DE3315686A1

DE3315686A1 - Yagi-gruppenstrahler mit sektorfoermigem richtdiagramm

Info

Publication number: DE3315686A1
Application number: DE19833315686
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 6140 Bensheim Hollmann
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-10-31

Description

Deutsche Bundespost 2508

Die Erfindung betrifft einen Yagi-Gruppenstrahler mit mehreren in einer Reihe angeordneten Yagi-Antennen und einem sektorförmigen Richtdiagramm, einem sogenannten Sektordiagramm. Ein solcher Gruppenstrahler strahlt den größten Teil der Energie in einen Raumsektor mit einem "bestimmten Öffnungswinkel ab.

Ein Sektordiagramm läßt sich bekanntlich durch Überlagerung der Strahlung von zwei gleichphasig gespeisten Antennen erreichen, deren HauptStrahlrichtungen winkelmäßig versetzt sind. Eine ausreichende Plankensteilheit des Sektordiagramms erfordert hierbei Antennen mit erheblichen äußeren Abmessungen, was für manche Anwendungsfälle nachteilige Polgen mit sich bringt.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Sektorstrahler anzugeben, der mit möglichst kleinen Abmessungen und unter Verwendung einer einfachen Netzwerkstruktur ein Sektordiagramm realisiert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die gemeinsame Anwendung der im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die genaue Bemessung einer verwirklichten Ausführungsform ist in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die verhältnismäßig einfache Anordnung eignet sich der Gruppenstrahler gut als Peststationsantenne des öffentl. beweglichen Landfunkdienstes im Dezimeter-Wellenbereich (öBL-Netz C der DBP ).

Die Gegenphasigkeit wird dabei durch eine 180°-Drehung der äußeren Yagi-Antennen um ihre Polarisationsachse erreicht. Dieses einfache Antennenkonzept führt zu erhöhten Anforderungen an die Richtdiagramme der Yagi-Antennen, die durch Variation der Antennenparameter, wie Reflektor, Dipol und Direktor, so auszulegen sind, daß ihre Diagrammsynthese zu dem gewünschten Sektordiagramm führt.

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Die Erfindung wird anhand von Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung der Richtdiagrammüberlagerung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Sektorstrahler nach der Erfindung mit drei Yagi-Antennen,

Fig. 3 die mittlere Yagi-Antenne und Fig. 4 (im Verhältnis zu Fig. 3 in einem anderen Maßstab) eine der äußeren Yagi-Antennen des Strahlers nach Fig.

Fig. 1 zeigt im Prinzip die Wirkungsweise der Diagrammüberlagerung und den Aufbau des einfachen Netzwerks. Im Sendefall gelangt das Eingangssignal von einem ersten Leistungsteiler 1 aus einmal zur mittleren Antenne 2 mit dem Richtdiagramm 3 und zum anderen über ein diskretes Dämpfungsglied 4 und einen zweiten Leistungsteiler 5 zu den beiden äußeren Antennen 6, 7 mit den Richtdiagrammen 8, 9. Die positiven und negativen Vorzeichen an den Richtdiagrammen bezeichnen die Phase der Belegung.

Fig. 2 bis 4 zeigen eine vorteilhafte Ausfünrungsform der Erfindung. Sie ist eine Antenne mit sektorförmigem Richtdiagramm in der Ebene des magnetischen Vektors des Strahlungsfeldes. Die Amplitude des in Fig. 1 nicht ausführlich gezeichneten Sektordiagramms mit einem Öffnungswinkel von 2 0_O fällt in Form einer steilen Flanke im Überlappungsbereich zwischen 0 und 0- (von der Antennenachse aus gerechnet) auf den Wert C_n ab. Dieser als Nebenzipfelpegel bezeichnete Wert C_n gilt auch für den Winkelbereich größer 0 ^ .

Für einen oft vorkommenden Anwendungsfall mit 0_O = 30°, 0 ₁ = 40° und C_n kleiner als -25 dB zeigt Fig. 2 eine erprobte Ausführungsform. Vor der Reflektorplatte 10 mit der Breite 11 von vier Wellenlängen (11 = 4 W) sind die mittlere Yagi-Antenne 2 und davon im Abstand 12 von 1,5 Wellen-

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längen (12 = 1,5 W) die äußeren Yagi-Antennen 6, 7 angeordnet. Zu den Antennen gehören Symmetrierglieder 13, 14, 15, deren koaxiale Ausgänge zueinander in der Phase um 180° verschoben sind. Die Symmetrierglieder werden von dem in Fig. 1 dargestellten Netzwerk gespeist.

Die Abmessungen der mittleren Yagi-Antenne 2 sind in Fig. 3 c gestellt,l)iese Antenne besteht aus einer für alle Antennen gemeinsamen Reflektorplatte 10, einem Dipol 16 und fünf Direktoren 17 bis 22. Diese Elemente haben in Bezug auf die Betriebswellenlänge W untereinander die Abstände 23 = 0,279 W , 24 = 0,076 V , 25 = 0,101 ¥ , 26 = 0,355 W, 27 = 0,38 W , 28 = 0,431 W und 29 = 0,532 W.

