DE2026984C3

DE2026984C3 - Antenne mit mehreren Strahlern an einem im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Trageteil

Info

Publication number: DE2026984C3
Application number: DE19702026984
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 1000 Berlin Bruger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-05-27
Filing date: 1970-05-27
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE2026984A1; DE2026984B2

Description

Antenne mit mehreren Strahlern an einem im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Trageteil.

Beispielsweise bei aus mehreren Strahlern zusammengesetzten Rundstrahlantennen, d. h. bei Antennen mit in der Horizontalen allseitiger Ahstrahlung. und insbesondere bei solchen Rundstrahlantennen, bei denen ein möglichst kreisrundes, horizontales Strahlungsdiagramm angestrebt wird, ist es zweckmäßig, die einzelnen Strahler möglichst dicht an einer zentralen Achse anzubringen, um weiche herum die Strahler angeordnet sind. Gleiches gilt für eine Antenne mit einem Horizontaldiagramm, das einem Kreissektor angenähert sein soll. Im aligemeinen werden die Strahler an einem gemeinsamen Trageteil beispielsweise einem Tragerohr befestigt, in dem sich die Zuleitungen zu den Strahlern befinden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Zuleitungen wenigstens

■to teilweise an der Außenseife ein. -s Tragerohres in unmittelbarer Nahe von dessen Außenwandung entlangzuführen. Dadurch lassen sich die Breitenabmessungen des Trageteiles — bei einem Tragerohr also dessen Durchmesser — verringern, f-.s ist jedoch nicht möglich.

alle Zuleitungen und Speiseleiiungen an der Außenwan dung eines Trage ihres /u verlegen, wenn die Antenne eine größere Anzahl von Strahlern besit/t. die sich /um Teil in unterschiedlichen Hohen befinden, weil sich Zuleitungen in größerer Zahl diif der Außenwandung des Tragerohres gegenseitig elektrisch stören oder mechanisch behindern wurden. Ein Teil der Zuleitungen und Speiseleitungen muß demnach im Inneren des Trageteiles verlaufen, was der Reduzierung von dessen Breitenabmessungen entgegensteht.

Es ist aber auch schon eine Antenne mit mehreren im wesentlichen horizontal polarisierten, in mehrere horizontale Richtungen strahlenden Strahlern an einem im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Trageteil bekannt mit wenigstens einer Speiseleitung, von der ein

oo Teil im Abstand außerhalb des Trageteiles im wesentlichen parallel zu dessen Längsausdehnung an ihm hochgeführt ist und der restliche Teil im wesentlichen horizontal verläuft (US-Patentschrift 24 47 879).

Ausgehend von dieser bekannten Antenne ist es Aufgabe der Erfindung, die elektrischen Störeinflüsse der außerhalb des Trageteils der Antenne verlaufenden Speiseleitung zu vermindern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs I gelöst.

Dabei wurde von folgenden Überlegungen ausgegangen:

Durch das Verlegen der Speiseleitung oder -leitungen aus dem Trageteil, beispielsweise Tragerohr, wie es die oben genannte US-PS zeigt, läßt sich der im Inneren des Trageteiles für Leitungen benötigte Raum vermindern, so daQ die Breitenabmessungen des Trageteils, beispielsweise dei Durchmesser eines Tragerohrea herabgesetzt werden können. Jedoch ergibt sich durch die Verlegung der Speiseleitung bzw. -leitungen nach außen die Gefahr, daß die Strahlungsfelder der Strahler der Antenne beeinflußt werden.

Beim Erfindungsgegenstand wird diese Gefahr dadurch gebannt, daß die Speiseleitung bzw. -leitungen in einem Abstand von nicht weniger als ungefähr einer Betriebswellenlänge der Antenne vom Trageteil verlaufen. Die Speiseleitung läuft also mit Abstand ungefähr parallel zur Trageteiloberfläche und steht dabei ungefähr senkrecht zur elektrischen Feldstärke der huri/onidi polarisierten Strahler. Eine gegenseitige elektrische Beeinflussung der Strahler und d<.f Speiseleitung ist daher nicht möglich.

