DE2208789A1 - Antennen-Anordnung - Google Patents

Description

Ampex Corporation, 401 Broadway, Redwood City, Calif., USA Antennen-Anordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennen-Anordnung zur Aussendung von Signalen gegebener Wellenlängen mit einem langgestreckten leitenden Träger, dessen Hauptquerabmessung wenigstens gleich einer Viertel-Wellenlänge der gesendeten Signale ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich um die Auslegung von Senderantennen, beispielsweise fUr das Fernseh-UHF-Band im Hinblick auf einen großen Antennengewinn mit einer Rundstrahl-Charakteristik oder einer anderen gewünschten Charak teristik in der Azimuthebene bei minimalen Kosten. Um einen gro ßen Gesamt-Antennengewinn zu erreichen, wird gewöhnlich eine große Anzahl von direkt gespeisten Antennenelementen vertikal aufeinandergesetzt, von denen jeweils eine eine Strahlungsebene bildet. Dabei ergeben sich fUr das Fernseh-UHF-Band (in eine«

209837/0841

2200789

Frequenzbereich von 470 bis 890 MHz) typischerweise vertikale Anordnungen von etwa 6 bis 15 m (20 bis 50 Fuß) oder mehr. Daher muß ein Metallmast, an dem diese direkt gespeisten Elementarantennen angebracht sind, einen beträchtlich großen Durchmesser besitzen. D.h., daß der Träger fUr die Antennen generell eine Hauptquerabmessung besitzt, welche größer als eine Viertel-Wellenlänge und in der Praxis oft größer als eine Wellenlänge der gesendeten Frequenz ist; dies ist erforderlich, damit die notwendige Festigkeit zur Halterung der Antennen-Anordnung bei allen Wind- und Wetterbedingungen gewährleistet ist. Aufgrund des relativ großen Durchmesses des Trägers, welcher beispielsweise in Form eines leitenden Rohrs ausgebildet oder durch maschenförmigeTeilträger gebildet ist, ergibt eine einfache einzelne Vertikalanordnung aus direkt gespeisten Antennenelementen aufgrund von "Schatten"-Effekten des Trägers gewöhnlich keine Rundcharakteristik bzw. eine andere gewünschte Charakteristik.

Ua derartige Schatten-Effekte so klein wie möglich zu machen oder gar zu vermeiden, hat es »ich in der Praxis beispielsweise eingebürgert, Dipol- oder Zick-Zack-Platten auf 3 oder 4 Seiten des Mastes, eine Vielzahl von Schlitzen reihenförmig in Längsrichtung und in Umfangsrichtung der Wand eines zylindrischen rohrförmigen Trägers oder eine um einen derartigen zylindrischen Träger geschlungene lange Spirale zu verwenden. Es hat sich nun gezeigt, daß eine sehr einfache und billige Antennen-Anordnung ■it einer Ru rd strahl-Charakteristik oder einer anderen gewUnschten Charakteristik durch ein einziges vertikales lineares Feld von Elementarantennen, welche auf einem Mast konventioneller Konstruktion mit großem Durchmesser montiert sind, erreicht werden kann, wobei die Antennen-Anordnung durch den Mast, eine durch

209837/0841

den Most getragene direkt gespeiste Antenne mit einer von ihr ausgehenden Strahlungsach&e und wenigstens einen passiven, durch den Mast getragenen Längsstrahler gebildet wird. Der Passiv-Längsstrahler kann dabei mehrere diskrete ebene Leiterplatten umfassen, welche im Abstand parallel zueinander und senkrecht zur Längsachse des direktors angeordnet sind. Die Hauptabmessung der diskreten Leiterplatten liegt dabei in der Ebene des elektrischen Feldvektors des gesendeten Signals und betrögt wenigstens «ine Viertel-Wellenlange dieses Signals. Dieser Direktor ist relativ zu der direkt gefeisten Antenne und zu den den Träger bildenden Mast so angeordnet, daß die durcli die direkt gespeiste Antenne und den Träger erzeugte Antennencharakteristik derart geändert wird, daß sich die gewählte Gesamt-Antennencharakteristik fUr die Anordnung ergibt, ohne daß die Strohlungschase der direkt gespeisten Antenne geschnitten wird. Durch me/hrere passive Direktoren können in Kombination mit dem Träger und direkt gespeisten Elementen aller Arten von Antennen-Charakteristiken von einer Rundstrahl-Charakteristik bis zu einer hochgerichteten Charakteristik erzeugt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Antennen-Anordnung mit unabhängig voneinander arbeitenden Antennenfeldern beispielsweise fUr zwei verschiedene Fernsehkanäle oder I) r die Video- und Toninformation eines einzigen Kanals auf einem einzigen Träger bzw. Mast mit sich Überlappenden Antennen-Chaxakteristiken anzugeben. Wenn dabei ein Antennenfeld fUr das Video-Sendesignal eines F_ernseh*kanale und das andere Antennenfeld für das Tonsignal verwendbar wäre, so wäre eine sonst erforderliche aufwendige und komplizierte Frequenzweiche nicht mehr nötig, um das Video- und das Tonsignal vor dem Einspeisen in eine einzige Antenne zu kombinieren.

