DE2439708C2 - Quadantenne - Google Patents

Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Quadantenne mit mindestens einem Strahlerelement und einem zugehörigen Reflektorelement und gegebenenfalls einem Direktorelement, wobei die die Elemente in der Position festlegenden Elementhalter in einem Befestigungspunkt zusammengeführt sind.

Die Quadantenne, auch Cubical Quad (kubisches Viereck) genannt, ist eine Draht-Richtantenne. Das Grundelement ist ein Strahler 11, der in der Form eines Quadrates aufgebaut ist, s. Fig. 1. Die Seitenlänge 9 beträgt dabei λ/4. Die gesamte Drahtlänge ist demnach 1 Λ (Wellenlänge). In einem Abstand A von 0,15 bis 0,20 Λ ist ein zweites, gleichartiges Drahtviereck, das in seinen Abmessungen etwas größer gehalten wird, etwa 1,03 bis 1,05 λ, angeordnet, das als Reflektor 21 wirkt. Diese Vergrößerung der Länge des Reflektor-Elements 21 wird oft unter Beibehaltung der gleichen Quadratabmessung wie beim zugehörigen Strahler durch ein eingefügtes Verlängerungsstück, z. B. einen auf gleichem Abstand gehaltenen Drahtbügel, den Stub 8, oder als zu einer Spule aufgewickeltem Drahtteil, hergestellt Eine Quadantenne, bei der das Reflektorelement seine volle Länge hat, wird hingegen als »fullphased-Reflektor« bezeichnet. Die Quadantennen sind dann horizontal polarisiert strahlend, wenn sie am Fußpunkt, d. h. am erdnächsten Punkt des Strahlers eingespeist werden. Bei seitlicher Einspeisung hingegen würden sie vertikal polarisiert strahlen.

Zur Erzielung eines weiteren Leistungsgewinnes der Antenne ist es neben der Anordnung von Reflektoren auch möglich, sogenannte Direktorelemente einzusetzen. Während die Reflektoren länger als die Strahlen sind und dadurch durch induktive Phasenverschiebung auf den Strahler wirken, sind die Direktoren kürzer als der Strahler und bewirken eine kapazitive Phasenverschiebung. Der Leistungsgewinn der durch diese unge- 6s speisten Elemente, nämlich die Reflektoren und Direktoren, erzielbar ist, hängt vom Abstand zu dem Strahler ab. Wie bereits ausgeführt, liegt der Reflektorabstand zum Strahler zwischen 0,10 und 0,25A, während der Abstand des Direktors zum Strahler zwischen 0.10 und 0,15 X beträgt

Der Abstand zwischen Strahler und Reflektor bzw. Direktor entscheidet darüber hinaus über den Fußpunktwiderstand der Antenne, über den Antennengewinn in der Strahlrichtung und über das Vor-Rückwärtsverhältnis der Antenne. Als Fußpunktwiderstand werden 50 bis 60 Ohm angestrebt, d. h. ein Wert, der möglichst den Wert des Widerstandes des Einspeisekabels 7, das ist ein Koaxialkabel, das Sender und Antenne verbindet entspricht Je geringer der Abstand der Elemente Strahler, Direktor, Reflektor voneinander ist, um so niedriger ist der Fußpunktwiderstand. Die Einspeisung 7 der Antenne kann direkt oder indirekt erfolgen, was sich je nach den Gegebenheiten richtet wobei die indirekte Eispeisung über einen Balun oder über die sogenannte Gamma-Anpassung, das ist ein frequenzgebundenes Anpaßteil für unsymmetrische Speisekabel mit einstellbarem Widerstand, vorgenommen wird. Das Eispeisec mittels eines Baluns hingegen verfolgt den Zweck der Symmetrierung, um damit das sogenannte Schielen der Antenne zu verhindern.

Die Quadantenne kann als Einband- oder Mehrbandantenne mit zwei, drei, vier oder gar fünf Elementen gebaut werden, d. h„ daß neben dem Strahler und dem Reflektor ein oder mehr Direktoren angeordnet sind. Beim Aufbau der Antenne stellen sich mechanische Probleme, die Elemente, d. h. zwei, drei oder gar vier bzw. fünf Drahtquadrate großer Abmessungen hintereinander in genauem Abstand zueinander anzuordnen. Das ganze Gebilde soll dabei leicht im Gewicht, stabil in der Konstruktion und mechanisch einfach und sicher aufzubauen sein. Soll die Quadantenne zusätzlich für mehr als ein Band, d.h. für mehrere Frequenzen brauchbar sein, so sind als Elemente mehrere Drahtquadrate unterschiedlicher Größe anzubringen. Bekannte Ausbildungen einer Quadantenne benutzen ein Spannk^reuz mit Spreizern 3 wie in F i g. 1 dargestellt, das auf einem waagerechten Halterohr 10 befestigt ist. Für jedes Element wird ein Spannkreuz benötigt, wobei an einem Spannkreuz für verschiedene Bänder (Frequenzen) mehrere Drahtvierecke gespannt werden können. Die Elemente, das sind die Drahtvierecke, sind isoliert auf dem Spannkreuz befestigt, wobei man bestrebt ist, möglichst kein Metall für die gesamte Halterung außer dem Speisekabel in der Antenne zu haben. Bei Seitenlängen der Drahtquadrate von 5 m und mehr (20 m Band beispielsweise) ergeben sich beträchtliche mechanische Schwierigkeiten, da der Aufbau der Antenne auf ebener Erde stattfinden muß und anschließend die Montage derselben auf die Mastspitze über der Erde vorgenommen wird.

