DE3314387A1 - Rundempfangsantenne - Google Patents

Description

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Patentanwalt Dipl.-Ing. Walter Graf TsliUZL·^

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zugelassen beim Europäischen Patentamt - admitted to the European Patent Office - Mandatalre aggroo aupres !'Office Europeen des Brevets

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ROHDE & SCHWARZ GmbH & Co KG 8000 München 80

Rundempfangsantenne

Die Erfindung betrifft eine Rundempfangsantenne laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Die bekannten Vertikalantennen (vertikaler unsymmetrischer Monopol oder vertikaler Dipol) eignen sich zwar gut für den Rundempfang von vertikal polarisierten Wellen im flachen Elevationswinkelbereich, der Rundempfang von anders polarisierten oder steil aus grösseren Erhebungswinkeln einfallenden Wellen ist mit solchen Vertikalantennen jedoch nicht optimal, was insbesondere im Grenz- und Kurzwellenbereich die Verwendung solcher Vertikalantennen stark einschränkt. Für die bekannte Drehkreuzantenne/ bei der beispielsweise zwei räumlich um 90° gegeneinander verdrehte horizontale Dipole mit 90°-Phasenverschiebung zusammengeschaltet sind, gilt gerade das Umgekehrte, sie ist für den Rundempfang von Wellen mit horizontalem Vektor der elektrischen Feldstärke mit relativ steiler Einstrahlung optimal, nicht jedoch für den Empfang von vertikal polarisierten und'unter flachen Elevationswinkeln einfallenden Wellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine im Aufbau einfache Rundempfang santenne zu schaffen, die einen optimalen Empfang von Signalen beliebiger Polarisation in einem grossen

Azimut- und Elevationsbereich ermöglicht.

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

Durch die erfindungsgemässe Kombination einer bekannten Vertikalantenne mit einer bekannten Drehkreuzantenne und das Zusammenschalten dieser beiden Antennen über einen insbesondere einstellbaren Phasenschieber wird eine Rundempfangsantenne mit optimalen Empfangseigenschaften für Wellen beliebiger Polarisation geschaffen, die ausserdem ein breites räumliches Empfangsdiagramm besitzt. Es können aus allen Azimut- und Elevationsbereichen Wellen mit horizontaler oder vertikaler oder auch zirkularer Polarisation mit optimalem Signal/Rauschabstand empfangen werden. Die erfindungsgemässe Empfangsantenne besitzt eine Art halbkugelförmiges räumliches Empfangsdiagramm, das lediglich in einem schmalen Winkelbereich eine Einsattelung besitzt, nämlich dort, wo die zusammengeführten Ausgangssignale der beiden Antennen um 180° in der Phase gegeneinander verschoben sind und sich daher auslöschen. Durch den zwischengeschalteten Phasenschieber kann dieser Bereich jedoch einfach in eine Richtung gebracht werden, aus der kein Nutzsignal empfangen werden soll, diese Eigenschaft der erfindungsgemässen Antenne bringt sogar den überraschenden Vorteil mit sich, dass auf diese Weise mit einem einstellbaren Phasenschieber Störsignale vom Empfang ausgeschlossen werden können, die aus einer bestimmten Richtung einfallen. In diesem Fall ist es lediglich nötig, die gegenseitige Phasenverschiebung der Ausgangssignale der beiden Antennen durch den einstellbaren Phasenschieber so zu wählen, dass die bei 180°-Phasenverschiebung auftretende Aus-

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löschung gerade in einem Winkelbereich des Rundstrahldiagrammes erfolgt, in welchem das Störsignal empfangen wird. Aus hiervon merklich abweichenden Richtungen besitzt die erfindungsgemässe Antenne optimale Empfangseigenschaften und in diesem übrigen breiten räumlichen Empfangsbereich können daher alle Nutzsignale optimal empfangen werden. Diese Optimierung des .Empfangs von NutzSignalen könnte an sich auch ohne Phasenschieber allein durch.mechanische Verdrehung des Gesamtantennensystems erreicht werden, vorzugsweise ist jedoch ein beispielsweise elektronisch einstellbarer Phasenschieber vorgesehen, der es auf rein elektrischem Wege auf einfache Weise ermöglicht, die entsprechende DiagrammverSchwenkung vorzunehmen.