Zwischen dem Punkt, bis /u welchem die Speiselei· lung in einem Abstand von nicht weniger als ungefähr einer Betriebswellenlänge der Antenne /um Trageteil verläuft, und dem Verteiler kann die Speiseleitung zwar parallel /ur Richtung einer Komponente der elektrischen Feldstärke eines oder mehrerer Strahler liegen, Da jedoch die Länge der Speiseleitung verhältnismäßig groß im Vergleich /ur Betriebswellenlänge ist. kann die Speiseleitung nicht in Resonanz geraten, so daß auch durch diesen Teil der Speiseleitung nur eine unbedeutende gegenseitige Beeinflussung der Strahler und J5 Speiseleitung möglich ist.

F.ine /weckmäßige Weiterbildung des Frfindungsgegenstandes besteht darin, daß wenigstens derjenige Teil der Speiseleitung, der ungefähr parallel /um Trageteil angeordnet ist. aus einer geschirmten, vorzugsweise koaxialen zeitung besteht. Der Durchmesser der geschirmten Leitung sollte klein im Verhältnis /ur Betriebswellenlänge sein. Durch jedes diese" Gestallungsmerkmale läßt sich die elektrische Beeinflussung zwischen Strahlern und Speiseleitung gering halten. 4ί

Um das F.ntsiehen unerwünschter Ströme auf demjenigen Teil der Speiseleitung zu vermeiden, der in einer im wesentlichen horizontalen Fläche liegt, kann ein Sperrtopf auf diesem Teil der Speiseleitung vorgesehen sein.

Vorzugsweise kann de. in einer horizontalen Fbene durch den Verteiler liegende Teil der Speiseleitung außerdem i,i einei Fbene hegen, die die Längsachse des Trageteiles enthält. Bei Verwendung eines hohl/ylindrischen Tragerohres bedeutet dies also, daß ein Feil der Speiseleitung auf einem verlängerten Radius eines in Verteilerhöhe gelegten Tragerohr-Querschnittes geführt ist.

Selbstverständlich wird man. nachdem durch die Erfindung die Voraussetzungen dafür geschaffen sind, die Breitenabmessungen des Trageteiles, bei einem Tragerohr also den Durchmesser, klein im Verhältnis zur Betriebswelleniänge der Antenne halten.

Beispielsweise bei Verwendung von Dipol- oder Faltdipolhälften als Strahler, wobei jeweils mehrere Strahler in einer von mehreren, senkrecht zur Längsausdehnung des Trageteils liegenden Strahierebenen angeordnet sind und Jie Strahlerebenen Drehkreuze enthalten, läßt sich bti Anwendung des Errindungsgedankens eine Antenne aufbauen, die ein horizontal
Strahlungsdiagramm aufweist, das nahezu kreisrund ist. Dabei ist es zweckmäßig, jeweils mehrere Strahlerebenen an einem Verteiler anzuschließen. Bei Vorhandensein mehrerer Verteiler führt dann zu jedem eine Speiseleitung. Die zu verschiedenen Verteilern führenden Speiseleitungen sollten Abstände voneinander aufweisen, damit sich nicht mehrere Speiseleitungen nur in einer Strahlungsrichtung haufen. Am besten ist es, wenn die Abstände zwischen denjenigen Teilen benachbarter Speiseleitungen, die ungefähr parallel zum Trageteil angeordnet sind, untereinander ungefähr gleich sind, so daß sich diese Teile der Speiseleitungen ungefähr gleichmäßig auf alle Richtungen verteilen.

Diese Anordnung ist auch möglich, wenn die in im wesentlichen horizontalen Flächen liegenden Teile mehrerer Speiseleitungen die gleiche Richtung haben. Die anschließenden Teile der Speiseleitungen werden dann nicht i»enau parallel zur Längsachse des Trageteils geführt, sondern verlaufen teilweise . ngefähr in Form einer Spirale mit großer Steigung. Sofern der Winke! zwischen einer Tangente an die Achse der Speiseleitung und der Achse des Trageteiles, im Bogenmaß angegeben, klein gegenüber I ist, bleibt die Beeinflussung des Strahlurgsfeldes durcn die Speiseleitung praktisch ebenso gering wie bei paralleler Anordnung.

