DE4123997A1

DE4123997A1 - Trapezoidal directional radiator for duo-band operation in VHF-UHF range - feeds in lambda 5/8 shanks of trapezium via non-radiating lambda/8 circuits in low-ohmic, identical phase manner

Info

Publication number: DE4123997A1
Application number: DE19914123997
Authority: DE
Inventors: Victor Menzlewski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1993-01-28

Abstract

The radiator has a lambda 5/8 shanks of the trapezium fed via non-radiating, resonant lambda/8 tube circuit which forms in the feed centre of the aerial conductor smaller, parallel sides of the trapezium. An optimal spread angle of both 5/8 shanks actuates convergence of their radiated aerial fields. The trapezium structure provides a summation to a single-side directed main radiation lobe in the direction of the spread angle opening. During the supply of the base wave frequency the lambda/8 tube circuits of the harmonic frequency are not rendered resonant. ADVANTAGE - Matching of parasitic elements structurally to mechanism of primary element.

Description

Die Erfindung betrifft einen Trapez-Richtstrahler für Duo Bandbetrieb im VHF/UHF-Bereich nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a trapezoidal directional spotlight for duo Band operation in the VHF / UHF range according to the generic term of the An saying 1.

Elektrisch und geometrisch physikalische günstige Voraus setzungen im Ultrakurzwellenbereich ermöglichen es Antennen probleme für diese Wellenlängen ohne konzentrierte Bauelemen te durch Verwendung von antennenspezifisch wellenlängenmäßig bezogenen geschlossenen Rohrkreisen, besonders auch in Hin blick auf die 50 Ohm-Technik und den größeren Gewinnbedarf des höherfrequenten Bandes einer Zweiband-Antenne, kompromiß los zu lösen.Electrically and geometrically physical favorable advance Antennas make it possible in the ultra-short wave range problems for these wavelengths without concentrated components due to the use of antenna-specific wavelengths related closed pipe circles, especially in Hin look at the 50 Ohm technology and the larger profit requirement of the higher frequency band of a two-band antenna, compromise going to solve.

Es soll zunächst analysiert werden, wieso eine Differen zierung zwischen dem Terminus "TRAPEZ-RICHTSTRAHLER", Bild 1, und den nach dem Langdrahtprinzip arbeitenden Richtantennen, wie der V-Antenne III und deren Abarten, notwendig ist. Zu nächst die Gemeinsamkeiten:
Beide Antennenformen, sowohl der Trapez- wie der V-Strah ler, gehören zu den Richtsystemen, bei denen sich die Richt gewinne zweier horizontaler identischer Einzelstrahler durch eine geeignete winkelförmige Anordnung ihrer Elemente zu ei ner gemeinsamen Hauptstrahlungskeule in Richtung der Winkel halbierenden bzw. Trapezachse vereinen. Die Charakteristika des V-Richtstrahlers sind:
Die Schenkelelemente des V-Richtstrahlers werden im Schei tel des Winkels symmetrisch gegenphasig über eine abgestimm te Leitung hochohmig eingespeist. Das einzelne Langdrahtele ment besteht aus einer Doppellinie gegenphasig betriebener Halbwellendipole, deren Hauptstrahlungskeule mit zunehmenden Oberwellenresonanzen einen immer kleineren Neigungswinkel mit dem Antennenleiter bildet. Die doppelte Winkelgradzahl ergibt den jeweils geeigneten optimalen Spreizwinkel für die beiden Schenkelelemente des V-Richtstrahlers zu einer Konvergenz ihrer phasengleichen Hauptkeulen. Um eine sol che Phasengleichheit zu erreichen, müssen sie eine wellen längenmäßig vorgegebene Wegstrecke zurücklegen. Es ist dies die Entfernung von der Nullstelle in Antennenmitte, dem Phasenzentrum des in geraden Oberwellen erregten Einzelele mentes, bis zur Winkelhalbierenden des optimalen Spreizwin kels.It should first be analyzed why a differentiation between the term "KEYSTONE RADIATOR", Figure 1, and the directional antennas working according to the long-wire principle, such as the V-antenna III and its varieties, is necessary. First the similarities:
Both types of antennas, both the trapezoidal and the V-beam, belong to the aiming systems in which the directional gains of two horizontal identical single radiators are combined by a suitable angular arrangement of their elements to form a common main radiation lobe in the direction of the bisecting or trapezoidal axis . The characteristics of the V directional radiator are:
The leg elements of the V directional radiator are fed in high impedance at the angle of the angle symmetrically in phase opposition via a tuned cable. The single long wire element consists of a double line of half-wave dipoles operated in opposite phase, the main radiation lobe of which forms an increasingly smaller angle of inclination with the antenna conductor with increasing harmonic resonances. The double number of angular degrees results in the respectively suitable optimal spread angle for the two leg elements of the V directional radiator for a convergence of their in-phase main lobes. In order to achieve such a phase equality, they have to cover a distance that is predetermined in terms of wavelength. It is the distance from the zero point in the center of the antenna, the phase center of the element excited in straight harmonics, to the bisector of the optimal spreading angle.