209837/0841

Weiterhin soll dabei von den beiden Antennenfeldern auf dem geraeinsamen Träger jeweils eine Rundstrahl-Charakteristik erzeugt werden, ohne daß dabei eine gegenseitige Kopplung stattfindet.

Schließlich soll eine derartige Antennenanordnung einfach und billig zu konstruieren sein.

Diese Aufgabe wird bei einer Antennenanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Träger wenigstens eine durch zwei direkt gespeiste Antennen gebildete Strahlerebene vorgesehen ist, in der die durch elektrische Signale gespeisten Antennen am Trägerunifang sich gegenüberstehend angeordnet sind und jeweils eine von ihnen ausgehende Strahlungsachse definieren, daß einer der Antennen wenigstens ein passiver, Längsdirektor zugeordnet ist, der durch mehrere diskrete ebene, parallel in Abstand zueinander und normal zu seiner Längsachse angeordnete leitende Platten gebildet ist, deren Hauptabmessung in der Ebene des elektrischen Feldvektors des von der zugehörigen Antenne gesendeten Signals liegt und wenigstens eine Viertel-Wellenlänge dieses Signals beträgt, und daß der passive Längsdirektor relativ zu der zugehörigen Antenne und zum Träger so angeordnet ist, daß die Gestalt der durch die zugehörige Antenne und den Träger erzeugten Antennen-Charakteristik derart geändert wird, daß sie die Antennencharakteristik der anderen Antenne ohne wesentliche Kopplung zwischen den Antennen Überlappt, die Strahlungsebene der zugeordneten Antenne aber nicht schneidet.

Die vorliegende Erfindung geht dabei zum Teil von der Erkenntnis

, 209837/0841 "⁵"

aus, daß zwei Antennen bzw. Antennenfelder trotz ihrer engen Nachbarschaft unabhängig voneinander, d.h., mit sehr geringer Kopplung bzw. Wechselwirkung arbeiten, wenn eine zweite Antenne bzw. ein zweites Antennenfeld auf den Träger der Antennenanordnung gegenüber einer ersten Antenne bzw. einem ersten Antennenfeld entgegengerichtet angeordnet wird. Es hat sich dabei gezeigt, daß zwei getrennte Antennenfelder mit ihren zugehörigen passiv ven Längsdirektoren auf einen einzigen Träger montiert werden können, wobei vorgegebene Antennen-Charakteristiken, welche sich im Azimuth teilweise oder vollständig Überdecken, erzielbar sind, ohne daß eine wesentliche wechselseitige Kopplung zwischen den direkt gespeisten Antennenelementen der beiden Felder stattfindet.

Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, daß die beiden Antennen bei Fernsehsignalen in Notfall jeweils sowohl das Video- als auch das Tonsignal fuhren können, da jeweils eine vollständige gegensinnig gerichtete Antenne vorhanden ist, ohne daß dabei die Größe, die Höhe oder andere Parameter einer Antenne verändert werden müßten. Oa weiterhin die Tonbandbreite relativ schnal ist, kann ein einfaches Serienspeieesystera fUr das Tonantennenfeld verwendet werden, das das Innere des Mastes bzw. des Trägers von einem Parallelspeisesystem freihält, das fUr die Videoantenne mit hbherer Leistung verwendet wird.

Beide Antennen der Anordnung können in gewissen Grenzen in der

209837/0841

Horizontal- oder Aziauth-Ebene rundstrahlend oder gerichtet ausgebildet werden, da direkt gespeist· Antenneneleaente in entgegengesetzten Richtungen strahlen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten derErfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer AusfUhrungsforn der erfindungsgemäßen Antennenanordnung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Antennenanordnung nach Fig. 1; und

Fig. 3 einen Querschnitt der Antennenaordnung nachFig. 2 längs der Linie 3-3, aus den die durch die Antennenanordnung erzeugten Antennen-Charakteristiken in ebener Darstellung ersichtlich sind.

