DE2918055A1

DE2918055A1 - Breitband-empfangsantennensystem

Info

Publication number: DE2918055A1
Application number: DE19792918055
Authority: DE
Inventors: Paul Eathers
Original assignee: TV ANTENNA SPECIALISTS Inc
Current assignee: TV ANTENNA SPECIALISTS Inc
Priority date: 1978-05-05
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1979-11-15
Also published as: US4318109A; FR2425161A1; JPS5547701A; GB2020488A; CA1143056A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. fiünther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex* 29 313>\lrakkftl

Datum: 4. May 1979

Unser Zeichen: Iß ^p2 - Fk/Ne

JZ

TV Antenna ,Specialists, Inc.
Colllngswood / USA

Breitband-Empfangsantennensystem

9.846/07 A

Die Erfindung bezieht sich auf Breitband-Empfangsantennensysteme für den Empfang elektromagnetischer Schwingungen und insbesondere auf kompakte und wirkungsvolle Antennensysteme zum wirkungsvollen Empfang von VHF- oder UHF-Signalen bei den Frequenzen, die beim Fernsehen und beim UKW-Rundfunk verwendet werden, wobei diese Signale dem Eingang einer Signalumwandlungseinrichtung zugeführt werden. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf Antennensysteme, bei denen das Empfangselement oder der Empfangsabschnitt elektrostatisch und nicht induktiv anzusprechen scheint und mit einer eine niedrige Impedanz aufweisenden, mit einem Ohmschen Abschluß abgeschlossenen Übertragungsleitung verbunden ist.

Es wurden bereits vielfältige Antennenformen vorgesehlagen, die im allgemeinen aus Dipolen, Schleifen oder ausgespannten Drähten sowie Variationen oder Kombinationen dieser Typen bestehen. Für den Empfang in den VHF- und UHF-Bereichen werden fast ausschließlich verschiedene Formen von Dipolen verwendet. Es wurden auch Schleifenantennen für den Empfang in den VHF-Bereichen sowie für .Peilgeräte oder in Kombination mit Ferritstäben für den Empfang von Mittel- und Langwellen verwendet.

Wie dies gut bekannt ist, strahlen Sendeantennen ein kombiniertes Feld von elektrischer und magnetischer Energie ab und der Energieaustausch in den beiden Feldern führt zu einem zusammengesetzten Energiefeld, das üblicherweise als elektromagnetische Wellen im Fernbereich bezeichnet wird (d. h. mehrere Wellenlängen von der Sendeantenne entfernt).

90 984 67 0 7 40

Diese Welle kann als kugelförmiges oder isotropes Feld veranschaulicht werden, wenn sie von einer Antenne in den freien Raum abgestrahlt wird, die in idealer Weise an die charakteristische Impedanz (120 pi) des freien Baumes angekoppelt ist. Bei Entfernungen, die mit den Entfernungen bis zu einem typischen Fernsehempfänger vergleichbar sind, ist die elektromagnetische Wellenfront lediglich ein eine kleine Fläche aufweisendes Segment der äußeren Grenzen des isotropischen Energiefeldes· Daher erscheint ein Signal einer entfernt angeordneten Antenne als ebene Welle, deren elektrische und magnetische Felder gegeneinander um 90° versetzt und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Wellenfront verlaufen.

Die Konstruktion der Dipol- und Schleifenantennenfamilien beruht auf diesen bekannten Eigenschaften der elektromagnetischen Wellenausbreitung. Dipole verwenden die Energie sowohl der elektrischen als auch der magnetischen Felder, so daß Strome in den Antennenelementen induziert werden und Spannimgsgradienten als Funktionen der Abmessungen der Antenne bezüglich der Wellenlängen der einfallenden Signale ausgebildet werden.

Ein Dipol ist typischerweise ein grundsätzlich resonantes Schmalband-Element mit einem ausgeprägten Zweirichtungs-Empfangsdiagramm. Für einen optimalen Wirkungsgrad muß dieser Dipol daher abgestimmt und genau ausgerichtet werden. Aufgrund ihrer elektromagnetischen Eigenschaften weisen Empfangsdipole typischerweise weiterhin eine wesentliche erneute Abstrahlung des einfallenden Feldes mit einem gleichzeitigen Energieverlust an die Umgebung auf. Bei Breitband-Faltdipolen werden daher in vielen Fällen

9846/0740

Einrichtungen, wie ζ. Β, parasitäre Elemente, Reflektoren t»nä Direktoren verwendet, um in möglichst weitgehendem Ausmaß Vielfachresonanz-Moden zu erzielen, damit das gewünschte Frequenzspektrum überdeckt wird,und um wieder abgestrahlte Energie aufgrund des Stromflusses in den Antennenelementen wieder aufzufangen. Das Ausmaß der erneuten Abstrahlung ist ein Maß der Wirkungsgradverschlechterung bekannter Dipole.

Im Gegensatz zu Dipolen sind Schleifenantennen im wesentlichen Magnetfeld-Empfangselemente, deren Empfindlichkeit eine Funktion der Fläche und der Anzahl der Windungen ist. Daher müssen derartige Schleifenantennen notwendigerweise räumlich größer sein als andere Antennen. Weiterhin weisen auch Schleifenantennen ähnlich wie Dipolantennen erhebliche Verluste aufgrund einer erneuten Abstrahlung der einfallenden Energie auf, weil sie geschlossene Kreise darstellen, in denen der Stromfluß so groß wie möglich gemacht werden soll.

Es sind bereits Schleifenantennen bekannt (US-Patentschrift 3 716 861), bei denen eine serpentinenartige Form zur Vergrößerung der kapazitiven Reaktans und des Strahlungswiderstandes verwendet wird. Durch diese bekannte Konstruktion wird jedoch die erneute Abstrahlung der einfallenden Energie nicht verhindert und weiterhin ergibt sich eine Richtwirkung aufgrund der Anordnung der Wellungen oder der Größe dieser Wellungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, einen hohen Wirkungsgrad aufweisendes Breitband-Empfangsantennensystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das

