DE3023754A1 - Durch kondensatoren unterteilte ringantenne - Google Patents

Description

• Durch Kondensatoren unterteilte Ringantenne
• Die Erfindung betrifft eine durch mehrere Kondensatoren unterteilte horizontale Ringantenne mit einer Speisestelle.
• Horizontale Ringantennen für Sende- und Empfangsanwendungen besitzen bei geeigneter Dimensionierung Rundstrahlcharakteristik und horizontale Polarisation. Vorteilhaft gegenüber der aus zwei gekreuzten Dipolen bestehenden Antenne ist die Möglichkeit, die Vertikalstrahlung weitgehend zu unterdrücken. Außerdem läßt sich die Strahlungscharakteristik besonders gut der Kreisform annähern.
• Die bisher bekannten Ausführungen der Ringantenne stellen technische Kompromisse dar, weil sich einige der gestellten Forderungen widersprechen. So besitzen Ringantennen mit einem Umfang von weniger als der halben Wellenlänge zwar gute Rundstrahlung, jedoch zu geringen Wirkungsgrad für Sendezwecke und zu geringe Bandbreite für Empfangszwecke, weil der Strahlungswiderstand der vierten Potenz des Umfangs proportional ist. Die bekannteste Bauform, der zu einem offenen Ring gebogene Halbwellendipol, weist infolge der starken Vertikalstrahlung einen negativen Gewinnfaktor gegenüber dem gewöhnlichen gestreckten Dipol auf. Außerdem ist die Bandbreite unerwünscht schmal.
• Diese Nachteile lassen sich nur durch weitere Vergrößerung des Umfangs umgehen. Dabei wird jedoch die Einspeisung schwieriger und das Horizontaldiagramm nimmt kleeblattähnliche Form an. Daher werden solche Antennen meist an mehr als einer Stelle eingespeist, wodurch aber die Einfachheit verlore geht und damit der Vorteil gegenüber einer Anordnung aus mehreren Dipolen.
• Weiterhin ist bekannter Stand der Technik, eine Ringantenne mit zwei gegenüberliegenden Speisestellen zu versehen und um 900 versetzt dazu zwei Trennkondensatoren anzuordnen. Die Strahlung einer derartigen Antenne hat in zwei Richtungen ein merkliches Minimum.
• Ziel der Erfindung ist, mit geringem technischen Aufwand eine einfache Ringantenne zum Empfang des FM-Rundfunks zu schaffen, die die Rundstrahlcharakteristik und den Gewinnfaktor des vertikalen Dipols aufweist, jedoch für horizontal polarisierte Wellen. Die Vertikalstrahlung soll unterdrückt sein und der Gewinn in jeder horizontalen Richtung dem Maximum des einfachen Dipols entsprechen.
• Diese Forderungen werden durch eine Antenne gemäß der Erfindung hinreichend erfüllt. Bild 1. zeigt das Prinzip einer derartigen Antenne. Werden die Speiseanschlüsse 5 kurzgeschlossen, so bildet die Antenne einen Schwingkreis mit den verteilten Kapazitäten 1, 2, 3, und 4. Die Resonanzfrequenz liegt in der Mitte des Empfangsbandes. Die Serienschaltung von 3 und 4 entspricht einem einzigen Kondensator gleichen Wertes wie 1 oder 2. Der Ring ist also unterteilt in drei gleiche Induktivitäten und drei gleiche Kapazitäten. Die Schleifenlänge zwischen zwei Kondensatoren soll zweckmäßig nicht größer als ein Viertel der Wellenlänge sein, um die Ausbildung von Dipolen zu vermeiden. Desgleichen ist ein Umfang von mehr als einer Wellenlänge ungünstig, weil dann der Energiefluß mit zunehmendem Abstand von der Speisestelle abnehmen würde. Eine unerwünschte Vertikalstrahlung wäre die Folge. Die Stromstärke soll in jedem Kondensator gleich groß sein.
• Anstelle von drei Kondensatoren können auch fünf oder sieben Stück eingesetzt werden, wesentlich ist die Wahl einer ungeraden Zahl, da dann die Zahl der Diagrammlappen doppelt so groß ist, wie die der Kondensatoren. Die beiden Kondensatoren an der Speisestelle zählen dabei nur als ein einziger.
