DE2150792A1 - Antenne - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F.¥eickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. E A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN 21 50792

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

<983921/22>

Ampex Corporation, 401 Broadway, Redwood City, Calif. USA

ANTENNE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne zur Aussendung von Signalen einer gegebenen Frequenz. Es ist bekannt, daß vertikale Schlitz-Antennenelemente bei ultrahohen Frequenzen zur Erzeugung von horizontal-polarisierten Wellen geeignet sind. Typischerweise variiert die Länge des Schlitzes in einem derartigen Antennenelement von einem Bruchteil einer Wellenlänge bis zu mehreren Wellenlängen; der Schlitz kann dabei in einer ebenen leitenden Platte oder in der Wand eines Zylinders vorgesehen sein. In verschiedenartigen linearen Anordnungen werden solche Elementen-Schlitzantennen aufgrund ihrer Einfahheit und ihrer Billigkeit sehr oft verwendet. Es ist ost erforderlich, daß die lineare Reihe von Schlitzen in einer derartigen Antennenauslegung mit einem elektrischen Signal gleicher Amplitude und Phase für jeden Schlitz in der Reihe angesteuert wird. Dies kann in einfacher Weise dadurch erreicht

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v/erden, daß von einem konventionellen tnergieverteilersystem getrennte Übertragungsleitungen zu jeweils einem Schlitz führen.

Bei linordnungen, bei denen die Schlitze in eine Metallplatte geschnitten sind, besitzen sie in typischer Weise eine Länge von einer halben 'Wellenlänge und sind in bezug auf diese gegebene Wellenlänge sehr schmal. Diese Schlitze können dazu dienen, in Richtungen normal zu beiden Seiten der Platte oder_f wenn eine Seite durch einen geeigneten Hohlraum abgedeckt ist, normal zu einer Seite der Platte Strahlung zu emittieren. Solche Schlitze sind dabei kolinear oder mit anderen »/orten, mit ihren entsprechenden Längsachsen direkt zueinander ausgerichtet angeordnet und besitzen von Zentrum zu Zentrum einen Abstand von etwa einer 'Wellenlänge.

Wird eine derartige Schlitzantenne in der Wandung eines Zylinders gebildet, so ergibt sich für Zylinderdurchmesser von etwa 0,1 X oder weniger ( A- bedeutet die Wellenlänge der ausgesendeten Frequenz) und für Schlitzbreiten, welche im Vergleich zum Zylinderdurchmesser sehr schmal sind, eine Strahlungsverteilung in der iiorizontalebene in allen iiicntungen. Kür Zylinderdurchmesser von 0,25A- bis 0,5 λ, oder größer besitzt die Strahlung auf der geschlitzten Seite des Zylinders, d.ii. längs ■ der Strahlungsachse des Schlitzes, die größte Intensität.

Bei der Auslegung von UüF-Fernseh-Sendeantennen ist es generell erwünscht, einen hohen Gewinn mit einer Strahluncjsverteilung in einer Rundstrahl-Arzimuthebene möglichst billig zu realisieren,

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Um einen hohen Gesamtgewinn zu erreichen, wird gewöhnlich eine große Anzahl derartiger geschlitzter Antennenelemente vertikal gestapelt, wobei jedes Element eine Strahlerebene bildet. Für UiiF-Fernseiifrequenzen (bei» ielsweise 470 bis 090 IiHz) ist eine Vertikalanordnung mit Abmessungen von 6,096 bis 15,24 m (20 bis 50 feet) oder mehr typisch. Daher besitzt ein Trägermast, in dem die Schlitze gebildet sind, oder auf dem geeignete Hohlräume, Platten oder andere die Schlitze enthaltende Elemente montiert sind, generell einen wesentlich größeren durchmesser als 0,5 \ , damit die nötige mechanische Festigkeit und Stabilität bei allen vorkommenden Wetterbedingungen gewährleistet ist. Wegen des relativ großen Durchmessers des Trägermastes, welcher rohrförmig oder als Freiträger ausgebildet sein kann, ergibt eine einzige vertikale Anordnung von Schlitzen aufgrund von "jchatten"-Effekten des Hastes gewöhnlich nicht die gewünschte Rundstrahlcharakteristik.

Um derartige Schatten-Effekte zu vermeiden oder wenigstens so klein wie möglich zu halten, wurden bisher die Pole oder Zickzack-Felder auf 3 oder 4 Seiten des Hastes, Stapelanordnungen vieler Schlitze am Umfang längs der Wand eines Zylindermastes oder eine lange, um einen solchen zylindrischen Hast geschlungene Spirale verwendet. Darüber hinaus ist eine sehr einfache, billige und vorteilhafte /\nordnung zur Erzielung einer Rundcharakteristik oder einer anderen gewünschten Charakteristik mit einer einzigen vertikalen linearen Anordnung von Elementarantennen auf einem Trägermast konventioneller Konstruktion mit großein Durchmesser in einer älteren Anmeldung der , »nmeldcrin (US-Jer. No. ύό1,62ΰ) beschrieben.

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Zwar führen Schlitzantennen im Vergleich zu anderen Arten von Antennenelementen generell zu einer sehr wirtschaftlichen Sendeantennenkonstruktion. Bisher wurde jedoch zu jedem Elementarschlitz in der Anordnung eine getrennte Übertragungsleitung in Form eines Koaxialkabels vom Energieverteilersystems des Senders geführt. Jedes Koaxialkabel ist dabei an den entsprechenden Schlitz durch elektrische Verbindung ™ der Kabelleiter um die iiitte der Längskanten des Schlitzes angekoppelt. Cei einer derartigen/iusführungsform muß für die Antennenanordnung eine relativ große lienge an Koaxialkabel verwendet werden, was zu entsprechend hohen Kosten führt.

