DE2047315A1 - Mehrbereichsantenne - Google Patents

Description

7090-70/H

Ser.No. 40,862
Filed: May 27, 1970

RCA-Corporation, New York, Ν.Ύ., USA

Mehrbereichsantenne

Die Erfindung betrifft eine Mehrbereichsantenne für zwei weit voneinander entfernte Frequenzbänder mit wenigstens zwei in der Mitte gespeisten bzw. angezapften langgestreckten, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Dipolelemente», die jeweils zwischen ihren äußeren Enden ein Paar von Anschlußklemmen besitzen und von denen das zweite Dipolelement zwei im Abstand voneinander angeordnete Leiterstäbe enthält, längs welcher in der Nähe ihres einen Endes jeweils eine der beiden Anschlußklemmen angeordnet ist, und mit einer die Anschlußklemmen der Dipolelemente miteinander verbindenden Speiseleitung.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Mehrbereichsantenne, die sich besonders für den Empfang von Signalen innerhalb des hohen und des tiefen VHF-Fernsehfrequenzbandes sowie innerhalb des UHF-Fernsehfrequenzbandes eignet.

Die zur Zeit in den Vereinigten Staaten von Amerika verwendeten Hauptfernsehfrequenzbänder sind die VHF-Bänder. Sie schließen die Frequenzen von 5^ bis 88 MHz und von 17^li bis 2l6 MHz ein. Eine gute Fernsehantenne muß also

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für diese beiden VHF-Fernsehfrequenzbänder geeignet sein.

Eine Methode, die Bandbreite einer Fernsehantenne auszuweiten, besteht darin, mehrere (direkt) gespeiste Dipolelemente zu verwenden, von denen sich das für die tiefste Frequenz bestimmte Element am einen Ende befindet, während die anderen Elemente fluchtend und in Richtung zum entgegengesetzten Ende fortschreitend angeordnet sind, und zwar mit geeignetem jeweiligen Abstand. Eine passende Antennenspeiseleitungsanordnung gewährleistet eine relativ gute Versteifung zwischen den getrennten Elementen. Dies ergibt eine relativ gute Antenne für das tiefe Fernsehfrequenzband von 5^ bis 88 MHz· Derartige Antennen arbeiten aber nicht gut im höheren Bandbereich, dessen Frequenzen größenordnungsmäßig das Dreifache der Halbwellenlänge der Dipolelemente betragen.

Es sind verschiedene Anordnungen bekannt, welche eine Antenne ermöglichen, die unter Verwendung der Dipolelemente, die das niedrige VHF-Fernsehfrequenzband wirksam erfassen, über das gesamte hohe VHF-Fernsehfrequenzband wirksam ist. Eine solche Anordnung erfaßt den hohen VHF-Frequenzbereich dadurch, daß ein gesondertes stäbartiges Element nahe parallel vor einem in der Mitte gespeisten Dipolelement zentriert wird, welches bei einer Frequenz im tiefen VHF-Fernsehfrequenzband eine halbe Wellenlänge lang ist.

Bei einer anderen solchen Anordnung wird das hohe VHF-Frequenzband dadurch erfaßt, daß das gesonderte stabartige Element nahe und parallel über oder unter dem in der Mitte gespeisten Dipolelement zentriert wird,

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dessen Länge gleich der halben Wellenlänge bei einer Frequenz im tiefen VHF-Band ist.

Bei diesen bekannten Anordnungen sind mehrere der in der Mitte gespeisten Dipolelemente mit dem gesonderten stabartigen Element versehen. Die Verwendung eines oder mehrerer Stabelemente und ihre Montage an den gewünschten Stellen bei dem oder den Dipolen trägt wesentlich zu den Gosamtkosten eines solchen Antennensystems bei. Da diese Antennen häufig im Freien aufgestellt werden, ist eine bessere, preiswerte und robuste Konstruktion zur Halte- I

rung der gespeisten Dipolelemente wünschenswert, die ihre Beschädigung durch starke Winde, Hagel usw. verhindert· Eine solche verbesserte Konstruktion ist in der

deutschen Patentanmeldung (US-Ser.No.

888.478 vom 29.12.1969) beschrieben.

Die Erfindung bezweckt daher, eine wenig aufwendige entsprechend preisgünstige Antenne für den Betrieb i: er zwei weit voneinander entfernte Frequenzbänder anzugeben, insbesondere für einen wirksamen Betrieb über das gesarate tiefe und hohe VHF-Fernsehfrequenzband sowie über das UHF-Fernsehfrequenzband.

Eine Mehrbereichsantenne für zwei weit voneinander entfernte Frequenzbänder gemäß der Erfindung enthält zwei gespeiste Dipolelemente, die parallel zueinander prak tisch miteinander fluchten. Das erste dieser gespeisten Dipolelemente hat eine Länge, die so bestimmt ist, daß es bei einer Frequenz innerhalb des höheren der beiden voneinander entfernten Frequenzbänder als Ganzwellenresonator wirkt. Das zweite gespeiste Dipolelement hat eine Länge, die so bestimmt ist, daß es für eine Frequenz

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innerhalb des tieferen Frequenzbandes als Halbwellenresonator wirkt. Das zweite gespeiste Dipolelement enthält zwei stabartige Leiter, welche sich primär in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und einander über einen Teil ihrer Länge überlappen. Die Größe der Überlappung und die Orientierung der stabartigen Leiter relativ zum ersten gespeisten Dipolelement werden so bestimmt, daß durch die Kombination der beiden gespeisten Dipolelemente ein verbessertes Betriebsverhalten im Bereich des höheren Frequenzbandes gewährleistet ist.

