DE2315823A1

DE2315823A1 - Logarithmisch-periodische antenne

Info

Publication number: DE2315823A1
Application number: DE2315823A
Authority: DE
Inventors: Erland Dipl Ing Cassel
Original assignee: ALLGON ANTENN AB
Current assignee: ALLGON ANTENN AB
Priority date: 1972-03-29
Filing date: 1973-03-29
Publication date: 1973-10-11
Also published as: SE361110B; US3836975A; AU6009073A; FR2178044A1; NO133299C; NO133299B; FR2178044B1; CH553487A; GB1414870A

Description

Die Erfindung betrifft eine logarithmisch-periodische Antenne mit Dipolen, wobei jedes Dipolpaar vom HaIbwellentyp ist und die Speisung derselben durch Antennenzuleitungen stattfindet, die in einem die Dipolelemente tragenden Träger angeordnet sind. Die Basis für die Erfindung ist eine Antennenkombination vorzugsweise von der Art für veränderliche Neigung und zur Drehung um einen vertikalen Schaft.

Eine logarithmisch-periodische Antenne besteht aus Dipol-Strahlerelementen, die zueinander parallel und senkrecht zu zwei Leitern angeordnet sind, welche in

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einem tragenden Träger angeordnet sein können. Bei jedem Paar solcher zusammenwirkender Strahlerelemente ist das eine Element mit einem der Leiter verbunden, während das andere Element mit dem anderen Leiter verbunden ist, die Elemente in den folgenden Paaren die Leiter im Träger wechseln und die Dipolelementpaare sowohl hinsichtlich der Länge der Elemente als auch ihren gegenseitigen Abständen längs des Trägers geometrische Reihen bilden. Ferner kommen zur Speisung bestimmte Regeln zur Anwendung, · die in diesem Zusammenhang verstanden werden müssen.

Beim Bau logarithmisch-periodischer Antennen für den Rundfunk innerhalb des Kurzwellenbereiches ist es oft wünschenswert, die Antenne um einen waagrechten Schaft " erhöhen und die Antenne um einen vertikalen Schaft drehen zu können, damit die Arbeitsrichtung der Antenne eingestellt werden kann. Für Antennen für hohe Leistung hat der Träger oft beträchtliche Abmessungen und erfordert ausserdem irgendeine Art Kühlung. Üblicherweise ist die Aussenkontur der Antenne weitergehend pflugförmig, was die Verwendung der Antenne innerhalb eines breiten Frequenzbereiches bei begrenzter Trägerlänge ermöglicht. Bei einer solchen AntennenanOrdnung sind höchstens drei Dipolpaare für jede Arbeitsfrequenz der Antenne aktiv. Die übrigen Strahlerelemente, deren Zahl beispielsweise 15 Paare betragen kann, sind daher inaktiv. Um einen grossen Teil des Kurzweilenbereiches einbeziehen zu können und gleichzeitig den vorerwähnten baulichen Erfordernissen Rechnung zu tragen, ist man aus Gründen der mechanischen.Gestaltung und aus wirtschaftlichen Gründen gezwungen, die Richtwirkung der Antenne zu begrenzen. Dies steigert sich mit zunehmender Trägerlänge für eine gegebene Bandbreite der ■ Antenne. Wenn die Trägerlänge aufrechterhalten wird und

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wenn die Pflugform dadurch beeinflußt wird, daß das Verhältnis zwischen dem kürzesten und dem längsten Dipolpaar verändert wird, läßt sich feststellen, daß die Richtwirkung zunimmt, wenn das erwähnte Verhältnis sich dem Wert Eins nähert, was jedoch dann auf Kosten der Bandbreite der Antenne geht.

