DE3130350A1

DE3130350A1 - Ukw - drehfunkfeuer - antenne

Info

Publication number: DE3130350A1
Application number: DE19813130350
Authority: DE
Inventors: Paul Martin Newtown New South Wales Hinds; James Godfrey Wahroonga New South Wales Lucas; Alan Christopher West Pennant Hills New South Wales Young
Original assignee: Commonwealth of Australia; Commonwealth of Australia Department of Industry and Commerce
Current assignee: Commonwealth of Australia; Commonwealth of Australia Department of Industry and Commerce
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1982-07-08
Also published as: GB2089579A; DE3130350C2; US4451830A; FR2496347B1; GB2089579B; NO812620L; FR2496347A1; NO154108B; NO154108C; JPS57121302A; CA1166743A

Description

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Anmelder; THE COMMONWEALTH OF AUSTRALIA vertreten durch den Minister für Industrie und Handel, Anzac Park West, Canberra 2600, Australien Capital Territory

Bezeichnung

der Erfindung: UKW - Drehfunkfeuer - Antenne

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderantenne mit Schlitzen, hinter denen sich Hohlräume befinden. Die Antenne wurde hauptsächlich zur Verwendung in einem UKW- Drehfunkfeuer- (VOR) Navigationssystem entwickelt und die folgende Beschreibung der Antenne erfolgt im Zusammenhang mit einer derartigen Anwendung. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß die Antenne auch in anderen Systemen Anwendung finden kann, insbesondere als Landekursstrahlerelement in einem Instrumentenlandesystem (ILS) für den Flugverkehr.

Das VOR-System als solches wird weitgehend auf der ganzen Welt verwendet und dient zur Kursführung von Flugzeugen. Von einer VOR-A η tenne werden zwei Signale ausgestrahlt, die im Raum ein Drehfeld erzeugen, wobei das eine Signal als Bezugsphasensignal bezeichnet wird, das rundgestrahlt wird und das andere Signal als phasenveränderliches Signal bezeichnet wird, dessen Phase sich linear mit dem Azimutwinkel verändert. Die Peilinformation wird dadurch erzielt, daß der Phasenunterschied zwischen den Bezugs- und phasenveränderlichen Signalenbeim Empfang durch ein in Richtung auf eine VOR-Stelle oder von ihr fliegendes Flugzeug verglichen wird.

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Das ßezugsphasensignal wird als HF-Träger gestrahlt, dessen Frequenz in den Bereich 108 - 118 MHz fällt und der durch einen 30 Hz frequenzmodulierten 9960 Hz Hilfträger amplitudenmoduliert ist. Das phasenveränderliche Signal umfaßt einen Teil des HF- Trägers, von dem die Modulation entfernt ist und, wenn es ausgestrahlt wird, ist es raumamplitudenmoduliert bei 30 Hz.

Die Raummodulation wird dadurch erzielt, daß die strahlende Antenne so gespeist wird, daß sie ein Feld erzeugt, das bei 30 Hz rotiert.

Die Peilinformation wird von einem sich in einem Flugzeug befindlichen Empfänger empfangen und angezeigt. Nachdem sie in der HF- Stufe des Empfängers verarbeitet und anschließend demoduliert wurden, werden die empfangenen (Audio) Bezugssignale und phasenveränderlichen Signale in getrennten Kanälen aufbereitet und als getrennte Eingänge einem Phasenvergleich^ zugeführt. Die Peilinformationen hinsichtlich der VOR-Stelle wird durch den Phasenunterschied zwischen dem Bezugssignal und dem phasenveränderlichen Signal angegeben.

Gegenwärtig zur Ausstrahlung von VOR-Signalen verwendete Antennen

1. Eine Anordnung von vier oder fünf eng beieinanderliegenden Alford-Schleifen (closely spaced). Wenn fünf Schleifen verwendet werden, wird eine mittlere Schleife so gespeist, daß sie das Bezugsphasensignal ausstrahlt und die vier sie umgebenden Schleifen werden so gespeist, daß sie die phasenveränderliche Information ausstrahlen.

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Wenn eine aus vier Schleifen bestehende Anordnung verwendet wird, werden die Bezugssignale und phasenveränderlichen Signale in einfachen Brücken zusammengefaßt und den vier Schleifen zugeführt.