9 0 9 8 4 6/0740

im wesentlichen Rundstrahlcharakteristik aufweist, das jedoch eine scharfe Null-Zone aufweist, die zur Verringerung unerwünschter Störpegel verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs i angegebene Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Breitband-Empfangsantennensystem verwendet eine Kombination aus einem mehrfach resonanten Antennenelement oder Empfangsabschnitt, das bzw. der im wesentlichen keine erneute Abstrahlung einfallender Signalenergie aufweist, und aus einem Ausgangs-Anpaßlastkoppler sowie aus einer ein niedriges Stehwellenverhältnis aufweisenden Übertragungsleitung und einem Lastkoppler zur Ankopplung an eine Signalumwandlungseinrichtung, wie z. B. einen Fernseh- oder Rundfunkempfänger.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Antennenelement oder der Empfangsabschnitt eine Vielzahl von einzelnen Segmenten auf, die in einer symmetrischen Anordnung angeordnet sind, wobei die Segmente durch drahtartige leitende Elemente mit einer wellenförmigen Form gebildet sind. Die Segmente können so aufgefaßt werden, als ob sie aus einer Serie von mehrfach resonanten gefalteten monopolaren Elementen bestehen, die in Serie geschaltet sind. Die die Segmente bildenden Leiter und ihre Elemente weisen kleine Querschnittsabmessungen auf und es hat sich herausgestellt, daß die Betriebseigenschaften der Antenne um so befriedigender sind, je kleiner der

9098A6/0740

918055

Querschnitt der Leiter ist und je enger diese Leiter angeordnet sind. Obwohl die Leiter entsprechend der Grundprinzipien der Erfindung durch Drähte gebildet sein können oder vorzugsweise durch Druckschaltungstechniken hergestellt sein können, werden sie in manchen Fällen in der folgenden Beschreibung als "drahtartig¹¹ bezeichnet, um ihre kleine Querschnittsfläche und ihre eng gefaltete Schleifenform hervorzuheben und um sie von großen,selbsttragende Antennen bildenden Elementen, wie z. B. Bohren oder Gußstücken, zu unterscheiden.

Das elektrisch symmetrische Antennenelement bietet scheinbar für das Sendeende der Übertragungsleitung über das Kopplungssystem einen Breitbandfrequenzgang und eine Impedanz, die der des freien Saumes vergleichbar ist, d. h. 120 pi· Das Sendeende der Übertragungsleitung besteht bei der bevorzugten Ausführungsform aus einer Serien^-Ladespu-Ie, die mit dem Antennenelement an dessen elektrischem Mittelpunkt verbunden ist, wobei diese Ladespule sowohl elektrisch als auch induktiv mit der eine niedrige Impedanz und ein niedriges Stehwellenverhältnis aufweisenden Übertragungsleitung gekoppelt ist.

Weil das Antennenelement bezüglich seines Speisepunktes elektrisch symmetrisch ist, ist es gegenüber der magnetischen Komponente des elektromagnetischen Feldes relativ unempfindlich. Unter diesen Bedingungen fließt nur ein sehr kleiner Hochfrequenz-Oberflächenstrom auf dem Antennenelement, so daß sich entsprechend nur eine unwesentliche erneute Abstrahlung der einfallenden Energie ergibt. Irgendwelche Ströme, die sich aus der Absorption des elektrischen Feldes ergeben, erscheinen am gemeinsamen

9846/07

Verbindungspunkt der beiden Hälften des Empfaagselementes in den Phasenbeziehungen, die sich mit der Frequenz ändern, und zwar aufgrund der Mehrfachresonanz-Moden der miteinander verbundenen Monopole, so daß die Größe des Stromes in den einseinen Elementen verringert wird und der Strahlungswiderstand bis zu einem Punkt angehoben wird, bei dem das Antennenelement im wesentlichen scheinbar eine Überbrückungs-Energiequelle zwischen dem Übertragungsleitungs-Kopplungssystem und dem freien Raum wird.

Die Erfindung wirdia folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert .

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematisohe Schaltbilddarstellung einer Ausführungsform des Breitband-Empfangsantennensystems, das eine übliche 300-Ohm-Flachleitung als Übertragungsleitung verwendet,

Fig. 2 eine schematische Schaltbilddarstellung einer abgeänderten Ausführungsform des Breitband-Empfangsantennensystems, bei dem eine übliche eine niedrige Impedanz aufweisende Koaxialleitung als Übertragungsleitung verwendet wird,

Fig. 5 eine Draufsicht in einem ungefähren Maßstab von 1:1 auf eine Ausführungsform eines Antennenelementes oder Empfangsabschnittes zur Verwendung bei einer Ausführungsform des Brsitband-Empfangsantennensystems,

9098 4.6/074 Θ

Pig. 4 eine Seitenansicht der Aüsführungsform nach Fig. 3, in der schematisch (nicht maßstäblich) die Beziehung zwischen den Segmenten tmd der Grundplatte gezeigt ist, auf der diese Segmente angeordnet sind,

Fig. 5 eine bildhafte Darstellung einer Ausführungsform des Antennenelementes oder des Empfangsabschnittes,

Fig. 6 eine bildhafte Darstellung eines Kerns, auf den die Induktivitäten der Koppler für die Antennenlast und die Übertragungsleitung gewickelt werden können.

In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Ausführungsfora des Breitband-Empfangsantennensystems gezeigt, das allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist.

Das Antennensystem 10 weist ein allgemein mit der Bezugsziffer 12 bezeichnetes Antennenelement in der Form eines mehrfach resonanten, im wesentlichen nicht-abstrahlenden, elektrisch symmetrischen Antennenalementes auf, das weiter unten ausführlicher beschrieben wird. Weiterhin weist das Antennensystem 10 Signalübertragungselemente auf, die allgemein mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet sind und die das Antennenelement 12 mit einer Last verbinden.

Das Übertragungselement 14 weist in Fig. 1 eine symmetrische Übertragungsleitung 16 mit parallelen Leitern 18 und 20 und einem Wellenwiderstand von 300 0hm sowie einen

909846/0740

Kopplungstransformator 22, der mit dem Antennenelement und der Übertragungsleitung 16 verbunden ist, und einen weiteren Kopplungstransformator 24 auf, der mit der Übertragungsleitung 16 und einem Eingangsanschluß einer Last oder einer Nutz einrichtung verbunden ist, die durch den Buchstaben L bezeichnet ist.

Der Kopplungstransformator 22 weist eine Primärwicklung in Form einer Induktivität L> auf, die mit dem Antennenelement 12 als Ladespule verbunden ist, und zwar mit dem elektrischen Hittelanschluß c dieses Antennenelementes Bei einer Ausführungsform des Antennensystems kann, die Induktivität L^ einstückig mit dem Antennenelement 12 ausgebildet sein, wie dies noch näher erläutert wird.

Die Sekundärwicklung des Kopplungstransformators 22 ist durch zwei in gleicher Weise gewickelte und in Serie geschaltete Spulen oder Induktivitäten L₂ und L, mit gleicher Windungszahl gebildet, die jeweils induktiv mit der Induktivität L^ gekoppelt sind. Die Induktivität L_-1 ist weiterhin elektrisch mit der Sekundärwicklung verbunden, wobei der Endpunkt dieser Induktivität mit dem Verbindungepunkt d der Induktivitäten L₂ und L^ verbunden ist. Dieser Verbindungspunkt d ist aufgrund der Werte von L₂ und Ji-, der elektrische Mittelpunkt der Sekundärwicklung. Bei einer Ausführungsform des Kopplungs.transf ormators 22 steht die Anzahl der Windungen der Induktivität L_-. im Verhältnis von 2;1 zur Anzahl der Windungen jeder der Induktivitäten L₂ und L₃T.