In Verbindung mit der Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Antenne gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Antenne nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte rechtsseitige Teilansicht des UHF-Dipols mit dem zugehörigen Winkelreflektor der Antenne mit einem Teil der Speiseleitung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil des Speisesystems in der Nähe des in der Mitte gespeisten UHF-Dipolelements gemäß Fig. 1, wobei der Oberteil des UHF-Winkelreflektors entfernt wurde,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht des einen in der Mitte gespeisten VHF-Dipolelements gemäß Fig. 1 und 2, wobei der Schnitt längs der Ebene 5 - 5 in Fig. 2 erfolgt,

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Fig. 6 eine vergrößerte Teilschnxttansxcht eines anderen in der Mitte gespeisten Dipolelements gemäß Fig. 1 und 2 längs der Ebene 6 - 6 in Fig. 2,

Fig. 7 eine vergrößerte Teilschnxttansxcht des VHF-Reflektorelementes gemäß Fig. 1 längs der Ebene 7 - 7 in Fig. 2, und

Fig. 8 eine vergrößerte Teilschnxttansxcht des VHF-

Direktors gemäß Fig. 1 längs der Ebene 8-8 "

in Fig. 2.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Mehrbereichs-Richtantennengruppe 1 ist horizontal an einem senkrechten Mast 2 so montiert, daß das vordere Ende 3 des Trägers 10 in der Zeichnung nach links und in Richtung des maximalen Signalempfange zeigt. Die Antennengruppe 1 ist unterteilt in einen VHF-Fernsehfrequenzteil, der sich längs des Trägers IO vom Punkt 11 aus nach rechts, d.h. in Richtung zum hinteren Ende des Trägers erstreckt, und einen UHF-Teil, der sich links vom Punkt 11 am Träger 10 entlang in Richtung zum vorderen Ende 3 der An- Λ tenne erstreckt.

Der UHF-Teil enthält ein gespeistes Dipolelement 21, vier Direktorelemente 13, 15, 17 und 19 und ein Winkelreflektorelement 27· Der VHF-Teil enthält vier gespeiste Dipolelemente 55, 57, 59 und 6l, ein Reflektorelement 63 und Direktorelemente 35 und 53· Wie noch näher erläutert werden wird, sind einige der Leiterstäbe, welche das Reflektorelement 27 bilden, zusätzlich zu ihrer Wirkung als Teil des UHF-Reflektors so bemessen und angeordnet, daß sie auch als Direktoren (Wellenrichter) für

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die gespeisten Dipolelemente im VHF-Fernsehfrequenzteil der Antenne wirken. Die vom vorderen Ende 3 der Antenne aus ersten vier Elemente des in den Fig. 1,2 und 3 dargestellten UHF-Teils sind fest montierte Direktorelemente 13» 15» 17 und 19> die allgemein senkrecht zum Träger 10 liegen und eine von Spitze zu Spitze gerechnete Gesamtlänge besitzen, die kleiner ist als eine halbe Wellenlänge am hohen Ende (890 MHz) des UHF-Fernsehfrequenzbandes. Die besonderen Direktorelemente können beispielsweise von Spitze zu Spitze l4,6 cm lang sein, wobei an Jedem Ende ein 2,5 ^cm langes Stück so abgebogen ist, daß es parallel zum Träger 10 liegt. Die abgebogenen Enden der Direktorelemente machen diese kompakter, ohne ihr Ansprechverhalten zu ändern. Die Direktorelemente 13, 15 und 17 sind so beabstandet, daß sich eine optimale Richtwirkung ergibt.

Gemäß Fig. 1 ist eine Antennenspeiseleitung 9 mit Leitern 9a bzw. 9b am einen Ende an entsprechende Klemmen 23 bzw. 25 des Dipolelements 21 angeschlossen. Am anderen Ende kann die Leitung mit einem Fernsehempfänger gekoppelt sein. Das Direktoxelement 19 kann beispielsweise nur 5,1 cn vom Speisepunkt des gespeisten UHF-Dipolelements 21 entfernt angeordnet sein. Dieser geringe Abstand zwischen den Elementen 19 und 21 ermöglicht eine bessere Impedanzanpassung der Leitung 9 an das Dipolelement 21.