Als Vertikalantenne sind unsymmetrische Monopole oder vertikale Dipole beliebiger elektrischer Länge geeignet, sinnvoller Weise bis etwa zu einer Monopol-Länge von λ/2 oder bis zu Ganzwellen-Dipolen, vorzugsweise werden jedoch elektrisch kurze Vertikalantennen benutzt. Die Drehkreuzantenne kann in bekannter Weise aus zwei oder gegebenenfalls auch mehreren gekreuzten horizontalen Dipolantennen bestehen. Die erfindungsgemässe Rundstrahlantenne eignet sich besonders für den Grenz- und Kurzwellenbereich, ist aber genauso gut auch für andere Empfangsfrequenzen geeignet.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich noch als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich zu dem Phasenschieber noch eine Einrichtung zur getrennten Beeinflussung der Grosse der Empfangssignale der beiden Antennen vorzusehen, um auf diese Weise das Vertikaldiagramm der Vertikalantenne und das Vertikaldiagramm der Drehkreuzantenne unabhängig voneinander zu ändern. Auf diese Weise kann die in dem kombinierten Rundstrahldiagramm auftretende Nullstelle des kombinierten Empfangsdiagrammes unabhängig vom Azimut auch in

der Elevation entsprechend eingestellt werden und so auch in der Elevation der Empfang optimiert werden bzw. die Ausblendung von Störsignalen in der Elevation beliebig eingestellt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Erfindung zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemässen Rundempfangsantenne bestehend aus einer Drehkreuzantenne 1 und einer vertikalen Stabantenne 2. Die Drehkreuzantenne besteht aus zwei unter 90° gekreuzten horizontalen Dipolen 3 und 4, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur in einer Ebene dargestellt sind, in Wirklichkeit jedoch räumlich gekreuzt horizontal über dem Boden angeordnet sind. Die Ausgänge der beiden horizontalen Dipole 3 und 4 sind in bekannter Weise über einen Phasenschieber 5 unter ^"-Phasenverschiebung zusammengeschaltet und mit dem Eingang eines Empfängers 6 verbunden. Der Ausgang der Stabantenne 2 ist über einen einstellbaren Phasenschieber 7 und gegebenenfalls noch über einen einstellbaren Verstärker bzw. ein entsprechend einstellbares Dämpfungsglied 8 ebenfalls mit dem Eingang des Empfängers 6 verbunden. Das Empfangssignal der Drehkreuzantenne 1 erhält innerhalb der Drehkreuzantenne eine Phasenverschiebung, die dem Azimutwinkel der einfallenden Welle proportional ist. Die Stabantenne 2 dagegen erzeugt an ihrem Ausgang eine Empfangsspannung, deren Phase unabhängig vom Azimutwinkel der empfangenen Welle ist. Wenn die Phase eines bestimmten über die Antenne 2 empfangenen Signals um 180° gegenüber dem aus einer bestimmten Richtung empfangenen Signal der Drehkreuzantenne phasenverschoben ist, wird dieses Sig-

sbei Amplitudengleichheit
nalyausgelöscht. Durch den Phasenschieber 7 kann damit für beliebige Azimutwinkel die Auslöschung der aus dieser Rieh-

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tung empfangenen Signale eingestellt werden, für alle anderen Azimutrichtungen besitzt die erfindungsgemässe Antenne dagegen optimale Empfangseigenschaften, da für andere Azimutwinkel der Drehkreuzantenne eine von 180° abweichende Phasenverschiebung gegenüber dem Signal der Stabantenne besteht und die Signale sich daher nicht aufheben. Auf diese Weise kann ein aus einem bestimmten Azimutwinkel· einfallendes Störsignal ausgeblendet werden und die. erfindungsgemässe Antenne empfängt dann nur mit optimalen Eigenschaften die aus anderen Richtungen einfallenden Mutzsignale.

Der Phasenschieber 7 könnte natürlich genauso gut in der Verbindungsleitung zwischen der Drehkreuzantenne 1 und dem Zusamraenschaltungspunkt beider Antennen angeordnet sein, wesentlich ist nur, daß eine relative Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen der Antennen 1 und 2 einstellbar ist. Anstelle der Stabantenne 2, die unsymmetrisch gegenüber dem Boden 9 erregt ist, könnte auch ein symmetrischer vertikaler Dipol verwendet werden.

