DE2521978C3 - Kurzwellen-Steilstrahlantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurzwellen-Steilstrahlantenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Für Funkverbindungen über Entfernungen von einigen 100 km werden im Grenz- und Kurzwellenbereich (13 bis 30MHz) Sendea' iennen eingesetzt, die eine Konzentration der abgestrahlten Leistung für große Elevationswinkel aufweisen Solche Steilstrahlantennen werden meist als einfache Drahtantennen aufgebaut, die in einer Höhe kleiner als etwa 03 λ parallel oder annähernd parallel über dem Erdboden gespannt sind. Insbesondere bei mobilen Steilstrahlantennen dieser Art werden diese über Masten gespannten Drahtantennen meist über einen einfachen vertikal oder annähernd vertikal verlaufenden Speiseleiter gespeist, der von einem Abspannende der Drahtantenne nach unten zum Sender geführt ist. Derart gespeiste Steilstrahlantennen strahlen neben der gewünschten horizontal polarisierten Welle über den mehr oder weniger schräg nach oben verlaufenden Speiseleiter aber immer auch eine Welle ab, deren vertikal polarisierter Anteil sich als Bodenwelle ausbreitet. Diese neben der gewünschten Raumwelle erzeugte Bodenwelle bringt den Nachteil mit sich, daß in Umgebung der Antenne eine Verwirrungszone entsteht, in der die Feldstärke der Raumwelle etwa so groß ist wie die Feldstärke der Bodenwelle, so daß es wegen der zeitlich schwankenden Phase der Raumwelle in dieser Zone zu starken Schwunderscheinungen kommt. Die vertikal polarisiert abgestrahlte Bodenwelle bedeutet auch einen Energieverlust, da dieser Energieanteil für die Steilstrahlung verlorengeht.

Um eine Abstrahlung des Speiseleiters zu vermeiden ist es bekannt, den Speiseleiter λ/4 lang zu wählen und parallel dazu noch einen weiteren ebenfalls erregten parallelen Leiter zu spannen, so daß eine Art Lecher-Speisesystem entsteht (DE-PS 4 36 462). Diese bekannte Maßnahme ist jedoch relativ aufwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kurzwellen-Stcilslrahlantcnne zu schaffen, bei der mit einfacheren Millein die erwähnte vertikal polarisierte Bodenwellenabstrahlung durch den Speiseleiter merklich verringert ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Antenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Umeransprüchen.

Bei Langdrahtrichtantennen ist es an sich bekannt, zum Ausgleich der an den Stützmasten verursachten Wellenwiderstandsänderungen durch erhöht, Kapazi-

tat in die Überbrückungsstellen am Mast, insb. auch zwischen Speiseleiter und Antennenspeiseende, Induktivitäten einzuschalten (DE-PS 8 86 165). Durch die Anwendung dieser an sich zu einem anderen Zweck vorgesehenen Maßnahme bei einer Kurzwellen-Steil-Strahlantenne der eingangs erwähnten Art und durch die entsprechende Bemessung dieser Blindwiderstände im Sinne der Erfindung wird erreicht, daß der Speiseleiter in der Horizontalebene praktisch nicht mehr abstrahlt, der vertikal polarisierte Strahlungsanteil, der sich als Bodenwelle ausbreiten würde, also praktisch aufgehoben wird. Damit wird die erwähnte Verwirrungszone und das daraus resultierende Fading vermieden. Die vom Sender zur Verfügung gestellte Energie steht damit im wesentlichen ausschließlich für die Abstrahlung der horizontal polarisierten Steilstrahlung zur Verfugung, der Energieverlust durch die vertikale Abstrahlimg wird zumindest gegenüber einer bekannten Antenne ohne die erfindungsgemäße Maßnahme wesentlich verringert. Diese vorteilhafte Eigen-

JO schaft einer solchen Steilstrahlantenne kann dabei sehr einfach und biiiig mit bekannten konzentrierten Schaltungselementen wie Kondensatoren und Induktivitäten unter Einhaltung der bekannten Bemessungsvorschriften für die Herbeiführung der erfindungsge- maß geforderten Stromverteilung auf dem Speiseleiter realisiert werden. Die erfindungsgemäße Maßnahme ist insbesondere für Sendeantennen geeignet, kann aber genausogut bei Empfangsantennen benutzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer

•»ο schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Kurzwellen-Steilstrahl-Sendeantenne, beispielsweise für den Frequenzbereich von 2—12 MHz. Sie besteht aus einer Drahtantenne 1 von

+5 etwa 16 m, die zwischen zwei Masten 2 und 3 von etwa 6 bzw. 10 m Höhe etwas schräg zum Erdboden 4 gespannt ist, also in einem Bodenabstand von etwas kleiner als 0,3 λ. Gespeist wird diese Drahtantenne 1 über einer. Speiseleiter 5, der vertikal oder annähernd vertikal schräg nach unten verlaufend vom Speisepunkt 6 der Drahtantenne 1 zum Sender 7 gespannt ist. An der Spitze des Mastes 3 ist am Speisepunkt 6 der Drahtantenne zwischen diesem und dem Speiseleiter 5 ein Netzwerk 8 aus konzentrierten verlustarmen Blindwiderständen, wie Spulen oder Kondensatoren, angebracht. Durch dieses Netzwerk 8 ist der Speiseleiter 5 für die jeweilige Betriebsfrequenz so abgestimmt, daß sich gerade in seiner Mitte zwischen seinen Enden ein Stromknoten 12 ergibt, also eine solche Energiever-