Das hinter den vier Direktorelementen 13, 15, 17 und 19 angeordnete Dipolelement 21 ist fächerartig. Wie in Fig. k dargestellt ist, sind die leitenden Halbteile 21a und 21b des UHF-Dipolelements 21 voneinander durch ein« isolierenden Abstandhalter 10b getrennt, der sich längs des

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Trägers 10 zwischen den im übrigen leitenden Teilen 10a " lind 10c des Trägers befindet. Der isolierende Abstandhalter lOb ist mit Lödi ern 12 versehen, die so angeordnet sind, daß die Kapazität zwischen den Dipolklemmen 23 und 25 minimal ist, und daß ein langer Leckpfad für Feuchtigkeit gebildet ist, die sich auf dem Abstandhalter 10b sammeln kann.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird das fächerartige Dipolelement 21 zentral dadurch gespeist oder angezapft, daß die Leiter 9a und 9b der Leitung 9 an die Λ Speiseklemmen 23 und 25 des Dipolelementes 21 angeschlossen sind. Die Länge des UHF-Dipolelements 21 beträgt etwa 0,8 Wellenlängen bei der Mittenfrequenz (646 MHz) des UHF-Fernsehfrequenzbandes.

Gemäß Fig. 1 und 4 besteht das Dipolelement 21 im wesentlichen aus zwei gleichen fächerartigen Halbteilen 21a und 21b. Jeder Halbteil ist ein sich verjüngendes Blatt aus leitendem Material, das längs der Längsachse des Blattes doppelt gefaltet ist. Die fächerartigen Halbteile sind so am Träger montiert, daß das sich von den Speiseklemmen forterstreckende leitende Blatt wie ein Fächer breiter wird, und daß der Scheitel der FaI- %

tung vom Reflektor wegzeigt. Eine weitere Erläuterung eines fächerartigen Dipols kann der USA-Patentschrift 2 7l4 659 entnommen werden. Das hier gezeigte besondere fächerartige Dipolelement 21, dessen Faltungsscheitel nicht zum Reflektor, sondern von diesem wegweist, arbeitet ähnlich wie der aus dieser Patentschrift bekannte Dipol. Dieser fächeretige Dipol erfaßt das gesamte UHF-Fernsehfrequenzband· Die Länge des Dipolelements zwischen den äußeren Enden der Dipolhälften kann bei-

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spielsweise 37,1 cm betragen.

Der rückwärts vom Dipolelement 21 am Träger IO montierte Reflektor 27 ist ein Winkelreflektor, der zwei Stabtragteile 28 und 29 enthält, die jeweils am einen Ende am Träger 10 montiert sind und sich über bzw. unter ι den Träger erstrecken. Die Konstruktion und Betriebsweise des Reflektors 27 ist ähnlich in der oben erwähnten USA-Patentschrift 2 7l4 659 beschrieben. Die beiden Tragteile 28 und 29 schließen miteinander einen Winkel von 110° ein. Der Winkelreflektor 27 mit den Tragteilen 28 und 29 wird durch Reflektorstäbe 31, 31a, 32, 32a, 33 und 33a gebildet. Allgemein sind die Längen dieser Reflektorstäbe so bemessen, daß sie bei der Mittelfrequenz (646 MHZ) des UHF-Fernsehfrequenzbandes etwa 1,09 Wellenlängen lang sind.

Zur weiteren Erläuterung dieses Reflektortyps und der zugehörigen Dipole kann auf die genannte USA-Patentschrift 2 71^ 659 verwiesen werden. Die Stäbe 33 und 33a sind ferner so angeordnet, daß sie mit den Stäben 3I₅ 31a, 32 und 32a am oberen Ende des oberen VHF-Fernsehfrequenzbandes als Direktorelemente wirken. Die Elemente eines solchen Winkelreflektors können beispielsweise folgende spezielle Abmessungen haben: Die Stäbe 28 und 29 können 30,5 cm, die Stäbe 31, 31a, 32 und 32a 50,8 cm und die Stäbe 33 und 33a 58,4 cm betragen. Bei diesem Beispiel liegt das fächerartige Dipolelement 21 in einem Abstand von 21,6 cm vor dem Punkt, wo der Winkelreflektor 27 «it dem Träger 10 verbunden ist.

Für den VHF-Teil der in den Fig. 1 und 2 dargestelltem Antenne sind vier in der Mitte gespeiste Dipolelemente 55, 57, 59 und 6l vorgesehen, deren Länge von vorne

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nach hinten zunimmt. Der Abstand zwischen den Dipolelementen 55 und 57 und zwischen den Elementen 57 und 59 beträgt 27,9 cm, während der Abstand zwischen den Dipolelementen 59 und 6l 33 cm beträgt.

Eine Versteifung zwischen den zentral gespeisten VHF-Dipolelementen 55, 57, 59 und 6l wird durch eine Transponierung der Speiseleitung zwischen den Dipolelementen bewirkt. Es ist eine symmetrische Speiseleitung vorgesehen, die aus einem isoliert längs und über dem Träger g 10 montierten Leiter 75 und einem isoliert längs unter dem Träger 10 montierten Leiter 77 besteht. Die aufeinanderfolgenden Dipolelemente 55 t 571 59 und 6l bestehen jeweils aus einem Paar von Leiterstäben. Der eine dieser beiden Stäbe jedes Dipolelements ist mit dem Leiter 75 verbunden, überkreuzt den Träger 10 und erstreckt sich in der Hauptsache in einer ersten Richtung vom Träger. Der andere der beiden Leiterstäbe jedes Dipolelements, der an den Leiter 77 angeschlossen ist, unterkreuzt den Träger 10 und erstreckt sich primär vom Träger in einer entgegengesetzten Richtung· Die Transponierung der Speiseleitung zwischen den Dipolelementen kommt dadurch zustande, daß die an den Leiter 75 angeschlosse- ™ nen Stäbe so angeordnet sind, daß die aufeinanderfolgenden leitenden Stäbe sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und daß die an den Leiter 77 angeschlossenen Stäbe ebenfalls so angeordnet sind, daß sich aufeinanderfolgende Stäbe in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.