Die Richtwirkung könnte auch dadurch erhöht werden, daß eine sogenannte gestockte Antenne bzw. eine Antennenkombination mit vertikal übereinander angeordneten Einzelantennen verwendet wird. Dies bedingt jedoch eine beträchtliche Zunahme der Abmessungen und des Gewichts der Antenne, so daß aus den vorstehend angegebenen Gründen eine solche Lösung weniger brauchbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gegebenen Trägerlänge und unter Beibehaltung der übrigen Abmessungen der Antenne die erzielbare Richtwirkung zu erhöhen. Die neuen Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß in einem ersten unteren Frequenzbereich jedes zusammenwirkende kollineare Paar von Strahlerelementen am Träger gespeist wird, um eine Stromverteilung zu erhalten, die für ein Halbwellendipol mit einem Maximalstrompunkt am Träger charakteristisch ist, während in einem zweiten höheren Frequenzbereich, das gleiche Paar von Strahlerelementen so gespeist wird, daß zwei kollineare Halbwellendipole mit einer Stromverteilung für jedes der HaIbwellendipole erhalten wird, bei der ein Maximalstrompunkt im wesentlichen in der Mitte jedes Dipolelements ist.

Erfindungsgemäß wird auf diese Weise der Arbeitsfrequenzbereich der Antenne in zwei Teile unterteilt und die gesamte Antennenkombination wird für beide Teile verwendet. Innerhalb eines ersten unteren Frequenzbereiches

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wird dann die Antennenkombination als logarithmischperiodische Antenne herkömmlicher Art mit einem HaIbwellendipol unter Verwendung von zwei kollinearen Strahlerelementen benutzt. Bei der Anwendung der besonderen erfindungsgemässen Lösung kann die gleiche Antennenkoinbination für den zweiten höheren Frequenzbereich benutzt werden, so daß sich ein Halbwellendipöl an jedem Strahlerelement ergibt und daher zwei Halbwellendipole innerhalb jedes Dipolpaares kollinear sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 in schematiseher Darstellung eine Ansicht im Längsschnitt eines Dipolpaares einer erfindungsgemässen Antenne, wobei der Träger und die Zuleitungen im Schnitt gezeigt sind;

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie A-A durch das eine Strahlerelement in Fig. 1;

Fig. 3 und 4 Ansichten, die den in Fig. 1 ähnlich sind, von zwei erfindungsgemässen Modifikationen.

Aus Fig. 1 ergibt sich, daß jedes Strahlerdipolelernent aus einem Mittelarm 1 besteht, der von zwei rohrförmigen Teilen 2 und 3 umgeben ist, welche kollinear. angeordnet sind und vorzugsweise den gleichen Durchmesser haben und voneinander durch einen Spalt 4 getrennt sind. Der innere rohrförmige Teil 2, d.h. der dem Mast 5 am nächsten gelegene, welch letzterer die Form eines parallelepipedischen Gehäuses von rechteckigem Querschnitt hat,

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ist an seinem Umfang am Träger, beispielsweise durch Schweissen, befestigt und erstreckt sich ohne Kontakt mit dem Arm 1 längs des letzteren. Am Spalt 4 zwischen den beiden rohrförmigen Teilen 2 und 3 wird der äussere rohrförmige Teil 3 durch den Arm 1 mittels eines Abstandsstücks 10 aus Isoliermaterial getragen, das am Umfang des erwähnten rohrförmigen Teils befestigt ist. Der zweite rohrförmige Teil 3 hat daher keine galvanische Verbindung mit dem Arm 1. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind sowohl der rohrförmige Teil 2 als auch der rohrförmige Teil 3 mit mindestens einem Metallteil, bei dem dargestellten Fall mit zwei Metallteilen, versehen, die ausserhalb des rohrförmigen Teils angeordnet sind und sich längs desselben erstrecken und für jeden rohrförmigen Teil nur am Spalt 4 befestigt sind. Für den rohrförmigen Teil 2 sind daher zwei Metallteile 6 und 7 parallel zum rohrförmigen Teil angeordnet und nur am Spalt 4 befestigt, so daß eine galvanische Verbindung mit dem rohrförmigen Teil an den dem Träger am nächsten gelegenen Enden der Metallteile fehlt. Für den rohrförmigen Teil 3 sind zwei Metallteile 8, 9 ebenfalls parallel zum rohrförmigen Teil angeordnet, welche ebenfalls nur am Spalt 4 befestigt und von dem rohrförmigen Teil am äusseren Ende des Strahlerelements frei sind.

