DE2026451C3 - - Google Patents

Description

!!eschenen Neuverteilung der Leistung zwischen den Falls die Ebenen eine verhältnismäßig geringe An·

Strahlergruppen. erschwert den Abgleich der An- zahl von Strahlern enthalten, kann trotzdem ihrt tenne und ergibt schlechtere elektrische Kennwerte 60 Strahlungscharakteristik gleichmäßiger, d. h. die Welder Antenne im Vergleich mit ihren errechneten ligkeit der Strahlungscharaktcristik der ganzen Mehr Daten. ebenen-Sendeantcnne kleiner gemacht werden, inden

Ls Nt ferner bereits bekanntgeworden (vgl. GB-PS die Lehre des Anspruchs 3 benutzt wird. Dabei is 5 V)f)(i2). eine Sendeantenne mit zwei oder mehr an es für sich nicht mehr neu (vgl. FR-PS 12 52 216 ι inem vertikalen Antennenträger übereinander ange- 65 1. Zusatz. Nr. 77 423), bei einer Antenne mit Sektor nnineis.11 Strahleiebenen, bei der jede l.bene η radiale Strahlungsdiagramm ein aktives Element durch z.we üquulistanie MmiUiiespeiMe I Inipol-Slrahler enthält. passive Elemente einzurahmen, vwiiv; .Ι,· Snail!..! beider F hen en jeweils in gleicher Bei allen erwähnten Ausführungsbeispielen de

erfindungsgemäßen Antenne wird die EMK, die in den Ebenen als auch das Vorzeichen der regeimäßi-

jedem beliebigen Strahler von benachbarten Strahlern gen Phasenänderung beim übergang von Ebene zu

der benachbarten Ebene erregt wird, infolge ihrer Ebene beliebig gewählt werden können. Die Strahler

Speisung mit um 180° phasenverschobenen Strömen 19 der mittleren Ebene IG sind am Trägerumfang im

kompensiert. Gleiche Bedingungen tür alle Strahler 5 ., . , ψ „ _co.. ... ,

gewährleisten ihre gleichen Eingimgswiderstände _und Abstand von _T = 22,5° aquid.stant angeordnet.

damit auch gleiche Verteilung auf einzelne Strahler Der Abstand zwischen den Ebenen 2 bis 9, 11 bis

der Leistung, die der Antenne zugeführt wird. 118 wird je nach den Anforderungen an die vertikale

Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungs- Strahlungscharakteristik der Antenne, dem Durchbeispielen für Fernseh-Sendeantennen mit Rund- und io messer des Trägers 1 und der Anzahl der Strahler 19 Sektor-Strahlung sowie für FM-UKW-Rundfunk- in den Ebenen gewählt Der Abstand der mittleren antennen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Ebene 10 von den benachbarten Ebenen 9 und 11

F i g. 1 die Ansicht des mittleren Teils der erfin- kann etwas größer sein.

dungsgemäßen Mehrebenen-Sendeantenne mit Rund- Als Beispiel für eine Antenne mit Sektor-Strah-

Strahlung, 15 lungscharakteristik soll nun eine Antennenkonstruk-

Fig. 2 die gegenseitige Anordnung der Strahler tion mit vier Ebenen 20 ... 23 (Fig. 3) betrachtei

derselben Antenne sowie die Phasenwinkel des die werden, die am zylindrischen Träger 24 mit einem

Strahler speisenden Stromes (Draufsicht der Ebenen), Durchmesser von 1,17 A₀ angeordnet sind.

Fig. 3 die gegenseitige Anordnung der Strahler Jede Antennenebene umfaßt im gewählten Beispiel

und Phasenwinkel ihres Speisestromes bei der erfin- " drei (n = 3) aktive Strahler 25, die innerhalb eines

dungsgemäßen Antenne mit einer gerichteten Strah- Sektorwinkels kleiner als 360° äquidistant befestigt

lungscharakteristik (Draufsicht der Ebenen), sind und mit gleichphasigen Strömen gespeist werden.

