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Logarithmisch-periodizche Antenne Logerithmisch-periodische Antenne
besehend aus zehreren im vorbestimmten Abstand in einer Ebene angeordneten unterschiedlich
langen Strahlerelementen besitsen die Eigenschzft, daß sie über ortroes große Froquensbereiche
von beiepielsweise 10: 1 und zehr konstanten Eingangewiderotand sowie konstante
Strahlungzdizgranse und damit vorbundenen Antennongewinn anfweisen. In @nchen Fellen
beispielsweise für feste, breitbandige Übe rtragungestrocken, ist @@ nachtoilig,
daß aie eine froquenzabhngige Apertur besit@@n, d. h.
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bei einer Bandbreite von 10:1 bei der oberston Froqusns etwa eine
um 20d B geringere Leistung an den Bepfänger abgoben, als bei der untersten Frequenz
obwchl die Feldstärke z@ R@pfangsort konstant bleibt. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß die Abeorptionsfl@che und demit anch die abgegebene Hochfroquonzenergie mit
zteigender Froquont i@@or kleiner wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine zis Richtantonne wirkende logzrithzisch-periodische
Antenne zu schaffen,die in eines breiten Froquenzgereich eine konstante Apertur
aufweist und die auch für reletiv niodrige Froqueuzen is MHz-Bereich mit geringen
Gesentab-@@@@ungen renlisierber ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehond von siner logarithmisch-periodschen Antenne
der eingange erwähnten Art arfindung@@@ß dedurch gelöst, daß sie von sines Tichter
umgobon wird, desson Spitze des kürsesten Strahlerolement und deeson Öffnung dem
ifng sten Strahlerelenont beznchbert ist.
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Weitere vorteilhafte Ausge taltungen der erfindungen@ßen logarithmisch-periodischon
Antenne ergeben sich aus den Unteransprü- -chen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Durch die erfindungegenäße Kosbination einer üblichon logaritheiechperiodizchen
Antennne mit eines nach Art eines Horn den Trichter wird eine Antene konstanter
Apertur err etwa desit erklärt werden kann, daß durch den Trichter in Richtung auf
seine Spitze hin eine Feldkonzentration eintritt und daher auch für höhere Frequenzen
den entaprichond kürzeren Strahlesenten der logerithsisch-Deriodizchen Antenne eine
der Trichteröffnung entaprechande Enerie zukommt. Die Wirkung der orfindungegenüßen
Antenne kann as besten mit den Hohlleitereigonscheften des die Antenne uqebenden
Trichters erklärt werden. Breitet ich in eines trichterförmigen Hohlleiter sine
Welle in Richtung der Trichterspites zus, so durchläuft diese zuneh.end kleinere
Hohlleiterdimensionon, bis sie an einen Ort gelangt, an welche. diese Welle nicht
sehr existenzfähig ist. Dies ist der Fall, wenn die Betriebswellenlänge größer als
die sogenannte kritische Hchlleiterwellenlänge geworden ist, bei der die phesongeschwindigkeit
im verlustfreies Hchlleiter den Wert Unendlich erreicht. Für die Welle erscheint
an dieser Stelle ein fiktiver Kurzschluß, der eine totale Reflexion und so eine
stehende Welle hervorruft. Der Ort diesen fiktiven Kurzechluesen auch froquenzebhängig.
Wird - vorzuguweise im orsten -Spannungsbauch dieser stehenden Welle ein Auskoppelelenent,
beispielsweise ein Dipol oder Monopol, angeordnet, @@ kann dasmitim Enpfangafalle
die agesete Energie für die@@ Froquenz zus des Trichter ausgekoppelt werden. De
gesäß der Erfindung die für verschiedone Froquensen wirksanen Strahlerelenente der
logarithisch-perlodischen Antenne in Richtung der Mittelachse des Trichters so angeordnet
sind, daß Jedes Strahlerelenent bei der ihe zugeordneton Resonenzfrequens jeweils
is Spannungabauch der sich bei dieser R@@onanzfoquenz ergebenden stehenden Welle
zu liegen kommt, wird sine breitbandige Enegiezus kopplung erzielt.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden
im folgenden anhand sches@tischer Zeichnungen zn Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine ebene logerithmesch-periodische Dipolantenne bestehend
aus mehreren im Abstand x von ihres Scheitel S angeordneten Strchlerel@@enten D.
Die logerithmisch-periodische Antenne ist in bekannter Weise diseneionisrt, wie
dion beispielsweise in IRE Trensections on Antennes and propagation, Mei 1960, Seite
260...267 beechrieben ist, Diese logarithnisch-pericdische Antenne ist geskß der
Erfindung von eines Trichter H umgeben. Gemäß Fig. 2 besitzt der Trichter rechteckigen
Querschnitt. Selbstverständlich ist auch sin im Querschnitt runder, kreisförmiger,
elliptischer oder endereartig geformter Trichter möglich. Die Hhe B der Trichteröffnung
richtet sich nach der Länge des für die tiefste Frequenz vorgesehenen längsten Dipole.
Sie liegt etwa in der Größenordnung zwischen #/4 und #/2 fUr die tiefste Betriebsfrequenz.