2um Dipol und zu den Direktoren gehören die Längen 30 = 0,562 W , 31 = 0,305 W , 32 = 0,431 W, 33 = 0,405 W, 34 = 0,38 W , 35 = 0,355 V und 36 = 0,329 W.

Der Dipol 16 und die Direktoren 17 bis 22 sind 0,0075 W dick. Die Erregung des Dipols 16 geschieht durch zwei aus dem Symmetrierglied 14 gegenphasig gespeiste Koaxialkabel, deren Innenleiter 37, 38 mit dem Dipol verbunden sind.

Fig. 4 zeigt,da die beiden äußeren Yagi-Antennen 6, 7 identisch sind, nur die Abmessungen einer Antenne, die aus der gemeinsamen Reflektorplatte 10, dem Dipol 39 und den Direktoren 40, 41, 42 besteht. Diese Elemente haben untereinander die Abstände 43 = 0,279 W , 44 = 0,101 W , 45 =0,203 W und 46 =0,405 W. Zum Dipol und zu den Direktoren gehören die Längen 47 = 0,527 W, 48 = O,431W, 49 = 0,405 W und 50 = 0,355 W. Der Dipol und die Direktoren sind ebenfalls 0,0075 W dick. Die Erregung des Dipols 39 geschieht auch hier durch zwei aus dem Symmetrierglied 13 gegenphasig gespeiste Koaxialkabel, deren Innenleiter 51, 52 mit dem Dipol verbunden sind.

Claims

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Yagi-Gruppenstrahler mit sektorförmigem Richtdiagramm (4) Patentansprüche

Yagi-Gruppenstrahler mit mehreren in einer Reihe angeordneten Yagi-Antennen, bei dem zur Erzielung eines sektorförmigen Richtdiagramms eine gegenphasige und mit verminderter Amplitude erfolgende Belegung der äußeren gegenüber den inneren Yagi-Antennen vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung folgender Merkmale,

a) daß drei Yagi-Antennen vorgesehen sind,

b) daß die verminderte Amplitudenbelegung bei den beiden äußeren, identisch aufgebauten Yagi-Antennen (6, 7 in Fig. 2) in erster Annäherung durch ein handelsübliches Dämpfungsglied (4) mit in ganzzahligem Verhältnis zueinander gestuften Werten erfolgt,

c) daß die Optimierung im Hinblick auf das angestrebte sektorförmige Diagramm durch einen deutlich niedrigeren Gewinn der beiden äußeren Yagi-Antennen (6, 7) im Vergleich zur inneren Yagi-Antenne (2) geschieht, der durch eine wesentlich kleinere Anzahl von Direktoren (40 bis 42 gegenüber 17 bis 22) sowie durch entsprechend verschiedene Längen (47 bis 50 in Pig. 4 gegenüber 30 bis 36 in Pig. 3) und gegenseitige Abstände (44 bis 46 in Fig. 4 gegenüber 24 bis 29 in Fig. 3) der gewinnbestimmenden Strahlerelemente erzielt ist, und

d) daß der jeweilige Abstand (12) der Strahlerachsen der beiden äußeren Yagi-Antennen (6, 7) zur Strahlerachse der mittleren Yagi-Antenne (2) im Verhältnis zur Betriebswellenlänge (W) so groß gewählt ist, daß die zweite Nullstelle des Summen-Richtdiagramms der beiden äußeren Yagi-Antennen (6, 7) mit dem halben Öffnungswinkel des Sektordiagramms zusammenfällt (Fig. 2).

COPY

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2. Yagi-Gruppenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "beiden äußeren Yagi-Antennen (6, 7) zur Erzielung der Gegenphasigkeit der Belegung gegenüber der inneren Antenne (2) um 180 in ihrer Polarisationsachse gedreht sind.

3. Yagi-Gruppenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Yagi-Antennen (6, 7) im Abstand (12) von 1,5 Wellenlängen von der mittleren Yagi-Antenne (2) angeordnet sind.

Yagi-Gruppenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Öffnungswinkel von 2 0 _Q = 60

und einen Nebenzipfelpegel Cjj =<-25 dB außerhalb eines Sektors 2 0 ₁ = 80° der Abstand (23 bzw. 43) der drei Dipole (16,39) von einer gemeinsamen Reflektorplatte (10) mit einer Breite (11) von 4 Betriebswellenlängen (W) einheitlich 0,279 W beträgt,

daß die mittlere Yagi-Antenne sechs und die äußeren
beiden Yagi-Antennen drei Direktoren aufweisen und

daß die jeweilige Länge der einheitlich 0,0075 W starken Strahlerelemente und ihr Abstand zum nachfolgenden
Strahlerelement nach folgender Tabelle bemessen sind: Strahlerelement Länge (in W) Abstand (in W)
25

mittlere Antenne: 0,076 16 0,562 0,101 17 0,305 0,355 18 0,431 0,38 19 0,405 0,431 20 0,38 0,532 21 0,355 22 0,329 äußere Antennen: 0,101 39 0,527 0,203 40 0,431 0,405 41 0,405 42 · 0,355