DE2136423C3

DE2136423C3 - Loop antenna with tubular conductor

Info

Publication number: DE2136423C3
Application number: DE19712136423
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 8031 Wörthsee Zauscher
Original assignee: C Plath GmbH Nautisch Elektronische Technik
Current assignee: C Plath GmbH Nautisch Elektronische Technik
Priority date: 1971-07-21
Filing date: 1971-07-21
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2136423B2; DE2136423A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Rahmenantenne mit rohrförmigem Leiter, der an einer Stelle unterbrochen ist, wobei die Unterbrechungsstelle durch einen ohm'schen Widerstand überbrückt ist, und bei der von der Unterbrechungsstelle ausgehend nach beiden Seiten im Inneren des rohrförmigen Leiters Ableitungen zu einer der Unterbrechungsstelle gegenüberliegenden Anschlußstelle geführt sind.The invention relates to a loop antenna with a tubular conductor which is interrupted at one point is, the interruption point being bridged by an ohmic resistance, and in the case of starting from the interruption point on both sides inside the tubular conductor down conductors a connection point opposite the interruption point are performed.

Eine solche Rahmenantenne ist bereits durch die US-PS 24 65 381 bekannt. Hierbei ist zur Verbesserung der Breitbandigkeit nach unteren Frequenzen hin ein Kondensator in Serie mit den Ableitungen geschaltet. Infolge der unvermeidlichen Kapazitäten in dieser vorbekannten Anordnung ist ihr Eingangswiderstand sehr stark frequenzabhängig und kann nicht als 5' einigermaßen konstant angesehen werden.Such a loop antenna is already known from US Pat. No. 2,465,381. This is for improvement the broadband to lower frequencies a capacitor connected in series with the leads. As a result of the inevitable capacitances in this previously known arrangement, its input resistance is very strongly frequency-dependent and cannot be regarded as 5 'to some extent constant.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Rahmenantenne der vorstehend genannten An so weiterzubilden, daß sie in einem breiten Frequenzband einen möglichst konstanten &o ohm'sQhen Eingangswiderstand aufweist,In contrast, the object of the present invention is to provide a loop antenna of the above in such a way that they achieve a constant & o ohm'sQhen input resistance,

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Ableitungen ihre Spannungen an dem Widersland abgreifen, und daß dieser Widerstand so gewählt ist, daß die Ableitungen reflexionsfrei ^h'· abgeschlossen sind.The solution of this object is that the derivatives tap their voltages at the opposing land, and that this resistance is so selected that the derivatives are free of reflection ^h · completed '.

Durch diese Maßnahme läßt sich am Eingang der Antenne ein im Betriebsfrequenzbereich weitgehendThis measure allows a largely operating frequency range at the input of the antenna konstanter Widerstand erreichen.achieve constant resistance.

Es ist zwar schon eine Rahmenantenne mit an das eine offene Ende des rohrförmigen Außenleiters galvanisch angekoppelter einseitiger Ableitung bekannt (US-PS 35 50 137), in einem Fall auch mit kapazitiver Überbrückung der beiden freien Enden (DE-PS 7 27 938). Eine weitere Ausführungsform galvanischer Ankopplung ist bekannt durch die DE-PS 9 12 583, aber ebenfalls nur an einem der beiden gegenüber befindlichen Enden der Unterbrechungsstelle und auch nur mit einseitiger Führung der Ableitung durch das Innere des rohrförmigen Außenleiters. Schließlich ist zwar bekannt, die Ableitungen auf beiden Seiten galvanisch an den rohrförmigen Rahmenleiter anzuschließen (DE-PS 4 89 735) aber auch bei dieser wie bei all den vorgenannten Veröffentlichungen ist nirgends auch der geringste Hinweis auf einen reflexionsfreien Abschluß der Ableitung vorzufinden. Da man es bei all diesen vorbekannten Ausführungsformen mit kapazitiven und induktiven Elementen zu tun hat, ist einzusehen, daß der Eingangswiderstand des Rahmens stark frequenzabhängig istIt is indeed a loop antenna with one open end of the tubular outer conductor galvanically coupled one-sided discharge known (US-PS 35 50 137), in one case also with capacitive Bridging the two free ends (DE-PS 7 27 938). Another embodiment galvanic Coupling is known from DE-PS 9 12 583, but also only at one of the two opposite ends of the interruption point and only with one-sided routing of the discharge through the interior of the tubular outer conductor. After all, it is known that the conductors are galvanically connected on both sides to connect the tubular frame conductor (DE-PS 4 89 735) but also with this as with all of them The aforementioned publications are nowhere even the slightest indication of a reflection-free conclusion the derivation. Since it is in all of these previously known embodiments with capacitive and has to do with inductive elements, it can be seen that the input resistance of the frame is highly frequency-dependent