Der vorliegenden Erfindung Jiegt die Aufgabe zugrunde, eine billige Antennenanordnung mit Schlitzelementen anzugeben, welche mit einer einzigen Übertragungsleitung in einem Funkt gespeist werden kann. Diese Anordnung soll dabiei die gleiche Strahlungscharakteristik wie eine mit vielen Leitungen gefc speiste anordnung haben, kostensparend aufgebaut sein und auch sonst gleiche Eigenschaften besitzen.

Darüber hinaus soll eine derartige Antennenanordnung auch wesentlich billiger als bekannte Sendeantennen mit vergleichbaren Eigenschaften betrieben werden können.

Diese Ayfgabe wird bei einer ^ntennen der eingangs genannten i.rt erfindungsgemäß durcn folgende tierkmale gelöst:

ein Leiterelement mit einem darin vorgesehenen Schlitz, dessen

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Längsabmessung etwa gleich einer ungeraden Zahl von halben "Wellenlängen bei der gegebenen Frequenz ist, eine an einem vorgegebenen Punkt in Längsrichtung mit dem Schlitz elektrisch gekoppelte Übertragungsleitung zur Zuführung der Signale gegebener Frequenz und mit dem Schlitz gekoppelte Elemente, welche eine Strahlungsernission lediglich an Abschnitten des •jchlitzes mit gleicher Feldpolarität ohne wesentliche Ueeinflußung der Phasengeschwindigkeit der von dem vorgegebenen Punkt zu allen anderen Punkten längs desGchlitzes laufenden oignale gewährleisten, wodurch die /,ntenne als iieiirvaciischlitzanordriunij mit lediglich einer Übertragungsleitung wirkt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden üeschreibung von Ausfüisrungsbeispielen anhand der Figuren. Ls zeigt:

Fi'j. 1 eine perspektivisciic /.ncicht einer ersten , usführungsform der erfinduntjsgernäßen Antennenaordnung/

i-'ig. 2 eine ebene Ansicht der Antennenanordnung nach Fig. 1/

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Sendeantenne mit einer auf einem vertikalen Trägermast montierten Antennenaordnung nach denFig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht in einer Ebene 4-4 in Fig. 3, in Richtung der eingetragenen Pfeile;

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Kig. 5 einen Aufriß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung/

Fig. ό einen Aufriß einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemüßen Antennenaordnung; und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Teile einer Zenae- ψ antenne mit einer vertikal an einem Trägermast montier

ten ,.ntennenanordnung nach Fig. ö.

Generell dient die erfindungsgemäße Antenne zur . -ussendung von Signalen mit einer gegebenen Arbeitsfrequenz, welche typischerweise im UHF-Bereich liegt. Die Antenne umfaßt dabei ein Leiterelement zur Bildung eines Schlitzes bzw. von Schlitzabsehnitten mit einer Gesamtlängsabmessung, welche etwa gleich einer ungeraden Zahl von halben 1/ellenlängen der Arbeitsfrequenz ist. Die Querabmessung des Schlitzes bzw. der Abschnitte ist wesentlich kleiner als eine halbe Wellenlänge (beispielsweise kleiner als etwa 0,1 TV, ) dieser Frequenz. Die Antenne umfaßt weiterhin eine Übertragungsleitung, welche in Längsrichtung des Schlitzes in einem vorgegebenen Punkt an diesen angekoppelt ist. Diese Übertragungsleitung dient zur Erregung des gesamten Schlitzes mit den Signalen von einer Senderquelle, mit dem das andere Ende der Leitung gekoppelt ist. Weiterhin sind mit dem Schlitz bzw. mit denSchlitzabschnitte Elemente gekoppelt, welche eine Strahlungsemmission lediglich von Abschnitten des Schlitzes mit gleicher Feldpolarität gewährleisten, ohne daß dabei die Phasengeschwindigkeit der Signale, welche von dem Ankoppelpunkt der Übertragungsleitung zu allen anderen Punkten des

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Schlitzes verlaufen, wesentlich beeinflußt wird. Daher wirkt die erfinc!ungc(jei;iüße ,".ntenne als iiehrfachschlitzanordnung, welche von nur einer einzigen übertragungsleitung an einem Punkt gespeist wird.

Zur Erläuterung der der Erfindung zugrundeliegenden Zusammenhänge zeigt i^rig. 1 eine horizontale Schlitzantennenanordnung in etwas vereinfachter Form. Bei dieser Anordnung ist in einer ebenen iietallplatte 10 ein einzelner zusammenhängender schmaler ^chJitz 12 vorgeseiien. Die gesamte Länge dieses Schlitzes 12 in seiner Längsachse von einem Ende 14· zu einem Ende 16 kann durch irgendeine ungerade Zahl von halben V.'ellenlängen bei der gewünschten /.rbeitsfrequenz gegeben sein. Im Äusführungsbeispiel nach Fig. 1 beträgt die Gesamtlänge des Schlitzes fünf halbe 'Wellenlängen. Ist L die Länge in Längsrichtung des Schlitzes und N eine ganze Zahl, so gilt generell L = ( 7^/2)(2N-1). Die Dreite bzw. die Querabmessung des Schlitzes 12 in Übereinstimmung mit der konventionellen Praxis ist bei der Dimensionierung von Schlitzantennen wesentlich kleiner als eine halbe -./ellenlange.

uer Schlitz 111 besitzt daher mehrei'e ^)v/2-,\bschnitte 12a, 12b, 12c, 12d und 12e mit räumlich alternierender Feldpolaritüt. uieso Verteilung der Feldpolarität ergibt sich durcii die Einspeisung eines erregenden Signals mit der gegebenen i.rbeitsfroquenz über ein koaxialkabel Ib, das in Querrichtung des ^chlitzos in ueinem Zentrum bzw. seinem Mittelpunkt 20 angekoppelt ist. Die Platte 10 definiert eine durch einen Pfeil ^r:'.\ angegebene Strahlun-jsrichtung, welche senkrecht

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auf der i-latte steht und hier die Vorwärtsriciitung ist. Durch die Platte 10 wird weiterhin eine Rückwürts-Strahlungsrichtung definiert_/ welche gegen die durcii den Pfeil 22 bezeichnete Richtung um 1<JO versetzt ist. Die Jtrcihluno' in dieser κ ückwürtsrichtung wird jedoch durch geeignete iiittel unterdiü ckt, was im folgenden noch genauer erläutert wird.

