DE19749750A1

DE19749750A1 - Self-supporting tubular mast antenna for navigation system transmitter

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Publication number: DE19749750A1
Application number: DE1997149750
Authority: DE
Inventors: Hans E Dr Ing Speckter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: DE19749750B4

Abstract

The antenna has an upper tube section (2) made of insulating material such as fibre reinforced plastics, and an extension coil for electrically extending the antenna. The extension coil is formed as a cylindrical coil (1) inside the upper insulating tube section.

Description

field of use

Die Erfindung betrifft eine selbsttragende Rohrmastantenne mit einem aus isolierendem Material bestehenden oberen Rohrabschnitt sowie mit einer die Antenne am Mastkopf elektrisch verlängernden Spule, vorzugsweise ge eignet für Sendeanlagen in Funknavigationssystemen, die im oberen Lang wellenband ab etwa 200 KHz und im unteren Mittelwellenband bis etwa 500 KHz betrieben werden. Sendeantennen in derartigen Systemen müssen Lei stungen von einigen Watt bis zu mehreren 100 Watt abstrahlen, um Reich weiten von etwa 50 km bis 500 km zu erzielen bei einer Mindestfeldstärke am Empfangsort von etwa 50 bis 100 µV/m.The invention relates to a self-supporting tubular mast antenna with one insulating material existing upper pipe section as well as with a the antenna on the mast head electrically extending coil, preferably ge is suitable for transmitters in radio navigation systems in the upper long waveband from about 200 kHz and in the lower medium wave band up to about 500 KHz operated. Transmitting antennas in such systems must have Lei Radiate from a few watts to several 100 watts to get rich ranges from about 50 km to 500 km with a minimum field strength at the receiving point from about 50 to 100 µV / m.

Purpose of the antenna

Funknavigationssysteme dienen der Sicherheit der Navigation in der Schiff fahrt und der Luftfahrt. Solche Systeme müssen daher hohe Forderungen an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit erfüllen. Dies gilt in ganz besonderem Ma ße für die Sendeantenne, da sie im Gegensatz zu den übrigen Systemkom ponenten im allgemeinen nicht gedoppelt ist, d. h. im Fehlerfalle kann nicht auf eine Reserveantenne umgeschaltet werden. Andererseits ist es gerade die Sendeantenne, die von allen Systemkomponenten durch Umwelteinflüs se, insbesondere im rauhen Seeklima hoch beansprucht wird.Radio navigation systems serve the safety of navigation in the ship driving and aviation. Such systems therefore have high demands Meet reliability and availability. This is particularly true esse for the transmitting antenna, since in contrast to the other system com component is generally not duplicated, i. H. in the event of an error, it cannot can be switched to a reserve antenna. On the other hand, it is straight the transmitting antenna, which is affected by all system components due to environmental influences se, especially in the harsh maritime climate.

State of the art

Eine robuste, vielseitig einsetzbare Antenne steht bisher nicht zur Verfü gung. Vor über 70 Jahren haben Seezeichenverwaltungen in verschiede nen Ländern die ersten Seefunkfeuer errichtet, die es der Seeschiffahrt er laubten, durch Funkpeilung den Standort in küstennahem Gewässer zu be stimmen. Ein bis zwei Jahrzehnte später mit dem Beginn der Luftfahrt wur den auch Flugfunkfeuer zur Funkpeilung in der Flugnavigation errichtet. Diese Navigationsfunkdienste wurden international standardisiert und ein geführt. Funkpeiler gehören bis heute zur Pflichtausrüstung in der See schiffahrt und Luftfahrt. Weltweit sind über 1000 See- und Flugfunkfeuer aufgebaut worden. A robust, versatile antenna is not yet available supply. Over 70 years ago, sea mark administrations in various the first maritime radio fires to be built by countries allowed to locate in coastal waters by radio direction finding voices. A decade or two later with the start of aviation which also built radio beacons for radio direction finding in flight navigation. These navigation radio services have been internationally standardized and a guided. Radio direction finders are still mandatory equipment in the sea shipping and aviation. There are over 1000 sea and aviation beacons worldwide been built up.

Die Seefunkfeuer arbeiten im Frequenzband von 283,5 bis 325 KHz, die Flugfunkfeuer im Frequenzband von ca. 200 bis ca. 500 KHz mit der Mehr zahl der Stationen im Frequenzband von 325 bis 405 KHz.The marine beacons operate in the frequency band from 283.5 to 325 kHz Aviation beacons in the frequency band from approx. 200 to approx. 500 KHz with the more number of stations in the frequency band from 325 to 405 KHz.

Im Zeitalter der Satellitennavigation mit GPS und Glonass hat die Funkna vigation mit Funkpeilern insbesondere in der Schiffahrt an Bedeutung verlo ren. Der Navigationsfunkdienst mit Seefunkfeuern wird nach und nach ein geschränkt und Seefunkfeuer werden außer Betrieb genommen.In the age of satellite navigation with GPS and Glonass, Funkna Navigation with radio direction finders is becoming less important, especially in shipping Ren. The navigation radio service with radio beacons is gradually turning on restricted and radio beacons are decommissioned.

Das freiwerdende Frequenzspektrum im Seefunkfeuerband von 283,5 bis 325 KHz steht einem neuen wichtigen Navigationsfunkdienst zur Verfügung, und zwar dem international standardisierten DGNSS Korrekturdatendienst (DGNSS = Differential Global Navigation Satellite System als Oberbegriff für Differential GPS (DGPS) und Differential Glonass (DGlonass)). Sogenannte Referenzstationen strahlen im Seefunkfeuerband DGNSS-Korrekturdaten aus, die es der Schiffahrt ermöglichen, zusammen mit den empfangenen Satellitensignalen auf wenige Meter genau zu navigieren. Damit die Korrek turdaten in jeder Phase der Navigation zur Verfügung stehen, ganz beson ders bei der schwierigen Navigation im engen Fahrwasser, muß die Verfüg barkeit des Satellitenkorrekturdienstes weit höher sein als die des Seefunk feuerdienstes. Die Forderungen liegen bei 99,5 bis 99,9% Diese hohen Forderungen an Verfügbarkeit gelten selbstverständlich auch für die Sen deantenne als wichtigem Bestandteil des Funknavigationssystems.The freed frequency spectrum in the marine radio band from 283.5 to 325 KHz is available for a new important navigation radio service, namely the internationally standardized DGNSS correction data service (DGNSS = Differential Global Navigation Satellite System as a generic term for Differential GPS (DGPS) and Differential Glonass (DGlonass)). So-called Reference stations radiate DGNSS correction data in the marine radio fire band that enable shipping, together with those received Navigate satellite signals to within a few meters. So that the correction door data are available in every phase of the navigation, especially in the case of difficult navigation in narrow waterways, the disposal must Ability of the satellite correction service to be far higher than that of the marine radio fire service. The demands are 99.5 to 99.9% of these high Availability requirements naturally also apply to the sen deantenne as an important part of the radio navigation system.

Sendeantennen für das hier zur Diskussion stehende Frequenzband um 300 KHz sind immer kurz gegenüber der Wellenlänge λ. Bei 300 KHz ist λ = 1000 m. Die Sendeantennen haben aber nur eine Höhe H von etwa 10 bis 50 m, d. h. die Antennenhöhe liegt zwischen λ/100 und λ/20. Die Anten nen stellen daher elektrisch eine Kapazität dar. Durch das Hinzuschalten der Antennenabstimmeinheit, die im wesentlichen aus einem Anpaßtrans formator und einer Spule besteht, wird die Antenne auf Resonanz abge stimmt. Erst dann fließt ein größerer Antennenstrom und die Antenne kann Leistung abstrahlen. Während die Abstimmeinheiten vom Grundprinzip her gleichartig aufgebaut sind, unterscheiden sich die bisher verwendeten An tennen vom Aufbau und der Wirkungsweise beträchtlich. Transmit antennas for the frequency band under discussion here 300 KHz are always short compared to the wavelength λ. At 300 kHz λ = 1000 m. However, the transmit antennas have a height H of only about 10 up to 50 m, d. H. the antenna height is between λ / 100 and λ / 20. The antenna Electrons therefore represent a capacitance electrically the antenna tuning unit, which essentially consists of a matching trans formator and a coil, the antenna is resonated Right. Only then does a larger antenna current flow and the antenna can Blast performance. While the voting units from the basic principle are constructed in the same way, the previously used An differ The structure and mode of operation are considerable.