Aus Fig. 2, die eine Ansicht im radialen Schnitt nach der Linie A-A, gesehen in der Richtung zum Träger 5, zeigt, ergibt sich, daß die beiden Metallteile 8 und 9 (und in diesem Falle auch die Teile 6 und 7) den rohrförmigen Teil 3 nicht umgeben, sondern etwa gleiche' Teile· seines Umfanges frei lassen. Fig. 2 zeigt ferner den Arm 1 und das Abstandselement 10, durch welches der rohrförmige

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Teil 3 vom Arm getragen wird. . . -

Das rechte Strahlerelement in Fig. 1 ist in der gleichen Weise aufgebaut, wie für das linke Element des Dipolpaares beschrieben. " . ■

Die Wirkungsweise der Antenne ist wie folgt:

Die Speisung eines Strahlerelements, beispielsweise des linken Strahlerelements, findet von der einen.Zuleitung 11 der zueinander parallelen Zuleitungen 11 und 12 im Träger 5 statt. Die'Spannung zwischen der Zuleitung und dem Mast 5 wird koaxial auf den Spalt 4 des Strahlerelements entsprechend dem Pfeil 13 übertragen. Für niedrige Frequenzen ergibt die Spannung am Spalt zusammen mit der entsprechenden. Spannung des. entgegengesetzten Elements, das von der Zuleitung 12 aus (mit entgegengesetzter Polarität) gespeist wird, eine Stromverteilung I₁, die für Dipolantennen normal ist, mit einem Strommaximum am Mast 5. Für hohe Frequenzen findet die Spannungszufuhr zu den beiden Spalten 4 der kollinearen Strahlerelemente in der gleichen Weise wie für den unteren Frequenzbereich statt, jedoch nutzen die Ströme nun die zusätzlichen Metallteile 6 - 9 der Rohrteile 2 und 3 aus, so daß diese Metallteile der Elemente ein Dipol vom Halbwellentyp mit einem Strommaximum entsprechend den Kurven I„ am Spalt 4 bilden. Es.trifft daher der Pfeil-14 zu, . - '

Die neue Antennenkombination kann mit einer kleineren Pflugform, d.h* mit einer geringeren Längendifferenz. zwischen dem längsten und dem kürzesten Dipolpaar als für eine Antenne mit einer "starken" Pflugform gebaut :

..■■■■.■ ■-' 6. -■■"■■■■.' . : . -'-ν ν -

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werden und trotzdem kann die Antenne über einen grossen Frequenzbereich betrieben werden, da die Antennenkombination innerhalb des ganzen Frequenzbereiches zweifach benutzt wird. Dies bedeutet ferner, daß mehr als drei Paare von kollinearen Strahlerelementen nun für jede Frequenz innerhalb jedes Teils des Frequenzbereiches wirksam sind, wodurch die Richtwirkung für den unteren Teil des Frequenzbereiches erhöht wird. Innerhalb des höheren Teils des Frequenzbereiches wird sowohl der gleiche Vorteil als auch die Wirkung erzielt, daß innerhalb ein- und derselben Antennenkombination zwei automatisch gestockte lcgarithmisch-periodische Antennen erhalten werden. Durch eine geeignete Bemessung der Antennenkombination läßt sich eine Diskontinuität beim Übergang zwischen den Teilen des Frequenzbereiches vermeiden. Hinsichtlich der Ausführungsform nach Fig. 1 ist zu ergänzen, daß der Arm 1 in einer Aussparung in der Wand des Trägers5 mittels einer dielektrischen Scheibe 15 befestigt ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine ähnliche Bauform wie in Fig. 1 vorgesehen. Der Träger 5 mit den parallelen Zuleitungen 11, 12 trägt zwei Strahlerelemente in Form von Armen 1, welche in diesem Falle rohrförmig und mittels dielektrischer Scheiben 15 in Aussparungen in der Wand des Trägers befestigt sind. In der gleichen Weise wie in Fig. 1 sind zwei Rohrteile 2 und 3 auf dem Arm 1 und um diesen herum angeordnet. In diesem Falle ist jedoch nur der Röhrteil 2 mit Metallteilen, beispielsweise nach Fig. 2, versehen. Bei jedem Strahlerelement wird für den höheren Frequenzbereich ein Dipolpaar durch die Metallteile 6 und 7 und den Rohrteil 3 erhalten. In diesem Falle werden Stromkurven erhalten,

