-
Antennenanordnung Die Neuerung betrifft Antennenanordnungen, die nach
Art der gedruckten Schaltungen hergestellt sind.
-
Gedruckte Schaltungen haben den Vorteil, dass sie leicht in grossen
Mengen hergestellt werden können, und in dem Frequenzbereich beispielsweise oberhalb
500 MHz. würde es möglich sein, wegen der erforderlichen Antennenabmessungen vollständige
Antennensysteme zu drucken. Die Schwierigkeit ist jedoch, dass Antennensysteme der
üblichen Form nicht durch dieselben Arbeitsgänge hergestellt werden können wie die
Zuführungsleitungen von und zum Antennensystem.
-
Aufgabe der Neuerung ist es, diese Schwierigkeit aus dem Wege zu räumen.
-
Ausgehend von einer Antennenanordnung, bestehend aus Strahlerelementen
und Zuführungsleitung, bei welcher die Zuführung auf gegenüberliegenden Seiten einer
dielektrischen Platte gedruckt sind, wobei die Strahlerelemente seitliche Fortsätze
der Zuführungsleitung bilden und als Dipole ausgebildet sind, deren eine Dipolhälfte
auf der einen und deren andere Dipolhälfte auf der anderen Seite der dielektrischen
Platte angeordnet sind, wird neuerungsgemäss vorgeschlagen, als Strahlerelemente
Faltdipole zu verwenden, deren Umkehrstellen wesentlich breiter ausgebildet sind
als die übrigen Leiterteile der Dipole.
-
Die Neuerung ist nicht auf die Art und Weise beschränkt, durch welche
die Strahlerelemente oder Zuführungen auf die Platte aus dielektrischem Material
gedruckt werden. Der Ausdruck"gedruckt" soll ganz allgemein verstanden werden. Er
umfasst auch Leiter oder andere Schaltelemente, die irgendwie auf einer dielektrischen
Platte haften.
-
Die Neuerung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert.
-
In Fig. 1 bezeichnet 5 eine dielektrische Platte mit zwei parallelen
Leitern 3 und 4, die einander gegenüber auf die beiden Oberflächen der Platte gedruckt
sind. Sie bilden eine Paralleldrahtleitung zur Zuführung von elektromagnetischer
Energie von und zu einem Strahler.
-
Der Strahler wird durch zwei weitere gedruckte Leiter 1 und 2 gebildet,
die rechtwinklige Ansätze der beiden Leiter 3 und 4 bilden.
-
Die Leiter 1 und 2 stellen die beiden Hälften eines Dipoles dar. Die
Platte 5 kann noch weitere gedruckte Schaltelemente tragen, und die Strahlerelemente
1 und 2 können auch andere Winkel als rechte mit den Leitern 3 und 4 bilden.
-
Die Leiter 3 und 4 bilden eine Paralleldrahtleitung, aber der eine
Leiter kann auch sehr viel breiter ausgeführt werden, sodass eine Bandleitung entsteht.
-
Die Neuerung kann auch einfach, wie Fig. 2 zeigt, zur Herstellung
anderer Antennenformen benutzt werden. Fig. 2 zeigt eine Antenne mit zwei Strahlern
1 und 26 im Abstand k/4, die durch die Leitung 3 miteinander verbunden sind. Die
Energiezuführung erfolgt durch die Hauptspeiseleitung 4.
-
In besonderen Fällen, wo nur zwei Elemente benutzt werden, verteilt
sich die Strahlung ungleichmässig auf beide und daher haben sie verschiedene Widerstände.
Die Impedanz der verbindenden Leitung 3 ist so eingestellt, dass die Speisung in
richtiger Phase erfolgt und die Aufteilung der Energie zwischen den beiden Strahlern
richtig stattfindet.
Die Impedanz der Leitung 3 ist daher verschieden
von der der Hauptspeiseleitung 4, welche durch sämtliche Strahler parallel belastet
ist. Wenn die Strahlung in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 erfolgen soll, dann muss
der Phasenwinkel des Elementes 2 gleich oder angenähert gleich dem des Abstandes
zwischen den Strahlern sein. Es würde sich jedoch ein grösserer Phasenwinkel längs
der geraden gedruckten Linie auf der dielektrischen Platte einstellen als in dem
freien Raum wegen der geringeren Ausbreitungsgeschwindigkeit in dem Dielektrikum.
Diese Schwierigkeit wird dadurch umgangen, dass durch Verlängerung der elektrischen
Länge der Leitung 3 der Phasenwinkel auf 1800 gebracht und dann die Phase des Strahlers
2 gedreht wird,
| indem die Hälften 2 und 2'in entgegengesetzten Richtungen zu
1 und |
| 1 gedruckt wurden. Um die grössere Länge der Verbindungsleitung
3 |
unterzubringen, ist diese geknickt ausgeführt. Die dielektrische Platte wird in
Ausbreitungsrichtung etwas wie eine dielektrische Führung wirken, und um dieses
zu verhindern, entfernt man zweckmässigerweise das Dielektrikum hinter den Strahlern,
indem man Ausschnitte ausstanzt. Die Lage der Ausschnitte kann so gewählt werden,
dass unerwünschte Nebenzipfel vermindert werden. Die Fig. 2 zeigt nur eine Seite
der dielektrischen Platte 5 und es soll darauf hingewiesen werden, dass die Leitung
4 eine Paralleldrahtleitung ist.