Die ersten für Seefunkfeuer eingesetzten Antennen waren Langdrahtanten nen in L- oder T-Form, die zwischen zwei Bauwerken (Gebäuden oder Ma sten) aufgespannt wurden. Dies ist der einfachste Antennentyp überhaupt. Er setzt jedoch zwei Antennenträger zum Aufspannen voraus. Als weiterer Antennentyp wurden und werden heute noch abgespannte Mastantennen eingesetzt. Die Abspannseile (Pardunen) haben neben ihrer mechanischen Funktion auch eine elektrische Funktion: Sie erhöhen die Dachkapazität der Antenne. Dabei müssen in die Abspannseile lsolatoren eingefügt werden. Die Abspannseile bilden auf diese Weise einen Kapazitätsschirm. Daher wird dieser Antennentyp auch als Schirmantenne bezeichnet.The first antennas used for radio beacons were long-wire antennas L-shaped or T-shaped that lie between two structures (buildings or dimensions most) were spanned. This is the simplest type of antenna ever. However, it requires two antenna carriers for clamping. As another Antenna types were and still are guyed mast antennas used. The guy ropes (fringes) have mechanical Function also an electrical function: they increase the roof capacity of the Antenna. Insulators must be inserted into the guy ropes. The guy ropes form a capacity screen in this way. Therefore this type of antenna is also referred to as a screen antenna.

Langdrahtantennen und Schirmantennen benötigen relativ große Grund stücksflächen, die nicht an allen gewünschten Einsatzorten zur Verfügung gestellt werden konnten. Daher wurde nach technischen Lösungen gesucht, selbsttragende, d. h. nicht abgespannte Antennenmasten herzustellen. Die ses Ziel wurde vor etwa 40 Jahren erreicht, als die Technologie entwickelt war, glasfaserverstärkte Kunststoffmasten (GFK-Maste) relativ großer Länge bis etwa 10 m herzustellen. Die GFK-Masten vereinigen in sich die statische Funktion des Mastes mit der elektrischen Funktion des lsolators. Ein Metall stab auf der Mastspitze und eine um den Mast angeordnete Metallreuse bil den die Antennenkapazität.Long-wire antennas and screen antennas require a relatively large reason piece areas that are not available at all desired locations could be put. So we looked for technical solutions self-supporting, d. H. to manufacture unsupported antenna masts. The This goal was achieved about 40 years ago when the technology was developed was, glass fiber reinforced plastic masts (GRP masts) of relatively large length to produce up to about 10 m. The GRP masts combine the static Function of the mast with the electrical function of the insulator. A metal rod on the mast tip and a metal trap arranged around the mast bil the antenna capacity.

Im Gegensatz zur Langdrahtantenne und zur abgespannten Mastantenne hat die selbsttragende Mastantenne nur eine einzige lsolationsstrecke: Ein wichtiger Vorteil, denn der lsolationswiderstand der hochohmigen Antenne kann je nach Einsatzort und Wetterverhältnissen durch Verschmutzung der lsolatoren, durch einen Salzbelag im Seeklima oder durch Eisansatz bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt so weit reduziert werden, daß die An tenne keine Leistung mehr abstrahlt. Eine möglichst geringe Zahl von elek trisch parallel liegenden lsolationsstrecken ist daher von grundsätzlichem Vorteil.In contrast to the long wire antenna and the guyed mast antenna the self-supporting mast antenna has only one insulation section: one important advantage because the insulation resistance of the high-resistance antenna depending on the location and weather conditions due to contamination of the Insulators, by a salt coating in the maritime climate or by ice Temperatures below freezing are reduced so far that the An tenne no longer radiates power. The smallest possible number of elec Insulation distances lying in parallel are therefore of fundamental importance Advantage.

Ein weiterer wichtiger Entwicklungsschritt wurde erzielt durch den Einsatz einer sogenannten Verlängerungsspule am oberen Mastende direkt unterhalb der Dachkapazität. Die Induktivität der Spule verlängert elektrisch die Anten ne und erhöht auf diese Weise die wirksame Antennenhöhe h_eff, die wiederum den Strahlungswiderstand und den Wirkungsgrad der Antenne vergrößert. Another important development step was achieved by using an extension coil at the top of the mast directly below the roof capacity. The inductance of the coil electrically extends the antenna ne and in this way increases the effective antenna height h _eff , which in turn increases the radiation resistance and the efficiency of the antenna.

Die Spule ist am oberen Mastende außen auf das isolierende Tragrohr der Dachkapazität gewickelt. Die Dachkapazität besteht aus flexiblen Kapazitäts stäben, sogenannten Peitschen, die aus GFK-Material mit einlaminierter Kupferlitze bestehen. Im günstigsten Fall kann h_eff gleich der tatsächlichen geometrischen Höhe H der Antenne werden. Bei einer Mastantenne ohne Verlängerungsspule und ohne Dachkapazität ist dagegen h_eff = ½ H, weil der Strombelag auf dem Mast vom Maximum am Fußpunkt (= Einspeisepunkt) ungefähr linear bis auf Null an der Mastspitze abnimmt.The coil is wound on the upper end of the mast on the insulating support tube of the roof capacity. The roof capacity consists of flexible capacity rods, so-called whips, which are made of GRP material with laminated copper braid. In the best case, h _eff can be equal to the actual geometric height H of the antenna. In the case of a mast antenna without extension coil and without roof capacity, on the other hand, h _eff = ½ H, because the current covering on the mast decreases approximately linearly from the maximum at the base point (= feed-in point) to zero at the top of the mast.

Diese selbsttragende GFK-Mastantenne hat eine recht große Verbreitung er langt, da sie nur eine kleine Standfläche benötigt, sich einfach errichten läßt und sich durch die schlanke Bauform unauffällig in das Landschaftsbild ein fügt. Letzteres ist ein Vorteil, der bei dem zunehmenden Einfluß von Land schaftsschutzbehörden auf das Genehmigungsverfahren nicht zu unterschät zen ist. Andererseits dürfen zwei wesentliche Nachteile nicht übersehen wer den. Trotz der Verlängerungsspule ist die wirksame Antennenhöhe h_eff mit etwa 10 bis 12 m recht gering, bedingt durch die begrenzte Fertigungslänge und Festigkeit des GFK-Mastes. Die Antenne ist daher nur für kleinere Sende leistungen und Senderreichweiten geeignet. Bei dem heutigen Trend zu grö ßeren Reichweiten und Feldstärken des DGNSS-Korrekturdienstes verliert diese Antenne daher an Attraktivität.This self-supporting GRP mast antenna has a fairly large distribution, since it requires only a small footprint, is easy to erect and, thanks to the slim design, fits unobtrusively into the landscape. The latter is an advantage that should not be underestimated given the increasing influence of landscape protection authorities on the approval process. On the other hand, two major disadvantages must not be overlooked. Despite the extension coil, the effective antenna height h _{eff is} quite low at around 10 to 12 m, due to the limited manufacturing length and strength of the GRP mast. The antenna is therefore only suitable for smaller transmission powers and transmitter ranges. With today's trend towards larger ranges and field strengths from the DGNSS correction service, this antenna is losing its attractiveness.