F i g. 4 die gegenseitige Anordnung der Strahler Im gegebenen Ausführungsbeispiel einer Antenne

und passiver Elemente der erfindungsgemäßen An- beträgt der Sektorwinkel für die äquidistante Anord-

tenne für UKW-FM-Rundfunk (Draufsicht der Ebe- »5 nung der Strahler 25 180'. Der Winkel, um den die

nen), Strahler 25 von der höher liegenden Ebene zur unte-

F ig. 5 die horizontale Strahlungscharakteristik _cu . , , . , . , , , - . Ψ -,-,ς-,

■„„cu α -c- ι j-ij .π. α ren Ebene azimutal versetzt sind, betragt-7-= 22,5 .

einer Ebene der in F1 g. 1 und 2 dargestellten An- 4

tenne, und die Phasenwinkel der Speiseströme nehmen da-

F i g. 6 eine horizontale Rund-Strahlungscharakte- 30 bei um 90° gleichmäßig zu.

ristik der Antenne nach F i g. 1 und 2, Die Antenne mit passiven Elementen in jedei

F i g. 7 eine horizontale Sektor-Strahlungscharak- Ebene wird an einem Ausführungsbeispiel einei

teristik der Antenne nach Fig. 3, UKW-FM-Rundfunkantenne für den Bereich von 88

Fig. 8 eine horizontale Rund-Strahlungscharakte- bis 108 MHz veranschaulicht,

ristik der Antenne nach Fig. 4. 35 Die Antenne ist an einem zylindrischen Träger 2(i

Ais Beispiel für die Benutzung der erfindungs (Fig. 4) mit dem Durchmesser von 0,14 A_n angeord-

gemäßen Antenne für den Fernsehfunk mit Rund- riet und umfaßt acht Ebenen 27 ... 34 mit aktiver

Strahlung wird nachstehend eine Antenne für das Sitrahlern 35. Jede Ebene enthält η stromgespeiste

Fernsehband III (174 bis 230 MHz) beschrieben. Strahler 35.

Die Antenne ist um einen zylindrischen Träger 1 4° Im gewählten Beispiel enthält jede Ebene zwe

(Fig. 1) mit einem Durchmesser von 1,17A_n ange- (n = 2) Strahler 35, die in einem Winkelabsiand vor

ordnet (wobei A_n die Wellenlänge bei der Mitten- y = 180^c äquidistant angeordnet sind und mit gleich-

frequenz des Arbeitsbereichs bezeichnet) und besteht phasigen Strömen gespeist werden,

aus einer ungeraden Anzahl von Ebenen, nämlich Jede Ebene enthält außerdem in unmittelbare!

siebzehn Ebenen 2 bis 18 (Fig. 2) mit Strahlern 19. 45 Nähe der Strahler 35 und entsprechend ihrer Anzah

Nötigenfalls kann der Antennenträger als viel- zwei passive Elemente 36, die ebenfalls äquidistan

flächiges Prisma ausgeführt werden. angeordnet sind und eine azimutale Versetzung un

Die Anzahl der Strahler in einer Ebene wird für 45° in bezug auf die Strahler 35 aufweisen. Der azi-

jede Antennenausführung auf Grund des Antennen- mutale Versetzungswinkel der Strahler 35 von einei

trägerumfangs und der an die Welligkei* der Strah- 50 _Ebene Ψ _{Ayi und die pha}.

lungscharakteristik gestellten Forderungen bestimmt. ^ö ° 4

Jede der Antennenebenen 2 bis 9 und 11 bis 18 sen des Speisestromes ändern sich dabei gleichmäßig; besteht aus η (im gewählten Ausführungsbeispiel um 90°. Der Versetzungswinkel der passiven Eiert — 4) in bezug auf die Trägeroberflnche radial an- mente 36 bezüglich der aktiven Strahler 35 kann vergeordneten aktiven Strahlern 19, die mit gleichphasi- 55 schieden sein und hängt im allgemeinen vom Durchgen Strömen gespeist werden und am Trägerumfang messer des Trägers 26 ab.

äquidistant befestigt sind. Die Strahler 19 dieser Ebe- Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht siel

nen sind in azimutaler Richtung bezüglich der Strah- auf die Antenne mit Rund-Strahlungscharakteristik

,jr,,,-· j «;· , , ^ψ το co Die passiven Elemente können aber nöticenfalls ir

ler der folgenden Ebene um den Wmkel^= 22,5 _{6o den} ^^ _{yon Amennen mit S}e_kl0I-Strahlung ein-

versetzt, wobei der Winkel ψ zwischen benachbarten gebaut werden.