F.S lassen sich auch mehrere Speiseleitungen in einem Bereich, in dem sie nebeneinander ungefähr parallel zum Trageteil verlaufen, zu einem Bündel zusammenfassen, wenn die Durchmesser der Speiseleitungen so klein sind daß auch die Querschnittsabmessungen des Bündels klein im Verhältnis zur Betriebswellenlänge der Antenne sind.

Wenn die erfindungsgemäße Antenne von einem Kunststoff-Schut/mantel umgeben ist. beispielsweise von einem Kunststoffrohr-Mantel, ist es zweckmäßig, diejenigen Teile der Speiseleitung bzw. leitungen, die ungefähr parallel /um Trageteil verlaufen, in der Nähe des die Antenne umgebenden Kunststoff-Mantels anzuordnen, wo sie sich leicht an diesem befestigen las' ^n.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine mit Merkmalen der Erfindung ausgestattete Antenne, die sich auch als Bauguppe innerhalb einer größeren Antenne verwenden läßt, die aus mehreren dieser Baugruppen durch Übereinandersetzen derselben aufgebaut sein kann;

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer aus zwölf der genannten Baugruppen zusammengesetzten Antenne (gegenüber Fig. 1 verkleinert);

F 1 g. 3 eine gegenüber F i g. 2 vergrößerte Draufsicht auf F i g. 2.

In Fig. I sind an einem hohlzylindrischen Trageteil 5 mehrere Faltdipoihilften 11 bis 26 angebracht, von denen jeweils vier in einer der Strahlerebenen 1 bis 4 liegen. Korrespondierende Strahler der Strahlerebcnen 1 und 2 sind gleich ausgerichtet. Gleiches gilt für die Strahlerebenen 3 .nd 4. bei denen jedoch die Strahler gegenüber korrespondierenden Strahlern der Strahlerebenen 1 und 2 um 45° um die Achse des Trageteiles 5 geschwenkt sind. Dies hat sich zur besf/.nders guten Annäherung des horizontalen Strahlüngsdiagrammes an die Kreisform als zweckmäßig erwiesen.

Die Strahiereberidr) 1 bis 4 werden von einem gemeinsamen Verteiler 6 aus gespeist, Von dessen Innerem ausgehend führen innerhalb des Trageleiles 5

symmetrische Leitungen m zwischen den strahlerebenen 1 und 2 bzw. 3 Und 4 liegenden Unterverteilern. Durch die Öffnung 43 tritt ein Leiter der vom Verteuere zum Unterverleilcr der Strafrlercbenen 1 und 2 führenden, symmetrischen Leitung durch die Wandung des Trageteiles 5. Nach Durchtreten der öffnung 43 verzweigt sich der Leiter in Zuleitungen 29 und 32, die zu den Faltdipolhälftcn 14 und 17 führen.

Zu den Faltdipolhälften 13 und 16 sind weitere Zuleitungen 28 bzw. 34 gelegt. Nicht sichtbar befindet sich an der Rückseile des Trageteiles 5 eine der Öffnung 43 entsprechende weitere öffnung, durch welche der andere Leiter der vom Verteiler 6 kommenden und innerhalb des Tragcteiles 5 liegenden, symmetrischen Leitung tritt und sich verzweigt. Von dieser Verzweigung führt eine Zuleitung 31 zur Faltdipolhälfte 15 und eine andere, nicht sichtbare Zuleitung zur Faltdipolhälfte 12. Von dieser führt eine weitere Zuleitung 27 zur Fnltclipolhälte 11. während eine Zuleitung 35 die Faltdipolhälfte 18 versorgt.

Entsprechend liegen die Verhältnisse bei den Strahlerebenen 3 und 4, wo eine der Öffnung 43 entsprechende Öffnung 45 sichtbar ist, sowie Zuleitungen 36 bis 42.

Zum Verteiler 6 führt die Speiseleitung 8. Sie befindet sich außerhalb des Trageteiles 5. Der Teil Sb der Speiseleitung 8 verläuft im Abstand von nicht weniger als ungefähr einer Betriebswellenlänge vom Trageteil 5. Der Teil Sb der Speiseleitung 8 steht ungefähr senkrecht auf den Längsachsen der Faltdipolhälften 11 bis 26. d. h. ungefähr senkrecht auf der Richtung der elektrischen Feldstärken, die von den Strahlern erzeugt werden.