Die Leiter 18 und 20 der Übertragungsleitung 16 sind jeweils an ihren antennen.se it igen Enden mit dem Anfang e und

909846/0740

dem Ende f der Sekundärwicklungen verbunden. Die anderen Enden der Leiter 18 und 20 sind jeweils an den Verbindungspunkten g und h mit den Primärwicklungen des Kopplungstransformators 24 verbunden.

Die Primärwicklungen des Kopplungstransformators 24 sind durch in gleicher Weise gewickelte in Serie geschaltete Spulen oder Induktivitäten L^ und Lc mit gleichen Windungszahlen gebildet, während die Sekundärwicklungen durch eine Induktivität oder Spule Lg gebildet sind. Bei einer Ausführungsform des Kopplungstransfonaators 24 steht die Anzahl der Windungen in jeder der Induktivitäten L^ und Le im Verhältnis von 2:1 zur Anzahl der Windungen der Induktivität Lg. Eine Leitung 26 verbindet den elektrischen Mittelpunkt i der Primärwicklungen L^, L,- mit dem Ende der Induktivität Lg.

Die Betriebsweise des Antennensystems 10 dürfte bereits aus der vorstehenden Beschreibung erkennbar sein.

Das elektromagnetische PeId wird durch das Antennenelement 12 aufgefangen, so daß ein Strom fließt und der Strom und die Spannung am Punkt c in Phase sind, während die Spannung ein Maximum an den Punkten a und b aufweist. Die Spannung und der damit gleichphasige Strom an dem Punkt c (dem elektrischen Mittelpunkt des Antennenelemehtes 12) ruft einen resultierenden Strom I^ durch die Induktivität Lyj hervor. Der Strom I^ wird am Verbindungspunkt d gleichmäßig aufgeteilt, wobei eine Halfte durch die Induktivität Lp und den Leiter 20 fließt, während die andere Hälfte durch die Induktivität L, und den Leiter 18 fließt, und der Strom bleibt aufgeteilt, bis er den Verbindungspunkt i

909846/07 4-Ö

der Induktivitäten L^ und Lc erreicht. Die vorstehenden Bedingungen ergeben sich, wenn die Antenne in optimaler Weise auf die Sendestation ausgerichtet ist.

Es ist zu erkennen, daß der Strom I^ lediglich auf eine wesentliche Impedanz, nämlich L^, trifft, weil die gleichen Komponenten von I^ in den Induktivitäten Lp und L, gleiche Spannungen mit der gleichen Phase an den Verbindungspunkten e und f hervorrufen. Der Funkt i, an dem die Hälften des Stromes I* wieder zusammengefaßt werden, ist der elektrische Mittelpunkt der Primärwicklung des Kopplungstransformators 24 und befindet sich auf Erdpotential, wobei die Leitung 26 mit dem geerdeten Eingangsanschluß der Last über den Punkt ά verbunden ist. Als Ergebnis der gegenseitigen Induktivität erzeugen die Hälften von I^ gleiche Spannungen mit entgegengesetzten Phasen in den Punkten g und h, so daß keine Komponente des Stromes I^ in der Induktivität L₆ induziert wird. In Signalumwandlungseinrichtungen mit einem unsymmetrischen Eingang, d. h. bei denen ein Eingangsanschluß geerdet ist, würde das Ende der Induktivität Lg am Punkt 3 mit dem geerdeten Anschluß verbunden.

Der Strom I^ erzeugt jedoch aufgrund einer gegenseitigen Induktion einen Strom I₂* der in dem Kreis aus den Induktivitäten L₂* L,, der Übertragungsleitung 16 (Leiter 18 und 20) und den Induktivitäten L^ und L,- fließt. Der Strom I₂ induziert durch die Kopplung zwischen den Induktivitäten L^ und Lc einen Strom I* in der Induktivität Lg, so daß eine Spannung Y am Eingang der Empfängereingangslast erzeugt wird.

909846/07 4 0

Der Vorteil dieses Systems besteht darin, daß eine perfekte Symmetrie vom Punkt c zum Punkt i auftritt, so daß sich eine Übertragungsleistung mit maximalem Wirkwiderstand und minimalem Stehwellenverhältnis und einem breitbandigen Wirkwiderstandsabschluß ergibt·

Bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Induktivitäten L^, L^ und L, aus gleichen Längen von sehr feinem Draht gewickelt, die miteinander verdrillt sind, wobei sich eine Verdrillung von ungefähr sechs Umdrehungen pro cm ergibt,und die sehr eng zu einer sehr kleinen Spule gewickelt sind, bei der der Anfang von L₂ und das Ende von L, den oben erwähnten Verbindungspunkt d bilden. Der Endpunkt von L^ endet ebenfalls am Funkt d.

Venn dies erwünscht ist, kann die Impedanz von L^ durch Hinzufügung eines vierten Drahtes vergrößert werden, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist und der zusammen mit den drei anderen Drähten verdrillt wird, um eine gleichsinnig in Serie geschaltete Spule zu bilden. Venn L^ aus zwei Drähten besteht, wird das Ende eines Drahtes mit dem Anfang des zweiten Drahtes verbunden und das Ende des zweiten Drahtes ist mit dem Verbindungspunkt d verbunden. Venn das Antennenelement 12 relativ kurze Leiterlangen aufweist, ergibt der vergrößerte Induktivitätswert der auf diese Weise abgeänderten Induktivität L^ die eine höhere Impedanz aufweisende Anpaßkopplung, die für einen kleineren elektrischen Dipol erforderlich ist.

Das Wickeln der Induktivitäten L^, Lg und L, auf einem eine geeignet hohe Permeabilität aufweisenden Kern, wie er z. B. in Fig. 6 dargestellt ist, kann die Kapazität

9 0 9846/074Q

zwischen den Windungen dadurch verringern, daß die lange des Drahtes verringert wird, der zur Erreichung des gewünschten Induktivitätswertes erforderlich ist. Dies führt zu einer besseren Impedanzanpassung im VHF-Bereich und zu eines gleichförmigeren Frequenzgang im UHF-Bereich. Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden die Induktivitäten gleichzeitig vierdrahtig, dreidrähtig oder zweidrähtig auf den zwei Bohrungen aufweisenden Balun-Kera nach Fig· 6 gewickelt, der in dieser Figur durch die Bezugsziffer 23 bezeichnet ist, wobei jede Spule ungefähr 1 1/2 Windungen aufweist und der Transformator ein Impedanztransformationsverhältnis von 2:1 aufweist. Der Kern für den Kopplungstransformator 22 weist bei der bevorzugten Ausführungsform zwei mit Abstand angeordnete parallele Bohrungen 25 und 27 zur Aufnahme der die Induktivitäten L₂ und L₅ bildenden Drähte auf und die die Induktivitäten L^, Lp und L, bildenden Drähte sind um den Kern 23 herumgewikkelt. Ein derartiges Wickeln hält die gewünschte sehr enge Kopplung mit minimaler Streureaktans zwischen den Induktivitäten, wie z. B. 1>2 und L? sowie L^ und Lc, aufrecht.