Wird zunüchst die in Vorwärtsrichtung emittierte Strahlung von der Frontfläche der j'lwatte 10 (gesehen in Fig. l) betrachtet, so ist festzustellen, daß längs des Schlitzes 12 eine sinusförmige stehende Uelle mit einem Maximum bzw. einer Spitze im Einspeisepunkt 20 des Koaxialkabels 10 erzeugt wird. Da der Schlitz 12 eine Lüngsabemessung von fünf halben Wellenlängen besitzt, ergibt sich im ersten, dritten und fünften A- -iialbe-Abschnitt 12a, 12c und 12e eine Feldpolarität, während im zweiten und vierten A--/2-/\bschnitt 12b und 12d die entgegengesetzte Feldpolarität zu beobachten ist. Über den Λ—2-Abschnitten 12b und 12d mit entgegengesetzter Polarität sind an der Frontflüche bzw. an der Seite der Vorwärtsstrahlungsrichtung des Schlitzes 12 /Y,-/2-Dorsseln 24a und 24b angekoppelt, welche eine /vbstrahlung von den drei ungedrosselten Zuschnitten 12a, 12c und 12e ermöglichen, ohne daß sich störende Interferrenzen mit den Abschnitten der anderen Feldpolarität ergeben.

Die /V/2-Drossen 24a und 24b unterdrücken die von den zuschnitten 12b und 12d emittierte Strahlung. Andererseits stellen sie jedoch für diese Abschnitte des Schlitzes eine Leer-

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lautimpedanz dar, so daß sie Phasenverschiebungen oder Verzögerungen des durch diese Dereiche vom Einspesiungspunkt zu den linden 14 und 16 des Schlitzes 12 laufenden Signals nicht beeinflußen.

Obwohl eine derartige schlitzantenne - wie oben ausgeführt normalerweise sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in RUckwärtsrichtung normal zu den sich gegenüberliegenden Seiten bzw. Flüciien der Platte JO gleichstrahlt, kann die strahlung auf lediglich eine Seite der Platte begrenzt werden, welche beispielsweise die durcii den Pfeil 22 gekennzeichnete Richtng ist. Dies kann durch eine weitere ^-/2-Drossel 28 erfolgen, welche sicii über die gesamte Lunge L des Schlitzes 12 auf der !Unterseite bzw. der Uückwärtsstrahlungsseite der Platte 10 erstreckt. Die Drossel 28 blockiert die gesamte vom Schlitz in Rückwärtsrichtung emittierte Strahlung.

bie alternierenden angeordneten K /2-Drosseln 24a und 24b sowie die zusammehhängende A-/2-Drossel 2J rufen keine Abweicnung der Phasengeschwindigkeit der Signale im Schlitz von der normalen Phasengeschwindigkeit im freien Raum hervor. Sie erlauben daher die Ausbildung der stehenden Vielle längs des Schlitzes mit Sinusform und Perioden von einer 'Wellenlänge. Die sich dabei ergebende Strahlungscharakteristik entspricht daher Charakteristiken von Schlitzanordnungen, welche getrennt mit einzelnen Übertragungsleitungen für jeweils einen strahlenden Schlitz gespeist werden.

bei der Verwendung von alternierend angeordneten A„/2-Drosseln

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im oben beschriebenen Sinne ist es generell zweckmäßig, Polaritätsbereiche des Schlitzes zu blockieren, welche Anzahl geringer ist, um die Anzahl der Strahlungsabschnitte des Schlitzes, welche die entgegengesetzte Feldpolarität, jedoch die gleiche Amplituden- und Phasenverteilung besitzen, so groß wie möglich zu machen. ImA usführungsbeispiel nacii rig. 1 sind daher zwei blockierte Abschnitte und drei strah- ^ lende abschnitte auf der Vorderseite der . .ntenne vorhanden.

Die A- /2-ürosseln 24a und 25b werden dircii jeweils ein U-förmig gebogenes Metallband gebildet, so daß sie jeweils eine obere und untere, sich gegenüberliegende Flüche und ein normal zu den sich gegenüberliegenden Flächen verlaufendes endstück besitzen. Entsprechende Querseiten LOa bzw. 02a L>zw. 30b und 32b der drosseln 24a und 24b werden vorzugsweise οι feiigelcissen.

üie Drosseln 24a und 24b sowie die Drossel 23 sind identisch aufgebaut, mit der Ausnahme, daß die Drossel 2J parallel zui* Üichtunc; des Schlitzes 12 eine Lange besitzt, welche gleicl« der Längsabmessung des Schlitzes ist. Die drosseln sind durch Schweißen oder Löten ihrer U-Schenkel an der blatte unmittelbar überund unter dem Schlitz 12 befestigt. Zur befestigung der Drosseln an der Platte kann natürlich auch jede andere Verbindungstechnik für Metalle benutzt werden.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, besitzen die Drosseln 24a und 24b eine Abmessung α normal zur Platte 10 von A./2 und eine . .bmessung b parallel zur r'latte 10 von ebenfalls \/2. Gegen die Enden 14 und Io des Schlitzes 12 sind die Drosseln 24a

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und 24b um einen ,.bstand c = Λ>/2 versetzt, Daher ist der ,-.bstand zwisciien den inneren Uuerkanten 32a und 30b der beiden Drosseln '/Au und 2^b ebenfalls gleich K, /2. Die Drossel <cu besitzt von der iibene des Schlitzes eine Abmessung d, welche ebenvallc gleicii -^-/2 ist. Die Länge e der urossel 2ü ist gleicii der Länge L des Schlitzes und daher im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 gleich 5 K/2, Bei der Ausführungsfon.1 nach den Fig. 1 und 2 sind Ürosseln 24o_f 24b und 2u koplanar angeordnet, so daß ihre gemeinsame Lbene quer bzw. normal zur ubene der Platte 10 liegt. Es sei bemerkt, daß eine derartige Anordnung für die erfindungsgemüße Antenne jedoch niciit zwingend erforderlich ist.

