DE2032002B2

DE2032002B2 - Antennensystem mit einem vertikal polarisierten logarithmisch-periodischen Antennensystem aus zwei logarithmischen-periodischen Antennen

Info

Publication number: DE2032002B2
Application number: DE19702032002
Authority: DE
Inventors: Johann Bartholomä; Georg 7900 Ulm Kurz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1970-06-29
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2032002C3; DE2032002A1

Description

Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Es gelingt mit der Erfindung somit, die beiden verschieden polarisierten Antennensysteme ohne Nachteile miteinander zu kombinieren und hierbei den Raumbedarf wesentlich gegenüber bekannten Anordnungen herabzusetzen. Dies ist besonders für den Fall wichtig, daß mehrere derartige Anordnungen in räumlich versetzter Richtung nebeneinander angeordnet werden sollen- Es wird später beschrieben, wie ι ο gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hierbei weitere Aufwandsverminderungen erzielt werden können.

Der Empfangsbetrieb mit einem Antennensystem gemäß der Erfindung mit Störsenderausblendung ΐί gestaltet sich so, daß nach phasenumgekehrter Zusammenschaltung der von den vertikal polarisierten Antennen stammende Spannungen dieser Differenzspannung eine von der horizontal polarisierten Antenne abgeleitete Spannung hinzuaddiert wird und an zwei Einstellgliedern letztere Spannung in Betrag und Phase derart variiert wird, daß der auszublendende Sender mit einem Minimum an Lautstärke aufgenommen wird. Vorteilhaft schaltet man in die Zuleitung von einer der vertikal polarisierten Antennen zu dem differenzbildenden Glied ebenfalls zwei Einstellglieder ein, mit deren Hilfe die eine der beiden vertikal polarisierten Antennenspannungen relativ zu der anderen ir. Betrag und Phase verändert werden kann. Auf diese Weise ist bekanntlich eine azimutale Richtungsverschiebung des to Strahlungsdiagramms und mithin dessen Minimum der vertikal polarisierten Antennenanordnung und somii eine zusätzliche Verbesserung der Ausblendung möglich.

Aus der FR-PS 14 74 178 ist es für benachbarte Antennen, die sich bei gleichfrequentem oder nahezu gleichfrequentem Betrieb gegenseitig beeinflussen, bekannt, die Verkopplung über das Strahlungsfeld durch eine gegenphasige Verkopplung über eine elektrische Verbindung zwischen den koppelnden Antennen zu neutralisieren. Hierzu sind zwischen den Antennen elektrische Verbindungen mit Amplituden und Phasengliedern vorgesehen, die so eingestellt sind, daß sich das über das Strahlungsfeld induzierte Signal und das über die elektrische Verbindung zugeführte Signal gegenseitig aufheben.

Die V-förmige Anordnung der beiden vertikal polarisierten Antennen mit Einspeisung bzw. Auskopplung der Antennenspannungen auf der Seite der kürzesten Strahlerelemente hat neben dem geringen Platzbedarf weiters den Vorteil, daß — wenn der Winkel, den die beiden Vertikalebenen miteinander bilden, entsprechend gewählt ist — die Kopplung zwischen den verschieden polarisierten Antennen bei allen sich jeweils entsprechenden Strahlerelementen gleich groß gemacht werden kann. Es ergibt sich dann eine frequenzunabhängige Kopplung zwischen den beiden verschieden polarisierten Antennensystemen, so daß beim beschriebenen Ausblendeempfang ein Einstellglied weniger zu bedienen ist.

Der Erfindung liegt nämlich der folgende Sachverhalt zugrunde. Er sei am Beispiel der F i g. 1 erläutert. Es sei angenommen, ein starker Sender falle aus einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene ein. Dieser erzeugt in den Antennen 6b, 6a und 7 die Spannungen Pi, P2und P₃. Von der Antenne 7 koppelt mit dem Faktor k Spannung auf die Antennen 66 und 6a über, so daß sich zu deren Empfangsspannungen P\ und Pj eine der in der horizontal polarisierten Antenne induzierten Spannung proportionale Spannung addiert In der Praxis ist nämlich eine ankommende Welle nie einseitig polarisiert, sondern schwingt in mehreren Ebenen, wobei sich die Komponenten ständig ändern. Nach der phasenumgekehrten Zusammenschaltung der beiden Antennen 6b und 6a steht auf deren Zuleitung 16 eine Spannung an, die den übergekoppelten Spannungsanteil k ■ Pi in doppelter Größe sowie die Differenz der vertikal polarisiert aufgenommenden Antennenspannungen enthält. Sind letztere in Betrag und Phase gleich groß, was notfalls durch Einschaltung zusätzlicher Amplituden- und Phasenregelglieder in zumindest einer der Zuleitungen 14, wie bereits erwähnt, erreicht werden kann, entfällt letzterer Spannungsanteil auf der Zuleitung 16.