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die denjenigen nach Fig. 1 entsprechen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die vorerwähnten Metallteile in Form von parallel zu den Rohrteilen angeordneten Körpern völlig weggelassen. Stattdessen sind Drähte 16, 17 vorgesehen, die den Metallteilen 6 und bei der Ausführungsform nach Fig. 3 entsprechen. Die Drähte sind über Isolatoren 18 und 19 zu den äusseren Enden von Haltern 20, 21 gezogen, die an der. Oberseite bzw. an der Unterseite des Trägers 5 befestigt. Die anderen Enden der Drähte sind an dem Rohrteil 2 beim Spalt M-befestigt. In diesem Falle wird der Vorteil einer leichteren Bauform erhalten, da die Metallteile 6-9 weggelassen werden können, sowie der Vorteil, daß die Strahlerelemente durch die Drähte 16, 17 gehalten werden. Die Wirkungsweise ist unverändert.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

Logarithmisch-periodische Antenne mit Dipolen vom Halbwellentyp und mit Speisung durch Zuleitungen, die in einem Träger, vorzugsweise von der Art mit veränderlicher Neigung und Drehbarkeit um einen vertikalen Schaft, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten niedrigeren Frequenzbereich jedes zusammenwirkende kollineare Paar von Strahlerelementen am Träger (5) gespeist wird, um eine Stromverteilung (I₁) zu erhalten, die für ein Halbwellendipol mit einem Maximalstrompunkt am Träger charakteristisch ist, während in einem zweiten höheren Frequenzbereich das gleiche Paar von Strahlerelementen gespeist wird, um zwei kollineare Halbwellendipole mit einer Stromverteilung (I₂) für jedes der erwähnten Halbwellendipole zu erhalten, bei der ein Maximalstrompunkt im wesentlichen an der Mitte jedes Dipolelements liegt.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß» jedes Dipolelement aus einem Mittelarm (1) besteht, der von zwei rohrförmigen Teilen (2, 3) umgeben ist, welche kollinear angeordnet und voneinander durch einen Spalt (Ό getrennt sind, wobei der eine innere Rohrteil (2), der dem Träger am nächsten gelegen ist, an diesem am Umfang des

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Rohrteils und ohne elektrischen Kontakt mit dem Arm (1) befestigt ist, der seinerseits am Träger (5) isoliert, sich längs des Trägers erstreckend, befestigt ist, während ein äusserer Rohrteil (3) am Spalt (.4) zwischen dem erwähnten Teil und dem ersten Rohrteil (2) von dem Arm CL) mittels eines Ab Standselements (10) getragen wird, das am Umfang des Rohrteils (3) befestigt ist, wobei mindestens ein RöhrteiΓ mit mindestens einem Metallteil (6, 7; 8, 9) versehen ist, das ausserhalb des Rohrteils (2, 3) angeordnet ist, welcher Metallteil an dem entsprechenden Rohrteil am Spalt (4) zwischen beiden befestigt ist, jedoch von dem Rohrteil galvanisch getrennt ist.
3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil bzw. die Metallteile (6, 7; 8, 9) zu dem entsprechenden Rohrteil (2; 3) im wesentlichen parallel ist. -
4. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der eine Metallteil, in Form eines Drahtes (16, 17) an dem Rohrteil (2), der dem Träger (5) am nächsten liegt, am Spalt (4) befestigt und über Isolatoren (18, 19) gegen einen Halter (20, 21) gespannt ist, der am Träger (5) angebracht ist.

Für: ALLGON ANTENN AB

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