In Fig. 3 ist eine Abwandlung der Schlitzantennenanoranung nach denFig. 1 und 2 dargestellt, welche zur Bildung einer vertikal orientierten iiehrelementen-Sendeantenne für UHF-Fernse'tisender und ähnliches auf einem Rohr bzw. einem Hast 40 montiert ist. Der Mast 40 besteht typischerweise aus Stahl oder einem anderen strukturell fehlerfreien Material, das vorzugsweise für derartige Zwecke benutzt wird. An seinem unteren ende besitzt der Hast 40 einen i iontageflansch 42. In diesem Falnsch 42 ist eine Anzahl von iiontierlb'chern vorgesehen, durcii die geeignete befestigungselemente geführt werden können, um den Hast in gebräuchlicher Weise an seiner Stütze zu befestigen. Die gegenüber der ,,usführungsform nach den Fig. 1 und 2 modifizierte Foriii der ^chlitzantennenanordnung (generell mit 44 bezeichnet) ist, beispielsweise durch Schweißen, fest ai.i Rohr 40 beicstitjt.

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unnötig.

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Die / ntennenanorcinung 44 besitzt drei Strcihlungs- A-/2-;."chlitzabsciinitte 46, 46 und 40, welche durch die offenen Vorderkanten einer A/2-Drossel 52 begrenzt werden. Die Drossel 52 mit einer Länge von 5 \/2 arbeitet ebenfalls wie die anhand der i-'ig. 1 und 2 beschriebene rückwärtige Drossel 28; sie kann aus einem Metallband hergestellt werden, das in eine U-Form geboten wird, wobei der hintere Rand 54 abgeschlossen ist. Vordere X/2 -Drosseln 56a und 5ob entsprechen den Drosseln 24a und 24b nach den Fig. 1 und 2. Die offenen Enden dieser Drosseln 56a und 56b sind, beispielsweise durch Schweißen, an den offenen Endkanten der zusammenhängenden Drossel 52 an Stellen befestigt, welche um Α,/2 gegen das obere und untere Ende 58 und 59 versetzt sind. Das obere und untere Ende 5ü und 59 der zusammenhängenden Drossel 52 sind durch entsprechende Band-Metallendstücke verschlossen, wodurch äußere Enden 60 und 62 der Schlitzabschnitte 4ü und 50 durch diese Endstücke kurzgeschlossen werden. Durch diesen Aufbau wird eine Platte zur Bildung des lchlitzes gemäi] der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2

V'ie die Querschnittsdarstellung nach Fig. 2 zeigt, bilden die Ebenen der vorderen Drosseln und der hinteren Drossel einen stumpfen '«inkel; die durch die vorderen Drosseln 5ύα und 5üb gebildeten Ebenen stehen senkrecht auf der durch die jtrahlungsabschnitte 4(3, 50 und 4U gebildeten Ebene und sind koplancir zu der üciuptstrahlungsGchse der Anordnung. Oxo zusammenhänc,crele Drossel 52 liegt tcinf;ential um iiastrohr 40 ein. Dio gesamte,

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durch die drosseln gebildete Antennenanordnung ist durch eine Klcitm.ier o4 und die Drossel 52 am ;iohr 40 befestigt.

Zin koaxiales Kabel 63 dient als Zuführuntcleitung Für üus Uür-^iijnül vorn Jenaer zur Antennenanordnung 44. uieses Kabel OJ iüt in eier lutte der Längsausdehnung des zentralen otrahluncjGGclilitzabschnittcs 4ü angekoppelt; andererseits kann daa Kabel jedoch auch an entsprechende Punkte der strahlenden .'»bschnitto A-6 und 50 angekoppelt v/erden.

,\u f einer oeite des iiastrohrs 40 sind parasitäre Lcingsrichtstrcihler-birektoren 7Oa₇ 70b und 70c montiert, v/ährend auf der anderen ,'^eite des Mastrohrs 40 ebenfalls identisch ausgebildete Direktoren 72a₇ 72b und 72c montiert sind, (uiese letztgenannten Direktoren sind in Fig. 3 nicht sichtbar). Diese Direktoren dienen zur iieali.'?ierung irgendeiner gewünschten speziellen Antennen-Utrahlungscharakteristik und zur Kompensation von durch das iiastrohr 40 hervorgerufenen "5chatten"-i:ffekten, wie dies in der oben genannten älteren Anmeldung der Anmelderin beschrieben ist. Diese parasitären Direktoren sind vorzugsweise in Form von auf Stäben angeordneten, diskreten leitenden Elementen ausgebildet, wobei diese Elemente beispielsweise als Platten oder Scheiben 74 realsiert sind. Diese Elemente sind auf einem gemeinsamem Stab 4o montiert, dessen Längsachse quer zur ebene des diskreten leitenden Elements verläuft. Die einzelnen, in der vorgenannten Form ausgebildeten Direktoren wirken als parasitäre Qemente, d.h., siejsi-nd nicht leitend mit den Elementarantennenelementen in Form von Schlitz-

