DE2145294C2

DE2145294C2 - Sowohl als Rahmenantenne als auch als Adcock ausnutzbare Peilantenne

Info

Publication number: DE2145294C2
Application number: DE2145294A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7900 Ulm Bodemann; Hartmut 7911 Ay Buchholz
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1968-08-17
Filing date: 1971-09-10
Publication date: 1981-12-10
Also published as: FR2015845B1; DE1766948B2; FR2015845A1; GB1267089A; DE1766948A1; DE2145294A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Adcock-Antenne der im Oberbegriff des Patentanspruchs I angegebenen Art, nach Patent 17 66 948.

Eine H-Adcock-Antenne, die als Adeock-Hälfte zwei

parallel geschaltete Dipole anstelle eines Dipols aufweist, ist beispielsweise in der DE-AS 1204287 beschrieben. Die Verwendung von zwei parallel geschalteten Dipolen hat dabei den Zweck einer Peilfehlererniedrigung.

In dem »Ringbuch der Luftfahrttechnik«, 1939, Seite 10, A b b, 22 ist ein H-Adcock dargestellt. Durch Zuschaltung einer horizontalen Verbindungsleitung an den unteren Enden der beiden Dipole kann aus dem Adcock ein Rahmen gebildet werden. Die in der genannten Literaturstelle dargestellte und beschriebene Peilantenne kann wahlweise als Adcock und Rahmenantenne Verwendung finden. Es ist jedoch nicht möglich, die Antenne gleichzeitig sowohl als Rahmenantenne als .auch als Adcock-Antenne auszunutzen. Außerdem beansprucht die Einrichtung zur Umschaltung der Antenne einen nicht geringen Aufwand.

Im Hauptpatent und in der mit diesem weitergehend übereinstimmenden vorveröffentlichten FR-PS 20 15 845 ist eine sowohl als Rahmenantenne als auch als Adcock-Antenne ausnutzbare Peilantenne beschrieben, bei der jede Adeock-Hälfte aus zwei zueinander parallel geschalteten Dipolen besteht und die Dipolspannung jeder Adeock-Hälfte ausgekoppelt und über eine Verbindungsleitung der entsprechenden Dipolspannung der anderen Adeock-Hälfte emgegengeschaltet ist. Diese Antenne unterscheidet sich von der zuvor bekannten dadurch, daß sowohl die oberen als auch die unteren Enden der parallel geschalteten Dipole jeder Adeock-Hälfte durch horizontale elektrische Verbindungen miteinander verbunden sind, so daß zusammen mit den Parallelschaltungsleitungen der Dipole zwei Rahmenantennen gebildet sind, die bei wesentlich niedrigeren Frequenzen als die Adcock-Antenne betrieben sind, daß zur Gewinnung der aufgrund der Rahmenwirkung zustande kommenden Spannung in jeder Adeock-Hälfte zwischen die vier Anschlüsse der beiden parallel geschalteten Dipole Kreuzverbindungen eingeschaltet sind, die je eine Wicklung eines Übertragers enthalten, wobei die Wicklungen derart in die Verbindungen eingeschaltet und der Wicklungssinn derart gewählt ist, daß die durch die Rahmenwirkung verursachten, in dem Übertrager fließenden Ströme (Rahmenströme) entgegengesetzte und damit sich gegenseitig kompensierende magnetische Felder erzeugen, daß Verbindungsleitungen vorgesehen sind, um die zwischen sich entsprechenden Punkten der Kreuzverbindungen abgreifbare Rahmen-Spannung zu der an der zweiten Adeock-Hälfte in entsprechender Weise gewonnenen Rahmen-Spannung zu addieren, und daß in die Leitungen, die die beiden Dipole einer Adeock-Hälfte parallel schalten, und zwar jeweils zwischen einem Anschluß der Kreuzverbindungen und einem Auskoppelpunkt der Spannung der beiden parallel geschalteten Dipole, derart bemessene Kapazitäten eingeschaltet sind, daß diese für die Rahmenströme aufgrund deren niedriger Frequenz einen wesentlichen Widerstand darstellen, dagegen für die Dipolströme wegen deren höherer Frequenz wenig störend sind.