Der Teil 8a der Speiseleitung 8 erstreckt sich zwischen dem Verteiler 6 und dem Punkt 9, bis zu welchem der Teil 86 der Speiseleitung 8 ungefähr parallel zum Trageteil 5 geführt ist. Der Teil 8a liegt in einer horizontalen, durch den Verteiler 6 gehenden Ebene und außerdem in einer vertikalen, die Längsachse des Trageteiles 5 enthaltenden Ebene.

Die Teile 8a und Sb der Speiseleitung 8 sind Koaxialleitungen. Um den reflexionsfreien Übergang von der Koaxialleitung zu der im Inneren des Trageteiies 5 befindlichen, symmetrischen Leitung /u ermöglichen, ist der Verteiler 6 gleichzeitig als Symmetriereinrichtung 7 ausgebildet.

Auf dem Teil 8a der Speiseleitung 8 befindet sich ein Sperrtopf 10, durch welchen Mantelströme auf dem Teil 8a der Speiseleitung 8 unterdrückt werden sollen. Solche Mantelströme können durch die Faltdipolhälften induziert werden. Es können sich auf dem Teil Sa auch mehrere Sperrtöpfe befinden. Soll die Antenne bei mehreren Frequenzen betrieben werden, so kann jeweils ein Sperrtopf auf dem Teil 8a auf eine der Frequenzen abgestimmt sein.

In Fig.2 ist eine Antenne gezeigt, die aus mehreren Baugruppen nach F i g. 1 zusammengestellt ist. Ein gemeinsames Trageteäl 5 trägt die Strahlerebenen, von denen jede durch ein Kreuz angedeutet ist. Wie in Fig, 1 ist jeweils 4 Strnhlerebenen eine Speiseleitung und ein Verteiler (6i bis 72) zugeordnet. Der Übersichtlichkeit halber sind die Speiscieilürigeri 81 bis 92 nur in der Nähe ihrer zugehörigen Verteiler gezeichnet. In Wirklichkeit sind die Speiseleiiungeh 81 bis 92 in Richtung der Pfeile weitefgezcichnet zu denken.

Die Antenne ist von einem Kuriststoffrharilel 50 umgeben, der aus drei Kunststoffrohren 50a, 5Ö6, 50c besteht. Die dazwischeriliegenderi Trennlinien 51 und 52 deuten gleichzeitig die Aufteilung der Antenne in drei Baueinheiten an. Die Baueinheiten sind untereinander gleich, sowohl in elektrischer Hinsicht als auch bezüglich der räumlichen Ausrichtung der horizontalen Teile der Speiselcilungen. Innerhalb jeder der Baueinheiten ist dafür gesorgt, daß die darin enthaltenen Speiseleitungen am unteren Ende der Baueinheit voneinander gleichen Abstand aufweisen, so daß sie sich auf alle Strahlungsrichtungen gleichmäßig verteilen.

Damit innerhalb der beiden unteren Baueinheiten die nach oben gehenden Speiseleitungen nicht an den gleichen Stellen wie die in diesen Baueinheiten endenden Speiseleitungen liegen, werden die in den beiden oberen Baueinheiten endenden Speiscleitungen 81 bis 88 im oberen Abschnitt des Teils, der ungefähr parallel zur Achse des Trageleils angeordnet ist, in Form von Spiralen geführt, und zwar in dem dargestellte" Beispiel die Leitungen 81 bis 84 als linksgängige, die Leitungen 85 bis 88 als rechtsgängige Spiralen.

In Fig.3, einer vergrößerten Draufsicht auf die Antenne nach Fig.2. ist dies erkennbar. Für die Bezeichnung der dargestellten Teile ist davon ausgegangen worden, daß die oberste Baugruppe in Fig. 2 mit F i g. 1 identisch ist. daß also die obersten vier Kreuze in F i g. 2 die Strahlerebenen 1 bis 4 aus F i g. 1 sind.