Wie in Fig. 1 und 2 erkennbar ist, ist der Leiterstab 67 des Dipolelements 55 an den Leiter 75 angeschlossen und erstreckt sich auf die eine Seite der Antennengruppe

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1. Der nächst folgende, an den Leiter 75 angeschlossene Leiterstab 79 erstreckt sich zur entgegengesetzten Seite der Antenne. Der auf den Stab 79 folgende nächste an den Leiter 75 angeschlossene Leiterstab 8l erstreckt sich wieder auf die eine Seite der Antenne· Der auf den Stab 8l folgende nächste mit dem Leiter 75 verbundene Stab ist der Stab 83 des Dipolelements 6l, der wieder in der entgegengesetzten Richtung der Antenne verläuft· In ähnlicher Weise sind die Leiterstäbe 68, 87, 89 und 91 so durch die Speiseleitung bzw. deren Leiter 77 verbunden, daß aufeinanderfolgende Stäbe einander in der Richtung von rechts nach links und von links nach rechts längs des Leiters 77 abwechseln.

Eine verbesserte Form eines Antennendipolelements wird dadurch geschaffen, daß die die gespeisten Dipolelemente bildenden Leiterstäbe einander in der Nähe des Speisepunktes überlappen· Wie in Fig. 5 erkennbar ist, überlappen die Leiterstäbe 67, 68 des gespeisten Dipolelements 55 einander über eine Länge L. Diese Größe der Überlappung kann beispielsweise 15,2 cm betragen, wobei die Überlappung auf jeder Seite der !Mittellinie des Trägers 10 7,6 cm beträgt. Der Abstand S zwischen den Leiterstäben 67 und 68 des gespeisten Dipolelements beträgt ungefähr 5»1 cm in einer Vertikalebene· Die Überlappung der Dipole in der Nähe des zentralen Speisepunktes schafft eine Parallelkapazität über den Dipolklemmen. Diese zusätzliche Parallelkapazität ermöglicht zusammen mit der Änderung der Länge h der Stäbe eine bessere Impedanzanpassung der aus den Leitern 75 und 77 bestehenden Paralleldraht-Speiseleitung an die Dipolelemente und eine optimale Leistungsverteilung oder Leistungsbilanz. Die in Fig. 5 unterbrochen dargestellten

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Stäbe 67 und 68 sind kontinuierlich und haben die in Fig. 1 und 2 gezeigten Proportionen. Zur weiteren Erläuterung eines einzelnen Dipolelementes dieser Art sei auf die USA-Patentschrift 2 523 728 verwiesen.

Zur Trennung der Leiterstäbe 67 und 68 des gespeisten Dipolelementes 55 voneinander und zur Halterung dieser Dipolhalbteile am Träger 10 ist eine isolierende Halterung 71 vorgesehen, vgl. Fig. 5· Die verwendete Halterung kann so angeordnet und ausgebildet sein, wie die Halterung 10 in der deutschen Patentanmeldung ....... f

(USA-Ser.No. 888 478). Die Halterung 71 besteht aus zwei Abschnitten 71a und 71b, an denen die Leiterstäbe 67 bzw. 68 befestigt sind. Wenn die Stäbe 67 und 68 ausgefahren sind, greifen die beiden Abschnitte 71a und 71b so ineinander, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, um die Halterungskonstruktion zu bilden.

Mittels einer isolierenden Halterung werden die Leiter 75 und 77 der Speiseleitung in einem Abstand von den Leiterstäben 67 und 68 gehalten. Die spezielle Art und Weise, wie dies geschehen kann, kann Fig. 3» ^ vaxd 5

und der zugehörigen Beschreibung der genannten Patent- j

anmeldung ...... (USA-Ser.No. 888 478) entnommen werden.

Der elektrische Anschluß des Leiters 75 an den Leiterstab 67 erfolgt mittels eines leitenden Streifens 56, der beispielsweise etwa 7»6 cm lang sein kann. In ähnlicher Weise ist der Leiter 77 an den Leiterstab 68 mittels eines anderen solchen Streifens 56a angeschlossen. Die Entfernung der Streifen 56 oder 56a vom Überlappungsende der Leiterstäbe 67 oder 68 kann beispielsweise XO,2 cm betragen.