Generell dient die Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Antennenanordnung nach den Fig. 1 bis 3 zur Aussendung von Signalen gegebener Wellenlängen, welche von einen Sender bzw. von Sendern stammen. Die Anordnung umfaßt generell einen langgestreckten leitenden Träger in Fora eines Vertikal-Rohrfomrmmastes 10 mit einer Hauptquerabmessung d, welche wenigstens gleich einer Viertel-Wellenlänge bei den ausgesendeten Signalfrequenzen ist. Weiterhin enthält die Antennenanordnung wenigstens eine mit 12 bezeichnete Strahlerebene, welche sich aus zwei direkt gespeisten Antennen 14a und 14b zusammensetzt. Diese Antennen sind

209837/0841

auf de« Träger 10 an dessen Unfang sich gegenüberstehend angeordnet und bilden jeweils eine Strahlungsachse 16a bzw. 16b. Die Strahlungsachse des jeweiligen direkt gespeisten Antennenelenentes ist hier die Symmetrieachse des von dem jeweiligen Element in der von seiner Strahlungsseite wegführenden Richtung ausgestrahlten Strahls/ diese Richtung ist gewöhnlich die der ■axinalen Strahlung. Zur Einspeisung von elektrischen Signalen in die direkt gespeisten Antennen 14a und 14b sind Ubertragungsleitungen in Fon von Koaxialkabeln 18a und 18b vorgesehen, welche auch zu entsprechenden weiteren direkt gespeisten Antennen in weiteren Strahlungsebenen fuhren, die vertikal längs des Mastes angeordnet sind. Einen der direkt gespeisten Antennenelement·, beispielsweise demAntennenelement 14a, ist wenigstens ein passiver Längsdirektor, beispielsweise der Direktor 18a, zugeordnet, dessen Längsachse mit 20 bezeichnet ist. Dieser Längsdirektor besitzt «ine Vielzahl von diskreten ebenen leitenden Platten 22, die in Abstand parallel voneinander und normal zur Längsachs· 20 angeordnet sind. Die Hauptabmessung dieser diskreten leitenden Platten 22 liegt in der Ebene des elektrischenFeldvektors des von zugehörigen direkt gespeisten Antennenelements ausgesandten Signals und beträgt, wendigetens eine Viertel-Wellenlänge dieses Signals. Der passive Längsdirektor IBa ist zusammen mit einem weiteren Direktor 13a' bei dieser AusfUhrungsform relativ zu der zugehörigen direkt gespeisten Antenne 14a und zum Träger 10 angeordnet, daß die Gestalt der durch die letztgenannten Elemente erzeugten Antennen-Charakteristik so geändert wird, daß sich eine Antennen-Charakteristik 24 ergibt, welche eine Antennen-Charakteristik

der anderen direkt gespeisten Antenne 14b Überlappt, ohne daß

209837/0841

dabei die Strahlungsachse 16a der »gehörigen direkt gespeisten Antenne geschnitten wird und ohne daß eine wesentliche wechselseitige Kopplung zwischen den beiden direkt gespeisten Antennen stattfindet.

Der anderen direkt gespeisten Antenne 14b der beiden Antennen 14a und 14b ist ein weiteres passiver Längsdirektor 18b zusammen mit einen Direktor 18b* zugeordnet, die hinsichtlich ihrer Längsachse und ihres Aufbaus den Direktor 18a entsprechen. Die Direktoren 13b und 18b¹ sind ebenfalls so angeordnet, daß die Strahlungsachse 16b ihrer zugehörigen direkt gespeisten Antenne 14b nicht geschnitten und eine weitere ausgewählte AntennenCharakteristik 26 gemäß Fig. 3 erhalten wird.