Nachteilig an dieser Antenne ist, daß die Rahmen- und die Adcock-Antenne lediglich in voneinander abgesetzten Frequenzbereichen betrieben werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb beider Antennen bei beliebigen Frequenzen zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Antenne der im Oberbegriff des Patentanspruchs I angegebenen Art gelöst durch die im Kennzeichen des

Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale, Der Patentanspruch 2 beschreibt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine aus der FR-PS 20 15 845 bekannten Antenne von der die Erfindung ausgeht, dargestellt Wie bereits oben erwähnt, wird von einem H-Adcock ausgegangen, der aus den Dipolen 1,2,

3 und 4 besteht Die aus den Dipolen 1 und 2 bzw. 3 und 4 gebildeten DipsJpaare ersetzten hier, da sie elektrisch parallel geschaltet sind, je einen Dipol des H-Adcocks. Die oberen und unteren Enden der Dipole 1 bis 4 sind durch 'horizontale Verbindungsleitungen 5 miteinander verbunden, so daß vier Rahmen entstehen. In den Schalteinrichtungen 6 werden die aus den Dipolen 1 und 2 und den horizontalen Teilen 5 bzw. den Dipolen 3 und is

4 und den horizontalen Teilen 5 gebildeten Antennen derart zusammengeschaltet, daß an den oberen Ausgangsklemmen der Schalteinrichtungen 6 eine von den Rahmen hervorgerufene Spannung ausgekoppelt werden kann, während an den unteren Anschlußklemmen der Schalteinrichtung δ eine Spannung auskoppelbar ist die durch die parallel geschalteten beiuen Dipole 1 und 2 bzw. 3 und 4 zustande kommt Die durch die Rahmen erzeugten Spannungen an den oberen Ausgangsklemmen der Schalteinrichtungen 6 werden addiert und an den Klemmen 7 kann ein Peilempfänger angeschlossen werden, für den die vier Rahmen der F i g. 1 als ein Peilrahmen wirksam sind. Die an den unteren Ausgangsklemmen der bei den Schalteinrichtungen 6 abgegriffenen Spannungen werden dagegen gegeneinander geschaltet und können somit als Adcock-Spannung einem an den Klemmen 8 angeschlossenen zweiten Peilempfänger zugeführt werden. Kombiniert man zwei der in F i g. 1 dargestellten Antennenanordnung, indem man diese beiden Anordnungen senkrecht zueinander aufstellt so erhält man einen gekreuzten H-Adcock und gleichzeitig einen Kreuzrahmen.

Im folgenden soll nun erläutert werden, wie die Antennenteile 1, 2 und 5 bzw. 3, 4 und S in den Schalteinrichtungen 6 verschaltet werden müssen, um die gewünschten Spannungen aus den Schaileinrichtungen 6 auskoppeln zu können. An den unteren Klemmen der Schalteinrichtungen 6 soll, wie bereits erwähnt eine Spannung auskoppelbar sein, die nur aufgrund der Wirkung der beiden parallel geschalteten Dipole 1 und 2 bzw. 3 und 4 zustande kommt. Es muß an den unteren Klemmen der Schalteinrichtungen 6 also eine Spannung auskoppelbar sein, wie sie an den Klemmen 9 der F i g. 2a aufgrund der dort dargestellten Antennenan- so Ordnung auskoppelbar ist An den Klemmen 9 erhält man eine Spannung, die durch die Dipolwirkung der beiden Dipole 1 und 2 zustande kommt Die Dipolströme sind mit /u und Iia bezeichnet In den Leitungen zu den Klemmen 9 fließt bei Einschaltung ss eines Widerstandes zwischen die Klemmen 9 die Summe aus diesen beiden Strömen. Die horizontalen Verbindungen 5 beeinflussen diese Ströme praktisch nicht Demgegenüber soll, wie bereits erwähnt, an den oberen Klemmen der Schalteinrichtung 6 eine Span- eo nung auskoppelbar sein, wie sie aufgrund der Antennenanordnung entsprechend der F i g. 2b an den Klemmen 10 abgreifbar ist Auch hier sind die Rahmenströme eingezeichnet und mit Ι,κλ und Iira bezeichnet Bei Einschaltung eines Widerstandes zwischen den Klerti- es men IO fließt auch hier m diesen Leitungen die Summe der beiden Rahmenströme. Eine derartige Rahmenantenne ist aus der DAS 10 07 830 bekannt