Strahlern einer Ebene im gegebenen Fall gleich 90° Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der ge·

ist. Dii; Phasenwinkel der Speiseströme für die Strah- maß der Erfindung aufgebauten Antenne die ir

lcr 19 nehmen regelmäßig von der Ebene 2 zur F i g. 1 und 2 dargestellt ist, wird die Sti.slilungs Ebene 3, von der Ebene 3 zur Ebene 4 us.w. um 65 charakteristik einer Ebene /.ur Betrachtung heran

90° ab. gezogen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß sowohl die Rieh- Jede beliebige Antennenebene, außer der mittlerer

tung der regelmäßigen Versetzung von Strahlern in Ebene, bildet eine mehrzipfelige Strahhmjjscharakte

ristik mit 2 η Zipfeln, die durch die Funktion F gleiche Form, ist aber wegen der azimutalen Ver-

((/■■) — cos/ig' beschrieben werden kann, wobei φ den setzumg ihrer Strahler 25 um den Winkel von 45°

Winkel in der azimutalen Ebene bedeutet. Bei einer azimutal verschoben. Die Summierung der Felder

Antenne, die in den Ebenen 2... 9 und 11 ... 18 beider Ebenenpaare 20, 21 und 22, 23, die azimutal

(Fig. 2) vier Strahler 19 hat, weist die Strahlungs- 5 um 45° versetzt sind, ergibt ein Sektor-Diagramm 39'

charakteristik einer Ebene die in Fig. 5 gezeigte (Fig. 7) mit einem Versorgungssektor, der etwas

Form auf. mehr als 180° umfaßt.

Die Versetzung der Strahler 19 der benachbarten Diie bei der Mittenfrequenz des Bandes aufgenom-

_, , „,. , , Ψ _Λ- co ι .j i-»„i mem: Strahlungscharakteristik 39 dieser Antenne

Ebene um den Winkel _T = 22,5° kommt der Dek- _w ^ _{im Versor}J_{ungssektor eine Welligke}i_t von unter

kung der Nullstellen und Maxima der Strahlungs- ± 1,5 dB und im Frequenzband ±0.15 fo von untei

Charakteristiken gleich, und im Zusammenhang mit ±1,5 dB auf.

der Phasenverschiebung des Speisestromes um 90° Das Prinzip der Bildung einer Rund-Strahlungs-

führt dies zur Bildung einer Rund-Strahlungscharak- charakteristik der Antenne nach F i g. 4 mit den

teristik dieser Ebene. *5 stromgespeisten Strahlern 35 und den passiven E¹Je-

Die bei der Mittenfrequenz des Bandes gemessene menten 36 ist ähnlich dem beschriebenen Prinzip zur

Strahlungscharakteristik 38 (F i g. 6) der Ebenen 3, Bildung der Strahlungscharakteristik der in F i g. 1

4, 5, 6 der in F i g. 2 dargestellten Antenne hat eine und 2 abgebildeten Antenne.

Welligkeit von ± 1,2 dB. Im Fernsehband III Der Einbau der äquidistant angeordneten passiven

(±0,14 fo) liegt die Welligkeit der Strahlungscharak- 20 Elemente 36 in unmittelbarer Nähe der stromgespeii-

teristik unter ± 1,8 dB. sten Strahler 35 führt zur Beseitigung der Strahlungs-

Die Bildung einer Rund-Strahlungscharakteristik nullstellen in der Charakteristik 37 einer Ebene. In der mittleren Ebene 10 kann auf ähnliche Weise er- diesem Fall werden die Strahlungsspitzen in der folgen. Die zu dieser Ebene gehörenden Strahler 19 Strahlungscharakteristik der Ebenen 27, 29, 31 und mit Speisetromphasen 0 und 180^c bilden in ihrer 25 33 nicht mit den Nullpunkten, sondern mit Minimum-Form und ihren Phasen identische Strahlungscharak- pegeln in der Strahlungscharakteristik der Ebenen teristikei., die sich mit der Funktion F (qr) = cosny 28, 30, 32 und 34 zur Deckung gebracht. Die gebeschreiben lassen. meirisame Strahlungscharakteristik eines beliebigen

Die Strahlungscharakteristik der mit den Speise- Ebenenpaares, bei dem sich die Speisestromphasen

Stromphasen 90 und 270° gespeisten Strahler 19 ist 3° um 90° unterscheiden, weist eine geringe Welligkeit

• v> j ,„■ , , Ψ .. ς - „ _al , T->,„^K ^auc;h bei einer relativ kleinen Anzahl von Strahlern

im Raum um den Winkel -τ- = 22,5 versetzt. Durch ,_ . - c_Ke„„ „ f

die Phasenversetzung um 90° bei den Feldern, die Die Summierung weiterer Strahlungsfelder aller

von diesen Strahlergruppen erzeugt werden, ist die Ebenenpaare der Antenne erfolgt entsprechend den resultierende Strahlungscharakteristik der Ebene 10 35 für die Antenne nach Fig. 1 und 2 beschriebenen auch ungerichtet. Grundsätzen. Die bei der Mittenfrequenz des Bandes