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Das zentral gespeiste Dipolelement 55 ist zwischen den äußeren Enden der Stäbe im Fernsehfrequenzband von 192 bis 198 WHz ungefähr eine Wellenlänge lang. Zugleich ist es zwischen den äußeren ausgestreckten Enden der Stäbe fast eine halbe Wellenlänge am oberen Ende des tiefen VHF-Fernsehfrequenzbandes lang. Die Leiterstäbe 8l und 89 des in der Mitte gespeisten Dipolelementes 59 und die Leiterstäbe 83 und 91 des in der Mitte gespeisten Dipolelementes 6l sind in ähnlicher Weise überlappt und angeordnet. Die Länge der Überlappung L kann beispielsweise wieder etwa 1512 cm betragen, während die Länge h der Halbteile zunehmend größer ist, so daß jeder bei zunehmend niedrigeren Frequenzen innerhalb des tiefen VHF-Fernsehfrequenzbandes resonant ist.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist auf dem Träger 10 ein einfacher leitender Direktor 53 nahe am gespeisten VHF-Dipolelement 55 montiert. Das Direktorelement 53 hat eine Länge von weniger als einer halben Wellenlänge am hohen Ende des hohen VHF-Fernsehfrequenzbandes und wirkt somit als Direktor an dieser Frequenzstelle. Außerdem ergibt sich dadurch eine verbesserte Impedanzanpassung des vordersten VHF-Dipolelements 55 an die aus den Leitern 75 und 77 bestehende Speiseleitung, daß der Direktor 53 nahe am Speisepunkt dieses Dipolelements 55 angeordnet ist.

Eine verbesserte Leistung der Antenne über das gesamte hohe VHF-Fernsehfrequenzband ergibt sich durch die Kombination des Dipolelements 55t das beim hohen VHF-Band mit Ganzwellenresonanz arbeitet, mit dem hier beschriebenen Dipolelement 57, das beim niedrigen VHF-Band mit Halbwellenresonanz arbeitet. Wie das Dipolelement 55 besteht auch das Dipolelement 57 aus zwei Leiterstäben

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die einander an den Speiseklemmenenden überlappen. Es wurde gefunden, daß bei einer GesamtÜberlappung von 25,4 cm bis 50,8 cm dieser Leiterstäbe diese zusammen mit dem Dipolelement, das beim hohen Frequenzband mit Ganzwellenresozanz arbeitet, über das gesamte hohe VHF-Fernsehfrequenzband leistungsfähig sind.

In Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht dieses überlappten gespeisten Dipolelements 57 dargestellt. Wie bei dem weiter oben beschriebenen Dipolelement 55 sind die Leiterstäbe 79 und 87 des Elementes 57 voneinander durch ™ eine isolierende Abstandhalterung 80 getrennt, die aus zwei Teilen 80a und 80b besteht, welche die Stäbe 79 und 37 über eine Länge von etwa 1512 cm haltern. Wenn die Stäbe 79 und 8l ausgestreckt und in ihrer Betriebslage sind, greifen diese Halterungshälften oder Teile 80a und 80b ineinander, um in der schon beschriebenen Weise die Halterung 80 zu bilden. Zur weiteren Erläuterung sei wieder auf die Patentanmeldung

(USA-Ser.No. 888 478) verwiesen. Die elektrische Verbindung zwischen den Speiseleitern 75 und 77 und den Leiterstäben 79 und 87 erfolgt mittels flexibler Leiterstreifen 58 bzw. 58a. Die Leiterstäbe 79 und 87 haben ä eine vergrößerte Überlappungslänge D auf jeder Seite des Trägers 10. Durch Versuche wurde festgestellt, daß diese zusätzliche Größe der Überlappung, also die Länge D auf jeder Seite des Trägers 10 für verschiedene Anordnungen zwischen 5»! ^cra und 17,8 cm schwanken kann, damit sich das gewünschte gute Betriebsverhalten beim hohen VHF-Fernsehfrequenzband ergibt. Eine spezielle Überlappung kann beispielsweise eine zusätzliche Über-Jappungslänge D von 15»24 cm auf jeder Seite über die Halterung 80 hinaus sein, oder eine Gesamtüberlappung

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einschließlich der 15,2 cm der Halterung von 45,7 cm. Bei dem dargestellten speziellen Beispiel gewährleistet die Kombination der gespeisten Dipolelemente 57 und 55 mit dem Direktor 53 einen Betrieb mit hohem Pegel über das gesamte hohe VHF-Fernsehfrequenzband.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten gespeisten Dipolelemente 59 und 6l gewährleisten zusammen mit den gespeisten Dipolelementen 55 und 57 und dem Reflektor 63 sowie dem Direktor 35 einen Betrieb mit hohem Pegel über das gesamte tiefe VHF-Fernsehfrequenzband (54 bis 88 MHz). Das zentral gespeiste Dipolelement 59 hat zwischen den äußeren Enden der Stäbe eine Länge von etwa einer halben Wellenlänge am tiefen Ende des tiefen VHF-Bandes (54 bis 88 MHz). Das zentral gespeiste Dipolelement 6l ist so angeordnet, daß es etwa bei 54 MHz (Kanal 2) mit Halbwellenresonanz arbeitet. Die Länge des Elementes 63 ist etwas größer als eine halbe Wellenlänge bei MHz, und dieses Element hat einen solchen Abstand von den gespeisten Dipolelementen, daß es als parasitärer (strahlungsgekoppelter) Reflektor arbeitet. In Fig. ist eine Teilschnittansicht des Reflektorelementes dargestellt.