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absciinitten verbunden. S^xe sind vielmehr lediglich aus litilterungsgründen in ihren entsprechenden Lagen mechanisch an dem Mastrohr 40 befestigt. Die /.chse der Direktoren liegt vorzugsweise in einer Ebene, welche etwa senkrecht auf der Längsachse des iiastrhhres 40 steht. Jedem der strahlenden Üchlitzabschnitte 46, 48 und 50 ist dabei ein symmetrisches Paar von derartigen ^ Direktoren (70a - 72a, 70b - 70b, usw.) zugeordnet, wobei die die Achsen eines solchen Paars von Direktoren enthaltende £bene denMast vorzugsweise innerhalb einer ..,trecke von λ,/2 der durch jeden strahlenden Jchlitzabschnitt verlaufenden senkrechten Schnittebene, gemessen längs der . eime des uastos, schneidet. Die strahlencienSchlitzabscnnitte worden bei dieser ,.usführungsform als Strahlungsebene betrachtet, wobei jeder Ütrahlungsebene mehr als eine Direktorenebene zugeordnet werden kann. Die paraisitären Elemente sind geniüij Fig. 2 in einer Azimuthebene gegeneinander versetzt.

ψ Wie weiterhin aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die parasitären Längsrichtstrahler-Direktoren durch Montagewinkel (beispielsweise o0 und <32) am iiastrohr 40 angebracht, welche ihrerseits in irgendeiner geeigneten Weise am Mcistrohr befestigt werden können/ die sich vom Mast nach außen erstreckenden Direktoren sind am Umfang des Mastes in einem 'Winkel von etwa 120 auf beiden Seiten der Antenenanordnung angeordnet, wodurch sich eine Rundstrahlercharakteristik über das gesamte Mzimuth von 360 ergibt. Diese Direktoren liegen aufgrund ihrer ,-.nordnung in den Null-Dereichen der Charakteristik um den Mast, um "Schatteneffekte" des Mastes zu kompensieren.

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uurch /indcrung eier Lage und/oder des Winkels der uirektoren ist es möglich, die Strchlungschorakteristik so auszubilden, dai3 sich in bestimmten Jinkelsektoren starke Keulen ergeben, während in anderen '.iinkelsektoren große ikillbereiche verschiedcner Tiefe vorhanden sind. Die spezielle 1,'inkelanordnung der pcrasitüren Direktoren ncicii Fig. G und 4 stellt lediglich ein Beispiel c!'.:r; sie kann zus .veulsiorurig verschiedener Antenen-Ciic ^alitorictikeii geändert werden, wie dies in der o.a. genannten älteren Patentanmeldung beschrieben ist.

Die ebenen leitenden Elemente der Lüngerichtungstrahlungsdirektoron besitzen eine liauptabr.iessung quer zu ihrer .· ciise z\/ischcti A-y ν undA/l^, vor2:ugs\/eise von etwa /V^/ü. Bei dieser iiauptcibi.iessunj iianuelt es sich um die /,bmessung der blatten bzw. CJciieibcn, welclio in der Ebene des elektrischen Feldvektors (ίϊ) lie-jt; beim c.usführunnsbeispiel nach'Fig. 3 ist dies die ilorizontalabincssung x. Der Abstand der Platten bzw. Scheiben deer Direktoren liegt vorzugsweise zwischen /^-/o und X/2. obwohl diese /.binessungen bevorzugte Abmessungen sind, können auch kleinere Abstünde ajgdassen v/erden. In manchen Fällen kenn es weiterhin wünschenswert sein, die iiauptabmessung der diskreten Ebenen-i ietallelemente ungleichförmig zu gestalten, wobei die vom iSastrohr entfernten Elemente größer als die dem iiastrohr näherliegenden Elemente auf irgendeinem ilalterungsstab Vo sind.

Dio dii-kx'etcn ebenen lüer.iente VA können die Form von Vollplatten, Gittern oder ütüben haben, welche quer auf einer Halterung oder bcLü.jiolcwoir.e in einem nichtleitenden !-!ohr angeordnet sind.

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Der Begriff "Platten" wird im Rahmen der Erfindung im elektrischen bzw. im elektromagnetischen Sinne benutzt und umfaßt mechanische Strukturen, welche sich wie leitende Vollplatten verhalten, tatsächlich aber mechanisch die Form von flaschen, Schirmen, Drähten, Stäben, usw., besitzen, welche genei'ell ebene Konfigurationen quer zur Achse des Direktors bilden.

Eine weitere Ausführungsform einer linearen horizontalen ,·Anordnung von Schlitzelementen gemäß der Erfindung ist in Fig. dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist in eine leitende Platte 100, ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. I₇ ein Schlitz 102 mit einer Längabmessung L von 5 A^/2 eingeschnitten. Irn Gegensatz 2J der Ausführungsform nach Fig. 1 ist hier jedoch in jedem Intervall f von A-/2 noch ein Querschlitz in die .'latte 100 eingeschnitten. Diese mit 104 bezeichneten C-.uerschlitze besitzen in Richtung normal zu den Rändern dec Längsschlitzes 102 eine Abmessung g von -^/4. üamit beträgt die Gesamtlänge der über den Längsschlitz 104 laufenden Querschlitze \/2 + der Querabmessung bzw. Breite des Länjccchlitzes. In der lutte des zentralen ^/2-Abschnittes des Schlitzes ist ein koaxiales Kabel lüü angekoppelt, das zur Erregung der Antenne von einer Jendersignalquelle dient.