Weiterhin ist die Verlängerungsspule ein technisch nicht unproblematisches Element. Sie wird elektrisch hoch beansprucht durch die an ihr stehende Hochspannung von 10 bis 50kV je nach Sendeleistung. Sie wird auch me chanisch hoch beansprucht, da sie als Tragrohr für die Dachkapazität dient und bei Windlast einem beträchtlichen Biegemoment standhalten muß. Schließlich ist die Spule auch dem Wetter und der UV-Strahlungsbelastung ständig ausgesetzt. Haarrisse entstehen, Feuchtigkeit dringt ein und ver schlechtert die Güte der Spule drastisch. Der Effekt ist der gleiche wie die Verschlechterung des lsolationswiderstandes; der Serienresonanzkreis wird bedämpft, der Antennenstrom nimmt ab und die abgestrahlte Leistung sinkt.Furthermore, the extension spool is not technically unproblematic Element. It is subjected to high electrical stresses due to the standing on it High voltage from 10 to 50kV depending on the transmission power. She will be me too highly stressed because it serves as a support tube for the roof capacity and has to withstand a considerable bending moment under wind load. Finally, the coil is also weather and UV radiation exposure constantly exposed. Hairline cracks occur, moisture penetrates and ver the quality of the coil drastically deteriorates. The effect is the same as that Deterioration of insulation resistance; the series resonance circuit will damped, the antenna current decreases and the radiated power drops.

Ein weiterer Nachteil, der allen bisher verwendeten Antennen gemeinsam ist, ist der fehlende inhärente Schutz vor Blitzeinwirkungen. Bei einem Blitz einschlag in die Antenne trifft die Blitzenergie praktisch ungeschwächt auf die Abstimmeinheit. Sie muß dort durch gestaffelte Maßnahmen (Funken strecke etc.) abgeleitet werden. Das gelingt nur bis zu einer bestimmten Hö he der Blitzenergie. Bei größeren Energien treten Schäden in der Abstimm einheit auf.Another disadvantage that is common to all antennas used so far is the lack of inherent protection from lightning. With a flash The lightning energy hits the antenna practically undiminished the voting unit. You must there by staggered measures (sparks distance etc.) can be derived. This only works up to a certain height hey of lightning energy. With larger energies, damage occurs in the tuning unity on.

Auch bei der Antenne mit Verlängerungsspule am Mastkopf ist die Situation ähnlich. Zwar verhindert die große Induktivität der Spule einen direkten Energiedurchtritt, der Blitz überspringt daher die Spule und setzt seinen Weg auf dem Kupferleiter, der im GFK-Mast einlaminiert ist, fort, und trifft dann wie bei den anderen Antennentypen auf die Abstimmeinheit. Der Blitz hinterläßt auf dem GFK-Mast Brandspuren, die den lsolationswiderstand nachhaltig verschlechtern können.The situation is also the same with the antenna with an extension coil on the mast head similar. The large inductance of the coil prevents direct Energy penetration, the flash therefore jumps over the coil and sets its Away on the copper conductor, which is laminated in the GRP mast, and hits then as with the other antenna types on the tuning unit. The Lightning leaves burn marks on the GRP mast, which increases insulation resistance can deteriorate sustainably.

Die Schwachstellen und Nachteile der bisher eingesetzten Antennen lassen sich in folgenden Punkten zusammenfassen:
The weak points and disadvantages of the antennas used so far can be summarized in the following points:

1) Long wire and guyed mast antennas are more effective with larger ones Height high conspicuous buildings that also have a large plot area claim and for which today hardly any construction permit can be obtained.
2) The advantageous self-supporting (not guyed) mastan tennen have only because of their previous limited construction height a low effective antenna height despite the use of an extension on the mast head. Therefore, they are only for emitting small lei suitable.
3) The insulation resistance of the antenna can be contaminated by Versal zen and icing of the insulators drop sharply, and thus the antenna ineffective do sam.
4) A simple and effective method of cleaning the insulators is through not developed here. The isolators are usually inaccessible Height.
5) The extension coil that increases the effective antenna height is in the previous antennas an element that has a high electrical, is exposed to mechanical and weather-related stress and there due to the required electrical properties in the long term.
6) The lightning protection of the antenna and tuning unit is insufficient.
7) Most of the antennas are not designed to be maintenance-friendly that maintenance and repair work take considerable time. The navigation radio service is not available during this time. Long downtimes are intolerable.

task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robuste Antenne auf der Ba sis einer selbsttragenden Mastantenne zu entwickeln, mit der es möglich ist, die Schwächen der bisher verwendeten Antennen zu vermeiden.The invention has for its object a robust antenna on the Ba to develop a self-supporting mast antenna with which it is possible to avoid the weaknesses of the antennas previously used.

Solution to the problem and further refinements of the invention

Diese Aufgabe wird bei einer selbststragenden Rohrmastantenne mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Zylinderspule ausgebildete Verlängerungsspule im isolie renden oberen Rohrabschnitt angeordnet ist.This task is carried out with a self-supporting tubular mast antenna Features in the preamble of claim 1 according to the invention solved that the extension coil designed as a solenoid in isolie renden upper pipe section is arranged.

Mit der erfindungsgemäßen mechanischen Trennung von Verlängerungsspu le und isolierendem Tragrohr werden gegenüber dem Stand der Technik ent scheidende Vorteile erzielt. So ist die Spule gut isoliert und wettergeschützt im Tragrohr untergebracht, und Spule und Tragrohr können unabhängig voneinander nach unterschiedlichen Kriterien optimiert werden, nämlich das Tragrohr nach der durch Windlast max. auftretenden mechanischen Bean spruchung und die Verlängerungsspule nach der bei hoher Sendeleistung max. auftretenden elektrischen Beanspruchung. Insbesondere können Spule und Tragrohr um ein Mehrfaches, z. B. um den Faktor 5, länger ausgebildet werden gegenüber der bisher bekannten kombinierten Lösung, bei der die Spule außen auf einem relativ kurzen Rohr gewickelt ist. Die lsolationsstrek ke wird entsprechend länger und die elektrische Feldstärke über der Spule niedriger.With the mechanical separation of extension spu according to the invention le and insulating support tube are ent compared to the prior art achieved decisive advantages. The coil is well insulated and protected from the weather housed in the support tube, and coil and support tube can be independent are optimized from each other according to different criteria, namely that Support tube after the max. occurring mechanical bean and the extension coil according to the at high transmission power Max. occurring electrical stress. In particular, coil and support tube by a multiple, z. B. by a factor of 5, longer are compared to the previously known combined solution, in which the Coil is wound outside on a relatively short tube. The isolation spread ke becomes correspondingly longer and the electric field strength over the coil lower.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are in the subclaims featured.

Figure description

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen The invention will now be explained in more detail with reference to the figures. Show it

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Antenne, Fig. 1 shows the basic structure of the antenna according to the invention,

Fig. 2 ein erstes Beispiel für die Antennenabstimmung, Fig. 2 shows a first example of the antenna tuning,

Fig. 3 ein zweites Beispiel für die Antennenabstimmung, Fig. 3 shows a second example of the antenna tuning,

Fig. 4 das Ersatzschaltbild einer Langdrahtantenne oder einer Schirm antenne bekannter Bauart ohne Verlängerungsspule, Fig. 4 shows the equivalent circuit diagram of a long wire antenna or a screen antenna known type without extension coil,

Fig. 5 das Ersatzschaltbild einer Mastantenne bekannter Bauart mit Verlängerungsspule, Fig. 5 shows the equivalent circuit of an antenna mast of a known type with extension coil,

Fig. 6 das Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Antenne mit Verlän gerungsspule, Fig. 6 shows the equivalent circuit diagram of the antenna according to the invention with delay Longer side reel,

Fig. 7 eine obere rhombusförmige Reuse als Dachkapazität und eine untere rhombusförmige Reuse als kapazitives Gegengewicht, Fig. 7 is a top rhombus Reuse as a roof capacity and a lower diamond-shaped Reuse as a capacitive counterweight,

Fig. 8 zwei Beispiele einer Reinigungsvorrichtung für den isolierenden oberen Rohrabschnitt, Fig. 8 shows two examples of a cleaning device for the insulating upper tube section,

Fig. 9 eine erste Anschlußmöglichkeit für eine Hinderniswarnleuchte, Fig. 9 is a first connection for an obstacle warning light,

Fig. 10 eine zweite Anschlußmöglichkeit für eine Hinderniswarnleuchte, Fig. 10, a second connection for an obstacle warning light,

Fig. 11 einen Schwenkmechanismus der erfindungsgemäßen Rohrmastan tenne, Fig. 11 antenna a pivot mechanism of the present invention Rohrmastan,

Fig. 12 eine Ausbildung von Abspannseilen und Fig. 12 shows an arrangement of guy ropes and

Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rohrmastantenne. Fig. 13 an embodiment of the tubular mast antenna according to the invention.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Antenne darge stellt mit Verlängerungsspule 1, isolierendem oberen als Tragrohr ausgebil deten Rohrabschnitt 2, mit der Dachkapazität in Form einer Reuse 3 und mit dem als Stahlrohr ausgebildeten unteren Rohrabschnitt 4. Zur Vervollständi gung der Übersicht sind weiterhin dargestellt: der Sender 5 mit koaxialer 50Ω-Speiseleitung 6, Anpaßtransformator 7 und Erdungsnetz 8. In Fig. 1, the basic structure of the antenna Darge invention with extension coil 1 , insulating upper as a supporting tube ausgebil Deten pipe section 2 , with the roof capacity in the form of a trap 3 and with the lower pipe section designed as a steel tube 4. To complete the overview are also shown: the transmitter 5 with a coaxial 50Ω feed line 6 , a matching transformer 7 and a grounding network 8.

