DE1591040A1 - Sendeantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch eine Haube geschütz te Sendeantenne und besieht sich insbesondere auf die Verbesserung von elektrischen Eigenschaften dieser Antenne, wenn diese insbesondere durch Schirme Geschützt ist. Der Anwendungsbereich betrifft alle Sendeantennen für VHF und UHF-Frequenzen, d.h. Frequenzen über 30 MHz, mit Strahlerelementen in der Art von Dipolen, Dipolfeldern oder Schlitzfeldern, Hörnern, etc..

Es ist bekannt, daß die Anwesenheit eines Schirmes

vor einer solchen Antenne eine nicht wünschenswerte Reflexion von durch die Antenne abgestrahlten

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elektromagnetischen '.Vellen hervorruft. In Wirklichkeit biidot eich eine Reflexion auf jeder nicht f-loichmä.Qigen Oberfläche, d. h. auf jeder Fläche den Schirms. Dadurch entsteht eine hohe Anzahl von stationären Wellen auf der Speiseleitung der Antenne.

Wenn die ITutzfrequenz der Antenne nicht zu hoch ist, etv/a 500 IuIIz, ist es noch möglich, teilweise die von den Reflexionen herrührenden Fehlanpassun^en dadurch zu kompensieren, daß man den Schirm dicht cenug an die Strahlerelemonto, z.B. Dipole, horan3otzt. Diese Kompensation wird erhallen, inden man in den S^oiscschaltungcn der Dipole bekannte Korrelcturvorrich tunken anbringt, wobei jedoch diene Korrekturen eine zusätzliche Selektivität einfahren.

Eine weitere bekannte Lösung besteht darin, einen "Sandwich-Schirm",d.h. einen Schirm, dessen Seitenwand in zwei feste Soitenwände halbiert wurde und dadurch zwei

zu

konzentrische üchirme bildete, verwenden. Der Zwischenraum zwischen den Seitenwänden ist mit einem für die elektrischen Wellen durchlässigen Material angefüllt,und der Abstand zwischen diesen Schirmen ist gleich einem Viertel der Wellenlänge, die in dem Zwischenraum zwischen den Seitenwänden der zentralen Uutzfretiuenz der Antenne entspricht.

Eine ähnliche Lösung besteht darin, einen Schirm mit

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dicken Seitenwänden zu vorwenden, mit einer Dicke von etwa dor halben V/ollcnlänge genäß der Dielektrizitätskonstante des verwendeten Materials.

Diese beiden Lösungen sind sperrig und teuer und stellen u.a. den Uachteil dar, in der Frequenz selektiv zu sein und die Bandbreite der Anordnung zu verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sendeantenne der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Korrektur der elektrischen Eigenschaften der Sendeantennen und insbesondere die Verbesserung des Frequenzbandes dieser Antennen r.u ermöglichen, wenn sie durch Schirme , ;euohü!,:;t siii.l. 'D hu·· α Aufgabe iut bei d^r hier vorgeschlagenen Sendeantenne vor allem dadurch gelöst, daß

- in einer Ausführungsform zur Erleichterung der Zugänglichkoit der Antenne durch Wahl einer genügend großen Entfernung zwischen der Haube und den Strahlcrelementen der Antenne die Haube eine Korrekturvorrichtung aufweist, die durch an oder in der Nähe der Innen-ZAußenflächc der Haube befestigte oder in deren Material eingebaute leitende Elemente gebildet wird und diese Vorrichtung örtlich auf der.: Niveau der Haube die Reflexionen auf ihr der durch die Antenne abgestrahlten Wellen zu kompensieren ermöglicht,

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- in einer weiteren Ausführungsform die leitenden Elemente der Korrekturvorrichtung parallel dem von der Antenne oraougkon elektrischen Feldvektor sind, ein Element von dem anderen um etwa eine halbe Wellenlänge der zentralen Nulzfreuuonz entfernt ist und diece Elemente in einer einzigen Lage angeordnet sind, die quer zur ■ Ausbreituii/;srichtung der durch die Antenne abgestrahlten Wellen lie₍';t, und ihr Querschnitt zur* Erreichung der gewünschten Kompensation experimentoll bestimmt wurde,