Im Bereich der Schnittstellen des Lüngsschlitzes 102 mit den Querschlitzen sind direkte leitende Verbindungen durch Leiterdrähte oder Leiterbänder 1Oo und 110 zwischen sich diagonal gegenüberliegenden Ecken der Schnittstellen der Schlitze in der leitenden Platte lO'O vorgesehen. :;iose «»usJegung führt zu

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einer phasenumkehr von IuO der stehenden V/elle in jedem aufeinanderfolgenden X./2-Intervall längs der . nordnung. Da die stehende Welle normalerweise 3inusform besitzt, ist die Amplituden- und Phasenverteilung über jedem Λ/2-Abschnitt die gleiche wie die über dem zentralen Abschnitt, d.h., es liegt die gleiche Polarität vor. Daher kann jeder .λ». /2-Abschnitt desSChiitzes 102 zur Energieabstrahlung ausgenutzt werden, wodurch eine Anordnung von Schlitzabschnitten entsteht, welche lediglich um eine halbe Wellenlänge (oder wenig mehr) versetzt sind. Damit ergibt sich ein Unterschied gegenüber der Versetzung um eine Wellenlänge bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4. Obwohl in den Phasenverschiebungsbereiciicn zwischen den Schlitzen ein störender Ütrahlungsanteil auftreten kann, ist dieser Effekt jedoch für viele , nwendumjsfälle dieser Ausfüiirungsforn vernachlässinbar.

ntennenanordnung nach Fig. 5 strahlt sowohl in Rückwärtsals auch in Vorwürtsrichbung und besitzt Hauptstrulilungsachsen v.'ulciio senkrecht gut den sich ge^enüberliencriuen Flächen der cat !Lone eier strahlenden Üciilitzabschnitte bildenden leitenden Platte 100 steilen.

..-inc weitere /.uüfüiirurifjsform einer horizontalen 5chlitzantennon uiiorünunfj rjcuüß der Erfindung ist in Fig. ό dargestellt. Bei o.iccer . .usführungs Form ist in eine leitende Platte 120 ein ^c.ilitz 12!i eingeschnitten. Dieser «jchlitiz 122 besitzt eine Längcsübr.iossumj von 9 ^-/2; die Längsabmessung kann aber aucii durcii jede andere ungerade ZaIiI von halben Ifellenlängen gegeben sein. Dere üciilitz 122 besitzt kolineare iichlitzab-

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sciinitte 124α, 124b, 124c, 124cl und ITAe, welche eine Längsabmessung h von einer halben '.'ellenlange besitzen, '..'eiteriiin weist der Schlitz 122 U-fürmige Zwisciienschlitzcbschnitte 12üa, 126b, 12Oc und 126d auf, v/elciie die Enden der entsprechenden benachbarten kolinearen Schlitzcbschnitte verbinden. Diese U-fürrnigen Schlitzabschnitte besitzen eine Lüngsaucdehnung i von ebenfalls einerhalben Wellenlänge. An den iiittelpunkt des P zentralen kolinearen Schlitzabschnitts 124a ist ein koxailes-Kabel 120 in der './eise angekoppelt, wie dies schon anhand der Ausführungsform nach Fig. 5 beschrieben wurde.

bie U-förmigen Schlitzabschnitte 126a - d sind ,.bschnitte entgegengesetzter Feif)olarität der stehenden l/elJe und dienen zur Phasenumkehr, so daß über den kolinearen Schlitzabschnitten 124a - e sich die gleiche Amplituden- und ^hasenvcrteilung des Feldes ergibt. Daher wirken die letztgenannten Schlitzabschnitte als getrennte Antennenelemente, welche Kutzenergie ^ abstrahlen. Die spezielle Geometrie bezw. Gestalt in U-Form

der Zwischenschlitzabschnitte 12όα - 12od führt zu einem gegenseitigen Auslöschungseffekt für die l'hasenverteiluncjen entgegengesetzter Polarität längs dieser Abschnitte des Schlitzes 122, so daß störende Strahlung von diesen Abschnitten so klein wie möglich gehalten wird.

Zur Erzielung des vorgenannten Effektes können auch andere Schlitzkonfigurationen verwendet werden; diese sind jedoch als weniger vorteilhaft zu betrachten. Beispielsweise können die alternierend strahlenden und gegenseitig Strahlung auslöschenden Schlitzabschnitte in Serpentinenform ausgestaltet

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sein, wobei die strahlenden üchlitzabschnitte diagonal parallel verlaufen und die Zwischenabschnitte zur Realisierung der AuslüGch- und Phasenumkehrwirkung S-Form besitzen.

Mine vertikale Schlitzantennenanordnung mit einer einzigen Speiseleitung gemäß der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine modifizierte Form der in Fig. 5 dargestellten Antenne verwendet. Speziell zeigt Fig.7 einen Teil einer vertikal orientierten Antennenanordnung mit Ochlitzelei.ienten, welche für Fernoehsendezwecke geeignet ist. /.uf einem hast 162., welcher dem in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 3 beschriebenen Hast 40 entspricht, ist eine Anordnung loO von geschlitzten Elementen montiert. Diese ,.ntennenanordnung 160 entspricht der Ausführungsform nach Fig. ö mit der Ausnahme, daß die Platte 100 gegen den Ilast 102 vorzugsweise so gefaltet ist, daß sie V-Form besitzt*,Die Platte löü ict vorzugsweise durch geeignete ISittel so am Mast 162 befestigt, dc;i- die Faltkante dem Hast abgekehrt ist. Ebenso wie bei der . usführuivjsform noch Fig. ^ ist an den Hast ein UoaxicilkaLel 104 rciüiirt, das an einer Stelle 106 im Zentrum dos tiefsteii -jtrciilungo- /V/'A-. .bschnittes der /.ntennenanordnung imgekoppe.lt i- c. '■'.?- sei bemerkt, dciij des Xou.xicdkabol euch im Iiit"Lelj)un!;c. anderer strahlender /V./l.-.ichlitzabochnitte anne- !coppelt \/erdt.n !ifiin. . uc l/irtsciiaftlichUeitsgrUnden und aus Gründen leichter 'Jartunr ist es jcc'ocii zweckmäßig, die /,nkopplung an den i. Lräi li:ii(ioii \ / 'Z-. chlitzabschnitt vorzunehmen, »./olci.cx' i\... . uii.'.'jx (Ί.ϋκίν..α,ton liofit unci/ouer ca ciniaciisten ;;u.'üri';lxc .i:. L.