Das derzeit bevorzugte Kernmaterial ist ein Ferroxiä-Material, das beispielsweise von der Firma Krystinel Corp., Port Chester, New York, unter der Bezeichnung K-405 vertrieben wird und eine nominelle Permeabilität von 370 aufweist. Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel wies der Kern eine Hohe von 0,025 mm, eine Breite von 3,9 mm und eine Länge von 2 mm auf und die Bohrungen 25 und 27 hatten einen Durchmesser von 0,787 mm. Die wesentlichen Eigenschaften des Kernmaterials für Anwendungen im VHF- und UHF-Bereich sind die Permeabilität und der Gütefaktor Q, wobei das Produkt aus diesen Werten als Haß des induktiven

909846/0740

Wirkungsgrades betrachtet wird.

In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Antennensystems gezeigt, wobei den bisher bereits beschriebenen Elementen entsprechende Elemente durch gleiche, Jedoch mit einem Strich versehene Bezugsziffern bezeichnet sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsfona wird eine unsymmetrische £oaxialübertragungsleitung 16* verwendet, die üblicherweise eine Impedanz von 75 0ha aufweist, obwohl auch andere Impedanzen verwendet werden können. Serartige Übertragungsleitungen weisen vielfältige "Vorteile auf, wenn sie mit Empfängern mit schlechter Signalsymmetrie an den Eingangsanschlüssen oder mit Empfängern betrieben werden, die Störschwingungen abstrahlen, die das einfallende Signal an einer offenen Leitung stören.

Das Ende der Induktivität LJj ist mit dem Anfang einer Induktivität L₂ am Punkt d' verbunden. Die Abschirmung 28 der Übertragungsleitung 16' ist mit dem Ende der Induktivität L₂ am Funkt e¹ verbunden, während der Mittelleiter 20 der Übertragungsleitung 16' mit dem Punkt.d^f verbunden ist· Der in der Induktivität L₂ induzierte Strom I₂ fließt durch eine Induktivität Lr₇ zum Mantel 28 der Übertragungsleitung 16'.

Der Strom IJj fließt direkt durch die Induktivität L^ und L₂ zur Abschirmung oder zum Mantel 28 am Punkt e* und dann zum Punkt k, dem gemeinsamen Anschluß der Induktivität Lr₇ mit einer Induktivität L₁₀, die jeweils induktiv mit Wicklungen Lg, Lq, L^₁ und L₁₂ der Kopplungstransformatoren 24* und 24" gekoppelt sind, wobei die Wicklungen in

909846/07

2<o

gleicher Weise gewickelte Induktivitäten mit gleichem Wert "bilden. In den Induktivitäten Lg und Lq wird kein Strom außer dem induziert, der sich aus der gegenseitigen magnetischen Kopplung zwischen den Induktivitäten L„ und Lg und Lq ergibt. Eine unerwünschte EHE, die kapazitiv in die Übertragungsleitung 16' eingekoppelt wird, wird an den Punkten y und ζ über gegenseitige Kapazitäten aussymmetriert und lediglich der Strom I, erzeugt ein Signal, das Spannungen mit entgegengesetzter Phase an den Punkten 7 und ζ am VHP-Eingang des Empfängers aufweist.

Die Koaxialleitung kann direkt mit Empfängern mit einem Eingang mit niedriger Impedanz verbunden werden. Die Spulen in den vorstehend beschriebenen Kopplungstransformatoren können entweder als Luftspulen oder auf Materialien gewickelt werden, die die Permeabilität des Feldes um die Spule herum vergrößern und entsprechend die Größe und Anzahl der Windungen verringern. Die Luftspule wird für den UHF-Bereich bevorzugt.

Der Kondensator C und die Induktivitäten L^₀, L^ und L_-12 nach Fig. 2 bilden einen Hochpaß-Balun-Luftspulenkoppler zur Anpassung der Koaxialübertragungsleitung 16' an den UHF-Eingang mit 300 Ohm. Diese Schaltung gehört als solche nicht als Teil der Erfindung betrachtet.

Das bevorzugte Windungszahlenverhältnis für den VHF-Koppler beträgt 6,5:3, während es für den UHF-Koppler 6:3 beträgt.

In den Fig. 3 bis 5 ist ein Antennenelement oder ein Empfangsabschnitt 12 zur Verwendung bei dem beschriebenen

909846/0740

Antennensystem 10 gezeigt.

Bas dargestellte Antennenelement 12 weist Segmente aus Leitern aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material mit geringer Querschnittsfläche auf, die auf einer dielektrischen Schaltungsplatte oder einem Substrat 42 aus geschichtetem Epoxydharzgewebe oder aus einer anderen dielektrisch und mechanisch zweckmäßigen Mischung angeordnet sind. Die Segmente können auf die Grundplatte 42 unter Verwendung üblicher Druckschaltungstechniken aufgebracht werden. Als Alternative können die Segmente 44, 46 aus einem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Draht gebildet werden, der auf die Grundplatte 42 aufgeklebt oder an dieser auf andere Weise befestigt wird. Dem Fachmann ist eine Vielzahl von anderen Techniken zur praktischen Ausführung dieser Anordnung bekannt.

Es hat sich herausgestellt« daß die Betriebseigenschaften des Antennenelementes 12 dadurch verbessert werden, daß die Größe der Leiter 44, 46 so klein wie möglich gemacht wird. Im Falle von geätzten Leitern bei einer Ausführungsform weist ein Leiter eine Breite von ungefähr 0,33 bis 0,5 mm und eine Stärke von 0,05 mn für eine Querschnittsfläche von ungefähr 19,4 χ 10"⁵ bis 25,8 χ 10"^ mm² auf, wobei sich äußerst befriedigende Eigenschaften ergaben. Ia Falle von Draht hat sich ein Drahtdurchmesser von 0,127 mm als zweckmäßig herausgestellt. Herstellungsbedingungen und die Notwendigkeit einer ausreichenden Festigkeit legen einen praktisch verwendbaren unteren Grenzwert der Größe der Leiter fest.