Direkt gespeiste Antennen-Elemente, welche den Antennen-Elementen 14a und 14b entsprechen, bilden in jeder Strahlerebene 12,1, 12,2, 12,3, .... 12,5 usw. (siehe Fig. l) zwei generell entgegengerichtete Felder A und B. Den jeweiligen direkt gespeisten Antennen-Elemeten sind jeweils zwei passive Längsdirektoren im oben beschriebenen Sinne zugeordnet, welche generell auf entgegengesetzten Seiten der entsprechenden zugehörigen Direktoren angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform sind die passiven Längsdirektoren so angeordnet, daß sich entsprechende Überlappende rundstrahlende Charakteristiken der in Fig. 3 dargestellten Art ergeben. Die Strahlungsachsen 20 des einer entsprechenden direkt gespeisten Antenne zugeordneten Direktorenpaars sind so orientiert, daß sie sich in der Verlängerung auf der Seite der Strahlungsachse der zugehörigen direkt gespeisten Antenne schneiden. Die Längsachse 20 des jeweils passiven Direktors

209837/0841 -9-

liegt vorzugsweise in einer Ebene, welche etwa senkrecht auf der Längsachse des Trägers 10 steht. Diese den Direktoren in jeder Strahlungsebene zugeordneten Ebenen sollen den Träger genessen in seiner Längsachse vorzugsweise innerhalb einer halben Wellenlänge vom Zentrum der entsprechenden zugehörigen direkt gespeisten Antenne schneiden. Insbesondere wünschenswert ist, daß diese Ebenen den Trüger im Zentrum der zugehörigen direkt gespeisten Antenne schneiden, wie dies im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel der Fall ist.

Speziell ist der den Träger fUr die Antennenanordnung darstellende rohrförmige Mast 10 nach Fig. 1 aus einem Standardrohr, aus Tauchzink-Stahl hergestellt, so daß er bei geringen Kosten korrosionsbeständig und ausreichencjfest ist. Die einzelnen direkt gespeisten Antennenelemente sind als Schlitzantennen ausgebildet, wie dies beispielsweise für die offen dargestellte Antenne 28 in der Strahlerebene 12,2 dargestellt ist. Derartige Antennen-Elemente können in den Mast eingeschnitten oder auf ihm montiert werden. Hinter den Schlitzen der Anordnung nach Fig. 1 befindet sich ein Gehäuse 30, das bei Strahlungsantennen gewöhnlich zur Impedanzanpassung derSchlitze verwendet wird. Dies» Gehäuse können in einfacher Weise als Metallplattenstrukturen ausgebildet sein. Als Radom kann Über den Schlitzen die dielektrische Abdeckung 32 vorgesehen werden, welche beispielsweise durch eine mit einem synthetischen Harz imprägnierte Glosfiberbe^pannung gebildet werden kann. Die Schlitze der entsprechenden Antennenfelder (Felder A und B) werden Über die entsprechenden Ubertragmingsleitungsnetzwerke 18a und¹ 18b «it den für das jeweilige Feld vorgesehenen Teil der Senderleistung

209837/0841

- 10 -

- ίο -

gespeist. Die Übertragungsleitungsnetzwerke 18a und 18b können in dem rohrförmigen Mast angeordnet und in an sich bekannter Weise mit den Schlitzen zu deren Erregung gekoppelt werden.

An den Gehäusen 30 und damit am rohrförmigen Mast sind auf jeder Seite der Schlitzantennen Flansche 34 vorgesehen, welche die passiven Längsdirektoren 13 haltern. Diese passiven Längsdirektoren besitzen zu den Direktorlängsachsen ausgerichtete Metallhalterungsstäbe 36, welche an den Flanschen 34 befestigt sind, so daß sie sich auf entgegengesetzten Seiten der Schlitze vom rohrförmigen Mast 10 nach außen erstrecken. Auf diesen Halterungsstäben 30 sind ebene leitende Platten 22 in Form von Scheiben montiert, welche axial im Abstand voneinander und normal zum Stab angeordnet sind.

Am unteren Ende des rohrförmigen Mastes 10 ist ein Flansch 38 vorgesehen, welcher an einem anderen entsprechenden Flansch befestigt werden kann, um zwei benachbarte Mastabschnitte Miteinander zu verbinden. Andererseits kann dieser Flansch auch an einem Turm oder einer anderen Basis befestigt werden.D^Ie Befestigung erfolgt durch Schrauben bzw. andere Befestigungsmittel, welche sich gemäß Fig. 1 durch die Flanschlöcher erstrecken. Zur Verbindung der verschiedenen Abschnitte der KoaxiXal-Ubertragungsleitungen IUa und lob können konventionelle koaxiale Verbindungsstucke verwendet werden.