Wie im Falle der in der Mitte gespeisten Dipolelemente sind die leitenden Hälften 93 und 94 des Reflektorelements 63 an der Stelle in der Nähe des Trägers überlappt. Durch die Überlappung der Reflektorhälften 94 und 93 sind diese über die Länge der Halterung 92 gehaltert. Diese Halterung 92 kann ähnlich wie die anderen Halterungen aus zwei Halbteilen bestehen, die ineinander eingreifen und die Halterungskonstruktion bilden, wenn die Reflektorhälften 93 und 94 ausgestreckt und in ihrer Betriebslage gemäß der Darstellung sind.

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Zur weiteren Erläuterung sei wieder auf die Patentanmeldung (USA-Ser.No. 838 473) verwiesen. Zur

elektrischen Verbindung zwischen den leitenden Hälften 93 und 94 sind Streifen 95 und 95a vorgesehen, die zwischen den leitenden Träger 10 und die entsprechende Hälfte 93 bzw. 94 geschaltet sind.

Vor dem Direktorelement 53 für das hohe VHF-Fernsehfrequenzband und allen VHF-Dipolelementen 551 57, 59 und 6.1 befindet sich ein Direktorelement 35 für das tiefe VIIF-Fernsehfrequenzband. In Fig. 8 ist ein Teil dieses Direktorelementes 35 im Schnitt gezeigt. Es besteht aus zwei Direktorhälften 37 und 39, die unter Verwendung einer isolierenden Halterung 38 ähnlich wie im Fall der gespeisten VIIF-Dipolelemente und des Reflektorelements 63 am Träger 10 montiert sind. Die Direktorhälften 37 und 39 überlappen einander, wie dargestellt ist, u J sind an der Halterung 38 befestigt. Die Direktorhälften 37 und 39 erstrecken sich in ihrer Betriebslage allgemein senkrecht zum Träger 10. Die Direktorhälfte 37 überkreuzt den Träger 10 so, daß sich ein Hauptteil auf die eine Seite des Trägers erstreckt. In ähnlicher Weise kreuzt auch die Direktorhälfte 39 den Träger, aber unterhalb des Trägers, so daß er die Direktorhälfte 37 parallel fluchtend überlappt, wobei der Hauptteil sich auf der entgegengesetzten Seite des Trägers 10 erstreckt. Die Hälfte 57 ist mit dem leitenden Träger 10 mittels eines flexiblen leitenden Streifens 49 verbunden. Dieser Streifen kann beispielsweise etwa 7,6 cm lang und an der Direktorhälfte 37 ungefähr 10,2 cm vom Ende 40 weg angeschlossen sein. Die Direktorhälfte 39 ist am leitenden Träger 10 mittels eines ähnlichen flexiblen leitenden Streifens 51 angeschlossen. Dieser

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Streifen kann beispielsweise an ungefähr der gleichen Stelle längs der Direktorhälfte 39 angeschlossen sein, wie der Streifen 49. Da der Träger 10 aus leitendem Werkstoff besteht, stellt er eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Direktorhälften 37 und 39 dar. Die Gesamtlänge der stabförmigen Hälften 37 und 39 und der leitenden Streifen 49, 51 sowie der Träger 10 sind so bemessen, daß der Direktor 35 am oberen Ende des tiefen VHF-Fernsehfrequenzbandes (54 bis 80 MHz) als Direktor arbeitet. Die dargestellte konstruktive Anordnung mit den flexiblen Leiterstreifen 49 und 51 ermöglicht eine Faltung des Direktors bei der Lagerung oder Verpackung der Antenne.

Die Direktorhälften 37 und 39 weisen in ihrem Verlauf Schleifen 4l bzw. 43 auf. Diese Schleifen 4l, 43 sind hinsichtlich des Durchmessers, der Position und der Gesamtlänge längs der Direktorhälften so bemessen, daß der Gesamtdirektor 35 als Direktor für das tiefe VIIF-Fernsehfrequenzband arbeiten kann, zugleich aber eine ausreichende SignalverStimmung innerhalb des hohen VHF-Fernsehfrequenzbandes gewährleistet. Die Schleifen können beispielsweise 10,2 cm lang sein, wobei zwischen den parallelen überlappten Teilen der Schleife 5,1 cm eingehalten werden.