2. Die sogenannte AME Schlitzrohrantenne, die vier rechtwinkelig angeordnete, sich in Längsrichtung erstreckende Schlitze umfaßt, die innerhalb der Außenwand eines zylindrischen Strahlers angeordnet sind. Alle Schlitze werden mit dem Bezugsphasensignal erregt und entsprechende Schlitz-Paare werden mit Sinus- und Kosinus-Signalen des phasenveränderlichen Signals gespeist.

3. Eine Antenne, die als Thomson CSF Antenne bekannt ist und die aus vier Zylindern und zwei Alford-Schleifen besteht. Die vier Zylinder werden durch herkömmliche (obere und untere) Metallendplatten ,abgeschlossen, sind parallel zueinander angeordnet und ihre Längsachsen sind auf die Spitzen eines Quadrates zentriert und werden zur Ausstrahlung der phasenveränderlichen Information erregt. Von den Alford-Schleifen befindet sich die eine oberhalb und die andere unterhalb der Endplatten, und sie werden mit dem Bezugsphasensignal gespeist.

Alle der oben aufgeführten, bekannten VOR-Antennen haben jedoch anerkannte Nachteile.

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Die Anordnung mit vier oder fünf Alford-Schieifen weist einen großen Oktantfehler auf. Oktantfehler ist ein Peilfehler, der im Azimut bei einer Halb-Periode von 45° zyklisch ist und bei zunehmendem Durchmesser der vollständigen Antenne an Größe zunimmt. Die Anordnung mit den Alford-Schieifen besitzt notwendigerweise einen großen Durchmesser und erzeugt tatsächlich einen Oktantfehler, der von den Aufsichtsbehörden, beispielsweise in Australien, nicht akzeptiert wird, obwohl diese Abweichung durch genaue, jedoch schwierige Steuerung der Speiseströme beseitigt werden kann. Darüberhinaus ist die AIford-Schleifen-Anordnung für die Verwendung in einem Mehrstufen-Antennensystem wegen der gegenseitigen Kopplungseffekte nicht sehr geeignet.

Das Errichten und Betreiben der AME-Schlitzrohrantenne ist äußerst schwierig aufgrund der zwangsläufigen inneren Kopplung zwischen den Schlitzen; aufgrund der Tatsache, daß sie dazu neigt, nur eine enge Bandbreite zu haben, unterliegt sie Trift aufgrund von Umwelteinflüssen (environmental drift). Darüberhinaus erzeugt die Antenne verschiedene Richtdiagramme in der vertikalen Ebene für Bezugssignai- und phasenveränderliche Signal-Erregungen, da die Schlitze für die Bezugssignal-

und phasenveränderliche Signal-Erregungen verschiedene Stromverteilungen besitzen. Dies ist eine unerwünschte Eigenschaft, wenn sich die Antenne auf einer schwierigen Stelle (d.h. einer Stelle mit kurzer Ebene) befindet und es ist besonders bei einer Mehrstufen-Anordnung unerwünscht.

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Der Hauptnachteil der Thomson CSF Antenne beruht darauf, daß bei ihr vollständig getrennte Antennenelemente für die Strahlung der Bezugssignale und phasenveränderlichen Signale verwendet werden. Wie oben schon erwähnt wurde, wird das phasenveränderliche Signal von der Vier-Röhren-Anordnung ausgestrahlt, die hervorragende Breitbandfrequenz-Charakteristika besitzt, es ist jedoch im Grunde nicht möglich, die selben vier Röhren mit der Bezugsphasenerregung zu erregen. Zur Vermeidung dieses Problems wird das Bezugsphasensignal den zwei Alford-Schleifen-Antennenelementen (an der Ober- und Unterseite der vier Röhren) zugeführt, die Alford-Schleifen-Antennen haben jedoch eine sehr enge Bandbreite und das Vertikaldiagramm des gestrahlten Bezugsphasensignals stimmt selten mit dem des phasenveränderlichen Signals überein, insbeondere auf schwierigen Stellen mit kurzer Bodenfläche.