Bei einer deutlichen Zunahme der Länge kann der als isolierendes Tragrohr ausgebildete obere Rohrabschnitt 2 in Weiterbildung der Erfindung aus ei nem hochfesten und gut isolierenden Material, vorzugsweise aus GFK, her gestellt werden. Vorteilhafterweise wird die bisher separat existierende An tennenabstimmeinheit in die Antenne integriert. Dabei wird die Induktivität der Verlängerungsspule um die Induktivität der Abstimmspule vergrößert. Die Verlängerungsspule 1 übernimmt damit beide Funktionen, und zwar die der elektrischen Antennenverlängerung und die der Antennenabstimmung auf Resonanz. With a significant increase in length, the upper tube section 2 , which is designed as an insulating support tube, can be made in a further development of the invention from a high-strength and well-insulating material, preferably from GRP. Advantageously, the antenna tuning unit that previously existed separately is integrated into the antenna. The inductance of the extension coil is increased by the inductance of the tuning coil. The extension coil 1 thus takes on both functions, that of the electrical antenna extension and that of the antenna tuning on resonance.

Vorteilhaft wird die Abstimmung der Antenne dadurch erreicht, daß - wie Fig. 2 zeigt - ein gut leitender Körper 20, z. B. ein zylindrisches Rohr aus Kupfer oder ein Körper mit hoher Permeabilität, z. B. ein Bündel aus Ferrit stäben, axial verschiebbar in die Verlängerungsspule 1 eintaucht. Im ersten Falle wird die Induktivität verkleinert, im zweiten Fall vergrößert. Ein Stellmo tor 21 verstellt über eine Spindel 22 den eintauchenden Körper 20. The tuning of the antenna is advantageously achieved in that - as FIG. 2 shows - a well-conductive body 20 , for. B. a cylindrical tube made of copper or a body with high permeability, for. B. a bundle of ferrite, axially displaceably immersed in the extension coil 1 . In the first case the inductance is reduced, in the second case it is increased. A Stellmo gate 21 adjusts the immersion body 20 via a spindle 22 .

Um das Gewicht dieses Tauchkörpers zu kompensieren, kann auch eine An ordnung mit zwei Tauchkörpern gewählt werden, wie Fig. 3 zeigt. Die beiden Tauchkörper 23 und 24 sind über einen Seilzug 25 und eine Seilrolle 26 mit einander verbunden und tauchen bei Betätigung des Seilzuges gegenläufig von beiden Seiten in die Verlängerungsspule 1 ein.In order to compensate for the weight of this immersion body, an arrangement with two immersion bodies can also be selected, as shown in FIG. 3. The two plungers 23 and 24 are connected to each other via a cable 25 and a pulley 26 and, when the cable is actuated, dip into the extension spool 1 from both sides in opposite directions.

Der große Fortschritt, der mit der Einbeziehung der Abstimmspule in die Verlängerungsspule erreicht wird, sei an Hand der Ersatzschaltbilder nach Fig. 4. 5 und 6 erläutert.The great progress that is achieved with the inclusion of the tuning coil in the extension coil is explained using the equivalent circuit diagrams according to FIGS. 4, 5 and 6.

Die eingerahmten Blöcke 30, 31 bzw. 32 enthalten den Sender mit Speiselei tung, die Abstimmeinheit bzw. die Antenne. E₁, E₂ und E₃ sind die Einspeise punkte der jeweiligen Antenne. Die Strecken A₁, A₂ und A₃ deuten die Lage des Antennenmastes im Ersatzschaltbild an. Darin bedeuten:
T: Transformator zur Leistungsanpassung (Anpaßtransformator 7 in Fig. 1) zwischen der 50Ω-Speiseleitung und dem Serienwiderstand der Antenne im Resonanzfall R_ges = R_E + R_L + R_S.
R_S: Strahlungswiderstand
R_E: Erdungswiderstand
R_L, R_L1, R_L2, R_L3, R_L4: Spulenwiderstände
C: Antennenkapazität
L, L₁, L₂, L₃, L₄: Spuleninduktivitäten mit L₁ = L₂ + L₃ = L₄ The framed blocks 30 , 31 and 32 contain the transmitter with feed line, the tuning unit and the antenna. E ₁ , E ₂ and E ₃ are the feed points of the respective antenna. The routes A ₁ , A ₂ and A ₃ indicate the position of the antenna mast in the equivalent circuit diagram. Where:
T: Transformer for power adaptation (matching transformer 7 in Fig. 1) between the 50Ω feed line and the series resistance of the antenna in the resonance case R _tot = R _E + R _L + R _S.
R _S : radiation resistance
R _E : Earth resistance
R _L , R _L1 , R _L2 , R _L3 , R _L4 : coil resistances
C: antenna capacity
L, L ₁ , L ₂ , L ₃ , L ₄ : coil inductances with L ₁ = L ₂ + L ₃ = L ₄

Vereinfachend sei angenommen, daß alle drei Antennen die gleiche Kapazi tät C und den gleichen Strahlungswiderstand R_s besitzen.To simplify matters, assume that all three antennas have the same capacitance C and the same radiation resistance R _s .

Am Einspeisepunkt E₁ der Antenne ohne Verlängerungsspule (Fig. 4) steht die volle Hochspannung U₁ der Antenne, z. B. 30 kV an Dieser Punkt ist im Resonanzfall sehr hochohmig in der Größenordnung von 100 KΩ. At the feed point E _{1 of} the antenna without an extension coil ( Fig. 4) is the full high voltage U _{1 of} the antenna, z. B. 30 kV at This point is very high impedance in the order of 100 KΩ in the resonance case.

Am Einspeisepunkt E₂ der Antenne mit Verlängerungsspule (Fig. 5) steht etwa 1/3 der Hochspannung an (U₂≈1/3 U₁ ), wenn die Induktivität der Ab stimmspule L₂ etwa 1/3 der Gesamtinduktivität L₂ + L₃ beträgt. Im Resonanz fall liegt die Impedanz an diesem Punkt in der Größenordnung von 10 kΩ.At the feed point E _{2 of} the antenna with an extension coil ( Fig. 5) is about 1/3 of the high voltage (U ₂ ≈1 / 3 U ₁ ) when the inductance of the voice coil L _{2 from} about 1/3 of the total inductance L ₂ + L ₃ is. In the resonance case, the impedance at this point is of the order of 10 kΩ.

Völlig anders sind dagegen die Verhältnisse an der erfindungsgemäßen An tenne (Fig. 6). Am Einspeisepunkt E₃ liegt nur eine Spannung U₃ von meist unter 100V an bei einer Impedanz im Resonanzfall von 10 bis 40 Ω, die sich als Summe der Widerstände R_ges = RE + R_L4 + R_s ergibt. Geht man von ei nem praxisnahen Gesamtwiderstand R_ges von 10 bis 20 Ω aus und beauf schlagt die Antenne beispielsweise mit einer Eingangsleistung von 100 W, so liegt die Spannung U₃ zwischen 31,6 und 44,7 V. Selbst bei einer hohen Eingangsleistung von 1000 W steigt die Spannung U₃ nur auf einen Wert zwischen 100 und 141 V.On the other hand, the conditions on the antenna according to the invention are completely different ( FIG. 6). At the feed-in point E _{3 there} is only a voltage U ₃ of usually less than 100 V with an impedance in the resonance case of 10 to 40 Ω, which is the sum of the resistances R _tot = RE + R _L4 + R _s . If one assumes a practical total resistance R _tot of 10 to 20 Ω and applies the antenna with an input power of 100 W, for example, the voltage U _{3 is} between 31.6 and 44.7 V. Even with a high input power of 1000 W the voltage U ₃ only rises to a value between 100 and 141 V.