- in einer weiteren Ausführungaforn in einer besonderen Anwendun -,sfnrn einer Antenne mit einen genauen Kugoldia-,'rair.i.!, wie dioii f"'r die Fernüchccndur./jen benutzt v/ird, die Il.-'ubo zylindrisch iut und die leitenden Elemente durch um die Antenne hurum angeordnete Rinre angeordnet oind und diene Anordnung außer der Verbesserung des der Kompensation der von der Haube hervorgerufenen Reflexionen unterworfenen Bandes es ermöglicht, die Unregelmäßigkeiten des Strahlungsdiagrammn der Antenne zu beheben»

Dio Kompensation der durch den Schirm hervorgerufenen Reflexion findet örtlich auf dem Niveau des Schirms statt. Sie ist unabhängig von der Entfernung des Schirms zu den Strahlerelementen der Antenne.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist die Entfernung zwisehen dem Schirm und den Strahlerelementen

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der Antenne derart gewählt, daß der freigelassene
Zwischenraum eine gute Zugänglichkeit erlaubt.

Die Verwendung einer solchen Korrekturvorrichtung
iot besonders vorteilhaft im Pail von Antennen mit genau kugelförmigem Strahlungsdiagramm, wie diese beim
Fernsehen verwendet werden, denn sie erlaubt,außer der Verbesserung dc3 Frequenzbandes die Unregelmäßigkeiten ihrer Strahlerdiagramme zu verringern.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist
gekennzeichnet durch eine Korrekturvorrichtung, dio
mit einer Antenne mit genauem Kuge!diagramm kombiniert int, wobei jedes der Leiterolemente einen Kreis bildet.

In der Zeichnung ist eine Sendeantenne der erfindungsgemäßen Art in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform veranschaulicht. Es zeigen»

Fig.l eine schematische Sicht und einen Vertikalschnitt einer Seitenwand des Schirms, der mit leitenden Elementen versehen i3t, die die Korrekturvorrichtung der elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Antennen bilden,

ffig.2, 3, 4» 5) 6 und 7 mehrere abgeänderte Ausführungsformein der erfindungsgemaßen Korrekturvorrichtung,

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Fiß.8 eine vereinfachte perspektivische Sicht in teilweiaem Vertikalschnitt einer Sendeantenne mit Kugeldiagramm vom Typ Dipolfeld, die durch einen Schirm geschützt ist, dor eine erfindungsgemäßc Korrektureinrichtung auf v/ei st.

Die erfindun^sgeir.äße Korrekturvorrichtuni; der von den Schirmen geschütz ben Antennen wird scheinatisch und im Vertikalschnitt in Fig.l dargestellt. Es wird eine Seitenwand eines im allgemeinen zylinderförmigen Schirmoo R gezeigt, der dazu bestimmt ist, eine nicht gezeigte Sendeantenne zu schützen. Leitende isolierte Elemente C, die die Korrekturvorrichtun^ bilden, sir.d an der Innenfläche dieses Schirms befestigt. Diese Leiter C, Drähte im vorliegenden Fall, bilden jede eine geschlossene ebene Kurve, die parallel dem durch die Antenne erzeugten elektrischen Feldvektor S ist. Der Richtung3sinn dienen Vektors Ϊ3fc in üblicher Art in der Zeichnung dargestellt. Außerdem sind diese Drähte zueinander parallel und voneinander um eine halbe V/ellenlänge der zentralen Nutzfrequenz der Antenne entfernt.

Systematisch durchgeführte Untersuchungen haben eine gewisse Anzahl von Eigenheiten, die auf dao Hinzufügen der beschriebenen Korrekturvorrichtung zu dem Schirm

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aurücksufUhren sind, klar herausgestellt. Insbesondere ibt er, möglich, die unerwünschte durch don Schirm hervorgerufene Reflexion ::u kompensieren und die Form dec Strahl erdia.-r-nms der Antennen mit genauem Kugeldiagramm zu verbessern. Die Kompensation dor durch den Schirm hervorgerufenen Reflexion findet örtlich statt, da ja die Korrektnrvorrichtung entgegen dem Schirm wirkt und en keine Vierlolwellenlängenselektivitut gibt,*· wie in dem FaI] der "Sandwich-Schirme". Die Bandbreite der durch den Schirm und die Korrekturvorrichtung gebildeten Anordnung ist nun besser als die des Schirms allein. Es ist au bemerken, doß die durch die Entfernung einjr halben '.VellenlUnge zwischen den Lciitcrolcmunten G hervorgerufene üelolrtivi tat eine viel weniger bedeutende Rolle in deir Band der ITutsfroqucnz der Antenne spielt.