An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß kürzlich eine Weiterentwicklung bei VOR-Systemen erfolgte, die an Stellen verwendet werden, die nur eine beschränkte künstliche Erde besitzen und die die Verwendung einer Mehrstufen-Antennenanordnung erforderlich machen. Es wird auf die Australische Patentanmeldung Nr. PE 4821 vom 1. August 1980 hinsichtlich der Einzelheiten dieses Systems Bezug genommen. Wenn jedoch eine Mehrstufen-Anordnung verwendet wird, ist es notwendig oder zumindest wünschenswert, daß die Bezugsstrahlungsdiagramme und die phasenveränderlichen Strahlungsdiagramme in der vertikalen Ebene übereinstimmen und dies kann nur dadurch erzielt werden, daß die Bezugsphasen- und phasenveränderliche Erregungen elektrisch zugeführt werden, um jede der übereinander angeordneten Antennen zu speisen.

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Aufgabe der Erfindung ist es eine Schlitzrohrantenne zu schaffen, die zur Verwendung in einem VOR-System geeignet ist, die geeignet ist, sowohl die Bezugssignale als auch die phasenveränderlichen Signale auszustrahlen, wenn sie in einem VOR-System verwendet wird, die so konstruiert ist, daß die innere Kopplung zwischen den Schlitzen vermieden oder verringert wird, die als einzelnes Element in einer mehrstufigen Antennenanordnung verwendet werden kann und die weiterhin so konstruiert werden kann, daß sie einen in annehmbaren Bereich liegenden Oktantfehler aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie eine Antenne vorsieht, die aus einem Zylinder mit mindestens zwei innerhalb seiner Umfangswand gebildeten Schlitzen besteht. Die Schlitze erstrecken sich in der Richtung der Längsachse des Zylinders und sind auf der Außenfläche des Zylinders voneinander entfernt angeordnet. Hinter jedem Schlitz befindet sich ein gesonderter Hohlraum, dessen Tiefe sich von dem Schlitz aus in den Zylinder erstreckt. Die Tiefe jedes Hohlraumes ist effektiv größer als das Radialmaß des Zylinders und die Hohlräume sind so gestaltet, daß sie sich vollständig innerhalb des Zylinders befinden.

Vorzugsweise besitzt der Zylinder einen kreisförmigen Querschnitt, er kann jedoch auch, beispielsweise, mit einem elliptischen, quadratischen oder polygonalen Querschnitt versehen sein.

Die Anzahl der innerhalb der Außenwand der Antenne geschaffenen Schlitze hängt von der beabsichtigten Verwendung der Antenne ab.

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Wenn sie z.B. als Landekurssender in einem Instrumentenlandesystem verwendet wird, kann die Antenne mit zwei Schlitzen zur Strahlung von 90 Hz und 150 Hz Seitenbandsignalen oder mit drei Schlitzen zur Strahlung der ILS-Trager und Seitenbandsignale versehen werden.

Wenn die Antenne in einem herkömmlichen VOR-System verwendet wird, wird der Zylinder mit vier rechtwinkelig angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen versehen, wobei alle derartigen Schlitze gleichermaßen mit einem Bezugsphasensignal und entsprechende Schlitze mit Komponenten des phasenveränderlichen Signals erregt werden. Somit werden diametral angeordnete Schlitze, die ein Schlitzpaar bilden, mit einer Sinus-Komponenten des phasenveränderiichen Signals und das andere Paar von diametral angeordneten Schlitzen (die zum ersten Paar rechtwinkelig angeordnet sind) mit einer Kosinus-Komponenten des phasenveränderlichen Signals erregt. Die diametral angeordneten Schlitze jedes Paares werden in Gegenphasigkeit mit den Komponenten des phasenveränderlichen Signals erregt, so daß tatsächlich von der Antenne ein rotierender doppelkreisiger phasenveränderlicher Feldkomponent zusammen mit einer kreisförmigen Bezugsphasen-Feldkomponenten ausgestrahlt wird.