Somit liefert die erfindungsgemäße Rohrmastantenne die weiteren Vorteile, daß zum einen die effektive Höhe der Antenne, die den Strahlungswiderstand bestimmt, den größtmöglichen Wert, bezogen auf die geometrische Höhe der Antenne, erreicht, da die gesamte Induktivität in der Verlängerungsspule am Mastkopf konzentriert ist, und zum anderen, daß die Niederohmigkeit und die niedrige Spannung am unteren Ende der Verlängerungsspule (Einspeise punkt E₃) es erlauben, die Zuführungsleitung zur Spule in einem langen leitenden Rohr zu verlegen.Thus, the tubular mast antenna according to the invention provides the further advantages that, on the one hand, the effective height of the antenna, which determines the radiation resistance, achieves the greatest possible value, based on the geometric height of the antenna, since the entire inductance is concentrated in the extension coil on the mast head, and on the other hand, that the low impedance and the low voltage at the lower end of the extension coil (feed point E ₃ ) allow the supply line to the coil to be laid in a long conductive tube.

Daraus folgt, daß der untere Rohrabschnitt als geerdetes Stahlrohr 4 aus gebildet werden kann, in welchem die Antennenzuleitung 9, 10 zur Verlänge rungsspule angeordnet ist. Ferner kann dabei der Stellmotor 27 (Fig. 3) mit der gesamten Elektronik - bestehend aus der Regel-, Anpaß- und Meßelek tronik - im unteren Teil des Antennenmastes, d. h. an leicht zugänglicher Stelle untergebracht werden. Die Wartungs- und Reparaturarbeiten können dort leicht und schnell durchgeführt werden. Die Stellgröße vom Stellmotor zur Verlängerungsspule kann beispielsweise mechanisch durch einen Seil zug oder durch einen Spindelantrieb übertragen werden.It follows that the lower tube section can be formed as an earthed steel tube 4 , in which the antenna feed line 9 , 10 is arranged for extension coil. Furthermore, the servomotor 27 ( Fig. 3) with all the electronics - consisting of the control, adaptation and Meßelek electronics - in the lower part of the antenna mast, that is, housed in an easily accessible place. Maintenance and repair work can be carried out easily and quickly there. The manipulated variable from the servomotor to the extension coil can be transmitted mechanically, for example, by a cable train or by a spindle drive.

Die Höhe der selbsttragenden Rohrmastantenne ist nur konstruktiv nicht aber elektrisch begrenzt. Nach diesem Grundprinzip können daher höhere Anten nen mit größerem Strahlungswiderstand und besserem Wirkungsgrad gebaut werden als bisher. Die vom isolierenden Tragrohr 2 getragene Dachkapazität kann konstruktiv in zwei Arten ausgeführt werden, und zwar in der bereits be kannten Art als eine Anordnung von mehreren biegsamen Kapazitätsstäben (Peitschen) oder in Weiterbildung der Erfindung als rhombusförmige Reuse 3. Sie besteht, wie Fig. 7 zeigt, aus einem vertikalen Rohr 40 und vier bis sechs in der Mitte des Rohres horizontal und gleichwinklig zueinander ange ordneten Streben 41. Rohr und Streben sind über die äußeren Endpunkte mit Drahtseilen 42, 43, 44 verbunden und verspannt. Die Reuse hat bei gleichen geometrischen Abmessungen eine größere Kapazität als eine Peitschenan ordnung.The height of the self-supporting tubular mast antenna is only structurally not but electrically limited. According to this basic principle, higher antennas can be built with greater radiation resistance and better efficiency than before. The roof capacity carried by the insulating support tube 2 can be designed in two ways, namely in the already known manner as an arrangement of several flexible capacity rods (whips) or in a further development of the invention as a rhombus shaped trap 3. It consists, as shown in FIG. 7 shows, from a vertical tube 40 and four to six in the middle of the tube horizontally and at equal angles to each other arranged struts 41. The tube and struts are connected via the outer end points with wire cables 42 , 43 , 44 and braced. The trap has the same geometric dimensions, a larger capacity than a whip arrangement.

Eine größere Antennenkapazität bietet mehrere Vorteile. Sie macht den Seri enkreis niederohmiger, die Hochspannung sinkt bei gleicher Eingangslei stung, die Kreisgüte nimmt ab und die Bandbreite entsprechend zu. Damit ist die Abstimmung weniger kritisch, und eine Verschlechterung des Isolations widerstandes ruft einen weniger starken Leistungsabfall der abgestrahlten Leistung hervor.A larger antenna capacity offers several advantages. It makes the Seri circuit with low resistance, the high voltage drops with the same input line The circle quality decreases and the bandwidth increases accordingly. So that is the vote less critical, and deterioration in isolation resistance calls for a less severe drop in performance of the radiated Performance.

Bei gegebener Reusengröße kann die Kapazität dadurch weiter erhöht wer den, daß am Reusenumfang zusätzlich zum vorhandenen sich horizontal er streckenden Drahtseil 42 weitere Seile 45, 46 parallel in geringem Abstand angeordnet werden.For a given trap size, the capacity can be further increased by the fact that on the trap circumference, in addition to the existing horizontally extending wire rope 42, further ropes 45 , 46 are arranged in parallel at a short distance.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, die Antennenkapazität durch ein kapazi tives Gegengewicht zu vergrößern. Dazu kann um das unterhalb des isolie renden Tragrohres 2 liegende Stahlrohr 4 eine zweite untere Reuse 47 in gleicher oder ähnlicher Bauform wie die obere Reuse 3 angeordnet werden (Fig. 7).Furthermore, it can be advantageous to increase the antenna capacity by means of a capacitive counterweight. For this purpose, a second lower fish trap 47 in the same or similar design as the upper fish trap 3 can be arranged around the steel pipe 4 lying below the insulating pipe 2 ( FIG. 7).

Ein hoher Isolationswiderstand der Antenne spielt für die Leistungsabstrah lung eine wichtige Rolle. Bereits eine Verschlechterung des Isolationswider standes von ∞ auf 1 MΩ kann zu einem Leistungsabfall von 1 dB führen. Auch bei einer sehr langen Isolationsstrecke wie bei dem isolierenden Trag rohr ist eine Abnahme des Isolationswiderstandes durch Umwelt- und Wet tereinflüsse, z. B. durch Versalzen, Verschmutzen oder Vereisen, nicht völlig auszuschließen. A high insulation resistance of the antenna plays for the power radiation important role. A deterioration in the insulation resistance already from ∞ to 1 MΩ can lead to a power drop of 1 dB. Even with a very long insulation section, such as with the insulating support pipe is a decrease in insulation resistance due to environmental and wet ter influences, e.g. B. by salting, soiling or freezing, not completely to exclude.

Der isolierende obere Rohrabschnitt 2 (Tragrohr) liegt in schwer zugängli cher Höhe. Eine Reinigung ist daher schwierig. Zur Lösung dieses Problems kann eine Reinigungstechnik eingesetzt werden, bei der wie in Fig. 8 darge stellt das obere Ende des Tragrohres 2 von ringförmig angeordneten Spritz düsen 50 umgeben ist. Ein Druckschlauch 53, der im Innern des Stahlrohrs 4 sowie zwischen Spule 1 und Innenwand des Tragrohrs 2 verlegt ist, leitet Reinigungsflüssigkeit über mindestens ein Rohr 51 zu den Spritzdüsen, die im Bereich des oberen Rohrflansches 52 des Tragrohres 2 angebracht sind. Die Reinigung kann während des Betriebes erfolgen, sofern eine nichtleiten de Reinigungsflüssigkeit verwendet wird.The insulating upper tube section 2 (support tube) is at a difficult height. Cleaning is therefore difficult. To solve this problem, a cleaning technique can be used, in which, as shown in FIG. 8, the upper end of the support tube 2 is surrounded by spray nozzles 50 arranged in a ring. A pressure hose 53 , which is laid inside the steel tube 4 and between the coil 1 and the inner wall of the support tube 2 , conducts cleaning fluid via at least one tube 51 to the spray nozzles, which are attached in the region of the upper tube flange 52 of the support tube 2 . Cleaning can take place during operation, provided that a non-conductive cleaning liquid is used.