Der erfindungsgemäße reflexionsfreie Abschluß der Ableitungen und damit des Rahmens kann im Rahmen der Erfindung in verschiedener Weise erfolgen. Die Ableitungen können sowohl als Koaxialleitung wie auch als Zweidrahtleitung ausgebildet sein. Im erstgenannten Fall ergibt sich eine vorteilhafte Ausführungsform dadurch, daß die Ableitungen in mehreren Windungen um einen Ferritstab gewickelt sind (Ferritrahmenantenne).The inventive reflection-free closure of the leads and thus the frame can in the frame of the invention can be done in various ways. The leads can be used as a coaxial line as well be designed as a two-wire line. In the first-mentioned case, there is an advantageous embodiment in that the leads are wound around a ferrite rod in several turns (ferrite frame antenna).

Eine weitere Variante der Erfindung besteht darin, daß die erfindungsgemäße Rahmenantenne mit einer zweiten, gleichen, in bezug auf die Anschlußstellen spiegelbildlich angeordneten und mit diesen an der ersten Antenne anliegenden Rahmenantenne zu einem astatischen Rahmensystem zusammengefaßt ist. Die Erfindung läßt sich also auch auf astatische Rahmensysteme anwenden, so daß Peilfehler durch horizontalpolarisierte Wellen bei hohen Frequenzen vermieden werden können. Insbesondere sieht hierbei die Erfindung vor, daß die aneinanderliegenden Teile der beiden Rahmenantennen von einem Ferritrohr umgeben sind, das als Ferritstab für die oben bereits genannte Ferritrahmenantennen-Ausführung dient.Another variant of the invention is that the loop antenna according to the invention with a second, same, with respect to the connection points arranged in mirror image and with these on the first antenna adjacent loop antenna is combined to form an astatic frame system. the The invention can therefore also be applied to astatic frame systems, so that bearing errors caused by horizontally polarized waves at high frequencies are avoided can be. In particular, the invention provides that the adjacent parts of the two Loop antennas are surrounded by a ferrite tube that acts as a ferrite rod for the aforementioned Ferrite frame antenna design is used.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigtThe invention is shown schematically and by way of example in the drawing. It shows

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Rahmenantenne mit Zweidraht-Ableitungen,F i g. 1 a loop antenna according to the invention with two-wire down conductors,

F i g. 2 eine Ferritrahmenantenne gem. der Erfindung,F i g. 2 a ferrite frame antenna according to the invention,

Fig.3 und 4 je ein Schaltprinzip eines astatischen Rahmensystems und3 and 4 each show a switching principle of an astatic Frame system and

F i g. 5 und 6 je ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen astatischen Rahmensystems.F i g. 5 and 6 each show an exemplary embodiment of an astatic frame system according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen Rahmen mit rohrförmigem Außenleiter 6, bei der die beiden freien Enden 3 und S an der Unterbrechungsstelle des rohrförmigen Außenleiters 6 durch einen ohm'schen Widerstand 4 überbrückt sind. Die beiden hier als Zweidrahtleitung ausgebildeten Ableitungen 1 und 2 sind jeweils mit einem Leiter an die Enden 3 und 5 und mit dem anderen an den Widerstand 4 angeschlossen, so daß sie von diesem jeweils gleiche Spannung abgreifen. Der Widerstand 4 ist so dimensioniert, daß bei dieser Schaltung die beiden Ableitungen I und 2 reflexionsfrei abgeschlossen sind.Fig. 1 shows a frame with a tubular outer conductor 6, in which the two free ends 3 and S on the interruption point of the tubular outer conductor 6 is bridged by an ohmic resistor 4 are. The two down conductors 1 and 2, designed here as two-wire lines, are each connected to the Ends 3 and 5 and connected to the other to the resistor 4, so that they are each same from this Tap the voltage. The resistor 4 is dimensioned so that in this circuit the two leads I and 2 are completed without reflection.

F i g. 2 zeigt eine entsprechende Ausführungsform mit zwei Koaxialleittingen 8 und 9, die auf einen Ferritstab 7 aufgewickelt sind. Hier ist der Widerstand 4 in zweiF i g. 2 shows a corresponding embodiment with two coaxial conductors 8 and 9, which are mounted on a ferrite rod 7 are wound up. Here the resistor is 4 in two

gleiche Hälften aufgeteilt.split equal halves.