Der größte Durchmesser des Zylinders wird überwiegend durch den höchstzulässigen Oktantfehler bei der bestimmten Anwendung der Antenne bestimmt (wobei die Größe des Oktantfehlers durch den größten Durchmesser der Antenne bestimmt wird, wie oben erwähnt wurde) und die Länge

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der Schlitze in Längsrichtung wird durch die Frequenz des VOR-Systems bestimmt, wobei diese normalerweise in dem Bereich 108 - 118 MHz liegt. Somit benötigte der Schlitz bei einer Verwendung als Halbwellenantenne eine Länge von etwa 0,5 λ Meter, wobei^ die Wellenlänge in dem Hohlraum ist, obwohl die Gesamtlänge der Antenne normalerweise etwas größer als dieses Maß gemacht würde, damit beim Abstimmen der Antenne an Ort und Stelle Einstellungen an der Schlitzlänge vorgenommen werden können. Die Tiefe jedes Hohlraumes wird als Fuktion der Schlitzlänge und -breite bestimmt und, wenn die Antenne in einem VOR-System verwendet wird, hätte jeder Hohlraum normalerweise eine Tiefe, die effektiv größer als das diametrale Maß des Zylinders ist. Jeder Hohlraum ist "gefaltet" damit er einer nichtlinearen Bahn folgt, so daß er in den vorhandenen Raum paßt. Verschiedene Faltmöglichkeiten des Hohlraums können durchgeführt werden und werden im folgenden beschrieben und dargestellt.

Jeder Schlitz wird vorzugsweise mit zumindest einem Kurzschlußbügel oder einer anderen geeigneten Vorrichtung versehen, um die effektive Länge des Schlitzes einzustellen und die Schlitze aufeinander abzustimmen.

Ein besseres Verständnis der Erfindung folgt aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer VOR-Antenne, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, in denen zeigt

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Antenne; Fig. 2 eine Draufsicht auf den Querschnitt der Antenne in Richtung

der Schnittebene 2-2 der Fig. 1;
Fig.2A eine vergrößerte Teilansicht eines Hohlraumes der Antenne

von Fig. 2;
Fig.2B eine Teilansicht des in Fig. 2A dargestellten Hohlraumes, in dem sich ein Schaufelelement zur Abstimmung des Hohlraumes befindet;

Fig.3A eine Draufsicht auf den Querschnitt von drei verschiedenen bis 3C

Ausführungsbeispielen der Antenne gemäß Fig. 1; Fig.4 ein Diagramm des Spitzen-Oktantfehlers im Verhältnis zum

Radius (in Wellenlängen) einer Antenne; Fig.5 in einer grundsätzlichen Darstellung einen Schlitz und Hohlraum

der Antenne von Fig. 1;
Fig.6 eine fortentwickelte Draufsicht einer in Fig.5 dargestellten

Schlitz- und Hohlraumanordnung; Fig.7 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen den dimensionalen Eigenschaften der Schlitz- und Hohlraumanordnung von Fig.5

und 6 darstellt;
Fig.8 die Außenwand der Antenne von Fig.l, wenn sie falch geöffnet wird und darüberhinaus die typischerweise an den Schlitzen

der Antenne hergestellten elektrischen Verbindungen; Fig.9 schematisch ein vollständiges VOR-System, das ein zweistufiges Antennensystem beinhaltet;

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Fig.lO eine vollständige VOR-Anordnung, die zwei der Antennen von Fig.l umfaßt, die übereinander als zweistufiges Antennensystem angebracht wurden; und

Fig.ll einen Querschnitt durch den oberen Teil der in Fig.lO dargestellten Anordnung.

Gemäß Fig. 1,2 und 2A der Zeichnungen besitzt die Antenne 10 eine zylindrische Außenwand 11, die aus einem leitfähigen Material, wie z.B. Kupfer oder Aluminium, hergestellt ist. Vier sich in Längsrichtung erstreckende, rechtwinkelig angeordnete Schlitze 12 sind innerhalb der Außenwand 11 ausgebildet und entsprechende Schlitze sind mit Hohlräumen 13 hinterlegt. Die Hohlräume sind voneinander durch spiralförmige metallene Trennwände 14 getrennt und daher kann jeder Hohlraum 13 so angesehen werden, als ob er als Spirale innerhalb des Antennenkörpers gefaltet ist. Diese Anordnung schafft eine kompakte Antennenkonstruktion, bei der jeder der Hohlräume eine Tiefe a besitzt (siehe Fig. 2A, 5 und 6), die größer ist als der größte Außendurchmesser der vollständigen Antennenstruktur.

