DE2054621A1 - Rundstrahlantenne mit angenähert kosekansförmigem Vertikaldiagramm - Google Patents

Rundstrahlantenne mit angenähert kosekansförmigem Vertikaldiagramm

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DE2054621A1
DE2054621A1 DE19702054621 DE2054621A DE2054621A1 DE 2054621 A1 DE2054621 A1 DE 2054621A1 DE 19702054621 DE19702054621 DE 19702054621 DE 2054621 A DE2054621 A DE 2054621A DE 2054621 A1 DE2054621 A1 DE 2054621A1
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DE
Germany
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antenna
reflector
omnidirectional antenna
omnidirectional
center
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DE19702054621
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English (en)
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Gerhard Prof Dr Ing 6100 Darmstadt Hoffmann Karl Dr Ing 6101 Darmstadt Koch
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FERNMELDETECHNISCHES ZENTRALAM
Deutsche Telekom AG
Original Assignee
FERNMELDETECHNISCHES ZENTRALAM
Deutsche Telekom AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H01Q21/205Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage

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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

  • Rundstrahlantenne mit angenähert kosekansförmigem Vertikaldiagramm Die Erfindung betrifft eine Rundstrahlantenne mit angenähert kosekansförmigen Vertikaldiagramm, welche insbesondere für die Versorgung eines scharf begrenzten Gebietes für das Mikrowellen-Fernsehen geeignet ist. Antennen mit kosekansförmigen Vertikaldiagramm sind bisher nur als Richtantennen in 2 Ausführungsformen bekannt geworden.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist in der Umgebung des Brennpunktes eines meist parabolischen Reflektors eine aus mehreren Einzelstrahlern zusammengesetzter Mehrelementerreger angeordnet.
  • Eine derartige Anordnung setzt ein aufwendiges Jpeisesystem voraus. (S.Silver: Miorowave Antenna Theory and Design, Rad.
  • Lab.Ser.Vol.12, Kap 13.3 @. 471 - 487) Eine andere Ausführungsform einer Reflektorrichtantenne mit kosekansförmigen vertikaldagramm ist d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strahlung in den verschledenen Richtungen des Strahlungsfeldes der Antenne im wesentlichen nur von entsprecheni zugeordneten Teilbereichen der gesamten Reflektorflace abgestrahlt wird (geometrischoptische Reflektorbemenand). Eine solche Anordnung erforlert einen großen heflektor und ist les hnlb halb fUr die Lösung der Aufgabe der Erfindung, der Erzeugung eines Rundstrahldiagramms mit kosekansförmiger Vertikalcharakteristik, weniger geeignet. (S. Silver: Miorowave Antenna Theory and Design, Rad.Lab.Ser.Vol.12, Kap 13.6 u. 13.7, S. 497 - 502) Für die Erzeugung eines Rundstrahldiagramms im Mikrowellenbereich hat man bisher Antennen mit rotadonssymmetrischem Reflektoraufbau in verschiedenen Ausführungsformen verwendet.
  • (US-Fatentschrift 2 115 788, DOS 1 801 706). Bei diesen Antennen erfolgt die Speisung gewöhnlich durch ein zentrales, gleichzeitig die mechanlsche halterung der Antenne bewirkendes Standrohr. Hierdurch sind die Einsatzmöglichkeiten dieser Antennen auf die Fälle beschränkt, bei denen die Mikrowellenrundstrahlantennen an der Spitze eines Rohrmastes befestigt werden können; die in der Praxis häufigen Fälle, daß ein bereita vorhandener Antennenstützpunkt nachträglich mit einer Mikrowellenrundstrahlantenne versehen werden soll, lassen sich mit derartigen zentral gespeisten rotationssymmetrischen Antenne nicht lösen.
