DE2657441B2 - Anordnung zum Speisen eines symmetrischen Dipols - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Speisen eines insbesondere elektrisch kurzen symmetrischen Dipols über eine unsymmetrische Speiseleitung mit einer an die beiden Dipolhälften angeschlossenen abstimmbaren Transformationsschaltung und einem vorgeschalteten Symmetrierübertrager.

Um horizontale Dipole in einem breiten Frequenzband mit optimalem Wirkungsgrad von einem Sender speisen zu können ist es erforderlich, zwischen Dipol und Sender eine Transformationsschaltung anzuordnen. Damit der Dipol außerdem vom Sender über eine unsymmetrische Koaxialleitung gespeist werden kann, ist zusätzlich noch ein zwischengeschalteter Symmetrierübertrager nötig. Nachdem solche horizontalen Dipole einerseits zur Erzeugung des gewünschten Strahlungsdiagrammes und andererseits zur Reduzierung der Verluste im Boden meist auf relativ hohen Masten oberhalb des Erdbodens montiert werden, ist eine relativ lange Koaxialleitung längs des Mastes zwischen Sender und Sipol nötig. Aus Wirkugsgrad- und Transformalionsgründen ist es vorteilhaft, die Transformationsschaltung und den Symmetrierübertrager unmittelbar im Dipolspeis'epunkt oben am Mast anzuordnen.

Es ist zu diesem Zweck bekannt, unmittelbar an den symmetrischen Speisepunkt des symmetrischen Dipols, der je nach Frequenz eine mehr oder weniger gut an den Wellenwiderstand des Speisekabels angepaßte Eingangsimpedanz besitzt, eine symmetrische Transformationsscbaltung anzuschließen und diese über einen Symmetrierübertrager symmetrisch zu speisen, der eingangsstiitig mit dem unsymmetrischen koaxialen Speisekabel verbunden ist Es wird hierbei davon ausgegangen, daß ein symmetrischer Dipol in seinem Speisepunkt durch zwei gegenphasige jedoch betragsmäßig gleich große Ströme gespeist werden muß, die von dem Symmetrierübertrager geliefert werden und daß deshalb die zwischengeschaltete Transformationstchaltung unbedingt ebenfalls symmetrisch aufgebaut sein muß, damit die Symmetrie der Ströme zwischen Symmetrierübertrager-Ausgang und Dipolspeisepunkt erhalten bleibt Derartige symmetrische Transformationsschaltungen benötigen eine große Anzahl an Blindelementen und Einstellgliedern und solche oben am Mast unmittelbar am Dipol befestigte symmetrische Transformationsschaltungen sind deshalb relativ teuer, besitzen außerdem große Abmessungen und ein hohes Gewicht und die Abstimmung einer solchen symmetrisehen Transformationsschaltung ist aufwendig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Speiseanordnung für symmetrische Dipole zu schaffen, bei welcher die unmittelbar am Dipol angeordnete Transformationsschaltung sehr einfach und billig realisiert und auch einfach abgestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Speiseanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Speiseanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Wahl eines speziellen an sich bekannten Symmetrier-Übertragers, der unabhängig davon, ob er ausgangsseitig mit einer symmetrischen oder mit einer unsymmetrischen Schaltung abgeschlossen ist, an seinem symmetrischen Ausgang als Stromquelle für gleich große, gegenphasige Ströme wirkt, die nachfolgende Transformationsschaltung nicht mehr als symmetrische Schaltung aufgebaut sein muß, wie dies die Fachwelt bisher für nötig hielt, sondern daß hierfür genauso gut eine übliche unsymmetrische Transformationsschaltung geeignet ist, wie sie bisher nur bei Stabantennen und dergleichen unsymmetrischen Antennen eingesetzt wurde. Eine solche unsymmetrische Transformationsschaltung, die in bekannter Weise als T-, π- oder /--Schaltung mit verlustarmen Blindwiderständen aufgebaut sein kann und bei der nur in einem Zweig, also nur am Anschlußpunkt der einen Dipolhälfte, Blindwiderstände geschaltet sind, während der andere durchgehende Zweig zwischen Eingang und Ausgang, also der an der anderen Dipolhälfte angeschaltete Zweig, keine Blindwiderstände enthält, kann sehr einfach und billig mit nur wenigen Blindwiderständen realisiert werden, und es sind zur Abstimmung auch nur wenige Einstellglieder nötig, so daß bei eitlem Frequenzwechsel oder geänderten Anpassungsbedingungen eine sehr einfache und schnelle Ferneinstel ung der Transformationsschaltung möglich ist. Es ist auch ein sehr einfacher gedrungener Gesamtaufbau möglich, die gesamte Transformationsschaltung samt Symmetrierübertrager kann unmittelbar im Speisepunkt des Dipols integriert