Die dargestellten Längsdirektoren sind als Elemente in Fora von Platten vor einem Stab bzw. Scheiben auf einem Stab ausgebildet, welche fUr die Antennenanordnung als passive Direk-

209837/0841

- 11 -

- ii -

toren wirken. Abgesehen von der konstruktiven Vecändung ist zwischen den Elementar-Schlitzantennen, welche die Senderleistung aufnehmen, und Elektromagneten-Energie abstrahlen, sowie den Längsdirektoren keinerlei Verbindung vorhanden; d.h., die LUngsdirektoren wirken zwar auf die abgestrahlten elektromagnetischen Felder, besitzen aber keine leitende Verbindung mit direkt gespeisten Antennenelementen. Daher können die Flansche 34 auch direkt am rohrförmigen Mast 10 montiert werden. Sie müssen also nicht notwendig auf den Enden der Gehäusemontageplatten befestigt werden. Darüber hinaus ist es generell auch nicht erforderlich, die Direktoren direkt im Bereich des Zentrums ihrer zugehörigen Elementar-Antennen in den Strahlerebenen 12 der Antennenaordnung anzuordnen. Wie oben erwähnt, sollte die Achse der Direktoren jedoch vorzugsweise in einer Ebene liegen, welche etwa senkrecht auf der Ebene des rohrförmigen Mastes steht und welche den rohrförmigen Hast innerhalb einer halben Wellenlänge von Zentrum der entsprechenden direkt gespeisten Elementar-Antenne schneidet. Weiterhin kann jeder Elemantar-Antenne auch mehr als ein Satz von Längsdirektoren zugeordnet werden. Generell können durch Wahl der Direktoren beliebige Antennen-Charakteristiken erzielt werden. Durch Viahl des speziellen Winkels (relativ zur Strahlungsachse der zugehörigen direkt gespeisten Antenne), der Lag· und des Aufbaus der Direktoren kann die Strahlung in der Horizontal- oder Azimuth-Ebene zur Erzielung der gewünschten Antennen-Charakteristik leicht beeinflußt werden.

Die Platten 22 für die passiven Längsdirektoren 18 besitzen eine Hauptcbnessung, vorzugweise zwischen einer Viertel-Wellenlänge und einer Halben-Wellenlänge der Senderfrequenz und speziell vor-

209837/0841 *-

zugsweise etwa eine Dir/ttel-Wellenlänge. Die Kauptabmessung der Platten ist diejenige Abmessung in der Ebene des elektrischen Feldvektors; im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich dabei um den lioricontaldurclimesser der Scheiben. Beispielsweise fUr eineSchlitz- oder eine Trichterantenno in einer Vertikal-Strahlungsebene ist die übene des Elektro-Feldvektors die Horizontalebene. FUr eine Dipol-Antenne ist es die Vertikalebene, während es fUr beide Arten von Antennen zusammen beide Ebenen sind. Ein geeigneter Abstand der Platten liegt zwischen ein Achtel und ein Halb der Wellenlänge der Sendersignalfrequenz.

bwohl derartige Abstände bevorzugt sind, können auch kleinere Abstände zugelassen werden. In manchen Anwendungsfällen kann es auch wünschenswert sein, die Hauptabmessung der diskreten metallischen Platten ungleichförmig zu gestalten, wobei die Platten auf den einzelnen Halterungsstäben, welche vom Mast weiter entfernt sind, größer als die näher am Mast stehenden Platten sind.

Die entsprechenden Elementar-Antennen der einzelnen getrennten Felder A und B besitzen vorzugsweise einen Abstand von 0,9 bis 1,0 Wellenlänge längs des Mastes. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Antennen-Elementen der versetzten Felder längs des Mastes beträgt bei der dargestellten Ausführung·form etwa eine halbe Wellenlänge. Die Übertragungsleitungen sind wie dargestellt mit jeder Schlitzantenne verbunden, so daß jede Antenne einen Teil der entsprechenden Senderleistung mit der richtigen relativen Phasenamplitude aufnimmt. Da die gesamte Antennenanordnung in Abschnitten aufgebaut werden kann, kann das Leistungsverteilersystem fUr die Antennenanordnung beispiels-