  • Im Meter- und Dezimeterwellenbereich ist die herkömmliche Art zur Erzeugung einer Rundetrahlung die Anordnung einer Anzahl von Dipolfeldern vor einem polygonförmig ausgebildeten Reflektor. Wollte man diese bekannten Rundstrahlantennen für den Mikrowellenbereich abwandeln, so sind wegen der hier erforderlichen größeren Antenneflächen und der kleinen Dipolabmessungen eine große Anzahl von Dipolen und damit auch Speisepunkten erforderlich. R. Greif: Fernsch-@endeantennen für die UHF-Frequenzbänder IV und V, Rohde und Sehwarz-Mitteilungen Nr.
  • 13, April 1960, S. 319, DAS 1 025 947 und DAS 1 269 203, US-Tatentschrift 3 011 167).
  • Die Erfindung löst ile Aufgabe der Erzeugung einer Rundstrablung mit mit kosekaneförmigem Vertikaldiagramm ebenfalls mit einem polygonförmig ausgebildeten Reflektor und mehreren Einzelerregern, die auf einem zur vertikalen Antennenachse senkrecht gelegenen Kreis in gleichen Abständen angeordnet sind. Erfindungsgemäß besitzt der polygonförmige Reflektor in allen Schnitten parallel zur Antennenachse eine derartige Kontur, daß die von den zugeordneten Erregern ausgehende Strahlung nach Reflexion an der Reflektorfläche in jedem zur Antennenachse parallehnSchnitt eine Feldverteilung erzeugt, die eine von der Mitte zum Rande hin abfallende symmetrische Amplitude und eine zur Mitte antisymmetrische nichtlineare Phase aufweist.
  • Grundsätzlich kann die Seitenzahl des Polygons beliebig gewählt werden, doch ist im Hinblick auf geringe Abweichungen vom idealen azimutalen Rundstrahldiagramm der Anordnung bei Verwendung einfacher Erreger mit kosinusähnlichem azimutalem Richtdiagramm ein sechsseitiges Polygon vorteilhaft.
  • Die erfindungsgemäß geforderte Kontur des Reflektors hat zur Folge, daß die von den Erngern ausgehende und an den zugeordneten Teilreflektoren reflektierte Strahlung eine solche Amplituden- und Phasenverteilung aufweist, als ob sie von einer "virtuellen" Dinienquelle in der Antennenachse käme. Eine geeignete Feldstärkeverteilung in einem zur Antennenachse parallelen Schnitt gibt die Beziehung E(x) = (0,5cos150 # x+0,3cos10 + 0,2cos2 # x) e-j(4,8x-0,74tanh 30,7 x) wieder, wenn die relative, auf die Öffnungsabmessungen bezogene und von der Öffnungsmitte aus zählende Aperturkoordinate ist.
  • Zweckmäßig erfolgt die Speisung der einzelnen Teilreflektoren durch je einen Hornstrahler.
  • Im folgenden wird anhand von drei schematischen Darstellungen die ßrfindung näher erläutert. Es zeigen die die Pigur 1 eine perspektivische Ansicht die Figur 2 einen Schnitt senkrecht zur Antennenachse und die Figur 3 einen Schnitt parallel zur Antennenachee mit der zugehörigen Amplituden- und Phasenverteilung der ausgesandten Strahlung.
  • In der Figur 1 ist zu erkennen, wie um den Mast 3 die nicht parabolischen Reflektorflächen 1 zu einem Polygon zusammengefügt sind. Die Hornstrahler 2 sind kreisförmig um das Polygon angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß die von den Hornstrahlern 2 ausgehende, an den zugehörigen Teilreflektoren reflektierte Strahlung von einer virtuellen Linienquelle in der Antennenachse 4 auszugehen scheint. Die Figur 2 zeigt die Rundetrahlantenne im Horizonte Phechnitt mit dem Mast 3, dem Polygonreflektor 1 und den Hornetrahlern 2.
  • Die Figur 3 zeigt zusätzlich zu den bereite in der Figur 1 und 2 dargestellten Elementen der Antenne eine im Vergleich zur Kontur des Reflektors 1 gestrichelt eingetragene Parabelkontur 5, die Amplitudenverteilung 6 und die Phasenverteilung 7 der vom Reflektor 1 reflektierten und vom Erreger 2 ausgesandten Strahlung in einem Dagramm mit der Aperturkoordinate x als Abszisse und der Amplitude A bzw. der Phase# ale Ordinate.