werden. Als Symmetrierübertrager mit den oben geschilderten speziellen Eigenschaften eignen sich beispielsweise bekannte Sperrtopfanordnungen; ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hierfür ein sogenannter Guanella-Ubertrager verwendet wird (Brown, Boveri Mitteilungen September 1944, S. 327 und 328), der sehr einfach und billig beispielsweise durch Aufwickeln eines Koaxialleitungsstückes zu einer Spule realisiert werden kann und der an seinem Ausgang die gewünschten gegenphasigen, gleich großen Speiseströme für die Dipolhälften liefert Hierbei hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, nicht wie an sich naheliegend den Innenleiter des Koaxialleitungsstückes mit dem die Blindwiderstände aufweisenden Zweig der anschließenden unsymmetrischen Transformationsschaltun^ und den Außenleiter mit der durchgehenden Leitung dieser Transformationsschaltung zu verbinden, sondern gerade umgekehrt den Innenleiter mit der durchgehenden Leitung und den Außenleiter mit dem die Biindwiderstände aufweisenden Zweig. Hierdurch wird der Vorteil erzielt daß der durch die zu einer Spule aufgewickelte Koaxialleitung gebildete Symmetrierübertrager (Guanella-Übertrager) mit kleineren Blindströmen beaufschlagt ist

Obwohl die Erfindung im Vorstehenden zum leichteren Verständnis im Zusammenhang mit einer Sendeantenne beschrieben ist, ist das gleiche Prinzip mit den gleichen Vorteilen in analoger Weise auch bei einer Empfangsantenne verwendbar, bei der ein üblicher horizontaler Dipol über eine relativ lange unsymmetrische Koaxialleitung mit dem Empfänger verbunden ist und bei dem unmittelbar im Dipolfußpunkt eine abstimmbare unsymmetrische Transformationsschaltung mit Symmetrierübertrager angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung am Ausführungsbeispiel einer Senderantenne näher erläutert

Die Figur zeigt einen aus den beiden Dipolhälften 1 und 2 bestehenden vorzugsweise elektrisch kurzen Dipol, dessen Eingangsimpedanz zwischen seinen Anschlußpunkten 3 und 4 stark frequenzabhängig ist. Der Dipol ist am oberen Ende eines schematisch angedeuteten Mastes 5 befestigt. Er wird über ein zum Sender führendes Koaxialkabel 6 gespeist. Zur Transformation und Anpassung der von der Frequenz und den elektrischen Eigenschaften der Umgebung des Dipols abhängigen Eingangsimpedenz des Dipols 1,2 an den Wellenwiderstand des Speisekabels 6 ist unmittelbar an die Anschlußpunkte 3 und 4 eine unsymmetrische Transformationsschaltung 7 angeschlossen, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Ζ,-Transformationsglied bestehend aus den beiden veränderbaren Blindwiderständen 8 und 9 ausgebildet ist. Der eine Anschluß 11 dieser unsymmetrischen Transformationsschaltung 7

ίο

ist unmittelbar mit dem Fußpunkt 4 der Dipolhälfte 2 verbunden, während zwischen dem anderen Anschluü 12 und dem Fußpunkt 3 der andere Dipolhälfte 1 der eine Blindwiderstand 8 zwischengeschaltet ist Der durch die Anschlüsse 11 und 12 gebildete Eingang der unsymmetrischen Transformationsschaltung 7 ist mit dem Ausgang eines sogenannten Guanelle-Symmetrierübertragers 10 verbunden. Dieser Guanelle-Übertrager besteht in dem Ausführungsbeispiel aus einer zu einer Spule gewickelten Koaxialleitung. Ein solcher Übertrager 10 hat die Eigenschaft gleichphasige Ströme durch seine Wicklungsinduktivität zu sperren und gegenphasige Ströme ungehindert zu übertragen. Auf diese Weise wird vermieden, daß ein auf die Eigenschaften einer Koaxialleitung zurückzuführender unsymmetrischer Stromanteil auf der Außenhaut des Außenleiters der Koaxialleitung zu dem Dipol übertragen wird und dort eine unsymmetrische Strombelegung erzeugt Es werden an den Anschlüssen 11 und 12 also nur jeweils gleich große, jedoch gegenphasige Ströme ; erzeugt und den Dipolhälften 1 und 2 zugeführt und in den Dipolhälften 1 und 2 fließen gleich große Ströme /1 und /2, die sich zusammensetzen aus den Strömen / und dem Strom /3 des Blindwiderstandes 9, durch den die Symmetrie aber nicht gestört wird, da er die Ströme /in gleichem Maße beeinflußt