Eine andere bekannte Konstruktion einer Quadantenne arbeitet mit Spreizern in Spinnenform, d. h. ohne Halterohr, wobei alle Elementspreizer sich in der Mitte des Kubus treffen. Auch bei einer solchen Antenne erfolgt die Vormontage auf ebener Erde, und es bestehen erhebliche Schwierigkeiten, diese im montierten Zustand auf der Mastspitze anzubringen, da sie in ihrer Gesamtheit von oben her auf die Mastspitze aufgesetzt werden muß, um die Drahtquadrate, d. h. die Elemente, nicht zu zerstören. Sowohl für die Spinnenquadantenne als auch für die Spannkreuzquadantennen sind hohe Maste erforderlich, die die notwendige Bodenfreiheit und das freie Drehen garantieren. Ein nachträgliches Abstimmen der Elemente ist ohne Abbau der Antenne vom Mast nicht möglich.

Eine Abart einer Quadantenne ist die Delta-Loop-Antenne. die mit einem horizontalen Halterohr arbeitet, und auf diesem Dreieckelement auftaut Die Delta-Loop-Antenne ist windanfällig ur.g kann nicht als Mehrbandantenne unter Verwendung derselben Spreizer für alle Bänder verwendet werden, da die Spreizer hier gleichzeitig als Element fungieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rnontagefreundirche, zerlegbare und auf die Frequenz abstimmbare Quadantenne zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Quadantenne ist dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungspunkt alle Elementhalter im Mittelpunkt der Basisfläche des von den Eckpunkten der Elemente gebildeten Kubus angeordnet ist. Auf diese Weise ist die Konstruktion einer montagefreundlichen, zerlegbaren und auf die Frequenz abstimmbaren Quadantenne möglich. Die Quadantenne ist als Mehrbandantenne für den Sende- und Empfangsbetrieb im Kurzwellenbereich ausführbar, wobei sie verhältnisgleiche Abstände für Strahler-Reflektor in jedem Frequenzband ermöglicht Der Aufbau kann bei hoher mechanischer Festigkeit handlich und sicher von dem Befestigungspunkt ausgehen, d. h, direkt von der Mastspitze aus erfolgen. Im Gegensatz hierzu müssen die bekannten Quadantennen alle auf Grund ihres kon- i<> struktiven Aufbaus auf ebener Erde zusammengebaut und dann fertig montiert zur Mastspitze hinaufbefördert werden. Abstimmarbeiten an den Elementer lassen sich nur dann ohne Unfallgefahr ausführen, wenn das ganze Gebilde wieder vom Mast abgenommen und zu einem sicheren Standpunkt heruntergelassen wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Befestigungspunkt für Strahler Elementhalter als auf dem Mast drehbarer Haltekopf aus Metall und/oder Kunststoff ausgebildet ist. Zum Einstecken der Elementhalter ist der Haltekopf bevorzugt mit Stecklöchern in der Basisebene und in zwei unter dem gleichen steilen Winkel aufwärts weisenden Ebenen ausgebildet. Bei kleinen Halteköpfen können sich die Stecklöcher innerhalb des Haltekopfes befinden, während bei großen Aufnahmelöchern diese als vorstehende Rohre ausgebildet sein können. Auch Befestigungen mittels Montagewinkel sind möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau einer Quadantenne kann sowohl eine Mehrbandantenne für den Sende- und Empfangsbetrieb im Kurzwellenbereich als auch für den Ultrakurzwellenbereich als auch für den Ultrakurzwellenbereich einschließlich VHF und UHF erstellt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in F i g. 2 an Hand eines Ausführungsbeispiels einer Zwei-Elemente-Quadantenne für drei Frequenzbänder dargestellt und wird an Hand dessen näher erläutert.