Wird nun der Spannung auf der Zuleitung 16 im Glied 12 eine Spannung der Größe 2k ■ P₃ mit umgekehrter Phasenlage zuaddiert, dann ist am Anschlußpunkt 13 der von der horizontal polarisierten Antenne übergekoppelte Spannungsanteil kompensiert und das azimutale Strahlungsdiagramm des vertikal polarisierten Antennensystems hat in der Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene eine Nullstelle. Da die im Glied 12 zuaddierte Spannung von der gleichen Antenne abgeleitet wird, von der auch der Spannungsantei! herstammt, der auf der Zuleitung 16 kompensiert werden soll_v bleibt die beschriebene Kompensation auch bei der laufenden Änderung der Feldstärkevektoren, der im praktischen Empfangsfall stets gegeben ist, bestehen.

Die Erfindung erlaubt es auch, monopolar ausgebildete vertikal polarisierte logarithmisch-periodische Antennen anstelle von dipolar ausgebildeten einzusetzen, was zur Verringerung der Aufbauhöhe beiträgt. Derartige Antennen besitzen ein Erdnetz als Gegengewicht. Es ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 20 06 510), bei derartigen Antennen zur weiteren Verringerung der Aufbauhöhe den das Abspannseil, an dem die einzelnen Strahlerelemente befestigt sind, tragenden Mast selbst als das letzte, d. h. als das längste aller Strahlerelemente, einzusetzen und evtl. zur weiteren Verkürzung die Abspannseile als Dachkapazitäten zu benutzen. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch die mehrfache, vorzugsweise fünffache. Verwendung des erfindungsgemäßen Antennensystems in einem mehrere, vorzugsweise fünf, dieser Antennensysteme in jeweils azimutal versetzter Anordnung enthaltenden Kreisgruppenantennensystemen in der Weise, daß jeweils in einem Mast zwei benachbarte, vertikal polarisierte Antennen aus benachbarten, vertikal polarisierten Antennensystemen enden, so daß der jeweils betroffene Mast gleichzeitig längstes Strahlerelement der in ihm endenden vertikal polarisierten Antenne ist. Die fünffache Verwendung des erfindungsgemäßen Antennensystems ist gerade deshalb besonders günstig, weil die azimutalen Strahlungsdiagramme logarithmisch-periodischer Antennen gewöhnlich eine Halbwertsbreite von etwa 60 bis 80° haben und damit eine genügende Rundumbedecknng gewährleistet ist.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, bei der erwähnten Doppelausnutzung der Masten die an ihnen endenden Zuleitungen durch 3dB-Koppler voneinander zu entkoppeln.

In der F i g. 1 ist die Zusammenschaltung von vertikal polarisierten Antennen und horizontal polarisierter Antennen für den Betriebsfall der Störsenderausblendung schematisch dargestellt. Zur Vereinfachung wurde

jeweils nur ein Strahlerelement der aus vielen Strahlerelementen aufgebauten Einzelantennen dargestellt. In der Fig. I sind 6a und 66 die Strahler der vertikal polarisierten Antennen, die im dargestellten Fall monopolar ausgebildet sind und 7 ein Strahlerelement der horizontal polarisierten Antenne, die zwischen den beiden vertikal polarisierten Antennen angeordnet ist. Die Zuleitungen 14 zu den vertikal polarisierten Antennen sind über das Glied 9 phasenumgekehrt zusammengeschaltet. Die Zuleitung 15 zur horizontal polarisierten Antenne 7 ist über das Glied 12 mit der gemeinsamen Zuleitung 16 zu den vertikal polarisierten Antennen zusammengeschaltet. In die Zuleitung 15 zur horizontal polarisierten Antenne ist ein Amplitudeneinstellglied 10 und ein Phaseneinstellglied ti eingeschaltet. Am Punkt 13 der Zuleitung 16 kann ein Empfänger angeschlossen werden.

Beim beschriebenen Betriebsfall wird an den Gliedern 10 und Il solange eingestellt, bis der Störsender, der etwa aus der Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene einfällt, mit minimaler Lautstärke empfangen wird. Bei schrägem Einfall des Störsenders kann die Minimumstelle im Differenzdiagramm der beiden vertikal polarisierten Antennen durch Einschaltung von Amplituden- und Phaseneinstellgliedern in eine der Zuleitungen 14 zu dem Differenz bildenden Glied 9 in seiner azimutalen Richtung geschwenkt werden. Dies ist eine bekannte Maßnahme und wurde in der F i g. Ϊ nicht besonders dargestellt Im praktischen Betriebsfall ist es dann gleichgültig, mit Hilfe welcher Mittel zuerst eine Minimumeinstellung herbeigeführt wird. Es sei betont, daß für den Empfang eines gewünschten Senders hier die vertikal polarisierten Antennen herangezogen werden und die Schaltmittel 10 und 11 sowie die Zusammenschaltung der Zuleitungen 15 und 16 nur vorgenommen wird, um die Verkopplung über die benachbarten Antennenenden der Antennen 6, 6i> und 6a und 7 zu unterdrücken. Nebenbei sei noch bemerkt, daß nur der Einfachheit halber in der Figur die Zuleitungen 14, 15 und 16 als Eindrahtleitungen dargestellt sind. Es handelt sich selbstverständlich um Zweidraht- oder Koaxialleitungen.

