DE1541461A1

DE1541461A1 - Antenne fuer Longitudinalwellen

Info

Publication number: DE1541461A1
Application number: DE19661541461
Authority: DE
Inventors: Rene Romeas; Erich Spitz
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1965-10-08
Filing date: 1966-10-07
Publication date: 1969-10-09
Also published as: US3449752A; FR1459298A; GB1111532A

Description

Patentanwälte 1541481

Telegramm»! lobynnft MOndwi TeLfont 83 15 10

: MOndwa U707S

GS3?~Compagnie generale

de telegraph! e. Sans IiI

47, Rue Dumont d'Urville, Paris

Unser Zeichen: G 2320

Antenne für Longitudinalwellen

Me -vorliegeiLde Brfindimg' "be^ieh-t sich auf A&-teme;& für· IiongHiudiaal^g^len;^ die einen spiralförmigen, Imden: Bauteil aufweisen, der durch ein© tisohe lopplung mit einem ieitungasystem angeregt wird*

\/anderv.'ellenerregung und die schwache des sqhrauibenförraigen Bauteils bewirken*, daß^ obwohl diese: Antennen in einen weiten Erequenzbereich stra& können;.* die liängs- und Querabmessunken groß sein müssen,,; uia eiae annehiabare Terstärtoaitg·

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Bei verschiedenen Anwendungen* sum Beispiel frei- der !Radiotelefonie, tritt das Problem auf, die der Antennen zu Yerring-era, wofrei man eine Verminderung des benutzbaren Bandes in Kaitf

Es iat bekannt, daß die Verstärkung und dli@ kung einer Antenne direkt von der Ausdetaöuaag dear tenne> ausgedrückt in WellenläEgem deorarij dai3 eime Verminderung der Quer-" ode-r int mM^ß-ms'imm^ diiren die

iat*

ftr Iton^itedinalw^lle-n* mit gen aliaitranlead^n lauteil* einer koaxdi^l Bauteils angeordneten Doppelle-iiuna^ vm& mk.t

aur Ve-p/fcindsaa^ diepgea? Is-itius^ m^"ft dwir Spei 3elQituaag> und ist im v/esaatlien^-n diaättaacoia: daß diese Ik^pelleitimg eine

die an einem inrer Enden kiir^gea-e&losrsen ist_a diaJ vorgesehen sind* mit deaa^n das andere Irarzgesehlossen w erden kann, um die die-ser- leitimg einzustellen·

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Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden« Es zeigen :

I¹Xg. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne;

Fig. 2 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Antenne;

ig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne;

Pig. 4 eine dritte AuafUhzningefora der erfindungsgemäßen Antenne und

Pig. 5 ein Strahlungsdiagramm einer erfindungsgemäßen Antenne.

In Pic.. 1 iöt ein Strahler 1 ges^i^t, der i;n wesentlichen aus einem spir^: lförr;ii/ aui"";ev.'io.Lolten Leiter besteht, der von Isolatoren 5 getr::>;;c-n v/ird _c Koaxial su diesem Strahler erstreckt sich eine V/ellenleitung, die au.s Leitern 2 "besteht, v.elche untereininäer o.urch Hurzschlu3quertir-el 3 verbunden siriä. Die Leiter 2 vjerden "bei λ ναιά 3 ifber eine s2iBr.etrieclae Leitung 4 gespeist,

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die dem Leitersystem 2-3 elektromagnetische Energie mit einer Frequenz zuführt, die praktisch gleich einer der Resonanzfreguenzen des Leitersystems 2-3 ist_f die durch folgende Beziehung gegeben sind ϊ

_Ψ k Y
^f r = 2 ' Z

In dieser Gleichung ist k eine ganze Zahl, Y die Phasenge schwindigkeit der längs der Leitung laufenden Wellen und L der Abstand zwischen den Kurzschlußbügeln, die an den Enden der Leitung vorgesehen sind. Die in der Leitung angeregte elektromagnetische Welle ist die Summe aller T.B.M.-Wellen, die nacheinander an den kurzgeschlossenen Enden 3 reflektiert werden; wenn die Speisefrequenz in der Uähe einer der Frequenzen £ liegt, erhält man stehende Wellen mit sehr großen Amplituden»