-
Der. Strahler der Fig. 2 kann eine sehr niedrige Speiseimpedanz haben,
sodass-die Speiseleitung selbst auch eine geringe Impedanz haben muss. So kann es
vorteilhaft sein, die Impedanz auf einen anderen höheren Wert zu transformieren.
In diesem Fall können die Strahlerelemente gefaltet werden, um die gleiche Impedanz
des Strahlungssystems zu erhöhen., Dieses kann in verschiedener Weise geschehen,
wie die Fig. 3 zeigt.
-
In Fig. 3a liegt die Falte auf einer Seite des tragenden Materials,
während in Fig. 3b die Falte auf die andere Seite der Platte hindurchgeht mit Hilfe
einer an einem geeigneten Punkt vorgenommenen
| Verbindung. Diese Falten sind wegen des Dielektrikums komplexer |
| --- |
als wenn sie im freien Raum ausgeführt sind, und aus diesem Grunde ist Fig. 3a die
einfachere Anordnung und der Fig. 3b vorzuziehen.
-
Der Effekt kann bis zu einem gewissen Grade dadurch überwunden
werden,
dass man die Kurzschlüsse von den Enden der Strahler etwas nach innen verlegt, wie
in Fig. 3c, oder indem man sie, wie in Fig. 3b, verbreitert.
-
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Neuerung an einer kapazitiv
belasteten Antenne. Die Strahlerelemente 1 und l'und 2 und 2'werden von sich überlappenden
Streifen gebildet, sodass sich kurze Strahlerteile bilden, die über Serienkapazitäten
miteinander verbunden sind. Der gegenüberliegende Leiter ist gestrichelt gezeichnet
und etwas seitlich verschoben, damit er klarer zu erkennen ist. In dem dargestellten
Beispiel beträgt der Abstand der Strahler eine halbe Wellenlänge und sie sind in
Phase gespeist, um ein Achter-Diagramm zu erzeugen. Die Verbindungslinien 4 und
4'sind aus zwei sich überlappenden Teilen gebildet, sodass die Phasen-Geschwindigkeit,
die durch das Dielektrikum verlorengeht, durch die Serienkapazitäten 5 und 5'wieder
aufgehoben wird.
-
Die Neuerung kann insbesondere auch auf Strahleranordnungen angewendet
werden, die aus einer Anzahl von gefalteten Dipolen in Reihe mit Übertragungsleitungsteilen
zusammengesetzt sind, z. B. mit solchen der Fig. 3, die mit Verbindungsleitungen
in der Art der Fig. 2 miteinander verbunden sind. Bei dieser Strahlerart ist es
nicht wesentlich, dass die Strahlerelemente abgestimmte Längen haben. Sie können
in Verbindung mit dem Abstand und der Länge der Verbindungsleitungen variiert werden,
um jede gewünschte Speisung und Phasenverteiung längs der Anordnung zu erzeugen.
Auf diese Weise lassen sich viele Strahlungsdiagramme erzielen.
-
Der Strahlungswiderstand des gefalteten Elementes ist hoch und die
Impedanz der Zuführungsleitung muss auch hoch sein und daher wird die Dämpfung der.
Energie zu den entfernteren Elementen stark sein.
-
Da die hier dargestellten gedruckten Leitungen im wesentlichen Leitungen
geringer Impedanz sind, werden einige besondere Einrichtungen notwendig sein. Genügend
dünne Leiterstreifen zur Erhöhung
| der Impedanz können unpraktisch sein, aber die beiden Leiter
können |
| MP |
| durch eine der Methoden gemäss Fig. 5 gestaffelt oder getrennt |
werden. Die Leitungen können auch durch Netzwerkteile gemäss Fig.
6a ersetzt werden, in welchen Serienkapazitäten in die Leitungen eingebaut sind,
die durch sich überlappende Enden gebildet werden. Das Netzwerk gemäss Fig. 6a hat
ähnliche Eigenschaften wie das Netzwerk der Fig. 6b. Dieses ist ein Breitbandfilter
und das Leitungsnetzwerk kann sich einem Hochpassfilter nähern, welches in der Nähe
seiner Grenzfrequenz arbeitet. Die Wirkung der Serienkapazitäten ist, die Phase
in dem Netzwerk zu verschieben und dadurch die Impedanz der Leitung zu erhöhen.
-
Es ist oft notwendig, die Speiseleitungen abzuschliessen, um das Strahlungsdiagramm
zu kontrollieren. Bei Frequenzen, bei welchen die gedruckten Strahler gemäss der
Neuerung geeignet sind, ist es nicht sinnvoll, einen üblichen Widerstand mit der
Leitung zu verbinden wegen seiner Große und der damit verbundenen Reaktanzen. Um
einen geeigneten Abschluss der Leitung zu erzielen, lässt man einfach die Streifen
über den Träger herausragen und ordnet zwischen ihnen Platten aus dämpfendem Material
an, z. B. Widerstände oder verlustbehaftete Dielektrika, wie in Fig.. 7a. Die Abschlussleitungen
können auch auf ein besonderes Material, bestehend aus Harz, welches mit Widerstands-oder
magnetischem Material oder mit beiden durchsetzt ist, gedruckt werden. Eine Alternative
besteht noch darin, den Leitungsfortsatz durch eine oder mehrere Widerstandsplatten
hindurchragen zu lassen und hinter der letzten Platte im Abstand A./4 die Leitung
kurzzuschliessen, wie in Fig. 7b.