An jedem Ende der Antenne 10 ist eine Metallplatte 15 eingepaßt, wodurch mit Ausnahme der Schlitze 12, die Hohlräume 13 geschlossen werden, und eine mittlere Tragewelle 16 erstreckt sich durch die vollständige Struktur in Längsrichtung.

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Zwei in Längsrichtung bewegbare Metallbügel (d.h. Kurzschlußbügel) 17 und 18 erstrecken sich über jeden der Schlitze 12 und verbinden die Seitenwände jedes Schlitzes, um die oberen und unteren Grenzen der resonanten Magnet-Dipol Länge jedes Schlitzes zu bestimmen. Der obere Bügel 17 ist wahlweise einstellbar, um die Strahlungsfrequenz der Antenne einzustellen, und es ist ein genügender Einstellbereich vorhanden, um einer Frequenzverstellung im Bereich 108 - 118 MHz zu genügen. Der untere Bügel 18 kann wahlweise eingestellt werden, damit die vier Schlitze gleichmäßig auf eine gewählte Frequenz eingestellt werden können.

Durch die Bügel 17 und 18 ist eine Grob-Einstellung der Strahlungsfrequenz und Schlitzabstimmung möglich; die Fein-Einetellung erfolgt durch die Stellung der Schaufelelemente 17a und 18a, die sich innerhalb der Hohlräume 13 am Ende der entsprechenden Schlitze 12 befinden.

Gemäß Fig. 2B werden die Schaufelemente 17a und 18a von konzentrischen Röhren 17b und 18b getragen, die sich in jedem der Hohlräume 13 befinden. Die Röhren werden aus einem nichtleitenden Stoff gefertigt, sie erstrecken sich über die gesamte Länge der Schlitze 12 und werden, obwohl dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, in Lagern getragen und ragen von dem unteren Ende der Antenne hervor, so daö sie von Hand oder mechanisch gedreht werden können.

Das Schaufelelement 17a ist aus Metall hergestellt und es erstreckt sich bogenförmig um einen Teil der Außenfläche des oberen Bereiches

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der äußeren Röhre 17b. Das Schaufelelement 18a ist auf ähnliche Weise hergestellt, aber es erstreckt sich um einen äußeren Teil des unteren Bereichs der inneren Röhre 18b.

Beide Schaufelelemente 17a und 18a können wahlweise durch Drehung der Trägerröhren 17b und 18b eingestellt werden, so daß sie elektromagnetischen Feldern beim Durchgang durch entsprechende Hohlräume eine veränderbare Metallfläche bieten, wobei die Schaufelelemente jedoch selbst dann, wenn sie die größtmögliche Metallfläche über die Hohlraumbreite darbieten, nicht in elektrischen Kontakt mit den Wänden der Hohlräume kommen.

Typische Maße der in Fig.l und 2 dargestellten Antennenanlage sind:

Länge (X) = 1,80 m

Durchmesser (Y) = 0,46 m.

Die Antenne 10 kann auf verschiedene Weise so konstruiert werden, daß die gewünschte Tiefe a des Hohlraumes hinter jedem der Schlitze 12 erzielt wird; in Fig. 3A bis 3C sind verschiedene Ausgestaltungen dargestellt. In jedem Fall wird die Außenwand 11 der Antenne mit vier sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen 12 versehen, von denen jeder mit einem gefalteten Hohlraum 13 hinterlegt ist. Die Hohlräume werden durch Trennwände 14 voneinander getrennt und die entsprechenden Hohlräume werden durch Wände 19 definiert.

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Im Folgenden werden Eigenschaften und Parameter, die für die Konstruktion und den Betrieb der Antenne wichtig sind, beschrieben.

Die Gesamthöhe (X) der Antenne wird überwiegend durch die benötigte Länge (£) der Schlitze 12 bestimmt und die Schlitzlänge (etwa 0,5>\ ) wird durch die Betriebsfrequenz bestimmt. Die Wellenlänge (>%freier Raum) ist die Wellenlänge in dem Hohlraum 13.

Darauf wird der größte Durchmesser der Antenne normalerweise durch die Grenzen bestimmt, die aufgrund des von den Aufsichtsbehörden noch als zulässig angesehenen Oktantfehlers bestehen. In diesem Zusammenhang zeigt Fig.4 eine Darstellung des Spitzenoktantfehlers über dem Radialmaß einer Antenne und daraus geht hervor, daß das größte Radialmaß der Antenne nicht 0,12 überschreiten sollte, um den Anforderungen der australischen Aufsichtsbehörde hinsichtlich eines Oktantfehlers von unter 1,5° zu genügen. Dies entspricht einem Antennendurchmesser von etwa 0,60 m bei einer Sendefrequenz von 118 MHz.