Alternativ kann eine Reinigungsmethode eingesetzt werden, bei der das iso lierende Tragrohr 2 zusätzlich auch mechanisch gereinigt wird. Eine ringför mige Bürste 54 kombiniert mit Spritzdüsen ist um das Tragrohr 2 angeordnet und liegt in der Ruhestellung am unteren Rohrflansch 55 des Tragrohres. Sie kann bei Bedarf über ein außen am Stahlmast 4 angebrachtes und an Halte rungen 56 geführtes Gestänge 57 hochgeschoben werden, während gleich zeitig Reinigungsflüssigkeit zugegeben werden kann.Alternatively, a cleaning method can be used in which the insulating tube 2 is additionally cleaned mechanically. A ring-shaped brush 54 combined with spray nozzles is arranged around the support tube 2 and is in the rest position on the lower tube flange 55 of the support tube. If necessary, it can be pushed up via a rod 57 attached to the outside of the steel mast 4 and guided on holding posts 56 , while cleaning liquid can be added at the same time.

Sendeantennen sind als hohe Bauwerke in häufig exponierter Lage blitzge fährdet. Bei einem Blitzeinschlag 15 (Fig. 1) in die Reuse 3 wird die Blitz energie über eine Überschlagsstrecke (Funkenstrecke) 16 am isolierenden oberen Tragrohr 2 vorbei in das geerdete Stahlrohr 4 und dann in das Er dungsnetz 8 abgeleitet. Je zwei bis vier Elektroden 17, 18 am oberen bzw. unteren Flansch des Tragrohres bilden die Überschlagsstrecke. Die Verlän gerungsspule 1 verhindert durch ihre hohe Induktivität einen steilen Strom anstieg. Auf der abgeschirmt verlegten Antennenzuleitung 9, 10 steht daher nur eine kleine vom Blitz induzierte Spannung. Sie wird weiter durch einen Tiefpaß 12, bestehend aus Längsinduktivitäten 13 und Querkapazitäten 14, abgeschwächt, so daß am Ausgang 9 des Anpaßtransformators 7 nur noch ein üblicher Überspannungsableiter 19 zur Spannungsbegrenzung erforder lich ist. Die Querkapazitäten 14 können von der Streukapazität zwischen Antennenzuleitung 9, 10 und geerdetem Stahlrohr 4 gebildet werden.Transmitting antennas, as tall structures in frequently exposed locations, are at risk of lightning. During a lightning strike 15 ( Fig. 1) in the trap 3 , the flash energy over a flashover (spark gap) 16 past the insulating upper support tube 2 in the grounded steel tube 4 and then in the earth network 8 He derived. Two to four electrodes 17 , 18 on the upper and lower flange of the support tube form the rollover path. The extension coil 1 prevents a steep current rise due to its high inductance. There is therefore only a small voltage induced by the lightning on the shielded antenna feed line 9 , 10 . It is further weakened by a low-pass filter 12 , consisting of longitudinal inductors 13 and transverse capacitors 14 , so that only a conventional surge arrester 19 for voltage limitation is required at the output 9 of the matching transformer 7 . The transverse capacitances 14 can be formed by the stray capacitance between the antenna feed line 9 , 10 and the grounded steel tube 4 .

Bei hohen Bauwerken in der Nähe von Flughäfen ist häufig eine Hindernis befeuerung, d. h. eine Ausrüstung mit Flugwarnleuchten vorgeschrieben. Je doch ist es bei den bisher verwendeten Antennen noch nicht gelungen, mit vertretbarem Aufwand die Antennen mit Hinderniswarnleuchten auszurüsten. Bei der erfindungsgemäßen Antenne kann diese Aufgabe relativ einfach ge löst werden, weil der Einspeisepunkt 9 und die Antennenzuleitung 9, 10 nie derohmig sind und die Gesamtinduktivität in einer Spule 1 vereinigt ist.In the case of tall structures near airports, obstacle lighting is often required, ie equipping them with flight warning lights. However, the antennas used so far have not yet been able to equip the antennas with obstacle warning lights with reasonable effort. In the antenna according to the invention, this problem can be solved relatively simply because the feed point 9 and the antenna feed line 9 , 10 are never derohmig and the total inductance is combined in a coil 1 .

Die Hinderniswarnleuchte 60 (Fig. 9) ist am Fußpunkt der Reuse 3 oberhalb des isolierenden Tragrohres angebracht. Eine Stromversorgung 61 speist die Hinderniswarnleuchte. Die Doppelleitung 62, 63, 64 zwischen Stromver sorgung und Hinderniswarnleuchte wird zusammen mit der Antennenleitung 9, 10, 11 über den Anpaßtransformator 7 und die Verlängerungsspule 1 ge führt. Der Anpaßtransformator und die Verlängerungsspule erhalten dem nach je eine Wicklung aus drei parallel geführten Adern (trifilare Wicklung). In allen drei Adern wird die gleiche Hochfrequenzspannung induziert. Sie liegen daher auf gleichem Hochfrequenzpotential und beeinflussen sich ge genseitig nicht.The obstacle warning lamp 60 ( FIG. 9) is attached at the base of the trap 3 above the insulating support tube. A power supply 61 feeds the obstacle warning lamp. The double line 62 , 63 , 64 between Stromver supply and obstacle warning light is together with the antenna line 9 , 10 , 11 leads via the adapter transformer 7 and the extension coil 1 ge. The matching transformer and the extension coil each receive a winding consisting of three parallel wires (trifilar winding). The same high-frequency voltage is induced in all three wires. They are therefore at the same high-frequency potential and do not influence each other.

Bei dieser Lösung ist die Stromversorgung der Hinderniswarnleuchte galva nisch getrennt von der Antenne. Ist die Stromversorgung 61 geerdet, wie in Fig. 10 dargestellt, so kann die Hinderniswarnleuchte über die Antennenzu leitung 9, 10, 11 und die Leitung 65, 66, 67 gespeist werden. Der Vorteil die ser Ausführung besteht darin, daß auf dem Anpaßtransformator 7 und der Verlängerungsspule 1 nur zweiadrige (bifilare) Wicklungen aufzubringen sind.In this solution, the power supply to the obstacle warning light is galvanically isolated from the antenna. If the power supply 61 is grounded, as shown in FIG. 10, the obstacle warning light can be fed via the antenna feed line 9 , 10 , 11 and the line 65 , 66 , 67 . The advantage of this design is that only two-core (bifilar) windings are to be applied to the matching transformer 7 and the extension coil 1 .

Eine wichtige betriebliche Forderung, die bisher nicht oder nicht zufriedenstel lend erfüllt ist, ist die leichte Wartbarkeit der Antenne. Inspektionen und Wartungsarbeiten sind in bestimmten Intervallen durchzuführen oder es sind beispielsweise Sturmschäden an der Dachkapazität zu beseitigen. Diese Arbeiten müssen schnell durchgeführt werden können, damit die Betriebsun terbrechung nur kurz ist. Die Rohrmastantenne muß hierzu auf einfache Wei se niedergeholt und wieder aufgerichtet werden können. Diese Forderung kann, wie in Fig. 11 dargestellt, dadurch erfüllt werden, daß der Rohrmast 2, 4 um eine quer zu seiner Längsachse verlaufende horizontale Schwenkachse 70 schwenkbar ist. Die Schwenkachse liegt z. B. auf 1/5 der Gesamthöhe der Antenne.An important operational requirement, which has so far not been met or has not been satisfactorily met, is the easy maintainability of the antenna. Inspections and maintenance work must be carried out at certain intervals or, for example, storm damage to the roof capacity must be remedied. This work must be carried out quickly so that the business interruption is short. The tubular mast antenna must be able to be brought down and set up again in a simple manner. As shown in FIG. 11, this requirement can be met in that the tubular mast 2 , 4 can be pivoted about a horizontal pivot axis 70 running transversely to its longitudinal axis. The pivot axis is z. B. at 1/5 of the total height of the antenna.

