DE3826077A1 - Mittelwellen-sendeantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mittelwellen (MW)- Sendeantenne als abgespannter Mast mit Obeneinspeisung der Sendeenergie, wobei die Abspannseile in Mast- und Bodennähe isoliert sind.

Mittelwellen-Rundstrahlantennen sind allgemein vertikale Strahler mit festgelegten Höhen und Einspeisung am Fuß­ ende eines Mastes oder Turmes. Ein Turm ist dabei selbsttragend, während ein Mast durch Abspannseile sta­ tisch abgestützt wird. Der gesamte Mast oder die Stahl­ konstruktion des Turmes wirkt als Sendeantenne. Die Ab­ spannseile oder Pardunen sind meist nach drei Seiten zun Boden geführt.

Bei hohen Antennenmasten ist es technisch schwierig, den Fuß des Mastes über einen Isolator mechanisch und elek­ trisch gegen Erde zu isolieren. Bei fest im Erdboden verankerten Masten ist es deshalb üblich, eine Shunt- Einspeisung, d.h. Einspeisung der Sendeenergie bei­ spielsweise über die Pardunen, vorzunehmen. Selbstver­ ständlich müssen die Pardunen dann gegen Erde isoliert sein. Eine derartige Antenne wird als gefaltete Mono­ pol-Antenne bezeichnet.

Solche Pardunenanordnungen kommen bei der Befestigung von selbststrahlenden Masten zur Anwendung. Bei selbst­ strahlenden Sendemasten, vorwiegend für den Mittel- und Langwellen-Bereich, müssen zur Erhaltung der Strahlungs­ eigenschaften dieser Maste die Bedingungen erfüllt sein, daß sich die Stromverteilung entlang des Mastes nicht durch Stromverzweigungen verändert und die Strahlungs­ verteilung nicht durch die Sekundärstrahlung benachbar­ ter ausgedehnter Metallteile gestört werden darf.

Bei den bekannten Anordnungen (DE-OS 31 41 533) erhalten die zur Abspannung erforderlichen Pardunenseile am obe­ ren mastseitigen Ende eine Isolatorenkette, die eine Stromverzweigung verhindert. Das Pardunenseil wird in gegen die Betriebswellenlänge kurzen Abständen mit Iso­ latoren so oft unterteilt, daß die Sekundärstrahlung dieser Teilstücke infolge der starken Verstimnung gegen die Resonanzlänge genügend stark vermindert wird und die an diesen Unterteilungsisolatoren entstehenden Restspan­ nungen möglichst mit einem eingliedrigen Isolator be­ herrschbar sind.

Das erfordert bei höheren Sendeleistungen Teillängen unter ein Zehntel Wellenlänge und dementsprechend viele Isolatoren. Außerdem erfordert die Beseitigung der bei Gewitter auftretenden zusätzlichen statischen Aufladung dieser Teilstücke Maßnahmen zur Entladung (Widerstände, Funkenstrecken), um einen Überschlag der Unterteilungs­ isolatoren unter diesen Verhältnissen zu vermeiden, wo­ bei die Betriebssicherheit dieser Maßnahmen heute oft noch unbefriedigend ist.

Dabei muß beachtet werden, daß an den Isolatoren außer der Hochfrequenzspannung auch eine statische Spannung auftritt, wenn in der Umgebung des Mastes ein elektro­ statisches Feld besteht. Bei optimaler Auslegung wird vorgesehen, daß die Summe von statischer und hochfre­ quenter Spannung weit unterhalb der Regenüberschlags­ spannung der verwendeten Isolatoren liegt. Es ist be­ kannt, daß kurz vor, während oder nach Gewittern Feld­ stärken bis 10 kV/m auftreten können. Die dadurch verur­ sachten elektrostatischen Spannungen an den Isolatoren lassen sich nicht wirtschaftlich isolieren. Die Folge ist, daß Überschläge auftreten können, als deren Folge von der Hochfrequenzleistung gespeiste Lichtbögen beste­ hen bleiben, die zur Zerstörung der Isolierkörper führen können.