Die auf der Grundplatte 42 ausgebildeten Leiter weisen

9846/0749

eine wellenförmige Form auf, die so betrachtet werden kann, als ob sie durch die Serienverbindung einer Vielzahl von einzelnen gefalteten Monopol-Elementen mit Paaren von sehr eng aneinander angeordneten Leitern 44 und 46 gebildet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Elemente 44 und 46 von dem Mittelpunkt der Grandplatte 42 aus nach außen oder in Richtung auf diesen Hittelpunkt nach innen, und zwar parallel zu einer Linie, die radial von dem Mittelpunkt c ausgeht, so daS gesagt werden kann, daß sich diese Elemente allgemein in Radialrichtung erstrecken. Bei der dargestellten Ausführungsfoma sind die ein Paar bildenden Leiter 44 und 46 an ihren jeweiligen äußeren Enden miteinander in Serie geschaltet, so daß sie ein langgestrecktes U-formiges Element bilden, das sich nach ionen in Richtung auf den Mittelpunkt der Grundplatte 42 öffnet. Die Leiter 44 und 46 und die jeweiligen Leiter der anderen Paare sind mechanisch eng gekoppelt, wobei der Abstand bei einer praktisch ausgeführten Ausführungsform 0,254 mm betrug, und sie sind betriebsmäßig ausreichend eng gekoppelt, damit sie gleichzeitig im wesentlichen den gleichen elektrischen Gradienten des Signals, jedoch mit einer Phasenverzögerung ausgesetzt sind, die durch die Auerichtung der Baugruppe bezüglich der Wellenfront einer elektromagnetischen Welle bestimmt ist. Die Paare von Leitern sind bei der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen gleichförmig um die Grundplatte 42 herum verteilt.

Es wird angenommen, daß der durch den elektrischen Gradienten erzeugte Strom um die monopolare Schleife fließt, wobei die Phasenbeziehung durch die Richtung, in der sich die Wellenfront bewegt, durch den Einfallwinkel und den Abstand zwischen den Leitern bestimmt ist, wobei sich eine

909846/0749

- iß -

resultierende Resonanzimpedanzänderung in den Leitern als Funktion der Frequenz des aufgefangenen elektrischen Feldes ergibt. So kann angenommen werden, daß die Segmente im Ergebnis eine fast unendliche Anzahl von Resonanzelementen bilden, die auf einen weiten Bereich von Frequenzen ansprechen. Dies kann durch¹ Knotenpunktdarstellungen von hochfrequenzmäßig heißen Funkten auf der Vorderfläche der Antenne gezeigt werden* Signale, die in den schleifenformigen Leitern des Antennenelementes 12 induziert werden, erzeugen automatisch ein Huster von eine hohe und eine niedrige Impedanz aufweisenden Reflexionspunkten auf den Leitern aufgrund des sehr geringen Abstandes der Leiter in den gefalteten Segmenten und aufgrund ihrer gleichsinnigen Serienverbindung. Die mehrphasigen Ströme in den Paaren von Leitern 44, 46 scheinen magnetische Effekte so weit wie möglich zu verringern, und das beobachtete Ergebnis ist ein breitbandig abgestimmter elektrostatischer Effekt mit einem Durchlaßbereich, der sich über die gewünschten 50 bis ungefähr 900 MEz erstreckt. Die jeweiligen Paare von Leitern sind um den inneren Umfang der Anordnung herum in gleicher Phase, so daß das nutzbare elektrostatische Feld vergröBert wird, ohne daß irgendein wesentlicher Teil der aufgefangenen Energie erneut abgestrahlt wird.

Der festgestellte hohe Wirkungsgrad des Antennenelementes 12 dürfte sich als Ergebnis des niedrigen Wertes der erneuten Abstrahlung verglichen mit dem Wert ergeben, der charakteristisch für die grundlegende Dipolantennengruppe ist, selbst wenn bei diesen bekannten Antennen parasitäre Elemente hinzugefügt werden. Wie dies weiter oben angegeben wurde, ist die scheinbare elektromagnetische

909846/0740

Empfangsapertur des beschriebenen Antennenelement es vergleichbar mit der eines kurzen elektrischen Dipols, dessen Apertur um 0,4 dB weniger effektiv ist als die eines in Resonanz befindlichen Halbwellen-Dipols, wobei sich eine entsprechende Verbesserung der Bandbreite ergibt.

Vergleichsuntersuchungen des beschriebenen Antennensystems 10 mit einem üblichen Faltdipol zeigen ein ausreichendes Fehlen einer Richtwirkung, so daß keine Notwendigkeit einer Neuausrichtung des Antennenelementes 12 für jeden Empfangekanal besteht. Das beschriebene Antennensystem 10 hat sich bei manchen Testumgebungen als genau so wirkungsvoll herausgestellt wie ein üblicher gefalteter Dipol mit einem Reflektor und einem Direktor bei Befestigung an einer vergleichbaren Stelle.

Versuche haben weiterhin gezeigt, daß das beschriebene Antennensystem 10 keine überwiegende Polaritätscharakterietik aufweist, d. h. vertikal oder horizontal, obwohl bei Anordnung des Antennenelementes 12 in einer vertikalen Ebene festgestellt wurde, daß sich bei einer Drehung die Zweirichtungscharakteristik eines Dipols ergibt, wenn das offene Ende der Anordnung in Richtung auf den Zenit gerichtet ist. Weiterhin können bei Anordnung des Antennenelementes 12 in horizontaler Richtung bestimmte schmalwinklige Richtwirkungen in Bereichen mit schwachen Signalen beobachtet werden, die am stärksten als Phasenverschiebungen der grundlegenden Farbanteile von Farbfernsehsignalen beobachtbar sind. Diese Effekte können dadurch verringert werden, daß das Antennensystem 10 um mindestens eine halbe Wellenlänge bei der niedrigsten brauchbaren Frequenz, d. h. 50 HHz, von irgendwelchen metallischen

809846/07 4Q

Oberflächen mit erheblicher Größe oder von irgendwelchen eigenresonanten Bohren, Abspanndrähten oder ähnlichen leitenden Elementen entfernt wird· Bas Antennensystem 10 kann auch für den Empfang von zirkulär polarisierter Energie verwendet werden und ist sowohl für UHF- als auch für VHP-Signale geeignet. Das beschriebene Antennensystem 10 ist daher für derzeit verwendete und in absehbarer Zeit zu erwartende Sundfunk- und Fernsehbetriebsarten geeignet und erfüllt bestimmte derzeit vorgeschlagene Vorschriften von Fernmeldebehörden, die vorschreiben, daß alle Fernsehempfänger in gleicher Weise wirksame UHF- und VHF-Antennen aufweisen«

Für Antennenanwendungen, bei denen eine gewisse Biehtwirkung erwünscht ist, beispielsweise wenn es erwünscht ist, daß Reflexionen oder "Geisterbilder" beseitigt werden, können die Grundgedanken der Erfindung auf in größerer Höhe angeordnete rotierende Tragsysteme angewendet werden. Sie Rundstrahleigenschaften ergeben ein ausreichendes Signal, während ein prinzipieller Nullpunkt des Diagramms in Sichtung auf die Quelle des verzögerten Signals ausgerichtet werden kann.