Die F i g. 2 zeigt die fünffache Anwendung eines Antennensystems gemäß der Erfindung in einem Kreisgruppenantennensystem im Grundriß. An diesem Beispiel soll auch eine der bereits erwähnten vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung beschrieben werden. In ihr sind 8 fünf Masten, die gleichmäßig auf einem Kreisbogen verteilt sind. An diesen Masten sind Tragseile abgespannt, die etwa an den Orten 17 enden. An diesen Tragseilen sind die einzelnen Strahlerelemente der vertikal polarisierten logarithmisch-periodischen Antennen la und Xb bis 5b als elektrisch gut leitende

,. Drähte befestigt. Die Einspeisungspunkte befinden sich an den Orten 17. Jeweils zwei Antennen 1 a und 1 b bis 5a und 56 bilden ein System der fünf vertikal polarisierten Antennensysteme, innerhalb derer gemäß der Erfindung die horizontal polarisierten Antennen 18 zwischen den

·,, vertikal polarisierten Antennen angeordnet sind. Es entstehen somit die Antennenkombinationen 1 bis 5. In der Fig. 2 bedeuten weiterhin 6 die einzelnen Strahlerelemente der vertikal polarisierten Antennen und 7 die Strahlerelemente der horizontal polarisierten

_>-. Antennen. In der F i g. 2 ist auch dargestellt, daß jeweils zwei vertikal polarisierte Antennen, z. B. la und 2b oder 2a und 3b, von benachbarten Antennensystemen 1 und 2 oder 2 und 3 in jeweils einem Mast 8 enden.

Für zehn vertikal polarisierte Einzelantennen und

; ι fünf zusätzlich horizontal polarisierte Antennen sind somit nur fünf tragende Masten erforderlich. Der Übersichtlichkeit halber wurde Mir das Teilsystem 1 vollständig ausgezeichnet Die Teilsysteme 2 bis 5 entsprechen dem Teilsystem 1.

;-, Das erfindungsgemäße Antennensystem einzeln oder in seiner mehrfachen Anwendung, z. B. nach F i g. 2, läßt sich sowohl als Empfangs- wie auch als Sendeantennensystem einsetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antennensystem, insbesondere für den Kurzweilenbereich, mit einem vertikal polarisierten logarithmisch-periodischen Antennensystem aus ■■ zwei logarithmisch-periodischen Antennen, deren Strahlerelemente in je einer von zwei V-förmig aufeinander zulaufenden Vertikalebenen angeordnet sind, wobei die jeweils kürzesten Strahlerelemente der Schnittlinie der genannten Vertikalebe- κι nen benachbart sind, und deren Zuleitungen phasengleich bis phasenumgekehrt zusammenschaltbarsind, dadurch gekennzeichnet,

daß eine horizontal polarisierte logarithmisch-periodische Antenne (7) mit gleicher Aufstellungsrichtung ι ^r> wie die vertikal polarisierten Antennen (la, \b) zwischen diesen angeordnet ist,
daP der Winkel, den die beiden genannten Vertikalebenen einschließen, derart gewählt ist, daß die Verkopplung von den Strahlerelementen der >o horizontal polarisierten Antenne (7) mit den jeweils entsprechenden Strahlerelementen der vertikal polarisierten Antennen (6a, 6b) an allen Verkopplungspunkten gleich groß ist,

daß zur Ausblendung eines in Aufstellungsrichtung 2; des Antennensystems liegenden Senders bei ungefähr phasenumgekehrter Zusammenschaltung der Zuleitungen (14) zu den vertikal polarisierten Antennen die Zuleitung (15) zur horizontal polarisierten Antenne unter Zwischenschaltung von Einstellgliedern zur Beeinflussung der Amplitude (10) und der Phase (11) mit der Zuleitung (16) zum vertikal polarisierten Antennensystem zusammengeschaltet ist, wobei diese Einstellglieder (10, 11) derart dimensioniert oder einstellbar sind, daß die Ampütudencharakteristik des vertikal polarisierten Antennensystems in der Aufstellungsrichtung ein ausgeprägtes Minimum aufweist.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal polarisierten Antennen (la, Ib) in an sich bekannter Weise monopolar ausgebildet sind und ein Erdnetz als Gegengewicht besitzen.