Um die an den Klemmen 9 und 10 der F i g. 2a und 2b abgreifbaren Spannungen mit ein- und derselben Antennenanordnung erzeugen zu können, ist eine Verschaltung notwendig, wie sie anhand von Fig.3 erläutert wird. An den Klemmen 11,12,13 und 14 sind die beiden Dipole mit ihren horizontalen Verbindungsleitungen 5 anzuschließen. Die Klemmen 11 und 14 sind über eine elektrische Verbindung 17 miteinander verbunden, während die Klemmen 12 und 13 über eine weitere elektrische Verbindung 18 miteinander verbunden sind. Die Verbindungen 17 und 18 stellen die oben erwähnten Kreuzverbindungen dar. In jede Leitung der Kreuzverbindung ist eine Wicklung eines Übertragers 19 eingeschaltet, wobei die Anschlußklemmen 11 bis 14 derart mit den Wicklungen des Übertragers 19 verbunden sind bzw. deren Wicklungssinn derart gewählt ist, daß die durch die Rahmenwirkung verursachten, in den Leitungen 17 und 18 fließenden Ströme (7i<m) entgegengesetzte und damit sich gegenseitig kompensierende magnetisch· Felder erzeugen. Die Wicklungen des Übertragers sir.d rr.ittenangezapft. An den Anschlußklemmen 15' und 16' ist die Rahmenspannung auskoppelbar. Durch den erwähnten Wicklungssinn des Übertragers 19 wird erreicht daß die Wicklungen für den Rahmenstrom Ir_A in den Leitungen

17 und 18 keinen induktiven Widerstand darstellen. Die Leitungen 17 und 18 mit den eingeschalteten Wicklungen des Übertragers 19 wirken für den Rahmenstrom I]Ra also als Kurzschlußbrücke.

Demgegenüber können durch die Leitungen 17 und

18 praktisch keine Ströme fließen, die durch die Dipole 1 und 2 bzw. 3 und 4 zustande kommen, da diese Ströme beim Durchfließen der Wicklungen des Übertragers 19 sich unterstützende magnetische Felder erzeugen würde. Das bedeutet daß die Wicklungen für die Dipolströme einen sehr hohen induktiven Widerstand darstellen. Hieraus folgt daß an den Klemmen 15' und 16' eine Spannung auskoppelbar ist die praktisch nur durch die Rahmenwirkung zustande kommt Die Rahmenspannung kann auch an den Klemmen 13 und 14 abgegriffen werden, jedoch müssen dann geringe Peilfehler wegen der Unsymmetrie des Abgriffs in Kauf genommen werden.

So weit wie jetzt beschrieben, ist die Anordnung und ihre Wirkungsweise mit der in der FR-PS 20 15 845 beschriebenen identisch.