Die Breite w des Schlitzes 12 ist nur insoweit kritisch, als sie den Q-Faktor der Antenne beeinflußt. Es ist erwünscht, daß ein niedriger Q-Faktor erzielt wird im Interesse der Vermeidung einer zu engen Bandbreite und daher sollte die Schlitzbreite nicht zu schmal sein. Typischerweise besitzt der Schlitz 12 eine Breite im Bereich von 5 bis 15 mm.

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Die Tiefe a des Hohlraumes 13 wird als Funktion der Breite w und der Resonanzlänge t des Schlitzes 12 bestimmt und die Breite b des Hohlraumes wird durch die Sendekraftanforderungen der Antenne bestimmt. In der Praxis ist das Sendekrafterfordernis einer VOR-Antenne verhältnismäßig niedrig und die Breite b des Hohlraumes wird eher durch strukturelle Faktoren oder Herstellungstechniken als durch elektrische Faktoren bestimmt.

Der Hohlraum ist in einer ausgestalteten (d.h. nicht gefalteten) Form in Fig.5 und 6 der Zeichnungen dargestellt und die dargestellte rechteckige kastenförmige Struktur kann als Ultrakurz-Wellenreiter-Hohlraum angesehen werden, der in einer Art "Grundtyp" operiert. Dieser Hohlraum genügt den Grenzbedingungen auf einer Seite des Schlitzes, was es ihm erlaubt, vollständig in die gegenüberliegende Halbebene zu strahlen, wobei die Strahlung von dem Schlitz tatsächlich gleich der von einem einseitigen magnetischen Dipol ist, wobei das größte H-FeId von jedem Ende des Schlitzes ausstrahlt. Der mit dem Hohlraum hinterlegte Schlitz strahlt fast seine gesamte Energie in den freien Raum bei der Betriebsfrequenz und hat einen niedrigen Q-Faktor, der typischerweise im Bereich von 50 liegt. Die Linien des Η-Feldes bilden nicht geschlossene Schleifen innerhalb des "Wellenleiters"; dies im Gegensatz zu der üblicheren Form des Wellenleiter-Hohlraums, bei dem die Η-Feldlinien vollständig innerhalb der Hohlraumgrenzen gehalten werden und die üblicherweise einen hohen Q-Faktor im Bereich von 3 000 bis 10 000 aufweisen.

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Wie oben erwähnt wurde, wird die Tiefe a des Hohlraumes 13 als Funktion der Länge/, und Breite w des Antennenschlitzes bestimmt und Fig.7 stellt das Verhältnis der verschiedenen Maße für eine typische VOR-Antenne dar. Somit sollte der Hohlraum bei einer Antenne mit einer Schlitzresonanzlänge ι von z.B. 1,9 m und einer Schlitzbreite w von 5 mm eine Tiefe a im Bereich von 0,62 m besitzen.

Jede der in Fig.5 und 6 schematisch dargestellten, mit einem Hohlraum hinterlegten Schlitzeinheiten stellt ein Viertel einer Vor-Antenne dar; eine vollständige Antenne wird dadurch erhalten, daß vier derartige Einheiten zusammengefügt und miteinander verbunden werden, gemäß der in Fig. 2 und 3 beispielsweise dargestellten Weise, um den Oktantfehler auf eine annehmbar niedrige Ebene zu verringern.

In Fig.8 ist eine entwickelte Ansicht der inneren Außenwand 11 der Antenne 10 dargestellt (wobei die Hohlräume 13 weggelassen sind), ebenso wie die elektrischen Verbindungen an den vier Schlitzen 12 (1) bis 12 (4). Die elektrischen Verbindungen werden durch Koaxialleiter 20 hergestellt, wobei der innere Leiter an eine Seite der entsprechenden Schlitze und der äußere Leiter an die andere Seite der entsprechenden Schlitze gelötet ist.

