DE2052171A1

DE2052171A1 - Sende oder Empfangsantenne

Info

Publication number: DE2052171A1
Application number: DE19702052171
Authority: DE
Inventors: Arthur Fredrick LyIe Olney Rocke, Md (V St A )
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1969-11-07
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1971-05-13
Also published as: US3611399A; FR2067032B3; FR2067032A7

Description

Patentanwalt

Stuttgart

A.P.L. Rocke - 2

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK Sende- oder Empfangsantenne

Die Erfindung betrifft eine breitbandige Sende- oder Empfangsantenne, bestehend aus einer Anordnung aus einem oder mehreren Mono-Polen, einem Reflektor und einer leitenden Grundfläche.

Die Antenne soll möglichst breitbandig sein und gleichzeitig die unerwünschte Abstrahlung (bzw. den Empfang) senkrecht nach (bzw. von) oben und nach (bzw. von) rückwärts vermeiden.

Die Verwendung eines ebenen Reflektorschirmes in Verbindung mit Mono- bzw. Dipolen ist bekannt. Wenn eine Kombination von Mono-Polen senkrecht aufgerichtet wird, ist eine wirksame, breitbandige Abstrahlung (bzw. Empfang) nicht möglich. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es allgemein üblich, die Mono-Pole in Richtung der gewünschten Abstrahlung zu neigen. Diese Technik führt zwar zu kleinen Elevationswinkeln, erhöht jedoch bei Verwendung von senkrecht stehenden Reflektorschirmen die unerwünschte Abstrahlung nach oben, was zu einer Energieverschwendung und zu einer Verminderung des Wirkungsgrades führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese unerwünschte Energieabstrahlung zu vermeiden.

Ktz(Kr)/Gr

29. September 1970

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A.P.L. Rocke - 2

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß; die Symmetrieachse der Mono-Pole parallel zur Oberfläche des Reflektors verläuft und daß die Symmetrieachse eJLnen Winkel kleiner als 90° mit der leitenden Grundfläche bildet.

Die oben erwähnte, unerwünschte Abstrahlung senkrecht nach oben kann durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Reflektors zuverlässig vermieden werden.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren 1 bis 5 beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen;

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Reflektor-Antenne

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Reflektor-Antenne mit mehreren Antennen-Mono-Polen

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Reflektor-Antenne, bei der das physikalisch wirksame Spiegelbild durch reale Antennen-Pole und durch einen realen, zweiten Reflektor ersetzt wurde

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer

Reflektor-Antenne, bei der als Antennenpol ein konusförmiger Körper verwendet wird

Fig. 5 das perspektivische Bild einer erfindungsgemäßen Reflektor-Antenne, bei der ein gefaltetes

Dreieck als Antennen-Mono-Pol Verwendung findet.

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Die Figur 1 zeigt eine Antenne, bestehend aus einem flachen Mono-Pol 3 und einem hierzu parallelen Reflektor Beide Teile sind mittels nichtleitenden Stützen 10, 11, auf einer leitenden Grundfläche so angebracht, daß zwischen Reflektorebene und Grundfläche 1 ein Winkel kleiner als entsteht. Dem Mono-Pol 3 wird über die HP-Zuleitung 5 Energie zugeführt.

Bei der in Figur 1 beschriebenen Ausführung der Antenne wird der Abstand zwischen Mono-Pol 3 und Reflektor 2 in bekannter Weise so festgelegt, daß das jeweils gewünschte Strahlungsdiagramm und der gewünschte Impedanzyerlauf erreicht wird. Das Verhältnis der Reflektorhöhe zur Höhe des Mono-Pols 3 entscheidet darüber, in welchem Ausmaß der Mono-Pol 3 durch die am oberen Reflektorrand gebrochenen Wellen auf unerwünschte Weise beeinflußt wird. Vorzugsweise wird die Reflektorhöhe deshalb so gewählt, daß die Wirkung der gebrochenen Wellen dieselbe Größenordnung annimmt wie die Wirkung der verminderten Sekundärstrahlung. Die Weite des Reflektors 2 wird vorzugsweise so gewählt, daß der Mono-Pol 3 in dessen Schatten liegt. Die Weite des Reflektors hängt also vom Abstand zwischen Reflektor und Mono-Pol ab.

Um den Mono-Pol 3 wirklich parallel zum Reflektor anordnen zu können, sollte der Mono-Pol 3 Symmetrieeigenschaften oder eine flache Form aufweisen. In Figur 1 besteht der • Mono-Pol 3 aus einem flachen rechteckigem Stück, das mit einem ebenfalls flachem dreieckigem Stück an einer Kante zusammenhängt. Der Mono-Pol 3 mlt der Symmetrielinie B und der Spitze A hat somit Spatenform und ist als Breitband-Strahler vorgesehen. Die Energie wird dem Mono-Pol an

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der Spitze A zugeführt, dabei werden bekannte Anschlußtechniken verwendet.

Bei der oben beschriebenen Erfindung kann der Mono-Pol 3 und/oder der zugeordnete Reflektor 2 aus einer leitenden festen Platte oder aus durchbrochenem, leitendem Material bestehen. Im Idealfall sollte die oben erwähnte Grundplatte 1 so ausgebildet sein, daß man vom gewünschten Elevationswinkel aus das vollständige Bild des Mono-Pols sieht, wenn man annimmt, die Grundplatte 1 sei ein optischer Spiegel.