3. Antennensystem nach Anspruch 2, bei dem die vertikal polarisierten Antennen jeweils aus einem Mast bestehen, an dem ein Tragseil befestigt und gegen den Erdboden verspannt ist, an dem die einzelnen Strahlerelemente als elektrisch gut leitende Drähte mit ihren Enden isoliert befestigt sind, und bei dem der Mast selbst als das längste aller Strahlerelemente eingesetzt ist, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer, vorzugsweise fünf, dieser Antennensysteme in jeweils azimutal versetzter Anordnung in einem Kreisgruppenantennensystem in der Weise, daß jeweils in einem Mast (8) zwei benachbarte, vertikal polarisierte Antennen (la, 2b) aus benachbarten, vertikal polarisierten Antennensystemen (1, 2) enden, so daß der jeweils betroffene Mast gleichzeitig längstes Strahlerelement der in ihm endenden vertikal polarisierten Antennen ist.

4. Antennensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die an den Masten endenden Antennenzuleitungen und die Masten 3dB-Koppler eingeschaltet sind, die eine direkte Kopplung zwischen den jeweils an einem Mast bs endenden zwei Zuleitungen verhindern.

Die Erfindung betrifft ein Antennensystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art Ein derartiges vertikal polarisiertes logarithmisch-periodisches Antennensystem, das aus zwei nebeneinander angeordneten logarithmisch-periodischen Antennen besteht, ist an sich bekannt aus der GB-PS 10 92 409. Durch entsprechende Zusammenschaltung der Zuleitungen zu den einzelnen Antennen lassen sich verschiedene Strahlungsdiagramme erzeugen. Werden die Antennenzuleitungen phasengleich zusammengeschaltet, so ergibt sich ein azimutales Strahlungsdiagramm, das ungefähr in Aufstellungsrichtung der beiden Antennen ein Maximum hat Werden die Antennenzuleitungen phasenumgekehrt zusammengeschaltet, so ergibt sich ein Differenzdiagramm, das in der Aufstellungsrichtung des Antennensystems ein ausgeprägtes Minimum mit zwei symmetrisch danebenliegenden gleichen Hauptrichtungen aufweist. Durch Variation in Betrag und Phase einer der beiden Antennenspannungen lassen sich unterschiedliche Strahlungscharakteristiken erzeugen.

In der Elevation verläuft das Strahlungsdiagramm vertikal polarisierter, logarithmisch-periodischer Antennen sehr flach. Um z. B. beim Empfang steil einfallender Wellen eine genügende Spannung zur Verfügung zu haben, muß man zu horizontal polarisierten Antennen greifen, da diese ein in der Elevation steileres Diagramm besitzen. Um also alle Betriebsmöglichkei»en erfassen zu können, ist es mitunter notwendig, ein vertikal polarisiertes und ein horizontal polarisiertes Antennensystem zur Verfügung zu haben. Ordnet man z. B. aus Platz- oder Ersparnisgründen die horizontal polarisierte Antenne zwischen den beiden vertikal polarisierten Antennen an, so kommt über die Strahlerenden eine Verkopplung zwischen der horizontal polarisierten Antenne und den vertikal polarisierten Antennen zustande. Diese Verkopplung macht sich dann störend bemerkbar, wenn zum Zwecke des Ausblendens eines stark einfallendes Senders, der etwa aus der Richtung, die von der Aufstellungsrichtung der Antennen angegeben wird, einfällt, die beiden Spannungen, die von den vertikal polarisierten Antennen gewonnen werden, ungefähr phasenumgekehrt zusammengeschaltet werden. Durch die Kopplung von Antennenspannung der horizontal polarisierten Antenne auf die Antennenspannungen der vertikal polarisierten Antennen geht das augeprägte Minimum im Strahlungsdiagramm des vertikal polerisierten Antennensystems verloren und eine einwandfreie Ausblendung des störenden Senders ist in diesem Falle nicht mehr möglich. Dies ist auch der Grund, weshalb vertikal und horizontal polarisierte, logarithmisch-periodische Antennensysteme bisher stets räumlich abgesetzt voneinander betrieben wurden.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Antennensystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß das entsprechende Antennensystem auch für horizontal polarisierte Wellen geeignet ist, ohne daß ein wesentlich größerer Platzbedarf erforderlich wird und ohne daß bei ungefähr phasenumgekehrter Zusammenschaltung der vertikal polarisierter Antennen zum Ausblenden eines Senders das ausgeprägte Minimum im Strahlungsdiagramm des vertikal polarisierten Systems verlorengeht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Antennensystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen und