DE1943890C3 - Symmetrische Antenne in Form einer Leiterschleife mit zwischen ihre Eingangsklemmen geschalteten aktiven Dreipol - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine symmetrische Antenne in Form einer Leiterschleife mit einem direkt, d. h. ohne längere Zuleitungen, zwischen ihre Eingangsklemmien geschalteten aktiven Dreipol aus einer Kombination aktiver und passiver Bauelemente, wobei eine koaxiale Speiseleitung an einer der Speisestelle der Antenne gegenüberliegenden Stelle auf die Antennenschleife trifft.

Es sind Dipole mit elektrisch unsymmetrischen Antennenverstärkern bekannt, deren aktiver Dreipo! nicht direkt, d. h. ohne längere Zuleitungen, zwischen die Eingangsklemmen des Dipols geschaltet ist, sondern wo die Umsymmetrierung der am Dipol erzeugten symmetrischen Antennenspannung auf den unsymmetrischen Eingang des Verstärkers mit zwischen Dipol und Verstärker eingefügten Symmetriergliedern, wie Λ/2-Schleifen oder Symmetrierübertragern nach Guanella. erfolgt (Funk-Technik. Nr. 3/1963, insbesondere Bild 1 und Abschnitt 3.1, Zeilen 16 — 22). Der Verstärker ist unsymmetrisch aufgebaut, und eine koaxiale Speiseleitung kann, wie in der Verstärkertechnik üblich, angeschlossen werden.

Bei passiven symmetrischen Antennen in Form einer Leiterschleife, bei der eine koaxiale Speiseleitung an einer der Speisestelle gegenüberliegenden Stelle auf die Antennenschleife trifft, ist es bekannt, zwischen den symmetrischen Antennenklemmen und der koaxialen Speiseleitung eine verbindende SignaHeitung derart zu schaffen, daß die elektrische Symmetrie der Antenne nicht gestört wird und die Entstehung von Mantelwellen auf der koaxialen Leitung vermieden wird. Diese Tignalleitung kann, wie in der DE-AS 11 12 766, als eine sich an die eine Schleifenhälfte anschmiegende Zweistreifenleitung oder, wie in QST. November 1958, S. 24 und 25, vgL insbesondere Fig. 1, als eine im Innern einer Hälfte der rohrförmig ausgebildeten Leiterschleife verlegte Koaxiableitung verwirklicht werden. Die Herstellung derartiger Signalleitungen, vor allem das Einbringen derselben in das rohrförmige Innere der Antenne ist umständlich.

Ferner ist es bei passiven symmetrischen Antennen in Form von gestreckten Dipolen oder auch Faltdipolen, bei denen die Speiseleitung direkt an der Speisestelle auf die Antenne trifft, bekannt, daß zur Umsymmetrierung der symmetrischen Antennenspannung in eine unsymmetrische Spannung einer in der elektrischen Symmetrieebene befindlichen Koaxialleitung eine Symmetrierspule in Form von zwei bifilar gewickelten Spulen oder eines zu einer Spule aufgewickelten Bandleitungsstückes verwendet worden kann (F. Mühring, »Empfangstechnik im UHF-Bereich«, herausgegeben von der LOEWE-OPTA AG, 1964, S. 126-131, Bild 99b).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine symmetrische Anterme in Form einer Leiterschleife mit einem direkt, d. h. ohne längere Zuleitungen, zwischen ihre Eingangsklemmen geschalteten aktiven Dreipoi aus einer Kombination aktiver und passiver Bauelemente, wobei eine koaxiale Speiseleitung an einer der Speisestelle der Antenne gegenüberliegenden Stelle auf die Antennenschleife trifft, eine einfach zu realisierende Verbindung zwischen dem aktiven Dreipoi und der koaxialen Speiseleitung derart zu schaffen, daß die elektrisehe Symmetrie der Antennenschleite nicht gestört ist und die Entstehung von Mantelwellen auf der koaxialen Speiseleitung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen der koaxialen Speiseieitung und dem aktiven Dreipol quer durch die Leiterschleife durch eine Mehrfachdrossel erfolgt, wobei die Mehrfachdrossel mindestens zwei voneinander isolierte Drähte enthält, die miteinander eine Leitung bilden, und dieses Drahtbündel z:j einer gemeinsamen Drosselspule aufgewickelt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Zunächst werden die bei der Speisung einer Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auftretenden Probleme aufgezeigt.