Die durch die parallel geschalteten Dipole erzeugte Spannung soll an den Klemmen 20 und 21 auskoppelbar sein. Es sei zuerst einmal angenommen, daß die dargestellten Wicklungen 22 und 23 nicht vorhanden sind, sondern anstelle dieser Wicklungen durchgehende die Punkte 11 und 12 bzw. 13 und 14 verbindende i «iti'iigsn vorgesehen sind. An den Klemmen 20 und 21 kann dann zwar die von den Dipolen 1 und 2 bzw. 3 und 4 erzeugte Spamning ausgekoppelt werden, jedoch würden die Verbindungen zwischen den Klemmen 13 und 14 bzw. 11 und 12 einen Kurzschluß für die Rahmenströme darstellen. Es ist daher erforderlich, zwischen die Klemmen U und 12 bzw. 13 und 14 Schaltungsglieder solcher Art einzuschalten, daß für die durch die Rahmenwirkung hervorgerufenen Sttöme ein wesentlicher Widerstand dargestellt wird, jedoch die Dipolströme wenige beeinflußt werden. In der Hauptpatent-Schrift 17 66 948 und in der FR-PS 20 15 845 wird hierzu eine Lösung angegeben, bei der zwischen die Klemmen 13 und 14 und den Anschluß 21 bzw. die Klemmen 11 und 12 und den Anschluß 20 Kondensatoren eingeschaltet sind, deren Größe so gewählt ist daß

sie für die Rahmenstrome einen großen Widerstand darstellen, für die Dipolströme dagegen einen kleinen Widerstand bedeuten. Diese Ausführungsform nutzt die Tatasche aus, daß die Rahmenwirkung der Antenne nur zum Empfang relativ niederfrequenter HF-Schwingungen zum Einsatz kommt, die Dipole jedoch dem Empfang höherfrequenter Schwingungen dienen. Eine einwandfreie Lösung stellt dies jedoch nicht dar, da es nicht gelingt, die beiden von den verschiedenen Antennenarten erfaßten Frequenzbereiche lückenlos aneinander schließen *u lasseh. Es hat sich gezeigt, daß die Rahmenwirkung der Antenne nur für Frequenzen bis zu 5 MHz ausgenutzt werden kann, während der Empfangsbereich der Dipole erst bei 20 MHz beginnt.

Die vorliegende Erfindung löst sich von dieser durch die verschiedenen Betriebsfrequenzbereiche bestimmten Art der Trennung und schlägt ganz allgemein vor, daß für alle Frequenzen die durch die Rahmenwirkung

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Klemmen M und 12 bzw. 13 und 14 einzuschaltenden Schallungsglieder gesperrt werden sollen, dagegen Dipolströme beliebiger Frequenz durch diese Schaltgleider nicht beeinflußt werden.

Die technische Realisierung dieser Lehre wird in einem Ausführungsbeispiel angegeben, wie es in F i g. 3 ₂·> dargestellt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Klemmen 11 bis 14 an die Wicklungen eines Übertragers 25 angeschlossen, dessen Wicklungen so gepolt bzw. deren Wicklungssinn derart gewählt sind, daß die durch die Wicklungen fließenden, durch die jo Rahmenwirkung hervorgerufenen Ströme in dem Übertrager 23 magnetische Durchflutungen gleicher Richtung erzeugen. Die Wicklungen dieses Übertragers 25 sind wiederum mittenangezapft, so daß an diesen Anschlüssen (20 und 21) die Dipolspannungen auskoppclbar sind.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung sei nachfolgend näher erläutert. Die F i g. 3a zeigt die Anordnung mit den eingezeichneten Stromverläufen der Dipolströme, die F i g. 3b mit denen der Rahmenströme. _w