Bei Betrachtung der Fig. 3 ist zu erkennen, daß das Antennenelement oder der Empfangsabschnitt 12 aus zwei Segmenten 42, 43 gebildet ist, die sich jeweils über im wesentlichen halbkreisförmige Sektoren erstrecken und die aus 24 Paaren von Leitern 44, 46 bestehen, die im wesentlichen gleichförmig in den Sektoren verteilt sind. Sie Segmente 42 und 43 sind in Serie geschaltet und an ihrem elektrischen Hittelpunkt 72 angezapft, jedoch weisen sie keine Verbindung an ihren Enden 74 und 76 auf. Sie Enden 74 und

90984S/0740

76 sind um 180° gegenüber dem elektrischen Mittelpunkt 72 versetzt und miteinander lediglich kapazitiv gekoppelt.

Lediglich entlang der Achse X-X, die durch den Anzapfpunkt (den elektrischen Mittelpunkt 72) an die Enden 74· und 76 festgelegt ist, ergibt sich eine Richtwirkung, die in einen scharfen Nullpunkt hinter dem Anzapfpunkt und durch einen oder mehrere breite Knoten an anderen Stellen sich äußert, wobei die Hauptkeule entlang des Radius gerichtet ist, auf dem die offenen Enden 74 und 76 liegen. Daher ergibt das Antennenelement in einem Feld, das frei von multiresonanten Gegenständen, wie z. B. Metallrohren oder ähnlichen leitenden Oberflächen, ist, ein tiefes Null-Richtdiagramm, durch das die Wirkung von speziellen unerwünschten Signalen beseitigt werden kann.

Die vorstehend beschriebenen Segmente 42 und 43 können mit irgendeiner praktischen Anzahl von Elementen ausgeführt werden und die Abmessungen der Antenne sind für eine vorgegebene Leiterlänge um so kleiner, je größer die Anzahl der Elemente ist. Eine typische Anordnung verwendet insgesamt 48 Elemente, die in zwei Segmenten angeordnet sind* Dies ermöglicht die Herstellung einer wirkungsvollen Antenne mit 15,24 χ 15,24 cm und einer Stärke von 4,8 mm, wobei der Leiter insgesamt ungefähr 7,32 m lang ist. Die Verwendung von zwölf radialen Elementen ergibt eine ausgezeichnete TJKW-Antenne, deren Frequenzbereich bei 80 MHz beginnt und die in wirksamer Weise bis durch den hohen VHP-Bereich arbeitet. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich.

Obwohl die gezeigte Form des Antennenelementes 12 radial

909846/0740

ORIGINAL INSPECTED

- 52 -

ist, ergibt sich kein bestimmter Vorteil dadurch, daß entweder der mittlere Endpunkt der Segmente oder der äußere umfang der Segmente einer entweder kreisförmigen, quadratischen oder anderen geometrischen Form folgt, solange die Symmetrie um den elektrischen Hittelpunkt oder Anzapfpunkt 72 innerhalb von +4° aufrechterhalten bleibt. Bei manchen Anwendungen könnte ein quadratischer Umriß (wie gezeigt) vorteilhaft sein, bei anderen ein ellipsenfÖrmiger Umriß oder ein Kreis, und zwar abhängig lediglich von der Anwendung oder von Herstellungsbedingungen..

Sie von dem Antennenelement 12 aufgefangene Signalenergie kann über in geeigneter Weise ausgelegt oder ausgewählte Signalübertragungseinrichtungen, wie z. B. die vorstehend beschriebenen Kopplungstransformatoren 22, 22', 24 und 24' dem Eingang einer Signalumwandlungseinrichtung, z. B. einem Fernseher zugeführt werden.

Es hat sich bei den Antennensystemen 10, 10* herausgestellt, daß unerwünschte Streukopplungseffekte und das Stehwellenverhältnis der Übertragungselemente 14, 14* dadurch verringert werden kann, daß das Übertragungselement 14 mit dem Kittelpunkt des Antennenelementes 12 verbunden wird. Daher sind beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig* 3 die Induktivitäten LJ und Li auf der Grundplatte 42 in der Mitte ,der Anordnung von Leitern befestigt und die Abschirmung 28 der Übertragungsleitung 16' ist an der Grundplatte 42 in elektrischem Eontakt mit der Induktivität L£ befestigt.

Bas Antennenelement 12 kann bei der abschließenden Fertigung gegen Feuchtigkeit und andere Einflüsse durch

'90 9 846/0740 ORIGINAL INSPECTED

Abdeckung mit einer Abdeckplatte 78 geschützt werden. Die Antennenelemente können weiterhin mit einem nicht gezeigten Flansch versehen werden, damit sie im Freien auf einem üblichen rohrförmigen Antennentragmast befestigt werden können. Venn die Antennenelemente im Inneren von Bäumen verwendet werden, können sie mit Leitungen 80 gemäß Fig. 5 versehen werden, die in dieser Figur flach gegen die Oberfläche anliegen, so daß die Antennenelemente in Bilderrahmen angeordnet werden können oder hinter Vorhängen an Stellen verdeckt werden können, die einen optimalen Empfang des zur Verfügung stehenden Signals ergeben. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann zumindest der Kopplungstransformator 22 zwischen dem Antennenelement und der Übertragungsleitung in der abgedichteten Einheit angeordnet sein, die das Antennenelement 12 enthält.

909848/0740

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing, Curt Wallach Dipl.-ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp D -8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d 2918ObS Datum: Unser Zeichen: 16 622 P/Nu Patentansprüche

1. Breitband-Empfangsantennensystem mit Antennenelementen und Übertragungselementen zur Ankopplung der Antennenelemente an eine Signalumwandlungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß das Antennenelement (12) durch ein mehrfach resonantes, im wesentlichen nicht-strahlendes, elektrisch ansprechendes symmetrisches elektrisches Dipol-Empfangeelement gebildet wird, das auf Signale in den VHP- und UHP-Empfangsbereichen anspricht, und daß die Übertragungselemente (14-J 14' ) durch eine Übertragungsleitung (16, 16'), einen ersten mit den Antennenelementen (12, 12') und der Übertragungsleitung (16, 16') verbundenen Kopplungstransformator (22, 22') und einen zweiten Kopplungstransformator (24, 24·, 24") gebildet sind, der mit der Übertragungsleitung (16, 16') verbunden und mit der Signalumwandlungseinrichtung verbindbar ist.