F i g. 1 zeigt eine solche Antenne in Form eines kapazitiv belasteten Faltdipols. Der aktive Dreipol Γ ist mit seinen Anschlüssen 1 und 2 an den Speiseschlitz des Faltdipols angeschlossen. Im Fall einer Sendeantenne mit Transistor als aktivem Dreipol wäre beispielsweise 1 der Kollektoranschluß. 2 der Emitteranschluß und 3 der BasisanschluD des Transistors. Im Fall der Empfangsantenne wäre in diesem Beispiel 1 der Basisanschluß, 2 der Emitteranschluß und 3 der Kollektoranschluß des Transistors. Die Speiseleitung, die als Koaxialkabel ausgeführt ist, verläuft im Innern des leidmäßig neutralen Haltcstabes H und endet mit ihrem Innenleiter im Anschluß 4 und mit ihrem Außenleitetr im Anschluß 5.

Um den Dreipol Tin Funktion zu setzen, müssen die Anschlüsse 2 und 5 sowie die Anschlüsse 3 und 4 miteinander verbunden werden, wobei in manchen Fällen eine möglichst kurze direkte Verbindung erwünscht ist, in anderen Fällen eine Verbindung in Form einer einigermaßen homogenen Zweidrahtleitung. Im Fall der Sendeantenne würde durch diese Verbindungen die vom koaxialen Speisekabel transportierte Steuerleistung der Steuerstrecke des aktiven Dreipols zugeführt werden. Im Fall der Empiangsantenne würde die von der Antenne empfangene Leistung dem aktiven Dreipol als Steuerleistung an den Punkten 1 und 2 zugeführt und die vom aktiven Dreipol verstärkte Leistung durch die Verbindungen 3-4 und 2-5 dem Koaxialkabel zugeführt werden.

Diese zunächst nur für die Verstärkerschaltung wichtigen Verbindungen 2-5- und 3-4 stellen aber auch gleichzeitig Verbindungen zwischen den passiven Teilen der Antenne dar, die die Stromverteilung auf der Antenne und die Funktion des passiven Antennenteils in unerwünschter Weise beeinflussen können. Beispielsweise kann über die Verbindung 2-5 ein Strom zwischen den Antennenteilen B und C fließen. Ferner hat der Punkt 3, der über den aktiven Dreipol in bestimmter Weise an die Punkte 1 und 2 der Antenne angeschlossen ist, dadurch eine definierte Spannungslage gegenüber der passiven Antenne. Es können daher auch über die Wege 1-3-4 oder 2-3-4 Ausgleichsströme der Antenne in das Koaxialkabel und den am Ende des Koaxialkabels liegenden Sender oder Empfänger fließen. Sobhe Zusatzströme beeinflussen die Impedanz der Antenne, ihre Fähigkeit zur Aussendung von Wellen oder zum Empfang von Wellen und ihre Symmetrie. Letzteres erzeugt in bekannter Weise störende Mantelwellen auf der Halterung H.

Um diese Zusatzströme zu vermeiden, werden die Verbindungen 3-4 und 2-5 durch zwei voneinander isolierte Drähte nach der F i g. 2 hergestellt, die miteinander verdrillt werden und die geforderte Zweidrahtleitung bilden. Dieses Drahtbündel wird dann wie in F i g. 3 durch geeignete Wahl von Drahtlänge, Windungszahl und Windurchsdurchmesser zu einer für den betreffenden Frequenzbereich geeigneten Drossel aa^gewickelt. Diese Drossel verhindert die unerwünschten Ströme zwischen den Antennenleitern A, B und C, weil sie für diesen Stromweg hochohmig ist. Dagegen haben die Wege 3-4 und 2-5 guten Stromdurchgang, weil sie eine nahezu homogene Zweidrahtleitung bilden. Die Symmetrie der Antenne erfordert es, daß die an den Punkten 1 und 2 auf die Antenneleiter fließenden Ströme exakt gleich sein müssen und dit:s ist dann der Fall, wenn der aus dem Dreipoi am Punkt 3 austretende Strom dem passiven Teil der Antenne am Punkt 2 wieder zugeführt wird.

Eine solche Mehrfachdrossel ist für eine andersartige Anordnung in einem Sender in der Zeitschrift für Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, Bd. 51 (1938), S. 52—59, dort die Abb. 5. 11 und '2, beschrieben worden. Die Mehrfachdrossel dient in der zitierten Anordnung zur Zuleitung mehrerer verschiedener Gleichspannungen an Punkte einer Schaltung, zwischen denen keine hochfrequente Wechselspannung besteht. Im Fall nach der Erfindung liegt zwischen den Anschlüssen des Drosseleingangs und auch zwischen den Anschlüssen des Drosselausgangs eine hochfrequente Wechselspannung, die über die ;»ls Leitung wirkenden Drähte der Mehrfachdrossel durch die Drossel hindurch übertra-In einer vorteilhaften Form der Erfindung steigert man die Wirksamkeit der Drossel dadurch, daß man einen magnetischen Kern, z. B. aus Ferrit, in die Drossel schiebt Eine solche Anordnung findet man für eine andere Aufgabenstellung in Meinke-Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 3. Auflage, Berlin 1968, dort Abschnitt E, Abb. 20.1. Dort wird eine entsprechende Anordnung verwendet, um mit einer symmetrischen Quelle LJ1 einen unsymmetrischen Verbraucher R 2 oh-