Unter Verwendung der in Fig.8 dargestellten Verbindungsstücke 20a, b und j: wird die Bezugsphasensignal-Komponente des VOR-Signals allen

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vier Schlitzen zugeführt, eine Kosinuskomponente des phasenveränderlichen Signals wird den Schlitzen 12 (1) und 12 (3) zugeführt und eine Sinus-Komponente des phasenveränderlichen Signals den Schlitzen 12 (2) und 12 (4) zugeführt. Schlitze 12 (1) und 12 (3) werden in Gegenphasigkeit gespeist, ebenso wie Schlitze 12 (2) und 12 (4), wobei eine rotierende doppelkreisige phasenveränderliche Feld-Komponente zusammen mit einem rundgestrahlten Referenzphasenfeld ausgestrahlt wird.

Die in Fig.8 dargestellte Brückenanordnung ist vorzugsweise am unteren Ende des Körpers der Antennenstruktur angebracht.

In Fig.9 wird eine schematische Darstellung eines VOR-Systems, das ein zweistufiges Antennensystem verwendet, gezeigt. Die beiden Elemente des Systems, die mit 10 (1) und 10 (2) bezeichnet sind, sind identisch und jedes Element des Systems kann auf die oben unter Bezugnahme auf die Fig.l der Zeichnung beschriebene Weise hergestellt werden.

Das VOR-System umfaßt eine herkömmliche Anordnung 21 zur Erzeugung eines VOR-Signals, die aus einem HF-Generator 22, einem Bezugsphasensignal-Generator 24 und einem Sinus/Kosinus Funktion-Generator 25 besteht. Eine derartige Anordnung ist in ihren verschiedenen Formen wohlbekannt und wird nicht weiter beschrieben.

Die Bezugsphasen- und phasenveränderliche Signale werden dem unteren Element 10 (2) des zweistufigen Systems und über einen Amplitudendämpfer

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(amplitude attenuator)/Phasenschieber dem oberen Element 10 (1) des Systems zugeführt. Der Speisekreis 26,27 und 28 für das Referenzphasensignal und für jedes der (Sinus/Kosinus) phasenveränderlichen Signale umfaßt jeweils eine Zwei-Brücken Anordnung, wobei ein Leitungsstrecker in eine Leitung zwischen den Brücken eingebaut ist, damit die Amplitude des Speisesignals eingestellt werden kann. In dem Ausgang jedes Kreises befindet sich ebenfalls ein Leitungsstrecker, damit die Phase des Signals eingestellt werden kann.

Die in Fig.9 schematisch dargestellte zweistufige Antenne wird normalerweise auf dem Dach einer VOR-Sendestation 30 in der in Fig. 10 und 11 dargestellten Weise befestigt. Somit sind die Antenneneinheiten 10 (1) und 10 (2) an Trägerwellen 16 (1) und 16 (2) befestigt, die durch eine Kupplung

31 miteinander verbunden sind, und die untere Trägerwelle 16 (2) ist

mit dem Gebäude 30 verbunden. Ein aus Fiberglas bestehendes Sockelmodul

32 schafft einen unteren Wetterschutz für die Struktur und zwei aus Fiberglas bestehende Radome 33 und 34 schaffen schützende Umhüllungen für die beiden Antenneneinheiten 10 (2) bzw. 10 (1).

Ein aus Fiberglas bestehendes Abstandsmodul 35 trennt die beiden Radome und eine Wetterschutzkappe 36 schließt das obere Radom. Einstiegluken 37 befinden sich in den beiden Radomen und in dem Abstandsmodul und die gesamte Struktur wird durch Drähte 38 abgespannt.

Die in Fig. 10 und 11 dargestellten Anordnungen dienen nur als Beispiele für viele andere mögliche Anordnungen.

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Claims

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Anmelder: THE COMMONWEALTH OF AUSTRALIA

vertreten durch den Minister für Industrie und Handel,

Anzac Park West, Canberra 2600, Australian Capital Territory

Bezeichnung

der Erfindung: UKW - Drehfunkfeuer - Antenne

Patentansprüche:

( 1. J Antenne bestehend aus einem Zylinder mit mindestens zwei Schlitzen, die innerhalb seiner Außenwand gebildet sind, wobei sich die Schlitze in der Richtung der Längsachse des Zylinders erstrecken und auf dem Umfang des Zylinders voneinander entfernt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich hinter jedem Schlitz (12) ein gesonderter Hohlraum (13) befindet, der eine Tiefe (a) besitzt, die sich in den Zylinder (10) von dem Schlitz (12) erstreckt, wobei die Tiefe (a) jedes Hohlraums effektiv größer ist als das radiale Maß (Y/2) des Zylinders (10) und die Hohlräume (13) so ausgestaltet sind, daß sie sich vollständig innerhalb des Zylinders (10) befinden.
2. Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (11) des Zylinders kreisförmig ist.