In Fig. 1, 3 und 4 ist zu erkennen, wie die Kopplung eines (nicht dargestellten) Empfängers mit dem VHF-Teil und mit dem UHF-Teil der Antenne und wie die Entkopplung des UHF-Teils vom VHF-Teil zustande kommt. Wie schon erwähnt wurde, wird die Speiseleitung 9 vom Empfänger dadurch an die gesamte UHF- und VHF-Antennengruppe angeschlossen, daß die Leiter 9a und 9b der Leitung 9

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mit den Punkten oder Klemmen 23 bzw. 25 des Dipolelements 21 verbunden werden. Parallele Leiter 75a und 77a sind Fortsätze der entsprechenden Leiter 75 und 77, welche die symmetrische Speiseleitung für den VHF-Fernsehfrequenzteil der Antenne bilden.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, befindet sich zwischen den Speiseklemmen 23 und 25 des Dipols 21 und den Endpunkten 101 und 103 der Leiter 77a und 75a eine Leitung 105 mit hohem Wellenwiderstand. Diese Leitung IO5 be- g

steht aus einem zwischen die Klemme 25 und den Punkt IO3 des Leiters 75a geschalteten Leiter 107 und einem zwischen den Punkt 101 des Leiters 77a und die Klemme 23 geschalteten Leiter IO9. Die Übertragungsleitung IO5 kann beispielsweise einen Wellenwiderstand von größenordnungsmäßig 500 0hm haben. Dieser Wellenwiderstand kann durch einen vergrößerten Abstand zwischen den Leitern IO7 und IO9 gemäß Fig. 4 zusammen mit einem entsprechenden Durchmesser der Drähte der Leiter 107 und IO9 geschaffen werden.

Bei Frequenzen innerhalb des niedrigen und hohen Teiles des UHF-Fernsehfrequenzbandes (470 bis 89O MHz) besteht %

zwischen den Punkten 101 und 103 praktisch ein Kurzschluß, und zwar aufgrund von zwei Paaren von Viertelwellen-Stichleitungen. Gemäß Fig. 4 sind die beiden Stichleitungen 110 und 111 des ersten Paares am Punkt 101 an den Leiter 77a und den Leiter 109 der Übertragungsleitung 105 angeschlossen. Gemäß Fig. 3 und 4 sind in ähnlicher Weise die beiden Stichleitungen 113 und 115 des zweiten Paares am Punkt IO3 an den Leiter 75a und den Leiter 107 der Leitung 105 angeschlossen.

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Die Länge der Stichleitungen 110 und 113 beträgt jeweils Lamdaviertel am hohen Ende des UHF-Fernsehfrequenzbandes. Die Stichleitungen 110 und 113 sind so angeordnet, daß sie auf entgegengesetzten Seiten des Träger 10 parallel zueinander liegen. Die Stichleitungen 111 und 115 sind ebenfalls parallel zueinander angeordnet und haben eine Länge von Lamdaviertel am tiefen Ende des UHF-Fernsehfrequenzbandes.

Die Übertragungsleitung 105 hat eine Länge von ungefähr 1/8 einer Wellenlänge am unteren End« des tiefen UHF-Fernsehfrequenzbandes (470 MHz). Zusammen mit den durch die Stichleitungen 111, 110, 115 und 113 bewirkten Kurzschlüssen schafft die Übertragungsleitung 105 an den Punkten 101 und IO3 eine hohe Impedanz parallel zu den Dipolen.

Beim Betrieb der oben beschriebenen Anordnung bewirken die Übergänge der Stichleitungen 110, 111 und 113 j 115 bei den beiden Frequenzen des UHF-Bandes, bei denen die Stichleitungen mit Lamdaviertel-Resonanz arbeiten, praktisch einen Kurzschluß. Dies hat eine Reaktanz an den Klemmen 23 und 25 zur Folge, die groß im Vergleich mit dem Strahlungswiderstand des Dipolelements 21 ist. Infolgedessen wird die vom Dipolelement 21 empfangene Leistung über die Speiseleitung 9 zum Empfänger übertragen und nicht zu den VHF-Dipolelementen 55, 57, 59 und 6l gekoppelt. Die Stichleiteungen 110, 111, II3 und 115 haben wenig Einfluß auf die längs der Leiter 75a und 77a übertragenen VHF-Signa-Ie, die somit ebenfalls über die Leitung 9 zum Empfänger übertragen werden. Dadurch, daß der Wellenwiderstand der

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Übertragungsleitung 105 groß gemacht wird, ergibt sich auch eine Kompensation der zu großen Kapazität an den Klemmen 23 und 25 für die Signale im VHF-Fernsehfrequenzband.

Die oben beschriebene und in der Zeichnung dargestellte spezielle Antenne hat sich als äußerst wirksam sowohl für das gesamte tiefe und hohe VHF-Fernsehfrequenzband als auch für das UHF-Fernsehfrequenzband erwiesen. Folgende spezielle Konstruktionsdaten seien angegeben:

Das Reflektorelement 63 hat eine Gesamtlänge zwischen '

den ausgestreckten Spitzen der Reflektorhälften 93 und 94 von 274»3 cm, wobei eine Überlappung zwischen den Dipolhälften von 15,2 cm besteht. Die Gesamtlänge des gespeisten Dipolelements 6l zwischen den äußersten Spitzen der Leiterstäbe 83 und 91 beträgt 246 cm bei einer Überlappung der Leiterstäbe von 15»2 cm. Das f speiste Dipolelement 59 hat eine Gesamtlänge zwischen den äußersten Spitzen der Leiterstäbe 8l und 89 von 209,6 cm bei einer Übei-lappung dieser Leiterstäbe von 35 j 2 cm. Die Gesamtlänge des gespeisten Dipolelements 57 zwischen den äußersten Spitzen der Leiterstäbe 87 und 79 beträgt 173 cm bei einer Überlappung dieser M