  • Die Vorteile der Erfindung gegenüber dem bisher Bekannten ergeben sich durch folgende Eigenschaften: Durch die Art der Reflektorbemessung wird bei kleineren Abmessungen des Reflektors eine bessere Anpassung an die Kosekansform (cosec = 1/ sin ) des Richtdiagramme erreicht, als sie mit Hilfe der geometrisch-optisch.n Bemessung möglich ist, weil die gesamte Reflektorfläche für alle Strahlungseinrichtun gen voll wirksam ist. Das bedeutet außerdem eine wesentliche Erhöhung des ohnehin geringen Flächenwirkungsgrades von Kosekansantennen. Gegenüber Gegenüber der Antenne mit Mehrelementeerreger besitzt die vorgeschlagene Anordnung nur so viele Speisepunkte wie Polygonflächen, sodaß sich ein weitaus einfacheres Speiseleitungs-und Speiseenergieverteilsystem ergibt.
  • bin einfacheres Speisesystem ergibt sich auch im Vergleich zu Dipolantennen in Polygonaufbau, da bei größeren Antennenflächen.
  • wie sie bei Mikrowellenantennen erforderlich sind, wegen der kleinen xipolabmessungen eine große Anzahl von Dipolen und damit auch Speisepunkten erforderlich ist. Gegenüber Antennen mit rotationssymmetrischem Reflektoraufbau besitzt die Anordnung gemäß der Erfindung den Vorzug, daß das Innere der Antenne keine Bauteile oder Strahlungsfelder enthält, also die Antenne um einen Nast herum angeordnet werden kann. Dabei kann der Mastdurchmesser recht große Werte betragen, was bei Dipolantennen in lolygonanordnung eine sehr große Elementeanzahl erfordern würde.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Rundstrahlantenne mit angenähert kosekansförmigem Vertikaldiagramm, bestehend aus einem polygonförmig ausgebildeten Reflektor und mehreren Einzelerngern, die auf einem zur vertikalen Antennenachse senkrecht gelegenen Kreis in gleichen Abständen angeordnet sind, da d u r c h g e -k e n n ze i c h n e t , daß der polygonförmige Reflektor (1) in allen Schnitten parallel zur Antennenachse (4) eine derartige Kontur besitzt, daß die von den zugeordneten Erregern (2) ausgehende Strahlung nach Reflexion an der Reflektorfläche in jedem zur Antennenachse parallelen Schnitt eine Feldverteilung erzeugt, die eine von der Mitte zum Rande hin abfallende symmetrische Amplitude (A) und eine zur Mitte antisymmetrische nichtlineare Phase (#) aufweist (Fig. 1-3).
2. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein polygonförmiger Reflektor mit 6 Seiten vorgesehen ist (Fig. 1-2).
3. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärkeverteilung in einem zur Antennenachse parallelen Schnitt nach der Beziehung E(x) = (0,5cos150 # x+O,3cos10 #x + 0,2cos2 #x) @-j(4,8x-0,74tanh30,7x) erfolgt, wenn x die relative, auf die Öffnungsabmessungen bezogene und von der Öffnungsmitte aus zählende Aperturkoordinate ist (Fig. 3).
4. Rundetrahlantenne nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Erreger (2) Hornatrahler vorgesehen sind (Fig. 1-3).
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DE (1) DE2054621A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2600944A1 (de) * 1975-01-21 1976-07-22 Nederlanden Staat Rundstrahlantenne mit rotationssymmetrischem reflektor fuer konzentrische anordnung rundum einen mast
US11916296B2 (en) 2019-03-18 2024-02-27 Autonetworks Technologies, Ltd. Antenna device for mobile body and communication device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2600944A1 (de) * 1975-01-21 1976-07-22 Nederlanden Staat Rundstrahlantenne mit rotationssymmetrischem reflektor fuer konzentrische anordnung rundum einen mast
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