Das Vertikaldiagramm der Drehkreuzantenne 1 ist gerade gegenläufig zu dem Vertikaldiagramm der Stabantenne 2, wie dies Fig.2 zeigt. Durch Dämpfung bzw. Verstärkung der Ausgangsspannung einer der beiden Antennen 1 oder 2 kann die Nullstelle 10 des Strahlungsdiagrammes unabhängig vom Azimut in der Elevation geschwenkt werden, wie dies gestrichelt für eine entsprechende Dämpfung des Vertikaldiagrammes der beiden Antennen 1 und 2 in Fig.2 schematisch angedeutet ist und wodurch die Nullstelle 10 der Elevation zwischen den Winkelbereichen 11, 12 und 13 geändert werden kann. Dies kann erfindungsgemäss durch den gegebenenfalls zusätzlich noch vorgesehenen einstellbaren Verstärker bzw. ein entsprechend einstellbares Dämpfungsglied 8 erreicht werden, das wiederum genauso gut in der Zuleitung zur Drehkreuzantenne 1 angeordnet sein könnte. Damit kann auch das

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Vertikaldiagrairan optimal auf die Ausblendung eines störenden Signals ausgerichtet werden, was insbesondere im Kurzwellenbereich wichtig ist. Mit dem einstellbaren Dämpfungsglied bzw. Verstärker 8 können auch Unterschiede der beiden Empfangsspannungen der Antennen 1 und 2 ausgeglichen werden, die sich aufgrund der Polarisation der empfangenen Wellen ergeben.

Der Phasenschieber 7 bzw. die Einrichtung 8 zur Amplitudenbeeinflussung. der Empfangssignale können entweder unmittelbar am Fusspunkt der Antennen 1 bzw. 2 eingebaut sein, sie können aber auch in abgesetzten Geräten beispielsweise im Empfänger 6 oder in der Zuleitung dazu untergebracht

,jedocn \^_dem_Zusarririenscteltungspunkt der Antennen 1 und 2. seTrtjyHet.zteres ist beispielsweise für eine Nachrüstung einer schon vorhandenen Antennenanlage von Vorteil oder dann, wenn mehrere Empfänger an eine gemeinsame Antennenanlage angeschaltet sind.

Die Phasenverschiebung bzw. Einstellung der Dämpfung bzw.

Verstärkung kann von dem Benutzer von Hand erfolgen, es ist jedoch auch eine Automatisierung möglich, wenn entsprechende Kriterien für die Optimierung des Störabstandes bzw. zur Ausblendung von entsprechenden Störsignalen vorhanden sind. So ist es beispielsweise möglich, über eine geeignete Steuerschaltung 14 den Phasenschieber 7 und/oder den einstellbaren Verstärker bzw. das einstellbare Dämpfungsglied 8 automatisch so in Abhängigkeit von dem Empfangssignal zu steuern, dass ein ausgewähltes Nutzsignal optimal empfangen wird. Dazu ist es lediglich nötig, dass beispielsweise elektronisch der ganze Azimut- und Elevationswinkelbereich

nach optimalen Empfangseigenschaften abgesucht wird und dann die Einrichtungen 7 und 8 entsprechend eingestellt werden. Entsprechend kann automatisch ein bestimmtes Störsignal ausgeblendet werden, wenn beispielsweise der

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Nutzsignal-Sender eine entsprechende Kennung mitausstrahlt, so dass die Steuerschaltung 14 zwischen Nutzsignalen und Störsignalen unterscheiden kann. Auf diese Weise kann eine erfindungsgemässe Rundstrahlantenne automatisch auf optimalen Empfang eingestellt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Rundempfangsantenne mit einer aus mindestens zwei gekreuzten horizontalen Dipolen bestehenden Drehkreuzantenne, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Vertikalantenne (2) vorgesehen ist und die Ausgänge der beiden Antennen (1,2) über einen insbesondere einstellbaren Phasenschieber (7) zusammengeschaltet sind.
2. 2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der beiden Antennen (1,2) über ein einstellbares Dämpfungsglied und/oder über einen einstellbaren Verstärker (8) zusammengeschaltet s ind.
3. 3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Phasenschieber (7) und/oder das Dämpfungsglied bzw. der Verstärker (8) über eine in Abhängigkeit vom Empfangssignal gesteuerte Steuerschaltung (14) automatisch auf optimalen Rundempfang einstellbar sind.