Leiterstäbe von 45,7 cm. Das gespeiste Dipolelement 55 hat eine Gesaratlänge zwischen den äußersten Spitzen der Leiterstäbe 67 und 68 von 127 cm bei einer Überlappung der Leiterstäbe von 1512 cm. Der Direktor 53 hat eine Gesamtlänge zwischen den äußersten Spitzen von 63,5 cm. Der Direktor 35 hat eine Gesamtlänge zwischen den äußersten Spitzen der Halbteile 37 und 39 von 76,2 cm bei einer Überlappung dieser Ilalbteile 37 und 59 von 15,2 cm. Die Schleifen 4l und 43 sind lang-

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gestreckt und haben eine in Richtung der Stäbe gemessene Länge von 10,2 cm, während der Abstand zwischen den parallelen Abschnitten der Schleifen 5 ti ^cm beträgt.

Die Abstände "zwischen den Elementen haben folgende Werte: Der Abstand zwischen dem Direktor 35 und dem vordersten gespeisten VHF-Dipolelement 55 beträgt 31»ß cm und derjenige zwischen dem Direktor 53 und dem gespeisten Dipolelement 55 beträgt 11,4 cm. Der Abstand zwischen den gespeisten Dipolelementen 55 und 51 und 57 und 59 beträgt 27,9 cm, derjenige zwischen den gespeisten Dipolelementen 59 und 6l 33 cm. Zwischen dem gespeisten Element 6l und dem Reflektorelement 63 besteht ein Abstand von 50,8 cm.

Bei dem UHF-Teil der oben beschriebenen Antenne hat das Fächerdipolelement 21 eine Länge zwischen seinen äußersten Enden von 37 >1 cm, wobei zwischen den Speisepunkten oder Klemmen 23 und 25 ein Abstand von 6,7 cm besteht. 5*1 cm vor dem Dipolelement 21 befindet sich ein Impadenzanpassunps- und Dircktorelement 19 > welches l4,6 cm von Ende zu Ende mißt. Der innere Abschnitt der ilalterungsteile 28 und 29 des Winkelreflektors 27 ist 21,6 cm vom Speisepunkt des Dipols 21 entfernt. Die Reflektorstäbe 33 und 33a nächst dem Trüger 10 messen 58,4 cm von Ende zu Ende und die anderen Stäbe 31, 31a, 32 und 32a 50,8 cm. Die Direktoren 13, 15 und 17 sind weiter beabstandet und messen l4,6 cm von Spitze zu Spitze.

In den VHF-Kopplungs- und UHF-Entkopplungssystemen sind

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die kürzeren Stichleitungen 110 und 113 11,3 cm lang, die längeren Stichleitungen 111 und 115 dagegen l4,6 cm, Die Leiter 107 und 109 waren Stäbe mit einem Durchmesser von 0,2^ cm, deren größter gegenseitiger Abstand im parallelen Bereich etwa 10,2 cm betrug. Die Länge dieser Leiter IO7 und IO9 betrug etwa lk,6 cm.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Mehrbereichsantenne für zwei weit voneinander entfernte Frequenzbänder mit wenigstens zwei in der Mitte gespeisten langgestreckten, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Dipolelementen, die jeweils zwischen ihren äußeren Enden ein Paar von Anschlußklemmen besitzen und von denen das zweite Dipolelement zwei im Abstand voneinander angeordnete Leiterstäbe enthalt, längs welcher in der Nähe ihres einen Endes jeweils eine der beiden Anschlußklemmen angeordnet ist, und mit einer die Anschlußklemmen der Dipolelemente miteinander verbindenden Speiseleitung, da d u r c h gekennzeichnet, daß die Leiterstäbe (79» 87) einander an ihren Anschlußklemmenenden überlappen und sich von diesen Enden aus hauptsächlich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, daß das erste Dipolelement (55) eine Länge besitzt, die so bestimmt ist, daß es bei einer Frequenz innerhalb des höheren der beiden Frequenzbänder als Ganzwellenresonator wirkt, während das zweite Dipolelement (57) eine ausreichende Länge besitzt, um bei einer Frequenz innerhalb des tieferen Frequenzbandes als Halbwellenresonator zu wirken, und daß die Größe der Überlappung der beiden Leiterstäbe und die Orientierung der Leiterstäbe relativ zum ersten Dipolelement so gewählt sind, daß sich durch die Kombination dieser beiden Dipolelemente ein optimales Betriebsverhalten sowohl beim höheren wie auch beim tieferen Frequenzband ergibt.

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2. 2. Mehrbereichsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dipolelement (55) zwei sich überlappende Leiterstäbe (67, 68) aufweist.
3. 3. Mehrbereichsantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das höhere Frequenzband das hohe VHF-Fernsehfrequenzband und das tiefere Frequenzband das tiefe VHF-Fernsehfrequenzband ist.

   k, Mehrbereitsantenne nach Anspruch 1, 2 oder 3» da durch gekennzeichnet, daß die Größe der Überlappung der Leiterstäbe (79 j 87) des zweiten Dipols (57) zwischen 25»^ und 50 > 8 cm beträgt.

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