Zur Abhilfe wurde bisher versucht, das Auftreten stati­ scher Spannungen dadurch zu verhindern, daß die Isola­ torgehänge mit Ableitwiderständen überbrückt werden, die einen mit wachsender Spannung fallenden Gleichstrom-Wi­ derstand haben, hochfrequenzmäßig jedoch sehr hochohmig sind. Es hat sich allerdings gezeigt, daß auch bei der neuesten, verbesserten Ausführung dieser Widerstände ihre Haltbarkeit gering ist, so daß sie häufig ausge­ wechselt werden müssen. Der große Aufwand für das Aus­ wechseln der Widerstände fällt als Nachteil besonders in Gewicht.

Diese obengenannten Schwierigkeiten werden durch unter­ schiedliche Anordnungen, wie sie beispielsweise aus den DE-OS 1 91 637, DE-PS 20 15 51 und DD-PS 36 832 bekannt sind, gelöst. Die Shunt-Einspeisung der Sendeenergie erfolgt dabei vorwiegend vom Mastfuß aus.

Bei bereits mit Antennen für den Rundfunk- und Fernseh­ bereich versehenen Antennenträgern (Stahlgittermasten) ist es oft erforderlich, bauliche Veränderungen, also zusätzliche Antennen für weitere Wellenbereiche anzu­ bringen. Da der Stahlgittermast nach oben zwar erweiter­ bar ist, das Vertikaldiagramn der weiter unten am Stahl­ gittermast angebrachten MW-Antenne aber durch zusätzli­ che Mastverlängerungen stark verfälscht wird, treten Probleme besonders bei der Reichweite dieser Antennen auf. So zeigt das Vertikaldiagramn bei MW-Antennen stark ausgeprägte Nebenkeulen, die besonders bei Nacht zu gro­ ßen Fading-Erscheinungen führen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen vorhandenen, abgespannten Antennenmast als Sendeantenne für Lang- und Mittelwellen-Bereiche derart auszubilden, daß bauliche Veränderungen am Antennenmast zu keiner Verschlechterung der Antennencharakteristik der MW-Antenne führen.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.

Weitere Ausgestaltungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß das Antennendiagramm unabhängig von der Masthöhe ist. Der Mast dient nur noch als Antennenträger, er ist aber nicht mehr selbststrahlend. So läßt sich auch auf einfa­ che Art jeder bereits vorhandene Mast oder Turm mit ent­ sprechender Höhe als MW-Antenne nachrüsten. Auf diese Art ist es möglich, beispielsweise Antennenträger mit daran angeordneten UKW- und Fernseh(FS)-Strahlern durch Austausch der oberen Abspannebene leicht mit einer MW- Antenne zu erweitern.

Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.

Ein für den Mittelwellen-Bereich vorgesehener Antennen­ mast 1 weist eine ungefähre Höhe von 230 m auf und ist abgespannt. Der Antennenmast 1 ist an seinem oberen Ende mit UKW-Antennen 2 und FS-Antennen 3 ausgestattet. Der Mast 1 ist durch mehrere, meistens drei, Abspannseile 4 statisch abgestützt. Von diesen mehreren Abspannseilen 4 wurden in der Zeichnung der Übersicht halber nur eines dargestellt. Die Versorgung des Antennenmastes mit Sen­ deenergie erfolgt über ein Koaxialkabel 5, das im Inne­ ren des Mastes 1 emporgeführt ist.

Das Abspannseil 4, das nur eine mechanische Funktion ausübt, wird gemäß der Erfindung zusätzlich elektrisch ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist das Abspannseil 4 mit seinem oberen Ende am Mast und mit seinem unteren Ende am Erdboden über Isolatoren 6, 7 befestigt. Das Abspann­ seil 4 ist also isoliert zwischen Erdboden und Mastbefe­ stigung angeordnet. Die mechanische Funktion leidet dar­ unter nicht. Die Isolatoren 6 und 7 dienen zur Entkopp­ lung des Abspannseils 4 von Mast 1 und Erdboden.