In der Draufsicht gemäß F i g. 3 sind also sichtbar die Faltdipolhälften 11 bis 14 und um 45" versetzt die Faltdipolhälften 19 bis 22. jeweils am Trageteil 5 befestigt. Sichtbar ist ebenfalls die in F i g. 2 vom Verteiler 61 abgehende Speiseleitung 81. die in Fig. 1 der Speiseleitung 8 entspricht, aber in den F i g. 2 und 3 111 cmc alliiere RiLüiuilg wciacnu ,iiigcutulici ist aia in Fig. 1. Weiterhin sind die Speiseleitungen 82 bis 84 sichtbar. Es ist ersichtlich, daß sich die Speiselcitungen 81 bis 84 gleichmäßig über alle Strahlungsrichtungen verteilen, die Winkel zwischen den horizontalen Teilen benachbarter Speiseleitungen sind in Fig. 3 nämlich untereinander gleich. Da die horizontalen Teile der

so Speiseleitungen alle gleich lang sind, sind auch die Abstände zwischen den ungefähr vertikalen Teilen d^pr Speiseleitungen 81 bis 84 untereinander gleich. Es ist angedeutet, daß für die Speiseleitungen 81 bis 84 eine Verdrahtung nach links vorgesehen ist. Aus Fig.3 ist weiterhin ersichtlich, daß die vertikalen'Teile *der Speiseleitungen in der Nähe des Kunststoffmantels 50 verlaufen und daran befestigt sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Antenne mit mehreren im wesentlichen horizontal polarisierten, in mehrere horizontale Richtungen strahlenden Strahlern an einem im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Trageteil mit wenigstens einer Speiseleitung, von der ein Teil im Abstand außerhalb des Trageteiles im wesentlichen parallel zu dessen Längsausdehnung an ihm hochgeführt ist und der restliche Teil im wesentlichen horizontal verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abstand ungefähr gleich oder größer als die Betriebswellenlänge ist und der horizontal verlaufende Teil (Sa) der Speiseleitung zu einem Verteiler (6) geführt ist, der sich in oder nahe dem Trageteil (5) befindet.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens derjenige Teil (Sb) der Speiseleitung (8), der ungefähr parallel zur Längsachse des Trageteiles (5) angeordnet ist, aus einer geschirmui., vorzugsweise koaxialen Leitung besteht.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der geschirmten Leitung klein im Verhältnis zur Betriebswellenlänge ist.

4. Antenne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ungefähr parallel zur Längsachse des Trageteils (5) angeordneten Teil (Solder Speiseleitung (8) und dem Verteiler (6) oder am Verteiler (6) selbst eine Symmetrieeinrichlung (7) für den Übe^r?ang von der koaxialen Leitung auf eine gegenüber Erdpotential symmetrische L eilung vorgesehen ist.

5. Antenne nach Anspruch 2. 3 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß auf dci.. im wesentlichen horizontal verlaufenden Teil (Sa) der Speiseleitung (8) wenigstens ein Sperrtopf (10) vorgesehen ist.

6. Antenne nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen horizontal verlaufende Teil (Sa) der Speiseleitung (8) in einer Ebene liegt, die die Längsachse des Trageteils (5) enthält.

7. Antenne nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trageteil (5) ein Tragerohr ist.

8. Antenne nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitenabmessungen des Trageteiles (5) klein im Verhältnis zur Beiriebswellenlange der Antenne sind.

9. Antenne nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler Dipol- oder Faltdipolhälften (11 bis 26) sind.

10. Antenne nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß JEweils mehrere Strahier in einer (1) von mehreren, senkrecht zur Längsausdehnung des Trageteiles (5) liegenden Strahlerebenen (1 bis 4) angeordnet sind.

11. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlerebenen (1 bis 4) Drehkreuze enthalten.

12; Antenne nach Anspruch 10 öder 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Strahlerebenen an einem gemeinsamen Verteiler (6) angeschlos* sen sind.

13, Antenne nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

mehrere Verteiler (61 bis 72) und mehrere Speiseleitungen (81 bis 92) vorhanden sind.

14. Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitungen (81 bis 92) voneinander Abstände aufweisen.

15. Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen denjenigen Teilen (Sb) benachbarter Speiseleitungen (81 bis 84), die ungefähr parallel zur Längsachse des Trageteiles (5) angeordnet sind, untereinander ungefähr gleich sind.

16. Antenne nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Teile (86,J der Speiseleitung (8) bzw. -leitungen (81 bis 92), die ungefähr parallel zur Längsachse des Trageteils (5) angeordnet sind, in der Nähe eines die Antenne umgebenden Kunststoffmantels (50) verlaufen.