Ferner ist diene Kompensation unabhängig von dor Entfernung des Scl:irro zu den Strnhlerelementen der Antenne. Diese Entfernung kann nun vorteilhafterv/eise genügend groß gewählt werden, um in dem durch den Schirm und die Antenne gebildeten Zwischenraum das Durchgehen eines Menschen derart au ermöglichen, daß die Aufstellung und eventuelle Wartung dieser Antenne gesichert werden kann.

Wenn die verwendete Antenne ein Kugeldiagramm aufweist, verbessert die Korrekturvorrichtung empfindlich die

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Strahlungsdiagraminform, in-dem sie die Unregelmäßigkeiten verringert. In diesem Pall sind die durch die leitenden Elemente G gebildeten ebenen Kurven kreisförmig) dnc Maximum der Y/irksamkeit zu erhalten.

Diese Vorrichtung ist Teil des Schirma und die Strahler-. eigenschaften der Antenne werden nicht gestört, v/enn z.B für Reparaturarbeiten der Schirm entfernt ist. Außerdem nimmt die Vorrichtung wonig Plats ein und kann vorkornmondenfallc an der Starrheit und der mechanischen Widerstandsfähigkeit den Schirms teilhaben. Genr'ß der Wichtigkeit doo Horste]lungovorgangs kann jedes leiterde Element G durch einen oder mehrere Drähte oder r.'ctalIieiche Röhren oder noch durch leitende lender gebildet werden. Ferner können diese lüiic den Elemente in der Seitenwand des Schirms eingebaut sein.

Diese verschiedenen Ausführungsformen der Korrekturvorrichtung sind sei ematisch in den Fig.2 - Fig.7 dargestellt.

In den Fig.2 und Fig.3 ist jedes leitende Element C durch Kv/ei miteinander verbundene und zusammengeschweißte metallische Drahte gebildet, die nebeneinander in Fig.2 und senkrecht übereinander in Fig.3 auf der. inneren Fläche des Schirms R befestigt sind.

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In Fig.4 int jeder, leitende Element G durch einen in die Maase den Materials, das die Wand des Schirmn R bildet, eingelassenen metallischen Draht gebildet.

In den Fig.5 und Fit;.6 ^io"t jedes der leitenden Elemente G durch ein meballiochoB Band gebildet, das mit seiner großen Seite in Fig.5 und mit seiner kleinen

Seite in Fig.6 an de.r inneren Fläche des Schirms R befestigt ist.

In Fig.7 ist jedes leitende Element C durch ein metallisches Band gebildet, das in die Viand des Schirms R eingelassen ist.

Die Drähte werden vorzugsweise bei dünnwandigen und die Bänder bei dickwandigen Schirmen verwendet.

Es sind ebenfalls weitere Änderungen möglich, insbesondere die," die die Zahl, die Form, die Abmessungen oder die Anordnung der die leitenden Elemente C bildenden Drähte oder Bänder betreffen. Insbesondere" können diese Leiter C auf der äußeren Oberfläche des Schirms R oder in der ITähe davon befestigt werden; jedoch ist es im allgemeinen aus mechanischen Gründen bestimmt, daß diese äußere Oberfläche glatt sein soll. Die Zahl und die Abmessungen der leitenden Drähte oder Bänder wird nach der Ausführungsart (innen, außen, etc.) und in Abhängigkeit von dem

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gewünschten Kompensationseffekt gewählt.

Im folgenden wird mit Hilfe der Fig.8 ein konkretea Anwcndungsoeispiel der erfindungsgemäßen Korrekturvorrichtung beschrieben.

Diese Fig.8 stellt in vereinfachter Sicht eine Sendeantenne Λ mit Kugeldiagramm in horizontaler Polarisation dar, wie sie für das Fernsehen in Doi'.imeterwellen verwendet wird. Diese Antenne A wird durch vier Dipolfcüdor D gebildet, dio ein Parallelepiped mit quadratischem Querschnitt darr; te'lon. Sie wird von einem z.B. aus Glasfiber bestehenden Schutzschirm R mit Krciijijuurnchnitt umgcuon.