Fig,3 und folgende zeigen die Anwendung der Erfindung auf ein astatisches Rahmensystem, mit dem bekanntlich Peilfehler durch horizontalpolarisierte Wellen unterdrückt werden können.Fig, 3 and following show the application of the Invention of an astatic frame system with which, as is known, bearing errors due to horizontally polarized Waves can be suppressed.

Betrachtet man in Fig.3 zunächst nur die obere Hälfte, so liegt der Rahmen 12 beispielsweise in der Phasenebene, der durch die Vektoren E und H dargestellten elektromagnetischen Welle. Tangential an der Auskoppelstcüe 13 kann man sich den gestrichelt gezeichneten, fiktiven Dipol 14—15 denken, der durch die gezeichnete Polarisationsrichtung des Feldes durch den E-Vektor maximal erregt wird, obwohl der Rahmen selbst in jeder Polarisationsrichtung für die W-Komponente des Feldes im Minimum liegt Der hieraus resultierende Dipol-Effekt wird in bekannter Weise, wie aus Fig.3 ersichtlich, durch Spiegelung der Antenne nach 12' und kreuzweiser Parallelschaltung der Auskoppelstellen 13 und 13' kompensiertIf only the upper half is initially considered in FIG. 3, the frame 12 lies, for example, in the phase plane of the electromagnetic wave represented by the vectors E and H. Tangential to the decoupling section 13 one can imagine the fictitious dipole 14-15 drawn in broken lines, which is maximally excited by the drawn polarization direction of the field by the E vector, although the frame itself in each polarization direction for the W component of the field The resulting dipole effect is compensated in a known manner, as can be seen from FIG

Das Prinzip der »astatischen« Anordnung wurde bisher jedoch nur auf einfache Rahmen angewandt Die erfindungsgemäße Anordnung stellt nun eine Weiterentwicklung unter Verwendung aperiodischer Kahmen dar. Wesentlich dabei ist die Umkehrung der Spiegelungsrichtung. Die Aiiskopplungsstellen liegen jetzt nicht mehr eng benachbart, sondern diametral gegenüber, wie in F i g. 4 dargestellt Diese Umkehrung hat sich im praktischen Peilbetrieb besonders bewährt Eine Kompensation der Dipolwirkung ist ja nur dann gewährleistet, wenn an den Anschlußstellen der Rahmen keine unkontrollierbaren, unsymmetrischen Verkopplungen auftreten, was kaum zu verhindern ist Durch die räumliche Trennung der Auskopplungsstellen wird eine gegenseitige Beeinflussung verringert, wogegen die Fiktiven Dipole 14—15 und 14'—15' unter dem Aspekt, daß sie einen horizontalen //-Adcock bilden.The principle of the "astatic" arrangement has so far only been applied to simple frames. The arrangement according to the invention now represents a further development using aperiodic frames. What is essential here is the reversal of the direction of reflection. The coupling points are now no longer closely adjacent, but diametrically opposite, as in FIG. 4 shown This reversal has proven itself in practical DF operation.A compensation of the dipole effect is only guaranteed if there are no uncontrollable, asymmetrical couplings at the connection points of the frames, which can hardly be prevented.The spatial separation of the decoupling points reduces mutual interference , whereas the fictitious dipoles 14-15 and 14'-15 ' under the aspect that they form a horizontal // - Adcock.

ihre Empfangs-Nullstelle normal zur Rahmenfläche beibehalten.keep their receive zero normal to the frame surface.