Eine derartige Anordnung kann zur Folge haben, gemessene Strahlungscharakteristik 40 (F i g. 8) der daß im Antennengewinn in den Richtungen, die sich Antenne hat eine Welligkeit von ±0,8 dB. Bei Ra.ndum den Winkel von 22,5° unterscheiden, einige Un- frequenzen des Bandes ±0,1 fo liegt die Welligkeit terschiede vorkommen, die Nullstelleneinrichtungen 40 der Strahlungscharakteristik unter +1.IdB.
in der vertikalen Strahlungscharakteristik bei den Eine wesentliche Abschwächung der Verkopplung

erwähnten Winkeln divergieren und im Ergebnis die zwischen den Strahlern durch Kompensation der ein-Welligkeit der azimutalen Sirahiungscharakteristik gestreuten EMK und die Benutzung der 90^o-Phasenunter Höhenwinkeln vergrößert wird, die* vom Hori- verschiebungen im Speisesystem der erfindungsgemäzont abweichen. 45 ßen Antenne gewährleisten eine sehr gute Anpassung

Die erwähnten Abweichungen der Strahlungs- des Antenneneinganges an die Speiseleitung und diagramme der Antenne für verschiedene Horizontal- garantieren die Einhaltung von hohen elektrischen winkel sind durch eine zusätzliche Versetzung der Kennwerten in einem breiten Frequenzbereich.
Strahler 19 in den Ebenen 2, 9, 11 und 18 um den Bei Benutzung der erfindungsgemäßen Antenne ir

Winkel J = 4° beseitigt. Die Richtungen der zusatz- 50 jedem beliebigen Fernseh-Frequenzband zeichnet sieb liehen Versetzung der Strahler 19 in den erwähnten die Strahlungscharakteristik innerhalb des ganzer Ebenen sind in F i g. 2 gezeigt Bandes durch geringe Welligkeit aus.

Die Bildung der gerichteten Strahlungscharakte- Die für die Antenne benutzten Unipol-Strahle:

ristik der in F i g. 3 dargestellten Antenne erfolgt im sind durch geringen Windwiderstand und einfachei Prinzip wie nachstehend beschrieben: 55 Aufbau gekennzeichnet Ihr Eingang kann verhältnis

Die Strahler 25 jeder Ebene 20 ... 23 sind inner- mäßig leicht vor Witterungseinwirkungen geschütz halb des Sektorwinkels von 180° äquidistant ange- werden,

ordnet Die Strahlungscharakteristik der Ebenen ist Beim Bau von Fernsehstationen für mehrere Pro

unsymmetrisch. Die resultierende Strahlung der zwei gramme gewährleistet die Benutzung von Rohren mi benachbarten Ebenen 20 und 21 weist eine schwache 60 großem Durchmesser Für Antennenträger die gefoi Bündelung innerhalb eines SektorwinkeLs auf, deT derte Steifigkeit der ganzen Antennenanlage und di etwas kleiner als 180° ist Die Strahlungscharakte- Senkung der Windbelastung für die Tragerkonstrul! ristik der zwei anderen Ebenen 22 und 23 hat die tion.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Drehrichtung gegeneinander winkelversetzt und die Patentansprüche: Phasen der Drehströme zwischen den beiden Ebenen in gleichem Sinn um 90° verschoben sind. Die Strah-

1. Sendeantenne mit mehr als zwei an einem ler jeder Ebene werden mit phasenungleichen Strövertikalen Antennenträger wenigstens annähernd 5 men gespeist. Durch die Verschiebung der Strahler rjunden Querschnitts übereinander angeordneten der einen Ebene gegenüber den Strahlern der anderen StrahJerebenen, bei der jede Ebene η radiale äqui- Ebene soll die Phasennacheilung des Feldes kompendistante stromgespeiste Unipol-Strahler enthält, sieri werden.

wobei die Strahler aufeinanderfolgender Ebenen Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ganz

jeweils in gleicher Drehrichtung gegeneinander i° allgemein eine Sendeantenne der eingangs genannten winkelversetzt sind und die Phasen der Speise- Art mit mehr als zwei Sirahierebenen zu schaffen, ströme von Ebene zu Ebene jeweils im deichen bei der die EMK in jedem Strahler einer bestimmten Sinn um 90° verschoben sind, dadurch ge- Strahlerebene, die von den Strömen der in der Nähe k e η η ζ e i c h η e t, daß die Strahler jeder Ebene liegenden Strahler der auf beiden Seiten dieser begleichphasig gespeist sind und daß der Verset- 15 stimmten Ebene vorgesehenen benachbarten Ebenen zuiigswinkel der Strahler ein Viertel des Winkels erregt wird, kompensiert wird, zwischen benachbarten Strahlern innerhalb jeder Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des

Ebene beträgt. Anspruchs 1 gelöst.