Die Schwenkachse kann durch eine Stahlwelle 71 gebildet werden, die fest mit dem Rohrmast 4 verbunden ist, und die in den beiden Ständerholmen 72, 73 des gabelförmigen Antennenständers drehbar gelagert ist. Alternativ kann die Schwenkachse 70 als Stahlachse 71 auch in den beiden Ständer holmen befestigt sein, und der Rohrmast dreht sich um die feststehende Stahlachse. Eine dritte Variante besteht darin, daß die Stahlachse 71 durch zwei in den Ständerholmen befestigte Lagerzapfen 74, 75 ersetzt ist.The pivot axis can be formed by a steel shaft 71 , which is fixedly connected to the tubular mast 4 , and which is rotatably mounted in the two uprights 72 , 73 of the fork-shaped antenna stand. Alternatively, the pivot axis 70 can also be fastened in the two uprights as a steel axis 71 , and the tubular mast rotates about the fixed steel axis. A third variant consists in that the steel axle 71 is replaced by two bearing pins 74 , 75 fastened in the stator bars.

In das untere bodennahe Ende des Rohrmastes 4 ist in vorteilhafter Weise ein Ausgleichsgewicht (Gegengewicht) 76 eingesetzt mit einem solchen Ge wicht, daß sich die gesamte Antenne in einem stabilen Gleichgewicht um die horizontale Schwenkachse befindet. Trotz der niedrigen Höhe der Schwen kachse - bezogen auf die Gesamthöhe der Antenne - ist die Antenne durch diese Maßnahme nicht mehr kopflastig.In the lower end of the tubular mast 4 near the ground, a counterweight 76 is advantageously used with such a weight that the entire antenna is in a stable equilibrium about the horizontal pivot axis. Despite the low height of the swivel axis - based on the total height of the antenna - the antenna is no longer top-heavy due to this measure.

Ein Riegel 77 kann das unter Ende des Rohrmastes mit den Ständerholmen verbinden und sichert damit die Antenne in der vertikalen Betriebslage. Nach Lösen der Schraubverbindungen des Riegels kann die Antenne schnell und ohne großen Kraftaufwand zu Wartungsarbeiten niedergeholt und danach wieder aufgerichtet werden.A bolt 77 can connect this to the stand spars at the end of the tubular mast and thus secures the antenna in the vertical operating position. After loosening the bolt connections of the latch, the antenna can be quickly brought down for maintenance work without great effort and then erected again.

Die gesamte Elektronik zur Abstimmung und zum Betrieb der Antenne kann in einem Gehäuse 78 im unteren Teil des Antennenmastes direkt oberhalb des Ausgleichsgewichtes 76 untergebracht werden. Mehrere Kabel führen von außen in das Elektronikgehäuse: das 50Ω-Speisekabel, ein mehradri ges Steuerkabel und das Stromversorgungskabel. Sie müssen vom Anten nenmast gelöst werden, wenn die Antenne zu Wartungszwecken niederge holt wird. Das Lösen von Kabelverbindungen kostet Zeit und ist auch eine potentielle Fehlerquelle, wenn bei schlechtem Wetter Feuchtigkeit in die Ka belverbindungen eindringt.The entire electronics for tuning and operating the antenna can be accommodated in a housing 78 in the lower part of the antenna mast directly above the balance weight 76 . Several cables lead from the outside into the electronics housing: the 50Ω feed cable, a multi-core control cable and the power supply cable. They must be detached from the antenna mast when the antenna is pulled down for maintenance purposes. Disconnecting cable connections takes time and is also a potential source of error if moisture penetrates the cable connections in bad weather.

Diese Fehlerquelle kann dadurch ausgeschaltet werden, daß alle Kabel durch eine als Hohlwelle ausgebildete Stahlwelle 71 bzw. durch einen als Hohlzapfen ausgebildeter Lagerzapfen 74, 75 vom Ständerholm 72, 73 aus in den Rohrmast 4 und zum Elektronikgehäuse 78 geführt werden. Der Ka belweg 80 ist damit wie folgt: Vom Sender 5 kommend liegen die Kabel zu nächst im Erdreich. Sie laufen dann durch das Fundament 79 in den Stän derholm 72 oder 73 bis zu einem Anschlußkasten 81 im Ständerkopf. This source of error can be eliminated by leading all cables through a steel shaft 71 designed as a hollow shaft or through a bearing pin 74 , 75 designed as a hollow pin from the stand spar 72 , 73 into the tubular mast 4 and to the electronics housing 78 . The cable path 80 is thus as follows: coming from the transmitter 5 , the cables are next to the ground. You then run through the foundation 79 in the stan derholm 72 or 73 to a junction box 81 in the stand head.

Von dort aus ist der Kabelweg wie beschrieben. Bei dieser Kabelführung sind die Kabel auf der gesamten Strecke wetter- und blitzgeschützt verlegt.From there, the cable route is as described. With this cable routing the cables are laid weather and lightning protected along the entire route.

Das Konstruktionsprinzip der erfindungsgemäßen selbsttragenden Mastan tenne ist problemlos anwendbar bis zu Antennenhöhen von über 30 m. Bei noch größeren Antennen, insbesondere bei Einsatzorten mit extremer Wind belastung, kann es in der Antennenherstellung kostengünstiger sein, die me chanische Spitzenbelastung der Antenne durch Abspannseile abzufangen, als die Rohrabmessungen der Spitzenbelastung anzupassen. Das Funkti onsprinzip mit dem Schwenkmechanismus wird dabei beibehalten. Wichtig bei dieser Lösung ist aber die optimale Kraftaufteilung zwischen Antennen mast und Abspannseilen. Die Abspannseile müssen der elastischen Auslen kung des Mastes folgen und dabei eine progressiv zunehmende Spannkraft aufbringen. Wie in Fig. 12 dargestellt, wird dazu etwa in der Mitte jedes Ab spannseils 90 ein Zugseil 91 mit einer Zugfeder 92 angebracht, die am unte ren Teil des Antennenmastes befestigt ist. Das Abspannseil ist am Boden in einem Fundament 93 verankert. Abspannseil und Zugseil erzeugen ein Kräfteparallelogramm 94, dessen Geometrie sich mit zunehmender Spann kraft im Abspannseil verändert. Mit wachsender Windlast nimmt die Kraft im Abspannseil überproportional zur Kraft im Zugseil zu, bis das Abspannseil schließlich die maximale Auslenkung des Mastes begrenzt.The design principle of the self-supporting mast antenna according to the invention can be used without problems up to antenna heights of over 30 m. With even larger antennas, especially in locations with extreme wind loads, it can be more cost-effective in antenna production to intercept the mechanical peak load of the antenna by means of guy ropes than to adapt the pipe dimensions to the peak load. The func on principle with the swivel mechanism is retained. What is important with this solution is the optimal distribution of forces between the antenna mast and guy ropes. The guy ropes must follow the elastic deflection of the mast and apply a progressively increasing tension. As shown in Fig. 12, a pulling rope 91 with a tension spring 92 is attached approximately in the middle of each tension rope 90 , which is attached to the lower part of the antenna mast. The guy rope is anchored to the ground in a foundation 93 . Guy rope and pull rope create a force parallelogram 94 , the geometry of which changes with increasing tension force in the guy rope. With increasing wind load, the force in the guy rope increases disproportionately to the force in the pull rope until the guy rope finally limits the maximum deflection of the mast.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen selbsttragenden Rohrmastantenne in einer Seitenansicht. Die Antenne ist insgesamt 25 m hoch, davon entfallen 4 m auf die Reuse 3, 5 m auf das isolierende Tragrohr 2 (GFK-Rohr) und 16 m auf den Stahlrohrmast 4. Die 16m-Länge des Stahl rohrmastes ist in Rohrschußlängen von 5 m, 4 m, 4 m und 3 m unterteilt. Fig. 13 shows an embodiment of the self-supporting tubular mast antenna according to the invention in a side view. The antenna is a total of 25 m high, of which 4 m are for the trap 3 , 5 m for the insulating support tube 2 (GRP tube) and 16 m for the steel tube mast 4. The 16 m length of the steel tube mast is in pipe section lengths of 5 m , 4 m, 4 m and 3 m divided.