Die Breite A des Trichtere ist stwas größer als #/2 für die tiefete Betriebe froquenz
gewkhlt.
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Der Trichter ist durch vier Seitenteile aus Blech, Metallgewebe oder
eine. anderen geeigneten elektrisch leitenden Material gebildet.
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Die in unmittelbarer Nähe der Enden der Dipole D liegenden @@tellischen
Wände des Trichters wirken wie große Dechkapezitwten an den Dipolenden, was sich
in einer elektrischen Verlängerung dieser Dipole auswirkt. Die Dipole D besitzen
daher bei der erfindungeges@ßen Anordnung eine geringere sechanische Länge als sie
sich an sich für eine logaritheisch-periodische Antenne im freien Rzumergebon würde,
d.h. die Dipole sind fUr die ihnen zugeordnete Resonenzfroquens nicht sehr A/2 lang
sondern können bis uf auf verkUrzt werden. Dies bedeutot eine Verringerung der eschanischen
Höhenab@@@ung 3 des Trichters.
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Der Öffnungswinkelßdes Trichters H ist etwas größer gewählt als der
Winkel a der logarithsinch-pericdischen Antenne.
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Bei dem Ausfübrungebeispiel nach Fig. 1 sind die in logarithmischer
Folge angeordneten Dipole D in alternierender Weise an die durch die Trichterepitze
E nach außen geführte symmetrische Speiseleitung L angeschlossen. Im Sendefall wird
durch die logarithmisch-periodische Antenne in Richtung der Trichterspitze E eine
Strchung erzeugt, die Jeweils bis zu des fiktiven Kurzschluß, bestimmt durch die
oben erwähnte kritische Hchlleiterwellonlänge, gelangt und dort in Richtung zur
Apertur des Trichtere reflektiert wird. Der Gewinn und des Strahlungsdiagramm siner
Bolchen Antennenanordnung sind von Asplituden- und ph@@@nbelegung in der Trichteröffnung
abhängig. Die Amplitudenbelegung entspricht debei im wesentlichen dem Feldbild der
angeregten @@gnetischen Grundwelle des Trichters. Die Ph@@@nbelegung hängt von den
unterschiedllchen Laufwagen ab, welche die Welle - vom fiktiven Kurzschluß ale Kugelwelle
ausgehond - bie zur Apertur zurückzulegen hat. Sie kann bei tiegeron Frequenzen
praktisch als homogen angeschen werde. Bei höheren Froquenzen kann der in der Apertur
durch Laufwegdifferenzen hervorgerufene Ph@@enfehler durch einen geeigneten Öffnugewinkel
des Trichters (ß< 15°) hinreichond klein gchalten werden. Eine erfindungegesäß
aufgobaute Antenne kann deshalb sle eine Anordnung mit an@@hornd kon@tanter Apertur
angenommen warden.
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Bei dem Ausführungebeispiel nach Fig. 3 sind die sinzelnen Dipole
D stetig an die sy@@etrizche Speiseleltung L angeschlosson, Die von einer solchen
an sich bekannten logarithmiech-perilodiechon Antonne abgegebene Welle bat eine
Vorzugsrichtung in Richtung der Trichter-Öffnung. Der kleinere, in Richtung zur
Trichterspitze abstrchlende Wellenentell wird wieder an fiktivon Kurzechluß reflert
und addiert sich gleichphasig zu der von der logerithmisch-periodischen Antenne
direkt im Richtung der Trichtoröffnung abgestrahlten Welle.
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Diese Anordnung nach Fig. 3 kann einfacher und billiger hergestellt
werdon.
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Für die Anordnungen nach Fig. 1 und 3 sind zus Anschluß an Koaxialloitungon
Sy@@etri@rübertrzger nötig. Un dies zu ver@@iden wird gesäß
Fig.
4 eine logarithmisch-periodische Antenne unmitelbar über ein Koaxialkabel gespeiet.
Des ko@xiale Speisekabel K ist ontlang siner der metallizches Seitenwknde zuf der
Außenseite des Trichters gefUhrt. Das Innere des Kabels x ist mit des Inneren des
Trichters X durch Löcher oder Schlitze verbunden. Durch diese Löcher oder Schlitze
ragen Monopole M ins Trichterinnere, die mit des Innonleiter J des Kozxialkabele
verbunden sindund die nach des logaritheischon-periodischon prinzip bezüglich Abstand
und Länge abgestuft sind. Die Ströme von der Innonseite des Außenloiters der Koaxielleitung
K können zur Feldanregung über die Ränder der Löcher oder Schlitze auf die Innenseite
des Trichters gelangen. Der Strahlungzsechanismus ist vergleichbar mit der Antennonen@nordnung
nach Fig. 3. Diese Antenne nach Fig. 4 ist besonders einfach und billig realisierbar.
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Die erfindungegesäße Antenne ist nicht nur für den GHZ-Bereich anwendbar,
obwohl Sich hier besonders handliche G@@@@tanordnugen rgeben. Sie eignet sich auch
für Frequenzen zwischen 100 und 1000 MH2, wobei in diese. Fall der Trichter vorzugsweise
aus Maschengitter aufgebaut wird.
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P a t e n t a n s p r ü c h e