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BAD ORIGlNM.

Bei dieser Anordnung der gefalteten Platte 100 am Mast 102 liegt die Mauptstrahlungsachse der Schlitzanordnung in radialer Richtung des Mastes von den Schlitzabschnitten wegweisend. Ein symmetrisch zum Mast 162 liegendes Paar von parasitären Längsrichtstrahler-Direktoren loGa und 160b ist unter einem VJinkel von 120 gegen die Strahlungsachse der ^ichlitzcntennenelemente angeordnet, um eine Rundcharakteristik oder ψ eine andere gewünschte ..ntennencharakteristik von Schatteneffekten des Mastes zu realisieren.D-iese parasitären Direktoren wirken ebenso wie die der ,.usführungsform nach Fig. Bei der vorliegenden Ausführungsform verlaufen jedoch diskrete leitende Platten, wie beispielsweise Platten 170 und 172, vertikal zusammenhängend über die gesamte Längsabmessung der Antenne 160. Diese Platten sind daher über die gesamte Länge aller Strahlungs-X/2-Schlitzabschnitte der Antenne gleichlaufend zu diesen ausgerichtet.

Die Platten 170 und 172 des parasitären Längsrichtstrahler-Direktors 168a (ebenso wie die Platten des Direktors 163b) werden durch iialterungsstäbe 174 und 176 relativ zum Mast in fester Stellung gehalten, welche durch geeignete Mittel fest am Hast 162 montiert sind; diese ilalterungsstäbe 174 und 176 stehen senkrecht auf den Ebenen der !Matten 170 und 172, wodurch diese Platten zur Längsachse des liastes 162 ausgerichtet gehalten werden. Die Abmessungen dieser Platten in der Ebene des elektrischen Feldvektors des emittierten Signls liegen vorzugsweise zwischen λ,/S und AV4. Im AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 7 ist diese Abmessung mit y bezeichnet.

• ι

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Die Betrachtungen hinsichtlich der Abstände der Platten, welche beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 angestellt wurden, gelten ebenso für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7. Anstelle der beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 lediglich beispielhaft angegebenen Anzahl von zwei Platten kann für die Längsrichtstrahler-Direktoren auch eine größere Anzahl von diskreten Platten verwendet werden. Weiterhin gelten auch die Betrachtungen nach der oben genannten älteren Anmeldung der Anmelderin hinsichtlich der Anordnung der parasitären Längsrichtstrahler-Direktoren für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7, um verschiedene Antennencharakteristiken zu realisieren.

Bei den im vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung handelt es sich um Antennenanordnungen mit einer Vielzahl von Schlitzabschnitten, welche durch lediglich eine Übertragungsleitung angesteuert werden. Derartige Anordnungen besitzen wesentliche Vorteile im Hinblick auf Kostenreduzierung, Zuverlässigkeit, Anzahl verbundener Elemente, Energieverarbeitung, Impedanzanpassung, Blitzgefahr oder aidere Zerstörungsmöglichkeiten, welche zur Störung der Energieverteilung oder zu einem Energieausfall führen können. Alle diese Vorteile sind bei bekannten Antennenanordnungen mit einer Vielzahl von Schlitzelementen, welche durch getrennte, an den jeweiligenSchlitzangekoppelte Übertragungsleitungen gespeist werden, nicht realisierbar.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. PATENTAMjP Ei Ü C W E

   1./Antenne zur Aussenclung von Signalen einer gegebenen Frequenz, gekennzeichnet durch ein Leiterelement (lOO; 120) mit einem darin vorgesehenen Schlitz (12; 102, 122), dessen Längsabmessung etwa gleich einer ungeraden Zahl von

   fc halben Wellenlänge bei der gegebenen Frequenz ist, eine

   an einem vorgegebenen Punkt in Längsrichtung mit dem Schlitz(lO2; 122) elektrisch gekoppelte übertragungsleitung (lo; 106, 128) zur Zuführung der Signale gegebener Frequenz, und durch mit dem Schlitz (12; 102; 122) gekoppelte I-lemente (24a, 24b; 104/ 126a bis d), welche eine Strahlungsemmission lediglieh an Abschnitten (l2a, 12b, 12e; 102; 124a - e)des Schlitzes (12, 102, 122) mit gleicher Feldpolarität ohne wesentliche Beeinflußung der Phasengeschwindigkeit der von dein vorgegebenen {-"unkt zu allen anderen Punkten längs des Jciilitzes (12; 102; 122)

   " laufenden Signale gewährleisten, wodurch die Antenne als

   !■iehrfachschlitzanordnung mit «iner Übertragungsleitung (13; 106; 128) wirkt.

   2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Signalen gegebener Frequenz-beaufschalgte Schlitz (12) A/2-Abschnitte (12a, 12c, 12d) einer Feldpolarität und mit diesen alternierende /Y/2-Abschnitte (I2b, 12d) entgegengesetzter Feldpolarität besitzt, daß die mit dem Schlitz (12) gekoppelten Elemente (24a, 24b) in Form von /X. /2-Drosseln auf einer Seite des Schlitzes (12)

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   liber den K/2-Abschnitten (l2b, 12d) entgegengesetzter Feldpolarität angekoppelt sind, und daß die ^- /2-Abschnitte (12a, 12c, 12e) der einen Feldpolarität strahlende Antennenelemente ohne störende Interferrenz durch die /K./2-/.bschnitte der entgegengesetzten Feldpolarität sind, worin

   X, die der gegebenen Frequenz entsprechende Wellenlänge bedeutet (Fig. 1 und 2).