Im Mast, d.h. am oberen Punkt des Abspannseiles 4 ange­ ordnet, befindet sich der Einspeisepunkt 8 für die Sen­ deenergie. Diese wird über das Koaxialkabel 5 durch den Antennenmast 1 zum Einspeisepunkt 8 geführt. Vom Ein­ speisepunkt 8 führt ein Speisekabel 9 zu dem isolierten Abspannseil 4. Die Sendeenergie wird jetzt vom Einspei­ sepunkt 8 direkt auf das Abspannseil 4 gegeben, so daß nur noch das Abspannseil 4 und nicht mehr der Antennen­ mast 1 als Sender wirkt.

Die vorwiegend bei Antennenmasten verwendeten drei Ab­ spannseile strahlen also die Sendeenergie aus, während der eigentliche Antennenmast nur noch als Träger für die zusätzlich angeordneten UKW- und FS-Antennen dient. Da­ durch ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß die Länge der drei Abspannseile die Charakteristik der Antenne bilden und nicht mehr der eigentliche Antennenmast. An dem Antennenmast 1 können damit zusätzliche Veränderun­ gen, wie Antennenumbau oder Antennenerweiterungen vorge­ nomnen werden, ohne daß das Vertikaldiagramn der MW/LW- Antenne, das durch die Abspannseile 4 gebildet wird, verändert wird.

Die Verbindung vom Einspeisepunkt 8 zu dem Abspannseil 4 führt über das Speisekabel 9. Durch Verschieben der Ver­ bindung zwischen Speisekabel 9 und Abspannseil 4 läßt sich in vorteilhafter Weise die Impedanz, der Antennen­ gewinn und damit das Antennendiagramm verändern.

Die Erfindung wird üblicherweise bei Sendemasten ange­ wendet, weil diese Masten aufgrund ihrer Statik abge­ stützt werden müssen. Bei selbsttragenden Antennentürmen läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung ebenfalls leicht einsetzen, indem nachträglich ein oder mehrere isolierte Abspannseile angebracht werden, die als Sende­ antenne dienen.

Ein vorhandener Mast, der für die übliche MW-, LW-Berei­ che ca. 250 m hoch ist, kann auch zusätzlich an seinem unteren Teil abgestützt werden. Dadurch ergeben sich kürzere Abspannseile, die beispielsweise als Kurzwel­ len-Sendeantennen ausgenutzt werden können. Auch bereits vorhandene sogenannte Lückenfüllsender für UKW- und FS- Bereiche mit kurzen Masthöhen können so zusätzlich mit Kurzwellen-Sendeantennen nachgerüstet werden.

Die Länge der abstrahlenden Antenne und damit die Anten­ nenimpedanz ist durch Verschieben der Verbindung zwi­ schen Speisekabel 9 und Abspannseil 4 einstellbar. Auf diese Art lassen sich spezielle Anforderungen verwirkli­ chen. So ist beispielsweise bei einer Antennenlänge von λ/2 der Antennengewinn größer, während bei einer An­ tennenlänge von λ/4 die Elevationsstrahlung und damit die Raumwelle höher ist. Durch mechanische Änderung an den Abspannseilen und Verschieben des Verbindungspunktes Speisekabel/Abspannseil lassen sich also unterschiedli­ che Antennendiagramme einstellen. Spezielle Richtwirkun­ gen lassen sich zusätzlich durch die Anzahl der Abspann­ seile erzielen. Eine starke Richtwirkung ergibt sich beispielsweise durch ein Abspannseil, während die allge­ mein geforderte Rundstrahlung mit stark ausgeprägter Bodenwelle durch drei Abspannseile erreichbar ist.

Claims (2)

1. Mittelwellen-Sendeantenne als abgespannter Mast mit Obeneinspeisung der Sendeenergie, wobei die Abspann­ seile in Mast- und Bodennähe isoliert sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abspannseile (4) als Strahler aus gebildet sind.

2. Mittelwellen-Sendeantenne nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß durch Verändern der Länge der Abspannseile (4) unterschiedliche Antennendiagramme er­ zielbar sind.