Die Schwenkachse 70 liegt in 5 m Höhe. Die obere Reuse 3 und die untere Reuse 47 haben einen max. Durchmesser von 6 m. Das Ausgleichsgewicht besteht aus Blei und beträgt etwa 2000 kg. Es ist in Barren von je 11,3 kg aufgeteilt. Im Hinblick auf eine leichte Transportfähigkeit und Errichtung der Antenne ohne schweres Baugerät ist kein Bauteil länger als 6 m und schwe rer als 1000 kg.The pivot axis 70 is 5 m high. The upper trap 3 and the lower trap 47 have a max. Diameter of 6 m. The balance weight consists of lead and is about 2000 kg. It is divided into bars of 11.3 kg each. With regard to easy portability and installation of the antenna without heavy construction equipment, no component is longer than 6 m and heavier than 1000 kg.

Claims

1. A self-supporting tubular mast antenna with a group consisting of insulating material, the upper tube portion and having an antenna electrically lengthening extension coil, characterized in that the designed as a cylindrical coil extension coil (1) is positioned within the insulate the upper pipe section (2).

2. tubular mast antenna according to claim 1, characterized in that the upper tube section ( 2 ) formed as a support tube consists of glass fiber reinforced plastic (GRP).

3. tubular mast antenna according to claim 1 or 2, characterized in that part of the extension coil ( 1 ) is provided as a tuning coil in which a highly conductive immersion body ( 20 ), preferably a cylindrical tube made of copper, or an immersion body ( 20 ) with high Permeability, preferably a bundle of ferrite rods, is axially displaceable.

4. tubular mast antenna according to claim 3, characterized in that two immersion bodies ( 23 , 24 ) axially displaceable from both sides in opposite directions in the extension coil ( 1 ) are immersed.

5. tubular mast antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the lower tube section is designed as an earthed steel tube ( 4 ) in which the antenna feed line ( 9 , 10 ) and a matching, measuring and control electronics including a servomotor ( 27 ) for the coil are arranged.

6. tubular mast antenna according to claim 5, characterized in that the control variable supplied by the servomotor ( 27 ) is mechanically transferable to the extension coil ( 1 ).

7. tubular mast antenna according to claim 5 or 6, characterized in that in the lower tube section ( 4 ) in the antenna feed line ( 9 , 10 ) longitudinal inductivities ( 13 ) and transverse capacitances ( 14 ) form a low-pass chain ( 12 ).

8. tubular mast antenna according to claim 7, characterized in that the transverse capacitances ( 14 ) from the stray capacitance between the antenna feed line ( 9 , 10 ) and grounded steel tube ( 4 ) are formed.

9. tubular mast antenna according to any one of the preceding claims, characterized in that the roof capacity of the antenna is formed by a rhombus-shaped upper trap ( 3 ) consisting of a vertical tube ( 40 ) and four to six in the center of the tube horizontally and at equal angles to each other of the arranged struts ( 41 ), the tube and struts being connected and tensioned with wire ropes ( 42 , 43 , 44 ) via the outer end points.

10. tubular mast antenna according to claim 9, characterized in that on the trap circumference in addition to the horizontally running the outer ends of the struts ( 41 ) connecting the first wire rope ( 42 ) further horizontally extending second wire ropes ( 45 , 46 ) above and below the first wire rope ( 42 ) are arranged at a short distance from this.

11. tubular mast antenna according to claim 9 or 10, characterized in that a lower trap ( 47 ) is arranged around the tubular steel mast ( 4 ).

12. Pipe mast antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the upper end of the insulating pipe section ( 2 ) is surrounded by annular spray nozzles ( 50 ), to which via at least one connecting pipe ( 51 ) and one inside the steel pipe ( 4 ) and between the extension spool ( 1 ) and the inner wall of the insulating pipe section ( 2 ) laid pressure hose ( 53 ) cleaning fluid can be conveyed.

13. Pipe mast antenna according to one of the preceding claims, characterized in that a cleaning device on the insulating Rohrab section ( 2 ) is provided, in which a combination ( 54 ) of brush and spray nozzles surrounds this pipe section ( 2 ) in an annular manner and is axially displaceable thereon.

14. Pylon mast antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating tube section ( 2 ) is provided at both ends with overlap-forming electrodes ( 17 , 18 ), the lower electrodes conductive with the steel tube ( 4 ) and the upper electrodes conductive with the Roof capacity ( 3 ) of the antenna are connected.

15. tubular mast antenna according to one of the preceding claims, characterized in that above the insulating tube section ( 2 ) an obstacle warning lamp ( 60 ) is attached, the power supply double line ( 62 , 63 , 64 ) together with the antenna feed line ( 9 , 10 , 11 ) as ei ne three-wire line is designed, which is formed on the secondary side of the adapter transformer ( 7 ) and on the extension coil ( 1 ) as a three-wire (trifi lare) windings.

16. tubular mast antenna according to claim 15, characterized in that the obstacle warning light ( 60 ), including the antenna feed line ( 9 , 10 , 11 ) via a double line ( 9 , 10 , 11 and 65 , 66 , 67 ), which is fed on the secondary side the matching transformer ( 7 ) and on the extension coil ( 1 ) is designed as a two-wire (bifilar) windings.

17. tubular mast antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular mast ( 4 ) is pivotable about a transverse to its longitudinal axis pivot axis ( 70 ).

18. tubular mast antenna according to claim 17, characterized in that the pivot axis ( 70 ) as a steel shaft ( 71 ) with the tubular mast ( 4 ) is the verbun, and in the two pillars ( 72 , 73 ) of a fork-shaped antenna stand is rotatably mounted.

19. Pipe mast antenna according to claim 17, characterized in that the pivot axis ( 70 ) as a steel axis ( 71 ) is fixed to the two uprights ( 72 , 73 ), and the tubular mast ( 4 ) is rotatably mounted about the steel axis.

20. tubular mast antenna according to claim 19, characterized in that the steel axis ( 71 ) by two in the stator spars ( 72 and 73 ) fixed journal ( 74 and 75 ) is replaced.

21. Pipe mast antenna according to one of claims 17 to 20, characterized in that the steel tube ( 4 ) carries a balance weight ( 76 ) at its bottom end.

22. tubular mast antenna according to one of claims 17 to 21, characterized in that the pivot axis ( 70 ) passes through the steel tube ( 4 ) approximately in the center of gravity of the tubular mast antenna.

23, mast tube antenna according to one of claims 17 to 22, characterized in that the steel tube ( 4 ) at the lower end with the two stands derholmen ( 72 and 73 ) via a bolt ( 77 ) in the vertical operating position can be screwed.

24. tubular mast antenna according to one of claims 18 to 20, characterized in that the steel shaft or steel axis ( 71 ) is designed as a hollow shaft or hollow axis, or the bearing pin ( 74 , 75 ) are designed as a hollow pin.

25. tubular mast antenna according to claim 24, characterized in that all the cables required for the operation of the antenna from the stand spar ( 72 , 73 ) through the hollow shaft or hollow shaft ( 71 ) or through one of the hollow pins ( 74 , 75 ) in the Inside of the tubular mast ( 4 ) up to an electronics housing ( 78 ) are guided, in which the entire adjustment, measurement and control electronics is housed.

26. Pipe mast antenna according to one of the preceding claims, characterized in that approximately in the middle of each of the mast antenna securing guy rope ( 90 ) each has a pull rope ( 91 ) with a tension spring ( 92 ) is attached, which is attached to the lower part of the antenna mast.