In Fig. 2 ist die elektrische T„E.K.-Feldlinienverteilung um die Erre£un,-pleitung.2 dargestellt. Fehlt der Strahler 1, so schwingt die Leitung nicht. Der Überspannungskoeffizient ist oehr hoch und die Verluste sind vernaohlässigbar. Wird jedoch, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist, ein abstrahlender Bauteil in Form eines Solenoids um die ErregungGleitung angeordnet, so entstehen in den '//indungen dieses Bauteils durch elektromagnet!-

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sehe

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sehe Kopplung Ströme i, ^ieae induzierten Ströme erzeugen eine elektromagnetische Welle, deren elektrisches Feld„in längsrichtung eine von Hull verschiedene Komponente aufweist, ao daß die Vorrichtung wie fiktive, längs der Vorrichtung verteilte Quellen strahlen kann. Die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen der Erregungsleitung 2 und dem Bauteil 1 modifiziert den Zustand der stehenden Welle der Leitung, die eine gerdn-" gere Phasengeschwindigkeit und einen kleineren Überspannungskoeffizienten aufweist.

Es wurde gefunden, daß die Übertragung elektrischer Energie von der Resonanzleitung 2 auf den abstrahlenden · Bauteil 1 sehr zufriedenstellend ist, wenn die Querausdehnung der Spirale zwischen \ /30 und /\/i2 liegt, wobei A die Länge der Welle bedeutet» Außerdem konnte die Längnausdehnung der Antenne bis auf die Größe der halben Wellenlänge der sich in der Leitung ausbreitenden Welle verringert werden.

Die sehr geringen Abmessungen dieser Antenne lassen eine zufriedenstellende Kopplung zwischen Leitung und Spirale nicht zu, wenn die Enden der Leitung nicht, wie es er-

fi ndung s pemäß

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findungsgemäß vorgeschlagen wird, kurzgeschlossen werden« Sonst wäre nämlich die in der Leitung erzeugte Welle eine Wanderv/elle, die an die Spirale nur eine unzureichende Energiemenge übertragen könnte<> Die Verwendung einer Resonanzerregungsleitung machte es möglich, die elektromagnetische Kopplung auf grund der an den kurzgeschlossenen Enden stattfindenden Total— reflektionen wesentlich zu erhöhen; dies alles vollzieht sich, als ob die Antenne von einer Wanderwelle mit einer wesentlich größeren als der tatsächlichen Wellenlänge durchlaufen würde.

Obgleich auf grund der Verwendung einer Resonanzleitung keine große Bandbreite zu erv/arten war, hat sich gezeigt, daß bei einer korrekt angepaßten Speisung ein Verhältnis der stehenden Wellen unter 6 erhalten v/erden kann, v/as einer Schwächung der übertragung unter 3 dB in einem Frequenzband der Größenordnung von 2 $ entspricht.

Die in den figuren 1 und 2 dargestellte Antenne schwingt longitudinal in zwei entgegengesetzten Richtungen, doch ist erfindungsgemäß auch die Ausführungsform vorgesehen, bei der die Antenne nur in einer Richtung abstrahlt»

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Zu

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Zu diesem Zweck ist bei der in der Pig· 3 dargestellten Ausführungsform der Antenne ein ebener Reflektor 6 vorgesehen, der einen der Kurzschlußbügel für die Enden der leitung 2 bildet. Der andere Kurzschlußbügel 3 ist gleitend über die Leiter der Leitung geschoben, um die Renonanzleitung abstimmen zu können. Die Speisung der Leitung 2-3 erfolgt über eine Koaxialkupplung 7f deren Innenleiter als Kupplungsschleife 8 ausgebildet ist, die koplanar zu den Leitern der Leitung 2 angeordnet ist.

In 3?ig. 4 i~t eine veiterc AuiiiürrungsforM der erfindungsgemäßen Antenne gezeigt, die sich von der in Fig. 3 gezeigten Ausführungοform durch die Art der Speisung der Leitung unterscheidet. Bin Eoaxialkabal 9 verläuft durch den Reflektor ό und wird im Abstand 1 von einem Ende der Leitun-t 2 in die Leitungen A und B aufgeteilt«

In Pi^. 5 ist ein Str;.!iluiigndia;5ransi in der χ ο ζ - 3bene gezeigt» Die ausgesogene Kurve Ieilt tV:-.c 3trahlung&- diagr:u.u einer' erfindung3£eiaäi3en Aiitnnne nit einem ebenen Reflektor oar.

