiator surface 1, which preferably supplements, can be used. While the

weise in der in den Fig. 1 bis3 dargestellten Weise Antennenanordnung nach den Fig. 15 und 16 fürin the manner shown in FIGS. 1 to 3, antenna arrangement according to FIGS. 15 and 16 for

ausgebildet ist, durch eine Wölbung 6 im Gegcnge- vertikal polarisierte Strahlung ausgelegt ist, ist dieis formed, is designed by a bulge 6 in the opposite vertically polarized radiation, is the

wicht 4 ergänzt. Auf diese Weise kann vor allen Din- 15 Antennenanordnung nach Fig.17 (Seitenansicht)weight 4 added. In this way, above all Din antenna arrangement according to Fig. 17 (side view)

gen für kurze Wellen ein Anheben der Hauptstrahl- und Fig. 18 (Draufsicht) für horizontal polarisiertegen for short waves a raising of the main ray and Fig. 18 (top view) for horizontally polarized

richtung vermieden werden. Strahlung gedacht. Dementsprechend verlaufen diedirection to be avoided. Radiation thought. The run accordingly

Wird, wie in Fig. 8 in Seitenansicht und in Fig. 9 Mittellinien der beiden Strahlerflächen 1 parallel zurIs, as in Fig. 8 in side view and in Fig. 9 center lines of the two radiator surfaces 1 parallel to

in Draufsicht dargestellt, eine Antenne verwendet, leitenden Grundfläche 4.shown in plan view, an antenna used, conductive base 4.

die in Richtung auf das Antennenende hin abge- 20 Bei der Anordnung nach F i g. 19 (Vorderansicht)which in the direction of the antenna end down 20 In the arrangement according to FIG. 19 (front view)

knickt ist, so zeigt auch die Wölbung 6 a einen ent- und 20 (Seitenansicht) dient der metallische Rahmenis kinked, the curvature 6 a also shows a de- and 20 (side view) the metallic frame is used

sprechenden Knick 7, der allerdings näher in Rieh- 13 zur Halterung der beiden Strahlerflächen 1,speaking kink 7, which, however, is closer in line 13 for holding the two radiator surfaces 1,

tung auf die Einspeisestelle liegt als der Knick 8 an welche an ihren weitgehend stromfreien Rückseitendevice on the feed point is as the bend 8 on which on their largely current-free rear sides

der Strahlerfläche 1. metallisch an dem Halterahmen 13 befestigt sind.the radiator surface 1. are attached to the holding frame 13 in a metallic manner.

Ein günstiger Einfluß auf die Strahlungseigen- 25 Der Rahmen 13 ist zugleich so ausgebildet, daß in schäften der Antenne kann weiterhin dadurch erzielt ihm das koaxiale Anschlußkabel 14 vom Tragerohr werden, daß man die Strahlerenden spitz auslaufen zum Strahler durchgeführt werden kann. Der Innenläßt, wie dies bei der Seitenansicht einer Schrägflä- leiter 15 des Kabels 14 ist an die eine Strahlerchenantenne nach F i g. 10 und der Draufsicht nach fläche 1, der Außenleiter 16 an die zweite Strahler-Fig. 11 dargestellt ist. Die Strahlerfläche 1 endet an 30 fläche 1 angeschlossen. Die Strahlerflächen 1 sind bei ihrem äußeren Teil in drei Lappen 11a, 116 und dieser Ausführungsform stetig gewölbt ausgebildet 11 c, welche Teilslücke einer aus geschlossenen Flä- und verlaufen nach außen hin in eine sehr flache chen gedachten Strahlerfläche umfassen. Das mittlere Spitze. Diese Ausführungsform ist besonders für den Teilstück 11 b, welches die Kante der V-förmig zu Einsatz im Meter- bzw. Dezimeterwellenbereich gedenkenden geschlossenen Strahlerfläche enthält, ist 35 eignet, wobei, da die Antenne in dem Gehäuserahlänger ausgebildet als die äußeren Teilstücke 11 λ men 13 gehalten ist, sowohl ein Betrieb bei horizon- und 11 c. " taler als auch bei vertikaler Polarisation ermöglichtA favorable influence on the radiation inherent 25 The frame 13 is also designed so that in shafts of the antenna can continue to be achieved by him the coaxial connection cable 14 from the support tube that the emitter ends can be carried out pointed to the emitter. As is the case with the side view of an inclined surface conductor 15 of the cable 14, the inner opening is connected to the one radiator antenna according to FIG. 10 and the plan view according to surface 1, the outer conductor 16 to the second radiator-Fig. 11 is shown. The radiator surface 1 ends at 30 surface 1 connected. The radiator surfaces 1 are formed in their outer part in three tabs 11a, 116 and this embodiment continuously curved 11c, which partial gap comprise a closed surface and extend outward into a very flat imaginary radiator surface. That middle tip. This embodiment is particularly suitable for the section 11 b, which contains the edge of the V-shaped closed radiator surface intended for use in the meter or decimeter wave range, is 35, whereby, since the antenna is formed in the housing longer than the outer sections 11 λ men 13 is held, both an operation at horizon- and 11c . "Taler as well as with vertical polarization