ne Zwischenschaltung eines Verstärkers zu speisen. In der vorliegenden Erfindung liegt an den symmetrischen Antennenklemmen 1 und 2 zunächst ein unsymmetrischer Dreipol Tderart, daß zwar immer noch die Antennenklemme 2 direkt mit dem Massepunkt 5 verbunden ist, dagegen die Antennenklemme 1 nur über den zwischengeschalteten Transistor T mit dem Punkt 4 verbunden ist

Noch wirkungsvoller wird die drosselnde und dämpfende Wirkung magnetisch wirksamer Kerne für die unerwünschten Querströme, wenn man das Drahtbündel durch Löcher des magnetischen i^rns zieht Eine Anordnung, bei der ein einzelner Leiter durch ein Loch einer Platte aus einer magnetisierbaren Substanz läuft, ist als Grundidee bereits in der DE-PS 8 64 891 beschrieben. Führt man mehrere Drähte gleichzeitig durch das gleiche Bohrloch, so tritt ein zusätzlicher Effekt insofern auf, als Ströme der Leiter, die das Bohrloch in gleicher Richtung durchfließen, in der Platte durch Dämpfung und durch Induktionswirkung behindert werden, dagegen Ströme entgegengesetzter Richtung v/esentlich weniger. Eine Ausführungsform zeigt schematisch F i g. 4. Ein magnetisch wirksamer Block enthält Bohrlöcher, durch die das Drahtbündel in Form einer Spule hindurchgezogen wird. Bei jedem Durchgang durch ein Bohrloch verläuft das magnetische Feld der unerwünschten parallelen Ströme vorzugsweise in der magnetischen Substanz und hat dabei hohe Verluste, wenn man ein für den betreffenden Frequenzbereich gut absorbierendes Material verwendet. Das völlig andersartige magnetische Feld der erwünschten, gegenläufigen Ströme der verdrillten Zweidrahtleitung hat den Hauptteil seiner magnetischen Energie zwischen den beiden Leitern in der Luft des Bohrloches. Die Zweidrahtleitung wird daher durch einen magnetischen Kern nur wenig gedämpft. Der magnetische Kern kann selbstverständlich verschiedenartige Fon.ien haben.

Es können in der Anordnung von F i g. 3 und 4 auch mehr als zwei verdrillte Drähte in einer Mehrfachdrosse! verlaufen. Die weiteren Drähte lassen sich beispielsweise verwenden, um Gleichspannungen, Steuerspannungen und/oder Regelspannungen dem Antennenverstärker zuzuführen. Diese Notwendigkeit besteht z. B., wenn der Verstärker in seiner Verstärkung gerege'; werden soll oder wenn der Verstärker Varaktordioden enthält, mit deren Hilfe Impedanzen verändert oder Resonanzen eingesteli' werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Symmetrische Antenne in Form einer Leiterschleife mit einem direkt, d. h. ohne längere Zuleitungen, zwischen ihre Eingangsklemmen geschalteten aktiven Dreipol aus einer Kombination aktiver und passiver Bauelemente, wobei eine koaxiale Speiseleitung an einer der Speisestelle der Antenne gegenüberliegenden Stelle auf die Antennenschleife trifft, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der koaxialen Speiseleitung und dem aktiven Dreipol (T) quer durch die Leiterschleife durch eine Mehrfachdrossel erfolgt, wobei die Mehrfachdrossel mindestens zwei voneinander isolierte Drähte enthält, die miteinander eine Leitung bilden, und dieses Drahtbündel zu einer gemeinsamen Drosselspule aufgewickelt ist

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da? die Mehrfachdrossel auf einen bei der Betriebsfreßiünz magnetisch wirksamen Kern, z. B. aus Ferrit, gewickelt ist.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern in allen oder einigen Abmessungen größer ist als die Mehrfachdrossel und das Drahtbündel ganz oder in einem Teil seiner Länge innerhalb von Bohrungen des Kerns liegt.

4. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne ein Faltdipol ist.

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltdipol an den Enden kapazitiv belastet ist.

6. Antenne nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachdrot el einen zusätzlichen isolierten Leiter enthält, über den eine Spannung zur Regelung der Verstärkung des aktiven Dreipols geführt ist.

7. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachdrossel einen zusätzlichen isolierten Leiter enthält, über den eine Spannung zur Einstellung der Kapazität einer Varaktordiode geführt ist.