Eine typische Ausführung der oben beschriebenen Antenne mit einem Elevationswinkel von 75°, gemessen von der Grundfläche 1 aus, hat folgende Abmessungen:

Reflektor Höhe	= 0,4	λ
Reflektor Breite	= 0,46	λ
schräge Höhe des Mono-Pols	= 0,21	λ
Abstand der Mono-Pole	= 0,06	Λ
zum Reflektor	= 0,2	Λ
Breite des Mono-Pols

Dabei ist λ die größte interessierende Wellenlänge.

Da die erwünschte Strahlung vertikal polarisiert ist, kann der Reflektor aus einem Gitter paralleler Drähte bestehen.

In einer weiteren Ausführung der Antenne werden mehrere flache Mono-Pole j5, 6, 8 parallel zu einem Reflektor 2 vor diesem angebracht, um eine in ihrer Richtcharakteristik steuerbare Antennenanordnung zu erhalten.

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Eine derartige Antennenanordnung zeigt Figur 2, bei der die Mono-Pole 3, 6 und 8 parallel von einem Reflektor angeordnet sind und, gehalten von den nicht-leitenden Stützen 10, 11, 12, IJ und 14, einen Winkel mit der Grundfläche 1 bilden. Die Antenne der Figur 2 kann nach denselben Grundsätzen ausgelegt und dimensioniert werden wie die Antenne der Figur 1. Darüber hinaus soll die Breite der Mono-Pole 3* 6 und 8, passend zu den Abständen der Mono-Pole 3, 6, 8 und deren Länge wiederum passend zum gewünschten Frequenzumfang der Abstrahlung (bzw. des Empfangs) gewählt werden. Die letztgenannten Merkmale sind deshalb kennzeichnend, weil die Abstände der Mono-Pole 3* 6, 8 physikalisch nicht durch die, für den gewünschten Frequenzbereich notwendige. Länge der Mono-Pole beschränkt werden.

Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform. Hierbei wurde das, in der Anordnung nach Fig. 2 physikalisch wirksame Spiegelbild des Reflektors 2 und der Antennen-Mono-Pole 3* 6 und 8 durch einen tatsächlich vorhandenen weiteren Reflektor 18 und durch die weiteren Antennen-Mono-Pole 15, 16 und 17 ersetzt. Die leitende Grundfläche 1 kann deshalb entfallen. Die Auslegungsvorschriften der Antenne nach Fig. 3 sind dieselben wie die der Anordnung naoh Figur 2.

Die Reflektoren 2 und 18 bilden bei der Anordnung nach Fig.3 eine gemeinsame Kante und die Mono-Pole 3, 6, 8 sowie 15, 16, 17 sind parallel zu den Reflektoren 2 bzw. 18 angeordnet. Ein nioht-leitender Träger I9, befestigt an den Reflektoren 2 und 18, hält die Antennen-Mono-Pole 3j 6, 8, 15, 16 und 17 und dient gleichzeitig als Kanal für die Zuleitungen der HF-Energie.

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Wenn die oben beschriebene Antenne breitbandig sein soll, 1st es zwingend notwendig, daß die Antennen-Pole selbst, ebenfalls Breitbandcharakter aufweisen. Es können deshalb auch, anstelle der beschriebenen spatenförmlgen Antennen-Pole, gefaltete Dreiecke oder konusförmige Körper als Mono-Pole bzw. Di-Pole Verwendung finden. Beispielsweise zeigt Fig. 4 eine weitere Anordnung, bei der ein konusförraiger, zur Grundfläche 1 hin geneigter Mono-Pol 20 " verwendet wird. Die Symmetrieachse 20a des konusförmigen

Mono-Pols 20 ist genau parallel zum Reflektor 2. Die tragende Konstruktion, die elektrische Versorgung und die Dimensionierung der Antenne ist ebenso ausgeführt, wie bei der ersten, in Figur 1 gezeigten Anordnung.

Als weiteres Beispiel zeigt Fig. 5 eine Anordnung, bei der als Antennen-Mono-Pol ein gefaltetes Dreieck 21 verwendet wird und die im übrigen der Anordnung nach Fig Λ und Fig. 1 voll entspricht.

7 Patentansprüche

2 Bl. Zeichnungen, 5 Fig

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Claims

A.F.L. Rocke - 2

Patentansprüche

Breitbandige Sende- oder Empfangsantenne, bestehend aus einer Anordnung aus einem oder mehreren Mono-Polen, einem Reflektor und einer leitenden Grundfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieachse (B) der Mono-Pole (3, 6, 8) parallel zur Oberfläche des Reflektors (2) verläuft und daß die Symmetrieachse (B) einen Winkel kleiner als 90° mit der leitenden Grundfläche (1) bildet.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Spiegelung an der leitenden Grundfläche (1) entstehende virtuelle aber physikalisch wirksame Bild der Antennen-Mono-Pole(5, 6,8) und des Reflektors(2) unter Weglassung der Grundfläche(l)ersetzt wird durch einen weiteren Reflektor(18)und durch weitere Mono-Pole (15, 16, 17).

Antenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Symmetrieachsen (B) der Mono-Pole(j5, 6, 8) und dem hierzu parallelen Reflektor(2 bzw. 18) kleiner als 0,1 λ ist.

k.. Antenne nach einem der Ansprüche 1, 2 oder J5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Antennen-Mono-Po3( 2 flach geformt ist.

Ktz(Kr)/Gr

29. September I97O

./. 109820/1385

A.P.L. Rocke - 2

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flach geformte Mono-Po!(3) spatenförmig ausgebildet ist.

6. Antenne nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß zumindest für einen Antennen-Mono-Pol ein konusförmlger Körper (20) verwendet wird.

7· Antenne nach einem der Ansprüche 1, 2 oder J>, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Mono-Pol (J) verwendet wird, der aus einem gefalteten Dreieck (21) besteht.

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