In den Fig. 12 (Seitenansicht) und 13 (Draufsicht) ist. Das nach hinten sich fortsetzende Gehäuse 13In Figs. 12 (side view) and 13 (plan view) is. The housing 13 which continues to the rear

ist eine aus V-förmig verlaufenden Teilstücken zusam- (gestrichelte Linie) gibt ferner eine Abschirmung deris made up of V-shaped sections together (dashed line) also provides a shield for the

mengesetzte Strahlerfläche 1 dargestellt, die einmal 40 Fußpunktszone in Rückstrahl richtung. So wie derSet-up radiator surface 1 shown, the 40 foot point zone in the back beam direction. Like that

nach oben abgeknickt ist und deren Ende spitz zu- Gehäuserahmen 13 kann auch bei der Anordnungis bent upwards and the end of which is pointed to- housing frame 13 can also be used in the arrangement

läuft. nach Fig. 14 bis 18 der Mast außerhalb des elektro-runs. according to Fig. 14 to 18 the mast outside the electrical

Der konstruktive Aufbau einer derartigen Anlen- magnetischen Feldes geführt werden,
nenanordnung ist in Seitenansicht in Fig. 14 gezeigt. Die Strahlerflächen können, soweit sie mit dem Inbei der an einem Trägermast 10 über Abspannseil 45 nenleiter einer koaxialen Speiseleitung oder mit den bzw. Streben 12, 13 und 14 die eigentliche Strahler- beiden Leitern einer erdsymmetrischen Speiseleitung fläche 1 gehalten ist. Die Antennenanordnung ist verbunden sind, über ihrem Eingang parallelgeschalvorteilhaft zusammen mit dem Trägermast 10 dreh- tete Stichleitungen geerdet werden. An Stelle durchbar ausgebildet und kann gleichzeitig mit dem ge- gehender Strahlerflächen können auch Streben, wölbt ausgebildeten Gegengewicht 6 um die Längs- 50 Drähte oder Bänder vorgesehen sein,
achse des Antennenmastes 10 gedreht werden. Um Auch ist die Bildung von Gruppen, insbesondere Störungen des Strahlungsdiagramms zu vermeiden, Kreisgruppen, zur Erzielung besonderer Diagrammist es zweckmäßig, für den Mast 10 im Bereich des formen möglich, wobei mehrere eventuell auch in elektromagnetischen Feldes zwischen dem Strahler 1 verschiedenen Frequenzbereichen arbeitende Anten- und dem Gegengewicht 6 Isoliermaterial zu verwen- 55 nenanordnungen gekreuzt zueinander angeordnet den, oder ihn im genannten Bereich auszusparen und werden. Derartige Ausführungsformen sind besonihn an Stelle dessen zu beiden Seiten außerhalb des ders dann von Vorteil, wenn an den Einsatz für Peilelektromagnetischen Feldes anzuordnen. Dies gilt in zwecke gedacht ist.The constructive structure of such a bonded magnetic field can be guided
The assembly is shown in side view in FIG. The radiator surfaces can, as far as they are held with the inside conductor of a coaxial feed line on a support mast 10 via guy ropes 45 or the actual radiator two conductors of a symmetrical feed line surface 1 with the struts 12, 13 and 14. The antenna arrangement is connected, spur lines rotated together with the support mast 10 are grounded via its input. Instead of being designed to be penetrable and at the same time as the radiator surfaces, struts, arched counterweight 6 can be provided around the longitudinal wires or strips,
axis of the antenna mast 10 are rotated. In order to also avoid the formation of groups, in particular disturbances of the radiation diagram, circular groups, in order to achieve special diagrams, it is expedient to form the mast 10 in the area of the form, with several antennae possibly also working in an electromagnetic field between the radiator 1 in different frequency ranges. and the counterweight 6 to use insulating material arrangements crossed to one another, or to cut it out in the area mentioned. Such embodiments are particularly advantageous instead of this on both sides outside the ders when to be arranged on the use of direction finding electromagnetic fields. This is intended for purposes only.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Directional antenna, consisting of an excited against a conductive surface as a counterweight Radiator surface or two symmetrical radiator surfaces excited against each other, whose Width and their distance from one another or in the case of a radiator surface excited against a counterweight their distance from this counterweight with increasing distance from the feed point increase along the emitter axis, d a characterized in that the cross section of the radiator surface (s) angled in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the radiator runs or has a curvature.

2. Directional antenna according to claim 1, characterized in that the convex sides of the cross section of the radiator surface (s) each other or in the case of one excited against a counterweight Radiant surface facing this counterweight.

3. Directional antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the Radiator surface (s) is designed channel-shaped.

4. Directional antenna according to claim 3, characterized in that the cross section of the Radiator surface (s) is designed V-shaped.

5. Directional antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of the Radiator surface (s) is designed staircase-shaped.

6. Directional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that the radiator surface (s) at the end facing away from the feed point is or are designed in such a way, that the areas in the area of the center line of the radiator surface (s) are furthest from the Dining point are led away.

7. Directional antenna according to one of claims 2 to 6, characterized in that the Lines greatest. ' Approach of the radiator surfaces to one another or, in the case of a radiator surface, to one another the counterweight lie in one plane.

8. Directional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that in the case of a radiator surface excited against a counterweight, the counterweight in the direction of the radiator surface, preferably arched in the same way as the radiator surface, is raised.

9. Directional antenna according to one of claims 1 to 7, characterized in that at a directional antenna with symmetrical radiator surfaces a curved counterweight part with its mirror image addition is arranged between the two symmetrical radiators.