209837/0841

- 13 -

weise unaittelbar unter derselben angeordnet werden, wobei ge-' trennte Leitungen alle Antennen-Elemente Über dem Leistungsverteilersystera speist. Andererseits kann das Leistungsverteilersyst·« jedoch auch zwischen Abschnitten der Antennenanordnung angeordnet werden, wobei dann getrennte Leitungen die Antennen-Elemente unterhalb und oberhalb des Verteilersystems speisen. Das Verteilersystera kann dabei auch vollständig innerhalb des die Antennenonordnung tragenden Mastes selbst angeordnet werden.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt der Antennenanordnung nach den Fig. 1 und 2 in einer Strahlerebene 12 dargestellt. Aus dieser Figur ist auch die durch diese Anordnung erzeugte Antennen-Charakteristik in Horizontal- bzw. Azimuth-Ebene dargestellt, und zwar vom Zentrum des Hastes 10 aus aufgetragen. Die zur Schlitzantenne 14a gehörenden Längs^drektoren Ida und ϊβα' sowie die zur Schlitzantenne 14b gehörenden Längsdirektoren lob und 13b', welche wie oben beschrieben jeweils mittels eines Flansches 34 am Mast 10 befestigt sind, verlaufen auf den beiden Seiten der zugehörigen Schlitzantenne 14 unter einem Winkel von etwa 120 zum Mast nach auesen. Das gleiche gilt fUr die Längsdirektoren und die direkt gespeisten Elemente in den Strahlungsebenen der Antennenanordnung. Di· resultierenden Antennen-Charakteristiken 24 und 26, welche durch die Felder A und B erzeugt werden, sind in einem Bereich von etwa + 1,5 dB Über das gesamte Azimuth von 360 rundstrahlend. Obwohl «ine Elementar-Schlitzantenne allein auch ohne Direktoren rundstrahlend sein kann, besitzt jedoch die resultierende, sich aus der Wirkung der Schlitzantenne und des Mastes ergebende Antennen-Charakteristik einen sich aus den "Schatteneffekten¹¹

209837/0841

des großen Trägerinastes ergebenden Nullbereich. Die im oben beschriebenen Sinne gestalteten und winklig angeordneten Direktoren gleichen jedoch die Null-bereiche um den Mast hsrun aus und tragen zu einer vollen Rundstrahl-Charakteristik bei, da sich die Charakteristiken der einzelnen Felder auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Mastes Überlappen. Das Vorhandensein der passiven Längsdirektoren fuhrt generell zu einer Vor- ■ sUrkung der Antennenstrahlung, und zwar von deren Intensität bzw» Leistung in Achsrichtung der Direktoren. Durch Änderung der Lage, des Winkels und der Ausgestaltung der Direktoren ist es daher möglich, die Strahlungs-Charakteristiken in bestimmten Bereichen mit Keulen auszurichten, während in anderen Bereichen bzw. winkeligen Sektoren Nullverhältnisse verschiedener Tiefe vorhanden sind. Dieser Sachverhalt wird jedoch bis zu einem gewissen Grad durch den Raum um den Mastdurchmesser zwischen den entsprechenden Antennen-Elementen der beiden Antennenfelder in einem Strahlungsbereich begrenzt, da diese Elemente bei der dargestellten Ausfuhrungsform gegeneinander ausgerichtet sind.

Obwohl bein dargestellten Ausfuhrungsbeispiel der Antennenanordnung Schlitzantennen bzw. Trichterantennen als direkt gespeiste Antennenelemente verwendet werden, ist es natürlich auch Möglich, andere Typen von Elementar-Antennen, wie beispielsweise Dipole, V-Antenneeleraente, Schleifen oder kurze Spiralen zu verwenden. Auch diese Beispielen besitzen in diesem Zusammenhang keinen ausschließlichen Charakter. Anstelle von passiven Längsdirektoren der dargestellten Art in Form von Scheiben auf einem Stab kännen auch andere plattenförnige, «a-

- 15 -

2Ö9Ö37/0841

schenföxmige oder stabförmige Element in Querrichtung zur Halterungsstab oder beispielsweise in einem nichtleitenden Rohr zur bildung der Direktoren verwendet werden. Der Begriff "Platte" wird hernach im elektrischen bzw. elektromagnetischen Sinne verwendet und umfaßt alle mechanic heη Strukturen, welche die Welle nach Art einer Platte beeinflußen. Dabei kann es sich um m chanische bzw. physikalische Formen von Maschen oder Schirmen, Drähten oder Stäben bzw. anderen leitenden Elementen handeln, deren Gesamteeffekt dem einer generell ebenen Konfiguration quer zur Längsachse des Direktors entspricht.