Der zwischen die Anschlußklemmen 11 bis 14 eineeschaltete Übertrager 25 wird von den Dipolströmen /n und I₂* so durchflossen, daß die von diesen Strömen hervorgerufenen Durchflutungen sich gegenseitig aufheben. Ein bestimmter Wicklungssinn der Wicklungen 22 und 23 zueinander braucht für diese Aufgabe nicht beachtet zu werden, da innerhalb der Wicklungen 22 sich die Durchflutungen durch die Ströme /_; _Λ und In aufheben, da ja die Dipolspannung an der Mittenanzapfung abgegriffen wird. Gleiche Überlegungen gelten für iie Wicklung 23. Insoweit ist dieses Ausführungsbeispiel auch identisch mit einer bevorzugten Ausführungsform, die in der Hauptpatentschrift 17 66 948 und in der FR-PS 20 15 845 angegeben ist in welcher zwischen den vier Antennenanschlüssen ebenfalls ein Übertrager vorgesehen ist Bei jenem Ausführungsbeispiel dienen jedoch die Wicklungen dieses Übertragers nur zur Symmetrierung der Dipolströme.

Die F i g. 3b zeigt jedoch, daß für die Unterdrückung «0 der Rahmenströme zwischen den Anschlüssen 11 und 12 bzw. 13 und 14 der Wicklungssinn bzw. die Polung der Wicklungen 22 und 23 gegeneinander nicht beliebig sein darf. Dieser Wicklungssinn ist gemäß der Lehre des vorliegenden Ausführungsbeispiels so zu wählen, daß die magnetischen Durchflutungen im Übertrager 25, die durch die Rahmenströme I\ra und Λαμ. hervorgerufen werden, gleiche Richtung aufweisen, und damit der Übertrager für die Rahmenströme einen hohen induktiven Widerstand darstellt. Die Durchflutungen im Übertrager 19 sind wiederum so gerichtet, daß sich diejenigen, die durch die Rahmenströme verursacht werden (Fig.3b), gegenseitig aufheben, während diejenigen der Dipolströme alle in die gleiche Richtung weisen(Fig. 3a).

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel auch möglich, die Hilfsspannung zur Seitenkennung für den gesamten Frequenzbereich, also auch für denjenigen der Rahmenantenne, aus den Dipolen zu gewinnen. Bei dem in der Hauptpatentschrift angegebenen Ausführungsbeispiel wäre für den Frequenzbereich der Rahmenantenne eine zusätzliche Hilfsantennc

uötWcituig gCw'Gi"uCn, uiC SiCn ϊΐΤϊ .iySiCiTirniiiCipürifvi befinden muß. Man vermeidet jedoch nach Möglichkeit getrennte Hilfsantennen. da sich wegen der Verkopplung derer mit dem Antennenmast zumeist Schwierigkeiten, besonders bei der Mastresonanz ergeben. Schließt man bei der angegebenen Schaltung an die Punkte 11 und 13 bzw. 12 und 14 die sich gegenüberliegenden Dipol-Spannungen an. so kann man an den Klemmen 20 und 21 die Summenspanniing der Di(R^e abgreifen und an den Klemmen 15' und 16' die Differenzspannung (Adcock-Spannung). Zur Erläuterung wird die F i g. 4 herangezogen.

Fig.4a zeigt, wie der Summer.strom /<, und lsi aus den beiden Dipolen gewonneri werden kann. Die Fig.4b zeigt die Gewinnung des Differenzstroms. Die Summenströme sind mit /.·> und die Differenzströme mit In bezeichnet und die von diesen erzeugten Summenbzw. Differenzspannungen über den an den Klemmen 20 und 21 bzw. 15' und 16' angeschlossenen Widerständen R\ und Ri abfallenden Summen- und Differenzspannungen mit Us bzw. Un Damit weist dieses Ausführungsbeispiel erhebliche Vorteile gegenüber demjenigen nach der Hauptanmeldung auf. da bei jenem wegen der frpnnpn7ahhän«ippn Glieder zwischen den Klemmen 11 und 12 und dem Anschluß 20 bzw. 13, 14 und dem Anschluß 21 die Gewinnung einer Summenspannung für den niedrigeren Frequenzbereich wegen des hier wirksamen hohen Widerstandes der Kondensatoren nicht möglich war.