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (L^, LJp des ersten

90 9846

291305b

Kopplungstransformators (22, 22') mit den Antennenelementen (12, 12') als Ladespule am elektrischen Mittelpunkt der Antennenelemente verbunden ist und daß die Übertragungsleitung (16, 16') und die ersten und zweiten Kopplungstransformatoren (22, 22', 24, 24', 24·") so geschaltet sind, daß der Strom in der Primärwicklung Signale am Ausgang des zweiten Kopplungstransformators lediglich durch induktive Kopplung zwischen jeweiligen Sekundär- und Primärwicklungen der ersten und zweiten Kopplungstransformatoren erzeugt.

3. Antennensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (L₂, L,) des ersten Kopplungstransformators (22) Induktivitäten aufweist, die induktiv mit der Primärwicklung (L_-1) gekoppelt sind und daß das Ende (d) der Primärwicklung mit der Sekundärwicklung (L₂, L,) an der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung verbunden ist.

4. Antennensystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und Sekundärwicklungen (L^, L₂, L,) des ersten Kopplungstransformators (22) vierdrähtig gewickelt sind.

5· Antennensystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (L^) und die Wicklungen (L₂♦ L,) der Sekundärwicklung des ersten Kopplungstransformators (22) vierdrähtig mit Leitern gleicher Länge gewickelt sind.

6. Antennensystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (L^) und die Spulen (L₂,

909846/07/. Θ

L,) der Sekundärwicklung auf einen Kern (23) gewickelt sind, der zwei mit Abstand angeordnete Bohrungen (25, 27) aufweist, und daß die Spulen durch die in diesen Bohrungen angeordneten Leiter gebildet sind.

7. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (L^) des ersten Kopplungstransformators (22) mit den Antennenelementen (12) an deren elektrischem Mittelpunkt verbunden ist, daß die Sekundärwicklung des ersten Kopplungstransformators (22) durch zwei in Serie geschaltete Spulen (1^, L,) gebildet ist, daß das Ende (d) der Primärwicklung (L^) mit der Mittelanzapfung der Spulen (1^, L,) verbunden ist, daß die Übertragungsleitung (16) vom Paralleldraht-Typ ist und zwei gleiche Leiter (18, 20) aufweist, daß einer der Leiter mit dem Anfang und der andere der Leiter mit dem Ende der Sekundärwicklung verbunden ist, daß die Leiter weiterhin jeweils mit dem Anfang und dem Ende einer Primärwicklung (L^, L,-) des zweiten Kopplungstransformators (24) verbunden sind, daß eine Sekundärwicklung dieses zweiten Kopplungstransformators induktiv mit der Primärwicklung gekoppelt ist und Eingangsanschlüsse für die Last bildet und daß eine Leitung zwischen einer Mittelanzapfung (i) der Primärwicklung (L^,, L,-) des zweiten Kopplungstransformators (24) und dem Ende (5) der Sekundärwicklung des zweiten Kopplungstransformators (24) angeschaltet ist.

8. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und Sekundärwicklungen des zweiten Kopplungstransformators

9098467074t

(24) vierdrähtig gewickelt sind.

9· Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (LJp des ersten Kopplungstransformators (22) mit den Antennenelementen (12·) als Ladespule an dem elektrischen Mittelpunkt dieser Antennenelemente verbunden ist, daß die Sekundärwicklung (Lo) des ersten Kopplungstransformators (22¹) durch eine zweite Spule gebildet ist, daß das Ende der Primärwicklung (LJp mit dem Anfang der zweiten Spule (Lp verbunden ist, daß die Übertragungsleitung (16') vom Koaxial-Typ mit einem Mittelleiter (20*) und einer leitenden Abschirmung ist, daß der zweite Kopplungstransformator (24*) eine Primärwicklung, die zwischen dem Mittelleiter und der Abschirmung eingeschaltet ist, und eine Sekundärwicklung aufweist, die induktiv mit der Primärwicklung gekoppelt ist, daß der Mittelleiter (20) weiterhin mit dem Verbindungspunkt zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des ersten Kopplungstransformators (22¹) verbunden ist und daß die Abschirmung mit dem Ende der Sekundärwicklung des ersten Kopplungstransformators (22') verbunden ist.

10. Antennensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des zweiten Kopplungstransformators (2V) durch Induktivitäten gebildet ist, die induktiv mit der Primärwicklung gekoppelt sind.

11, Antennensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungstransformatoren durch

9 η 9 B Ά R / η η i n

Autotransformatoren gebildet sind.

12. Antennensystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und Sekundärwicklung des zweiten Kopplungstransformatore (24V) vierdrähtig, dreidrähtig oder zweidrähtig gewickelt sind.

13. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente durch mehrfach resonante, im wesentlichen nicht-strahlende, elektrisch ansprechende symmetrische elektrische Dipol-Empfangselemente gebildet sind, die auf Signale in den VHF- und UHF-Rundfunk- und Pernsehbereichen ansprechen, daß die Übertragungselemente (14, 14') durch eine Übertragungsleitung (16, 16') und einen Kopplungstransformator (22, 22') gebildet sind, der mit den Antennenelementen (12, 12') und der Übertragungsleitung (16, 16') gekoppelt ist, daß die Primärwicklung (L_-1, LJp des Kopplungstransformators (22, 22*) mit den Antennenelementen (12, 12') als Ladespule an deren elektrischen Mittelpunkt angeschaltet ist, daß die Sekundärwicklung des Kopplungstransformators durch eine in Serie geschaltete Spule gebildet ist, die induktiv mit der Primärwicklung gekoppelt ist, und daß das Ende der Primärwicklung mit dem Anfang der Sekundärwicklung verbunden ist.

Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kopplungstransformator (22) vorgesehen ist, der eine Primärwicklung (L^), die mit den Antennenelementen (12) als Ladespule verbindbar ist, und eine Sekundärwicklung

909846/07

(Lg* Lx) aufweist, die induktiv mit der Primärwicklung (L,.) gekoppelt ist und mit einer Übertragungsleitung (16) verbindbar ist, daß die Sekundärwicklung in gleicher Weise gewickelte Spulen aufweist, die in Serie geschaltet sind, und daß das Ende der Primärwicklung mit dem Verbindungspunkt der Spulen der Sekundärwicklung verbunden ist.

15· Antennensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung und die Spulen ineinandergewickelt sind.

16. Antennensystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung und die Spulen unter Verwendung von Leitern gleicher Länge ineinander gewikkelt sind.

17· Antennensystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung und die Spulen auf einem Ferroxid-Kern (25) aufgewickelt sind, der zwei öffnungen (25, 27) aufweist.

18. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente (12, 12') durch eine Anzahl von drahtförmigen Segmenten gebildet sind, die in einer radialen Anordnung um einen gemeinsamen Mittelpunkt herum angeordnet sind, daß jedes der Segmente durch ein gewundenes oder gebogenes leitendes Element gebildet ist, das aus zwei in Serie geschalteten allgemein radial verlaufenden Leitern (44, 46) gebildet ist, daß die Leiter (44, 46) der Paare allgemein parallel zueinander angeordnet

909846/07 AO

sind, daß Einrichtungen zur elektrischen Verbindung
geweiliger Enden der Segmente vorgesehen sind und daß die jeweiligen anderen Enden der Segmente nicht miteinander verbunden sind.

19. Antennensystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Enden der Segmente kapazitiv mit benachbarten Segmenten gekoppelt sind.

20. Antennensystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Segmente vorgesehen sind und daß die
Segmente in Serie geschaltet sind.

21. Antennensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Serienverbindung der Segmente
mit einem gemeinsamen Leiter verbunden ist.

22. Antennensystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Serie geschaltete Segmente vorgesehen sind, die an ihrem gemeinsamen elektrischen Mittelverbindungspunkt angezapft sind.

23. Antennensystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter, aus denen die Segmente bestehen, eine Querschnittsfläche von ungefähr 19*4- x 10""* bis
25,8 χ 10"~^p mm aufweisen und daß die einzelnen Leiter der Paare einen gegenseitigen Abstand von ungefähr
0,25 mm aufweisen.

24. Antennensystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Segmente 24 Paare von einzelnen
Leitern aufweist, die in halbkreisförmigen Sektoren

909846/0740

verteilt sind.

25· Antennensystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente durch gedruckte Schaltungselemente gebildet sind, die auf einer ebenen dielektrischen Grundplatte angeordnet sind, daß jedes Segment 24- Paare von einzelnen Leitern aufweist, daß die Leiter, aus denen die Segmente bestehen, eine Querschnitt sf la ehe von ungefähr 19,4· χ 10"*^ bis 25»8 χ 10"^ mm aufweisen, und daß die einzelnen Leiter der Paare einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 0,254 mm aufweisen.

26. Antennensystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der Leiter, aus denen die Segmente bestehen, ungefähr 7,32 m beträgt.

27. Antennensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Segmente 24 Paare von einzelnen Leitern aufweist, die in halbkreisförmigen Sektoren verteilt sind.

28. Antennensystem nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente durch gedruckte Schaltungselemente gebildet sind, die auf einer ebenen dielektrischen Grundplatte angeordnet sind, daß jedes der Segmente 24 Paare von einzelnen Leitern aufweist, daß die Leiter, aus denen diese Segmente gebildet sind, eine

—•5

Querschnittsfläche von ungefähr 19,4 χ 10 -* bis 25,8 χ 10 ^ mm aufweisen und daß die einzelnen Leiter der Paare einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 0,254 mm aufweisen.

$09846/07

29. Antennensystem nach Anspruch 27 ν dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der Leiter ungefähr 7»32 m beträgt.

30. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das. Antennenelement eine Vielzahl von einzelnen Segmenten aufweist, die in einer radialen Anordnung angeordnet sind, daß jedes der Segmente durch ein gewelltes drahtartiges leitendes Element mit Paaren von in Serie geschalteten, allgemein sich radial erstreckenden Leitern gebildet ist, daß Einrichtungen zur elektrischen Verbindung jeweiliger Enden der Segmente vorgesehen sind, daß die anderen Enden der Segmente ohne Verbindung miteinander sind und daß die Leiter der Paare einen ausreichend geringen Abstand voneinander aufweisen, so daß sie gegenseitig induktiv und kapazitiv gekoppelt sind.

31- Antennensystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden kapazitiv mit benachbarten Segmenten gekoppelt sind.

32. Antennensystem nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Segmente vorgesehen sind und daß die beiden Segmente in Serie geschaltet sind.

33* Antennensystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Serie geschaltete Segmente vorgesehen sind, die an ihrem gemeinsamen elektrischen Mittelpunkt angezapft sind.

Antennensystem nach Anspruch 30, dadurch gekenn-

90984 6/0740

zeichnet, daß die Paare von Leitern um den inneren Umfang der Anordnung herum in Serie geschaltet sind.

35· Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement durch eine Vielzahl von drahtartigen Segmenten gebildet ist, die in einer radialen Anordnung um einen gemeinsamen Mittelpunkt herum angeordnet sind, daß jedes der Segmente durch ein gewelltes leitendes Element mit Paaren von in Serie geschalteten, sich allgemein radial erstreckenden Leitern gebildet ist, daß Einrichtungen zur elektrischen Verbindung jeweiliger Enden der Segmente miteinander vorgesehen sind, während die jeweils anderen Enden der Segmente ohne Verbindung miteinander sind, so daß die Übertragungselemente durch eine Übertragungsleitung gebildet sind, die einen WirkwiderStandsabschluß aufweist, der mit einer Signalumwandlungseinrichtung verbindbar ist.

36. Antennensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennenelement durch einen nraltire sonant en, im wesentlichen nichtstrahlenden elektrischen symmetrischen Empfangsabschnitt gebildet ist, daß Einrichtungen zur Ankopplung der Antennenelemente an die Übertragungselemente durch eine erste Induktivität, die einen Strom bei Empfang eines Signals durch den Empfangsabschnitt führt, und zweite Induktivitäten aufweisen, die mit der ersten Induktivität verbunden und mit dieser induktiv gekoppelt sind, um einen induzierten Strom in Abhängigkeit von dem durch die erste Induktivität fließenden Strom zu erzeugen,daß die Übertragungselemente weiterhin

909846/07 hQ

elektrisch symmetrische Schaltungselemente zur Unterteilung des induzierten Stromes und zur Leitung des Stromes durch die erste Induktivität sowie des induzierten Stromes aufweisen und daß die Übertragungselemente schließlich Lastkopplungselemente zur Zusammenfassung und elektrischen Aufhebung des induzierten Stromes zur Lieferung eines Ausgangssignals einschließen, der im wesentlichen lediglich dem Signalstrom entspricht.

37· Antennensystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Induktivität mit dem elektrischen Mittelpunkt des Empfangsabschnittes verbunden ist.

38· Antennensystem nach Anspruch 36» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Induktivität und die zweiten Induktivitätseinrichtungen einen Autotransformator bilden und daß die Übertragungselemente eine koaxiale Übertragungsleitung aufweisen, die mit den jeweiligen Ausgangsanschlüssen des Autotransformators verbunden ist.

9 0 9 8 4 6/0 7 4 Q