   3. Antenne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ^/2-Drosseln (24a, 24b) bei der gegebenen Frequenz ein um Λ-/2 vom Schlitz (12) entferntes kurzgeschlossenes Ende besitzen.

   4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dac Leiterelement (lO) plattenförmig ausgebildet ict und daß mit dem Schlitz (12) auf der den ^ /2-Drosseln (24a, 24b) abgewandten Seite eine weitere A~/2-Drossel (23) gekoppelt ist, welche sich über die gesamte Schlitz-Längsabmessung erstreckt und damit die gesamte Strahlung auf dieser Seite des Schlitzes (12) unterdrückt, ohne die Phasenge-Gciiwindicjkeit der von dem Ankoppelpunkt der Übertragungsleitung (lo) zu edlen anderen Punkten des Schlitzes laufenden signale zu bceinflußen.

   ü. . .ntonne nacii einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der λ~ /2-Abschnitte (beispielsweise 12a, 12c, 12e) der einen Feldpolarität größer als die Zahl der ^/^-Absciinitte (beispielsweise 12b, 12d) entgegengesetzter Foldpolarität ist (beispielsweise Fig. 1 und 2).

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   6. /,ntenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß. die Übertragungsleitung (18) im Zentrum eines 7^/2-Abschnittes (l2c) der einen Feldpolarität angekoppelt ist.

   7. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Metallplatte ausgebildeten Leiterelement (lOO) weitere Schlitze (104) voi-gesehen sind, deren Längsausdehnung senkrecht zu dem Schlitz (102) verläuft, die in Λ./2-Abständen längs des Schlitzes (102) angeordnet sind und die sich auf den beiden Seiten des Schlitzes (102) um 7L/4 von diesem weg erstrecken, daß die Schnittstelle der weiteren Schlitze (104) mit dem Schlitz (102) jeweils ein Viereck mit dem Leiterelement (lOO) bildet und daß sich diagonal gegenüberliegende Ecken der Vieecke an jeder Schnittstelle durch diskrete Leiter (108, HO) gekoppelt sind, so daß sich längs des Schützes (102) eine Feldverteilung ergibt, bei der über aufeinanderfolgenden ( TL/2-Abschnitten) die gleiche Feldpolarität vorhanden ist. (Fig. 5).

   S. Antenne nach Anspruch' 7, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsleitung (lOo) im Zentrum eines 7V/2-/;bschnittcs des Schlitzes (102) angekoppelt ist,

   9. Antenne nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dci£ die iietallplcitte (lOO) in Längsrichtung des Schlitzes {102) gefaltet ist.

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   10. .\ntenne nach ,Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß die

   Λ./2-Z.bschnitte (12b, 12d; 126a - d) entgegengesetzter Feldpolurität zwischen den ^- /2-, bschnitten (12a, 12c, 12e/ 124a- e) und ira Leiterband (lO) geometrisch so angeordnet sind, ua'ß sich das Feld in den Λ-/2-Abschnitten entgegengesetzter Polarität ausschlieijt, so daß nur die 7V./2-/ibschnitte der einen Feldpolarität als Strahlungsantennenelemente wirken (Fig. 1 und ό).

   11. r.nterine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die

   λ. /2-Abschnitte (12a, 12b, 12e; 124a-e) des Schlitzes (12; 122) der einen Feldpolarität kolinear sind.

   12. /.ntenne nach Anspruch 10 und 111, dadurch gekennzeichnet, daß die 7\/2-Absdiiitte (126a - d) des Schlitzes (122) mit entgegengesetzter Polarität U-förmig ausgebildet sind (Fig.o).

   Io. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine langgestreckte elektrisch leitende HaI-terungsanordnung (40; 162) mit einer Querabmessung, die größer als Λ-/4 bei der gegebenen Frequenz ist, vorgesehen ist, daß das Leiterelement (lO) mit seiner Längsrichtung in Richtung der Längsachse der ilalterungsanordnung (40; 162) an dieser befestigt ist, daß v/enigstens ein parasitärer Längsrichtstrahler-Uirektor (beispielweise 70a; 168a) mit einer Vielzahl von im Abstand parallel zu ihrer Querachse orientierten diskreten leitenden Elementen (74; 170,172), welche eine entsprechende abmessung in der Ebene des Feldvektors der gesendeten Signale besitzen, relativ zum Schlitz (12;

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   102) des Leiterelementes (lO; lOO) und zur iialterungsanordnung (40; 162) so angeordnet ist, daß die durch den Schlitz und die iialterungsanordnung hervorgerufene /»ntennencharakteristik im Sinne einer gewünschten Charakteristik geändert, die Strahlungsachse der itrahlungsabschnitte (12a, 12c, 12e; 102) jedoch nicht geschnitten wird. (Fig. 3, 4 und 7).

   14. Antenne nach Anspruch 13, dadurcii gekennzeichnet, oaß die Λ./2-Drosseln (56a, 56d) und die weitere A./2-3chlitzo (52) in einen stumpfen Winkel miteinander bildenden Ebenen liegen und daß die weitere A./2-Drossel (52) mechanisch an der Walterungsanordnung (40) befestigt ist (Fig. 3 und 4).

   15.Antenne nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (lOO) gegen die Üalterungsanordnung (162) gefaltet ist, so daß sich eine von der Halterungsanordnung weggerichtete Strahlungsachse für die Strahlungs-/\/2-Abschnitte (102) ergibt (Fig. 7).

   16. Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsanordnung (162) mit ihrer Längsachse vertikal angeordnet ist, und daß die Übertragungsleitung (164) am unteren strahlenden Λ/2-Abschnitt (102) angekoppelt ist (Fig.7).

   17. Antenne nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei gleichartig ausgebildete parasitäre Längsrichtstrahler-Direktoren (168a, 168b) um etwa 120 gegen den Schlitz (102) versetzt von der Halterungsanordnung (162) radial nach außen erstrecken (Fig. 7).

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