Beippezifischen Konstruktionen der Antennenanordnung gemäß der Erfindung hat sich gee eigt, daß die wechselseitige Kopplung zwischen dem auf entgegengesetzten Seiten des Mastes angeordneten Schlitzantennenfeldern, welche auch als "verschachtelte¹¹ Anordnung bezeichnet werden kann, sich von einem Maximum von 30,5 dB bis zu einem Minimum von 38 dB ändert, wobei der Hauptwert gemessen an den Einspeisefußpunkten der Antennenaordnung und paralleler Speisung aller Schlitzantennenelemente etwa gleich 34 dB ist. Eine praktische AusfUhrungsform der Antennenanordnung kann dabei passive Längsdirektoren in Form von Platten auf einem Stab mit jeweils zwei quadratischen Platten auf einem Halterungstab und zwei Direktoren pro Strahlerebene auf entgegengesetzten Seiten jedes direkt gespeisten Schlitzantennenelementes umfassen. Eine derartige Antennenanordnung mit vier Strahlerebenen besitzt eine gegenseitige Kopplung zwischen den gegeneinander gerichtet angeordneten Antennen federn von 34 dB, während die generell gleiche Antennenanordnung mit lediglich zwei Strahlerebenen eine gegenseitige Kopplung von 38 dB besitzt«

209837/08

- 16 -

Obwohl die gegenseitige Kopplung zwischen den verschachtelten g·- tonnten Antennenfeldern auf dem Mast scheinbar «it der Anzahl von Strahlerebenen fUr eine geringe Anzahl von Strahlerebenen zunimmt, ist jedoch anzunehmen, daß die gegenseitige Kopplung auch fUr eine große Anzahl von Strahlerebonen unterhalb eines zulässigen MaximuMs liegt. Beispielsweise durfte die gegenseitige Kopplung noch unter etwa 30 dB liegen, wenn 20 Strahlerebenen vorgesehen werden.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Abweichung von einer Rundstrahl-Charakteristik für jodes der Einzelfelder (d.h. ohne das andere Feld) + 1 dD betrügt; dieser Wert ändert sich auf lediglich +1,5 dB, wenn beide Felder wirksam sind.

Die vorstehend angegebenen Werte ergeben sich bei einer Signalfrequenz von 659 Milz (Kanal 45), wenn die direkt gespeisten Schlitzantennenelemente und die Direktoren auf einen leitenden rohrförmigen Mast angeordnet sind, welcher einen Außendurchmesser von 27,3 cm (10 3/4 ") angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Antennenaoordnung sind also zwei getrennte Antennenfelder auf einem gemeinsamen großen Träger montiert, wobei sich unabhängige Rundstrahl-Charakteristiken fUr jedes Antennenfeld mit sehr geringer gegenseitiger Kopplung ergeben. Dies gilt trotz der großen Nähe der Antennenfolder und der Überlappung ihrer entsprechenden Charakteristiken. Wie eingangs erwähnt, können die beiden Antennenfelder zur Aussendung zweier verschiedener Fernsehkanal-Signale oder zur Aussendung eines Video-und eines Tonsignals vom gleichen Mast

209837/0841 _ _{17 m}

ohne Frequenzweiche verwendet werden. Da im letztgenanten Fall die Tonbandbreite sehr schmal ist, kann für ein Antennenfeld ein einfaches Serienspeisesystem verwendet werden, wobei das Innere des rohrförmigen Trägers fUr ein Parallelspeisesystem ■it höherer Leistung für das Videofeld freibleibt.

Die erfindungsgemäße Antennenanordnung trägt daher zu einer wesentlichen Senkung der Kosten im Hinblick auf Sendeantennen speziell für Fernsehzwecke ohne Beeinflußtyig der guten Eigenschaften bei. Darüber hinaus ergibt sich eine größere Vielseitigkeit in der Auslegung von Sendesystemen.

- Patentansprüche -

- 18 -

209837/0841

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Antennenanordnung zur Aussendung von Signalen gegebener Wellenlänge mit eine« langgestreckten leitenden Träger, dessen Hauptquerabaessung wenigstens gleich einer Viertel-Wellenlänge der gesendeten Signale ist/ dadurch gekennzeichnet, daß auf de« Träger (lO) wenigstens eine durch zwei direkt gespeiste Antennen (14a, 14b) gebildete Strahlerebene vorgesehen ist, in der die durch die elektrischen Signa le gespeisten Antennen an Trägerurafang sich gegenüberstehend angeordnet sind und jeweilsjeine von ihnen ausgehende Strahlungsachse (16a, lob) definieren, daß einer der Antennen (I4o) wenigstens ein passiver Längsdirektor (löa) zugeordnet ist, der durch Mehrere diskrete Ebenen, im Abstand parallel zueinander und normal zu seiner Längsachse (20) angeordnete leitende Platten (22) gebildet ist, deren Hauptabmessung in der Ebene des elektrischen Feldvektors des von der zugehörigen Antenne (14a) gesendeten Signals liegt, und wenigstens eine Viertel-Wellenlänge dieses Signals beträgt, und daß der passive Längsdirektor (18a) relativ zu der zugehörigen Antenne (14a) und zum Träger (lO) so angeordnet ist, daß die Gestalt der durch die zugehörige Antenne (14a) und den Träger (lO) erzeugte Antennencharakteristik derart geändert wird, daß sie die Antennencharakteristik der anderen Antenne (14b) ohne wesentliche Kopplung zwischen den Antennen Überlappt, die Strahlungsachse (löa) der zugeordneten Antenne aber nicht schneidet.