Die Auskopplungsstellen 3, 5 und 3', 5' und die Ableitungen 1, 2 und V, 2' einer sogearteten erfindungsgemäßen Antenne nach F i g. 5 werden in dei schon beschriebenen Weise reflexionsfrei ausgeführt Die Ableitungen werden elektrisch auf exakt gleiche Länge abgeglichen und können, da sie stets im Innern des Systems verlaufen bzw. selbst Teile des Systems sin,d, keine Feldstörungen verursachen. Ihre gegensinnige Parallelschaltung erfolgt an beliebiger Stelle nach ihrem Austritt aus dem Tragrohr 16 des Antennensystems. Besonders vorteilhaft ist es dabei, für den Aufbau des Rahmens und für die Ableitung Kabel des gleichen Wellenwiderstandes verwenden zu können, da durch die kreuzweise Parallelschaltung (und damit Halbierung des Wellenwiderstandes) die ursprüngliche Serienschaltung (und damit Verdopplung des WeHenwiderstandes) aufgehoben wird. Zum Übergang vom symmetrischen Antennenausgang auf koaxiale Speiseleitungen genügt ein breitbandiger Balun-Übertrager \'i des Übersetzungsverhältnisses 1 :1 bzw. 4:1. Weiterhin kann der nutzbare Frequenzbereich der Antenne zu tiefen Frequenzen hin erweitert werden, wenn nach F i g. 6 in der speziellen Ausführungsform einer Kreuzrahmenantenne aus zwei gekreuzten Rahmen nach F i g. 5 die über die mittleren, horizontalen Rahmenteile zur weiteren Unterdrückung der Aufnahme horizontal polarisierter Wellen geschobenen Ferritrohre 7' ebenfalls mit einer Antennenwicklung 8, 9 der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Art versehen sind. Nach den allgemeinen Eigenschaften von Ferritantennen ist dabei peiltechnisch die in der Zeichenebene dargestellte Ferritantenne dem normal zur Zeichenebene stehenden Luftrahmen zugeordnet und umgekehrt.The decoupling points 3, 5 and 3 ', 5' and the leads 1, 2 and V, 2 'of a so-called antenna according to the invention according to FIG. 5 are executed in the manner already described without reflection. The leads are electrically balanced to exactly the same length and, since they always run inside the system or are even parts of the system, d do not cause any field disturbances. Their parallel connection in opposite directions takes place at any point after their exit from the support tube 16 of the antenna system. It is particularly advantageous to be able to use cables with the same wave impedance for the construction of the frame and for the derivation, since the crosswise parallel connection (and thus halving the wave impedance) eliminates the original series circuit (and thus doubling the wave resistance). 1: the transition from the balanced antenna output to coaxial feed lines satisfies a broadband balun transformer \ 'i of the transmission ratio 1: 1 and 4 respectively. Furthermore, the usable frequency range of the antenna can be extended to low frequencies if, according to FIG. 6 in the special embodiment of a cross frame antenna made of two crossed frames according to FIG. 5 the ferrite tubes 7 'pushed over the central, horizontal frame parts to further suppress the reception of horizontally polarized waves are also provided with an antenna winding 8, 9 of the type according to the invention described above. According to the general properties of ferrite antennas, the ferrite antenna shown in the plane of the drawing is assigned to the air frame normal to the plane of the drawing and vice versa.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Rahmenantenne mit rohrförmigen! Leiter, der an einer Stelle unterbrochen ist, wobei die Unterbrechungsstelle durch einen ohm'schen Widerstand überbrückt ist, und bei der von der Unterbrechungsstelle ausgehend nach beiden Seiten im Inneren des rohrförmigen Leiters Ableitungen zu einer der Unterbrechungsstelle gegenüberliegenden Anschlußstelle geführt sind, dadurch gekenn- '° zeichnet, daß die Ableitungen (1, 2; 8, 9) ihre Spannungen an dem Widerstand (4) abgreifen, und daß dieser Widerstand (4) so gewählt ist, daß die Ableitungen reflexionsfrei abgeschlossen sind.1. Loop antenna with tubular! Head of is interrupted at one point, the interruption point being bridged by an ohmic resistor, and at the one of the Break point starting on both sides inside the tubular conductor leads to a connection point opposite the interruption point are performed, thereby marked- '° shows that the leads (1, 2; 8, 9) tap their voltages at the resistor (4), and that this resistance (4) is chosen so that the derivatives are completed without reflection.

2. Rahmenantenne nach Anspruch 1, dadurch '5 gekennzeichnet, daß die Ableitungen Koaxialleitungen (8,9) sind.2. loop antenna according to claim 1, characterized in '5 characterized in that the leads are coaxial lines (8,9).

3. Rahmenantenne nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen Zweidrahtieitungen (1,2) sind.3. Loop antenna according to claim I _1, characterized in that the leads are two-wire lines (1,2).

4. Rahmenantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen (S, 9) in mehreren Windungen um einen Ferritstab (7) gewickelt sind.4. loop antenna according to claim 2, characterized in that the derivatives (S, 9) in several turns are wound around a ferrite rod (7).

5. Rahmenantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit einer zweiten, gleichen, in bezug auf die Anschlußstellen spiegelbildlich angeordneten und mit diesen5. Loop antenna according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is together with a second, identical, mirror-inverted with respect to the connection points and with them an der ersten Antenne anliegenden Rahmenantenne (1', 2') zu einem astatischen Rahmensystem zusammengefaßt ist.on the first antenna adjacent loop antenna (1 ', 2') is combined to form an astatic frame system.

6. Rahmenantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander anliegenden Teile der beiden Rahmenantennen von einem Ferritrohr (7') umgeben sind, das als Ferritstab für eine zusätzliche Antenne gern? Anspruch 4 dient.6. loop antenna according to claim 5, characterized in that the parts abutting one another of the two loop antennas are surrounded by a ferrite tube (7 '), which is used as a ferrite rod for a like additional antenna? Claim 4 serves.