• Die Verdopplung der Zahl der Maxima ist so zu erklären, daß der Strom längs des Ringumfangs in gleicher Phase fließt und deshalb die Strahlung in zwei entgegengesetzten Richtungen immer gleich sein muß.
• Die Praktische Ausführung der Trennkondensatoren kann so erfolgen, daß die Teilstücke des Ringes Überlänge haben und sich an den Enden überlappen und in geringem Abstand parallelgeführt sind. Eine besonders praxisgerechte Bauform einer Antenne gemäß der Erfindung zeigt Bild 2. Die Formteile 7, 8, und 9 bestehen aus isolierendem Kunststoff, die Metallrohre 12 bilden den Ring und haben eine 120°-Knickstelle, die Stützrohre 10 und 11 sind von dem Ring und untereinander isoliert. Die Kondensatoren 1 und 2 werden durch die Hintereinanderschaltung von je zwei Kapazitäten gebildet, indem ein Metallstab 14 mit seinen beiden Enden ein Stück weit in die Enden der Rohre 12 hineinragt, ohne diese zu berühren. Erleichtert wird dies durch die Kunststoffstopfen 13. Zum genauen Abgleich auf die Resonanzfrequenz ist jeder Stab 14 in zwei Hälften geteilt, die anschliebend verlötet werden. Im Isolierstück 8 bleibt die Trennstelle von 14 offen und dient als Einspeisung 5. Die Klemmen 5 können direkt mit einem symmetrischen geschirmten Hochfrequenzkabel verbunden werden, welones durch ohr 11 zum Zentrum 9 geführt ist. Der Abschlußwiderstand kann durch Wahl der Ringgröße auf 100 - 250 Ohm gebracht werden.
• Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführung einer Antenne gemäß der Erfindung zeit Bild 3. Das zentrale Formstück 9 enthält zwei Transistorverstärker, je einen für AM und einen für FM. Als AM-Antenne dient der etwa 0,5 Meter lange Stab 15, der oben eine Kugel zur Vermeidung von Sprühentladungen trägt. Um die Symmetrie der Ringantenne möglichst wenig zu stören, befindet sich an der Trennstelle 5 ein Transformator, dessen Sekundärseite über ein Koaxialkabel im Rohr 11 mit dem Verstärker im Zentrum 9 verbunden ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche Horizontale Ringantenne für Sende- und Empfangszwecke mit einer Speisestelle und einem Umfang zwischen der halben und der ganzen Betriebswellenlänge, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antennenring aus einer ungeraden Zahl von Teilstücken gleicher Länge besteht und an den Trennstellen je ein Kondensator oder die Serienschaltung von zwei Kondensatoren eingefügt ist und die Einspeisung zwischen zwei derartigen in Serie geschalteten Kondensatoren erfolgt.
2. 2. Antenne nach Anspruch 1. , d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der Antennenring sechseckige Form hat und durch drei Teilstücke aus Metallrohr gebildet wird und jeder der Trennkondensatoren aus der Kapazität zwischen einem in eines der Rohrendstücke hineinragenden Metallstab und dem Rohr besteht und die Befestigung über drei radial zum Zentrum des Ringes führende Rohre erfolgt und das Speisekabel durch eines dieser Befestigungsrohre verlegt ist.
3. 3. Antenne nach Anspruch 1. und 2.

   d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Zentrum des Antennenrings zwei Transistorverstärker für den AM- und FM-Wellenbereich angeordnet sind und als AM-Antenne ein vertikaler Stab mit Abschlußkugel zentral aufgesetzt ist und das Verbindungskabel über einen Transformator an den Antennenring gekoppelt ist.
4. 4. Antenne nach Anspruch 1. , d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die Teilstücke des Antennenrings Überlänge aufweisen und sich an den Enden überlappen und parallel geführt sind und die Antenne ohne zusätzliche Kondensatoren in Resonanz mit der Betriebsfrequenz ist.