   - 19 -

   209837/0841
2. 2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anderen direkt gespeisten Antenne (14b) ein weiterer passiver Längsdirektor (13b) zugeordnet ist, der durch mehrere diskrete ebene, im Abstand parallel zueinander und normal zu seiner Längsachse (20) angeordnete leitende Platten (22) gebildet ist, deren Hauptabnessungen in der Ebenödes elektrischen Feldvektors des von der anderen Antenne (l4b) gesendeten Signals liegt und wenigstens eine Viertel-Wellenlänge dieses Signals beträgt und daß der weitere passive Längsdirektor (l3b) relativ zu der zugehörigen anderen Antenne (14b) und zum Träger (lO) so angeordnet ist, daß die Gestalt der durch die zugehörige Antenne (14b) und den Träger (lO) erzeugte Antennen-Charakteristik im Sinne einer weiteren gewünschten Antennen-Charakteristik geändert wird, ohne daß die Strahlungsachse der anderen direkt gespeisten Antenne (14b) geschnitten wird.
3. 3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den direkt gespeisten Antennen (14a, 14b) wenigstens zwei passive Längsdirektoren (lBa, 13a¹; 18b, 18b*) zugeordnet sind, die jeweils auf entgegengesetzten Seiten der entsprechenden zugeordneten direkt gespeisten Antenne angeordnet sind.
4. 4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die passiven Leängsdirektoren (18a, 18a¹; 18b, 18B) so angeordnet sind, daß sich Überlappende Rundstrahl-Charakteristiken ergeben, bei denen ein unabhängiger Betrieb der direkt gespeisten Antennen (14a, 14b) möglich ist.

   - 20 -

   209837/0841
5. 5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die direkt gespeisten Antennen (14a, 14b) diametral auf dem Träger (1O) gegenüberstehen.
6. 6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, oaß die Längsachsen (20) der beiden, jeweils einer direkt gespeisten Antenne (beispielsweise 14a) zugeordneten'Längsdirektoren (18a, 18a') so orientiert sind, daß sie sich in der Richtung der Strahlungsachse (löa) der entsprechenden zugehörigen direkt gespeisten Antenne schneiden.
7. 7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (20) der jeweiligen passiven Längsdirektoren (18a, ....) in einer Ebene liegt, welche etwa senkrecht auf der Längsachse des Trägers (1O) steht und daß diese Ebene den Träger (1O) gemessen in seiner Längsachse innerhalb einer halben Wellenlänge vom Zentrum der entsprechenden zugehörigen direkt gespeisten Antenne (beispielsweise 14a) schneidet.
8. 8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsenebene der jeweiligen passiven Längsdirektoren (18a, ...) den Träger (1O) etwa in Zentrua der zugehörigen direkt gespeisten Antenne (beispielsweise 14a) sch neidet.
9. 9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis o, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Längsachsen (20) der passiven Längsdirektoren (18a, ...) unter Winkeln von etwa 120 in bezug auf

   209837/0841

   - 21 -

   die entsprechende zugehörige direkt gespeiste Antenne (beispielsweise 14a) auf beiden Seiten vom Träger (lO) wegerstrecken.
10. 10. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von in Richtung der Längsachse des langgestreckten Trägers (lO) angeordneten Strahlerebenen und durch wenigstens einen jeder Strahlerebene zugeordneten passiven •Längsdirektor (beispielsweise 18a).
11. 11. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die direkt gespeisten Antennen (beispielsweise 14a, 14b) jeder Strahlerebene auf gegenüberliegenden Seiten des Trägers (lO) gegeneinander versetzt in Richtung der Trägerlängsachse angeordnet sind.
12. 12. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die direkt gespeisten Antennen in den jeweiligen Strahlerebenen auf einer Seiten des Trägers (10) in dessen Längsachse etwa um eine Wellenlänge gegeneinander versetzt sind.

    209837/0841

    Le e rse ι te