Der in F i g. 2 schematisch dargestellte Aufbau einer Quadantenne zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau an einer 2-Element-Quad für drei Frequenzbänder, d. h. je ein Strahlerelement und ein Reflektorelement für jedes Band. Der drehbare Haltekopf t, als Stahl· oder Kunststoffkonstruktion ausgeführt, ist auf die Spitze des Mastes 6 aufgesetzt Die gesamte Quadantenne wird dann oberhalb dieses Haltekopfes aufgebaut, der im Mittelpunkt der Basisebene des von den Antennen-Elementen gebildeten Kubus liegt Die Elementhalter 4 bestehen beispielsweise aus nichtleitenden Glasfaserrohren und könnten ohne weiteres durch gleichwertiges Material, z. B. Bambusstangen, ersetzt werden. Sie können als ein durchgehender Stab oder aber in Steckbauweise ausgebildet sein. An den Elementhaltern 4 sind die Elemente, pro Frequenzband je ein Strahler 11,13,13 und ein Reflektor 21, 22, 23, bestehend aus quadratisch gespannter Kupferlitze, befestigt Der Abstand von Strahler und Reflektor wird konstruktiv durch den drehbaren Haltekopf festgelegt, d. h. durch die Lage der EIeirienthalter Aa bis Ah zueinander, die in dem Haltekopf 1 fixiert ist Dieser Abstand ist für jedes Band von 0,1 bis 0,25 Λ ausführbar. Zwei lange, schräg aufwärts stehende Elementhalter Ae, Ag bilden den oberen Eckabstand des quadratisch gespannten Strahlers, zwei kürzere waagerechte Elementhalter Ad. Ac den unteren Eckabstand. Der Reflektor wird von gleich ausgebildeten Elementhaltern Af, Ah und Aa, Ab, die spiegelbildlich zu den Elementhaltern des Strahlers angebracht sind, gehalten. Es können Elemente für verschiedene Frequenzen an denselben Elementhaltern befestigt werden. Die Elementhalter sind zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit durch Silkseile 5a bis 5/" miteinander verbunden. Die hintereinander angeordneten quadratischen Elemente, Strahler 11,12,13 und Reflektor 21,22, 23, zeigen auch bei starkem Wind ein großes Verharrungsvermögen bei gleichzeitiger Flexibilität. Die Konstruktion kann auch auf ebener Erde, jedoch insbesondere auf dem Mast zusammengesteckt werden. Auch auf dem Mast ist eine unfallsichere Montage möglich, da jeder Elementhalter einzeln befestigt wird und immer mit dem nächstfolgenden oder schon stehenden verbunden ist Durch Lösen der kürzeren, waagerechten Elementhalter Aa, Ab, Ac, Ad läßt sich jedes Element zum drehbaren Halteteil hinziehen, so daß sich Abstimmarbeiten oder eine Erneuerung der Einspeisung ohne Schwierigkeiten auf dem Mast ausführen lassen. Die Einspeisung der Strahler erfolgt über das Coaxialkabel 7 im Bereich der Basisebene mittels Balun oder Gammaanpassung.

Der Montagewinkel für die Elemente richtet sich nach dem Abstandsmaß für Strahler und Reflektor und bestimmt wesentlich Wirkungsweise und Aussehen der Antenne. Auch eine Dreielementausführung, Reflektor-Strahler-Direktor, ist nach dem gleichen Prinzip realisierbar.

Mit der erfindungsgemäß aufgebauten Ein- oder Mehrband-Quadantenne für den Sende- und Empfangsbetrieb im Kurzwellenbereich kann im Unterschied zu den bisher sehr unhandlichen Ausführungen einer solchen Antenne ein handlicher und sicherer Aufbau ermöglicht werden. Die Antenne ist leichter abstimmbar und auch zerlegbar. Gleiche λ-Abstände für Strahler-Reflektor in jedem Frequenzband sind ermöglicht, und hohe mechanische Festigkeit bei voller Größe ist gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Quadantenne mit mindestens einem Strahlerelement und einem zugehörigen Reflektorelement und gegebenenfalls einem Direktorelement, wobei die die Elemente in der Position festlegenden Elementhalter in einem Befestigungspunkt zusammengeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungspunkt aller Elementhalter im Mittelpunkt der Basisfläche des von den Eckpunkten der Elemente gebildeten Kubus angeordnet ist

2. Quadantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungspunkt für die Elementhalter als auf dem Mast drehbarer Haltekopf aus MeUlI und/oder Kunststoff ausgebildet ist

3. Quadantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekopf mit Stecklöchern zum Einstecken der Elementhalter in der Basisebene und in zwei unter einem steilen Winkel aufwärts weisenden Ebenen ausgebildet ist

4. Verwendung der Quadantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche für den Kurzwellenoder Ultrakurzwellenbereich, einschließlich VHF und UHF.