Auf der Innenfläche dieses Schirmes R sind parallele isolierte Drähte C aus nicht magnetischem tie tall, wie z.ii. Kupfer oder Aluminium, befestigt. Diese Drahte bilden Kreise, die voneinander um etwa eine halbe 7/ollenlange der Zentralen ITutzirequenz der Antenne entfernt sind. Die Ebenen dieser Kreise 3ind parallel der Horizontalebene und dadurch, daß die Antenne horizontal polarisiert ist, parallel dem erzeugten elektrischen Feldvektor. Der Durchmesser und die ;enaue Entfernung der Drähte C iot in Abhängigkeit von den Charakteristiken des Schirms, insbesondere seiner Dicke und seiner Dielektrizitätskonstante bestimmt.

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Wie schon ^osn/jt, kann die Entfernung zwischen dom Schirm mul dem Dipolfuldorn ,jcnü^ond r;roß fjewühlt worden, damit der Zwischenraum B eine(_t'-roße) {jute Zugänglichkuit der Antenne -ermöglicht. Der innere Raum B 1, der durch die viur Dipolfeld or begrenzt iöt, kann für andere Zwecke verwendet worden in Gegensatz zu einer Schirmantenne selbsttragender Art, in welcher dieaer innere Raum frei'bleiben muß, un den Durchhang su ermöglichen.

Nr:.ch einjr ochon aufgeteilten Eigenheit ist da« Gtra!.-lerdi£!-;;ra. "' der Antenne, dac Unre^olnUßigkoiten von oini^on dB in boüui; auf daa ^;cnau lcu^clfürr:i._;c theoretiache ]Jiai;ranm benit::t, boü'irlrenov/ort verbccnert durch die aua kreJ πΓormi,;en leitenden Elementen ßcbildoto Korrekturvorric'utur.j'. Dieae [inro^fjelni.^:;fU/;kGitcn des Strahlerdia^'ra^nQ oind durchschnittlich etv.'a von z.B. - 2,5 dB auf - 1,5 dB und dies im gesamten !.^refiuenzband der Antenne verrincsrt.

So err'.ö ;licht es die erfindun₍'jccer.iäße Korrekturvorrichtu.n,;:, ber> rlcenav/ert'die' elektrischen Eigenschaften der mit Schutsnchirmen versehenen Antennen su verbessern. Diese eini'-iclie Vorrichtung, die den Preis des Schirr.is nur gorini_::^:.'i^!oin erhöht, ermöglicht ,außer der Vergrößerung der Bandbreite der Antenne durch Kompensation der von der:; Schirm herrührender. ReQexion auch die Porn des Strahlerdia ;ra ::a der Antennen mit Kugeldiagraram au verbessern. Sie iot in benondorn interessanter Art auf Pernschsendeantennen in den

Bändern IV und V anzuwenden. - 12 -

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Claims (5)

22. April 1969 ,. - ι ...J1(IsIr.81 l»l»59-IV/St TeU,h*i 56 17 62 P 15 91 Patentansprüche:

1. Sendeantenne mit einem sie schützenden Radom, dem ein Netz leitender Elemente zugeordnet ist, mit denen sich die elektrischen Eigenschaften der Antenne korrigieren, insbesondere die Reflexionen am Radom kompensieren lassen, dadurch gekennzeichnet , daß das Korrekturnetz durch mehrere, parallele, leitende Elemente gebildet 1st, die in einer einzigen Ebene die Innen- oder Außenfläche des Radoms überziehen, wobei jedes leitende Element eine um die Antenne gekrümmte Fläche bildet, die parallel zum elektrischen Peldstärkevektor der von der Antenne ausgehenden elektro-magnetIschen Welle verläuft, und ferner, daß der Abstand zwischen Je zwei benachbarten leitenden Elenenten genau gleich der halben Wellenlänge der Betriebsfrequenz der Antenne ist.

2. Sendeantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung als Rundstrahlantenne das Radom Zylinderform hat und die leitenden Elemente des Korrekturnetzes unter Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Antennendiagrammes im gesamten Nutzfrequenzbereich Kreise darstellen.

3. Sendeantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente des Korrekturnetzes aus jeweils einem oder mehreren leitenden Drähten oder Streifen bestehen, wobei Anzahl und Abmessungen der Drähte bzw. Streifen von den Eigenschaften des Radoms, auf dem sie angebracht sind, ab- ' hängig sind.

4. Sendeantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der leitenden Elemente des Korrekturnetzes in den das Radom bildenden Werkstoff eingebettet ist.

5. Sendeantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Radom und den Strahlern der Antenne ein gute Zugänglichkeit bietender Abstand vorgesehen' ist.

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