Die Abstimmung der Blindwiderstände 8 und 9 der Transformationsschaltung 7 erfolgt in bekannter Weise beispielsweise durch eine geeignete Fernsteuerung über einen Motor oder eine geeignete Umschalteinrichtung vorzugsweise zusammen mit der Senderabstimmung.

Wegen des unsymmetrischen Aufbaus der Transformatiosschaltung 7 kann diese sehr einfach in einem Metallgehäuse 13 eingebaut werden, und der durchgeschaltete Zweig dieser Transformationsschaltung zwischen Anschluß 11 und Dipolspeisepunkt 4 kann unmittelbar durch diese leitende Gehäusewand gebildet sein. Damit ergibt sich ein besonders einfacher mechanischer Aufbau, da die eine Dipolhälfte 2 unmittelbar leitend am Gehäuse 13 befestigt werden kann und nur für die andere Dipolhälfte 1 eine entsprechende Durchführung ins Gehäuse 13 und eine entsprechende isolierte Abstützung für diese Dipolhälfte 1 nötig ist. Der Guanella-Übertrager wird vcrzugsweise in einem Isoliergehäuse 14 angeordnet, das am Mast 5 befestigt ist und unmittelbar als Tragkonstruktion für das Gehäuse 13 und den Dipol l,2dient

Zur Verringerung der Blindströme in der Wicklung des Guanella-Übertragers 10 ist der Innenleiter-Ausgang 11 dieses Übertragers mit dem durchgehenden Leitungsstück 15, also mit dem Gehäuse 13, verbunden während der Außenleiter-Ausgang des Übertragers 10 mi; dem den Blindwiderstand 8 enthaltenden Zweig der unsymmetrischen Transformationsschaltung 7 vertunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Anordnung zum Speisen eines insbesondere elektrisch kurzen symmetrischen Dipols fiber eine unsymmetrische Speiseleitung mit einer an die beiden Dipolhälften angeschlossenen abstimmbaren Transformationsschaltung und einem vorgeschalteten Symmetrier-Übertrager, gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten unsymmetrischen Transformationsschaltung (7) in Kombination mit einem ebenfalls an sich bekannten, unabhängig von seiner ausgangsseitigen Beschaltung zwei gleich große, gegenphasige Ausgangsströme (i) liefernden Symmetrier-Übertrager (10).

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines bekannten, aus einer zu einer Spule gewickelten Zweidraht- oder Koaxialleitung gebildeten Symmetrier-Übeitragers (10).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ds.3 die Spule des Symmetrier-Übertragers

(10) aus einer Koaxialleitung gebildet ist und der mit dem Außenleiter verbundene Ausgang (12) mit dem zu dem Transformationselement (8) der unsymmetrischen Transformationsschaltung (7) führenden Eingang dieser Schaltung und der Innenleiter-Ausgang

(11) mit dem unmittelbar zum Ausgang (4) durchgeschalteten Eingang dieser unsymmetrischen Transformationsschaltung (7) verbunden ist

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die unsymmetrische Transformationsschaltung (7) in einem leitenden Gehäuse (13) angeordnet ist das mit dem durchgehenden £weig (i5) der unsymmetrischen TransformationssciiaLtung (7/ leitend verbunden ist, und daß die eine Dipolhk/te (2) unmittelbar an diesem Gehäuse (13) leitend befestigt ist während die andere Dipolhälfte (1) durch eine Ausnehmung im Gehäuse (13) hindurch mit dem zum Transformationselement (8) führenden Zweig der Transformationsschaltung (7) verbunden ist.