M) teilung längs des Speiseleiters, daß sich die Abstrahlungskomponenten in der Horizontalebene gegenseitig aufheben. Die Gesamtstromverteilung richtet sich nach dem am Speisepunkt 6 angebotenen Antennenwiderstand und der mechanischen und elektrischen Länge des Speiseleiters. Im einfachsten Fall kann durch das Netzwerk 8 beispielsweise eine Stromverteilung 9 auf dem Speiseleiter 5 eingestellt werden, die einen Stromknoten in der Mitte 12 ergibt und dazu

symmetrisch Strahlungsenergiekomponenten, die sich gegenseitig aufheben, d. h. jedem einzelnen Stromelement des Speiseleiters 5 ist jeweils ein um 180° phasenverschobenes Stromelement zugeordnet und die einzelnen Stromelemente erzeugen deshalb jeweils eine Summenfeldstärke 0 senkrecht zur Achse des Speiseleiters, also etwa in horizontaler Richtung. Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn über das Netzwerk 8 beispielsweise eine Stromverteilung 10 eingestellt wird, bei der wiederum der Stromknoten 12 in der Mitte des Speiseleiters 5 liegt, am Anfang und Ende des Speiseleiters 5 jedoch der Strom nicht zu 0 wird. Auch hier heben sich die Strahlungskomponenten in horizontaler Richtung gegenseitig wieder auf. Bei elektrisch längerem Speiseleiter 5 kann auch eine Stromverteilung 11 eingestellt werden, solange die Forderung erfüllt ist, daß in der Mitte des Speiseleiters 5 ein Stromknoten 12 entsteht Auch bei dieser Stromverteilung mit symmetrisch zum mittleren Stromknoten 12 liegenden weiteren Stromknoten wird eine Aufhebung der Abstrahlung in horizontaler Richtung erzielt Mitte des Speiseleiters 5 bedeutet bei einfachen Drahtleitern jeweils die mechanische Mitte zwischen den Leiterenden. Wenn im Zuge des Speiseleiters 5 aus anderen Gründen irgendwelche konzentrierten Schaltelemente vorhanden sind, bedeutet Mitte des Speiseleiters im Sinne der Erfindung derjenige Punkt längs des Speiseleiters, von dem aus betrachtet die nach beiden Seiten abgestrahlten Energien gleich groß sind und sich senkrecht zur Leiterachse damit aufheben. Unter diesen Umständen kann der Knoten 12 auch etwas nach oben oder unten aus der mechanischen Mitte des Speiseieiters 5 verschoben sein.

Die Bemessung des Blindwiderstands-Netzwerkes 8 richtet sich nach dem von der Drahtantenne 1 am Speisepunkt für die jeweilige Betriebsfrequenz angebotenen Antennenwiderstand und auch nach der Länge des jeweils verwendeten Speiseleiters 5. Wegen der

ίο Frequenzabhängigkeit der Stromverteilung und damit auch der Frequenzabhängigkeit der Lage des Stromknotens 12 auf dem Speiseleiter ist es für Breitbandantennen nötig, das Netzwerk 8 einstellbar auszubilden, so daß für die jeweilige Betriebsfrequenz jeweils schnell und einfach der geforderte Stromknoten 12 gerade in der Mitte des Speiseleiters 5 eingestellt werden kann. Bei der Anbringung des Netzwerkes 8 an der Spitze des Mastes 3 ist hierzu vorzugsweise eine bekannte Fernbedienungseinrichtung vorgesehen.

in der Praxis werden die für die verschiedenen Betriebsfrequenzen erforderlichen Einstellungen des Netzwerkes 8 entweder rechnerisch ouer auch experimentell so ermittelt, daß sich die geforderte Lage des Stromknotens 12 in der Mitte des Speiseleiters 5 ergibt.

Bei einem Frequenzwechsel ist es dann nötig, das Netzwerk 8 auf die jeweiligen Blindwiderstandswerte einzustellen. In manchen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, das Kompensationsnetzwerk unmittelbar in den Speiseleiter 5 einzubauen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kurzwellen-Steilstrahlantenne mit einer wenigstens angenähert parallel zum Erdboden gespannten Drahtantenne, an deren Speiseende eine annähernd vertikal nach unten zur Anschlußstelle verlaufende Speiseleitung angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antennen-Speiseende (6) und Anschlußstelle (7) ein Blindwiderstandsnetzwerk (8) in den Speiseleiter (5) geschaltet ist, das so bemessen ist, daß sich auf dem Speiseleiter (5) eine Stromverteilung (9, 10, 11) mit einem Stromknoten (12) in der Speiseleitermitte ergibt.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blindwiderstandsnetzwerk (8) am Speiseende (6) der Drahtantenne (1) zwischen dieser und dem Speiseleiter (5) zwischengeschaltet ist.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blindwiderstandsnetzwerk (8) abstimmbar ist.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blindwiderstandsnetzwerk (8) durch eine Fernbedienungseinrichtung abstimmbar oder umschaltbar ist.