Außerdem hat das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel auch den Vorteil, daß die Kopplungsverluste der früheren Schaltung wegfallen, da nur Leitungstransformatoren verwendet werden. Dadurch wiru die Hilfsspannung zur Seitenkennung im oberen Frequenzbereich, wo sie von der Theorie her schon kleiner ist als die Peilspannung, erhöht Außerdem kann eine Tertiärwicklung zur Gewinnung einer ungerichteten Hilfsspannung für den Dipolfrequenzbereich, wie sie in der deutschen Patentschrift 12 58 922 beschrieben ist und bei dem in der Hauptpatent-Schrift 17 66 948 beschriebenen Ausführungsbeispiel über den Wicklungen 22 und 23 zur Erzeugung der Hilfsspannung notwendig wäre, entfallen.

Es sei noch erwähnt daß man zwei oder mehr der erfindungsgemäßen Peilantenne zu einer gekreuzten Peilantenne zusammensetzen kann.

Hierzu 3 Blatt Zeic

Claims

Patentansprüche:

1, H-Adcock-Antenne, bei der jede Adeock-Hälfte aus zwei zueinander parallel geschalteten Dipolen besteht und die Dipolspannung jeder Adeock-Hälfte ausgekoppelt und über eine Verbindungsleitung der entsprechenden Dipolspannung der anderen Adeock-Hälfte entgegengeschaltet ist,

bei der sowohl die oberen als auch die unteren Enden der parallel geschalteten Dipole jeder Adeock-Hälfte durch horizontale elektrische Verbindungen miteinander verbunden sind, so daß zusammen mit den Parallelschaltungsleitungen der Dipole zwei Rahmenantennen gebildet sind,
bei der zur Gewinnung der aufgrund der Rahmenwirkung zustande kommenden Spannung in jeder Adeock-Hälfte zwischen die vier Anschlüsse der beiden parallel geschalteten Dipole Kreuzverbindungen eingeschaltet sind, die je eine Wicklung eines ersten Übertragers enthalten, wobei die Wicklungen derart in die Verbindungen eingeschaltet und der Wicklungssinn derart gewählt ist, daß die durch die Rahmenwirkung verursachten, in dem Übertrager fließenden Ströme (Rahmenströme) entgegengesetzte und damit sich gegenseitig kompensierende Durchflutungen erzeugen,

bei der Verbindungsleitungen vorgesehen sind, um die zwischen sich entsprechenden Punkten der Kreuzverbindungen abgreifbare Rahmen-Spannung zu der an de- zweiten Adeock-Hälfte in entsprechender Weise gewonnenen Rahmen-Spannung zu addieren,

und bei der in die Leitungen, die die beiden Dipole einer Adeock-Hälfte parallel schalten, und zwar jeweils zwischen einem Anschluß der Kreuzverbindung und einem Auskoppelpunkt der Spannung der beiden parallel geschalteten Dipole, solche Schaltungsglieder eingeschaltet sind — darunter jeweils eine Wicklung eines weiteren Übertragers, wobei an der Wicklungsmitte dieses Übertragers die Summenspannung der beiden Dipole auskoppelbar ist -, die für die durch die Rahmenwirkung hervorgerufenen Ströme einen wesentlichen, dagegen für die Dipolströme einen unwesentlichen Widerstand darstellen, nach Patent 17 66 948,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (22 und 23) des weiteren Übertragers (25) so gepolt bzw. deren Wicklungssinne derart gewählt sind, daß die durch die Wicklungen fließenden, durch die Rahmenwirkung hervorgerufenen Ströme in dem weiteren Übertrager (2S) magnetische Durchflutungen gleicher Richtung erzeugen (F i g. 3).
2. H-Adcock-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Peilung mit den Rahmenantennen zur Erzeugung einer ungerichteten Hilfsspannung zur Seitenkennung die an den weiteren Übertragern (23) der beiden Adcock-Hälften (1,2,3,4) abgegriffenen Dipolsummenspannungen additiv zusammengefaßt sind.