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3. Antenne gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlraum (13) eine Tiefe (a) besitzt, die effektiv größer ist als das diametrale Maß (Y) des Zylinders (10).
4. Antenne gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Hohlräume (13) einem Spiralweg folgt (Fig. 2 oder 3B), wenn er sich von den entsprechenden Schlitzen (12) in den Zylinder (10) erstreckt.
5. Antenne gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Hohlräume (13) durch eine gemeinsame Wand (14) getrennt sind.
6. Antenne gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Hohlräume (13) einer im allgemeinen serpentinenförmigen Bahn folgt (Fig. 3A oder 3C), wenn er sich von den entsprechenden Schlitzen (12) in den Zylinder (10) erstreckt.
7. Antenne gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (12) eine Länge (f) besitzt, die im wesentlichen gleich groß ist wie die Länge (X) des Zylinders (10) und daß jeder Hohlraum (13) eine Länge (/ ) in der Richtung der Längsachse (16) des Zylinders (10) besitzt, die im wesentlichen gleich groß ist wie die Länge (f ) des dazugehörigen Schlitzes (12).

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8. Antenne gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Hohlräume (13) eine durchschnittliche Breite (b) besitzen, die größer ist als die Breite (w) der dazugehörigen Schlitze.
9. Antenne gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich neben zumindest dem einen Ende jedes Schlitzes (12) ein Überbrückungselement (17 oder 18) befindet, wobei die Uberbrückungselemente (17,18) über die Breite (w) des entsprechenden Schlitzes (12) verbindbar sind und die Stellung jedes Überbrückungselementes (17,18) wahlweise zur Veränderung der effektiven Länge (I) des dazugehörigen Schlitzes (12) verändert werden kann.
10. Antenne gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein leitfähiges schaufeiförmiges Element (17ji oder 18a) Innerhalb jedes der Hohlräume (13) angeordnet ist, wobei sich die schaufeiförmigen Elemente (17a, 18jä) in Längsrichtung über einen Teil der Länge (H) der dazugehörigen Hohlräume (13) erstrecken, in nicht leitendem Verhältnis zwischen den Seitenwänden (14) der entsprechenden Hohlräume (13) angeordnet sind und durch Drehen einstellbar sind, so daß sie dem Durchgang von elektromagnetischen Feldern innerhalb der Hohlräume (13) eine wahlweise veränderbare Fläche von leitfähigem Stoff darbieten.

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11. Antenne gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier rechtwinkelig angeordnete Schlitze (12) besitzt.
12. Antenne gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) einen Durchmesser (Y) besitzt, der nicht größer als 0,25^. ist, wobei/L die Wellenlänge in dem Hohlraum des von der Antenne auszustrahlenden Signals ist.
13. VOR-System bestehend aus Mitteln zur Erzeugung eines Bezugsphasensignals, Mitteln zur Erzeugung eines phasenveränderlichen Signals, einer Zylinderantenne mit vier rechtwinkelig angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen, die innerhalb der Außenwand ausgebildet sind, Mitteln um das Bezugsphasensignal allen vier Schlitzen zuzuführen und Mitteln, um Sinus bzw. Kosinus Komponenten des phasenveränderlichen Signals rechtwinkelig angeordneten Schlitzpaaren zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß sich hinter jedem Schlitz ein gesonderter Hohlraum (13) befindet, der eine sich von dem Schlitz (12) in den Zylinder (10) erstreckende Tiefe (a) besitzt, wobei die Tiefe (a) jedes Hohlraumes (13) effektiv größer ist als das Diametralmaß (Y) des Zylinders (10), und die Hohlräume (13) so ausgestaltet sind, daß sie sich vollständig innerhalb des Zylinders (10) befinden.

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