2. Sendeantenne nach Anspruch L dadurch Indem bei der erfindungsgemäßen Sendeantenne gekennzeichnet, daß die Strahler (25) in einem 20 eine Kompensierung der EMK's erzielt wird, die in Sektorwinkcl kleiner 360° äquidistant angeordnet jedem Strahler von nahegelegenen Strahlern der besind, nachbanen Strahlerebenen erregt werden, werden die

3. Sendeantenne nach Anspruch 1 ode·- 2, da- Kopplungen zwischen den Ebenen der Antenne bedurch gekennzeichnet, daß in jeder Ebene in un- deutend geschwächt, wird somit die Leistung auf die mittelbarer Nähe der Strahler (35) gleich viele 25 einzelnen Ebenen gleichmäßiger verteilt, kann die passive Elemente (36) angeordnet sind. Einstellung der Sendeantenne vereinfacht werden und

wird schließlich auch die Anpassung der Ebenen an die Speiseleitungen verbessert. Demgegenüber ist es bisher lediglich noch bekanntgeworden (vgl. DT-AS

30 10 25 947), bei einer Sendeantenne mit mehreren

Strahlerebenen, die jeweils eine eigene Strahlergruppe aufweisen, die Antennen übereinanderliegender Ebenen so gegeneinander zu verdrehen, daß jeweils ein Maximum des einen Strahlungsdiagramms auf ein

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sendeantenne 35 Minimum des anderen Strahlungsdiagramms fällt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Falls die Mehrebenen-Sendeantenne in hügeligem

Eine derartige Sendeantenne ist insbesondere für Gelände in der Nähe von Gewässerufern aufgestellt Fernsch- und UKW-Sender mit Frequenzmodulation wird oder falls eine Senkung des Rauschpegels von geeignet. benachbarten Sendestationen, die in einem benach-

Es sind Sendeantennen (z. B. SU-Erfinderschein 40 harten Kanal oder in 1 achbarten Kanälen strahlen, 180 648, Klasse 21a⁴ 61/01) bekannt, bei denen jede erforderlich ist, ist ein einseitig ausgerichtetes Strah-Strahlcrcbcnc eine Anzahl von stromgespeisten Sti ah- lungsdiagramm mit der hauptsächlichen Strahlung lern enthält, die in bezug auf die Antennenträger- innerhalb eines vorgegebenen Sektors zweckmäßig, oberfläche radial gerichtet sind. Zu diesem Zweck wird von der Lehre des An-

Bei diesen Antennen sind die Strahler jeder Ebene 45 Spruchs 2 Gebrauch gemacht. Li diesem Zusammen- in zwei Gruppen so eingeteilt, dal.! die Strahler einer hang ist noch ein Strahler bekannt (vgl. DT-AS Gruppe .ich zwischen den Strahlern der anderen 10 24 586), insbesondere für ultrakurze elektrische Gruppe befinden und innerhalb jeder Gruppe mit Wellen, der aus wenigstens zwei in gleicher Ebene Strömen gleicher Amplitude und Phase gespeist wer- liegenden Strahlungselementen besteht, wobei jedes ilen. Die Phasen der die Gruppen speisenden Ströme 5° Strahlungselement als Interferenz-System ausgebildet unterscheiden sich um 90 . Die Erzegung einer un- ist und diese Systeme in voneinander verschiedenen gerichteten Strahlung in horizontaler Ebene ist bei Richtungen derart angeordnet sind, daß die Strahilerartigen Antennen wegen der Verkopplung zwi- lungsintensität der Interferenz-Systeme innerhalb >chen nahe zueinanderliegcndcn und mit phasen- eines schmalen Bereichs um cMo Winkelhalbierende ungleichen Strömen gespeisten Strahlern erschwert. 55 zwischen zwei benachbarten Hauptstrahlrichtungen clic aus diesem Grund einen unterschiedlichen Ein- weigstens annähernd von ihrem Maximalwert auf den gang<-widerstand aufweisen. Dies führt zur unvorhcr- Wert Null abnimmt.