Die ^CL-xrichelt·: Kurve der j?ig. 5 stellt -:ils Vergleich

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das

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das Strahlungsdiagramm eines Dipols dar, dessen Antennen?- elemente parallel zur x-Achse angeordnet sind. Trotz einer v/esentlich geringeren Querausdehnung der erfindungagemäßen Antenne zeigt diese eine wesentlich, bessere Verstärkung und Richtwirkung als der Dipol.

Da.; folgende Beispiel einer erfindungsgemäßen Antenne soll die Erfindung erläutern ohne sie zu "beschränken. Die in Pig. 3 gezeigte Antenne hat in diesem Beispiel die folgenden Abmessungen :

L = 350 mm
D= 30 mm
E= 20 mm

Die Spirale besteht aus 27 Windungen eines Drahts mit 20/10 mm Durchmesser.

Die Leiter der Leitung sind Rohre von 3 mm Durchmesser. Die Reflektorebene besteht aus einer Scheibe.von 300 mm Durchmesser, umgeben von einem Netz mit riaschen von 50 mm Seitenlange·

Die so aufgebaute antenne hat bei 780 MIz eine Bandbreite von 11 iuHz; in der Ilauptstrahlungskeule hat die ötrahlungs-

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Charakteristik "bei -3 dB eine Öffnung von 30°. Die Sekundärstrahlungskeule und die Rückstrahlung liegen unter -19 dB. Schließlich ist die Verstärkung um 9 dB höher als hei einem auf 780 khz ej/bge stimmten Dipol.

Natürlich können die erfindungsgemäßen Antennen als Primärstrahlungsquellen oder als Gruppenstrahlungselemente verwendet werden, die parallel auf einer gemeinsamen Reflektorebene oder sogar auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind. Diese Antennen mit ihren geringen Ausdehnungen können stets verwendet werden, wenn eine PrequenzTDandlDreite von einigen Prozent ausreichend ist« Bei dieser Einschränkung, die im Zusammenhang mit der Erhöhung der Trägerfrequenzen eine immer geringere Rolle spielt, werden leichte Antennen geschaffen, die im Aufbau einfach und von geringer Ausdehnung sind, und zwar ohne Einbuße an Verstärkung und Richtwirkung.

Patentansprüche 9 0 9 8 41/0765

Claims

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Patentansprüche

,· Abstrahlendes Element für Longitudinals chwxngungen

' mit einem schraubenförmigen abstrahlenden Bauteil, einer koaxial innerhalb dieses Bauteils angeordneten Doppelleitung und mit Vorrichtungen zum Anschließen dieser Doppelleitung an eine Energieversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelleitung (2) eine an einem ihrer Enden kurzgeschlossene Resonanzleitung ist und daß Einrichtungen (3) zum Kurzschließen des anderen Endes zur Einstellung der Resonanzfrequenz der Leitung vorgesehen sind.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeinrichtung aus e'iner symmetrischen Leitung besteht, die mit der Resonanzleitung in der Nähe eines ihrer Enden verbunden ist.

3» Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußvorrichtung aus einem Koaxialkabel besteht, dessen Außen- und Innenleiter mit den beiden Leitern der Resonanzleitung in der Kahe eines ihrer Enden verbunden ist.

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_-π _ 154U8T

4« Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschluß-Vorrichtung aus einem Koaxialkabel besteht, daa induktiv mit der Resonaiizleitung in der Nähe eines ihrer Enden gekoppelt ist.

5· Antenne nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß die KurzSchlußvorrichtung (3) aus einem längs der Resonanzleitung verschiebbaren Bügel besteht·

6. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schraubenförmige Bc-uteil eine Querabwesmessung hat, die unter Λ/12 lic^t, wobei Λ die Wellenlänge des freien Feldes ist·

7· Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Reflektoren (6) an einem Ende der Resonanzleitung angeordnet sind.

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