Bei Erregung in der Grundresonanz entsteht eine Dipol linie mit zwei gleichphasig gespeisten Halbwellendipolen. Ihre Hauptkeulen strahlen quer zur Antennenachse. Der opti male Spreizwinkel wird demnach zu einem gestreckten Winkel. Hier wird die Entfernungsdifferenz allein vom Abstand der Speiseklemmen bestimmt. Dadurch erzielt diese als Ganzwel lendipol bekannte kürzeste Dipollinie nur einen Richtfak tor von 1,5. Als eine Abart der V-Antenne sei ergänzend der Ganzwellen winkeldipol angeführt I2I.When excited in the basic resonance, a dipole is created line with two half-wave dipoles fed in phase. Their main lobes shine across the antenna axis. The opti Male spreading angle therefore becomes an elongated angle. Here the difference in distance depends solely on the distance of the Feed clamps determined. As a result, it achieves as a whole lendipol known shortest dipole line only one guideline gate of 1.5. As a variant of the V antenna, the whole wave is complementary angular dipole listed I2I.

Resümee: Der Terminus "V-Antenne" ist ein Synonym für ein Richtsystem, das frequenzabhängige Strahlungsdiagram me und frequenzabhängige, hochohmige Speisepunktimpedanzen hat, die eine abgestimmte Speiseleitung erfordern.Summary: The term "V antenna" is a synonym for a directional system, the frequency-dependent radiation diagram and frequency-dependent, high-impedance feed point impedances that require a coordinated feed line.

Zur Abart: Die Bezeichnung "Winkeldipol" ist keine spe zifische. Allgemein wird beim Winkeldipol eine Verformung des Richtdiagrammes zur Auffüllung der Nullstellen ange strebt.To the variety: The designation "angular dipole" is no special zifische. Generally there is a deformation at the angular dipole the directional diagram for filling the zeros strives.

Charakteristika des Trapez-Richtstrahlers:
Als Basiselement zur Weiterentwicklung und Erfindung des Trapez-Richtstrahlers fungiert in der Urform eine ge streckte Zweiband-Antenne mit einem gemeinsamen Antennen element für beide Frequenzbereiche. Sie wurde als Mehr fachantennenkombination nach Anspruch 3 zum Patent ange meldet I3I, I4I.Der Anspruch wurde folgendermaßen begründet:
In 3fo erregt werden zwei identische λ5/8-Einzelelemente (in Bild 1 die Trapezschenkel) im Antennenleiterzug über je einen einseitig kurzgeschlossenen λ/8-Rohrkreis von 50 Ohm mit Strömen gleicher Amplitude und gleicher Phase in duktiv-galvansich eingespeist, wobei der komplexe Strah lungswiderstand der Einzelstrahler von 50 Ohm sowohl der der transformierten realen Eingangsimpedanz als auch dem Wellenwiderstand der koaxialen Speiseleitung von 50 Ohm entspricht.Characteristics of the trapezoidal directional spotlight:
In the original form, a stretched two-band antenna with a common antenna element for both frequency ranges acts as the basic element for the further development and invention of the trapezoidal directional antenna. It was registered as a multiple antenna combination according to claim 3 for patent I3I, I4I. The claim was justified as follows:
Excited in 3fo, two identical λ5 / 8 individual elements (in Figure 1 the trapezoidal legs) are fed into the antenna conductor via a one-sided short-circuited λ / 8 tube circuit of 50 ohms with currents of the same amplitude and phase in ductive-galvanic manner, the complex beam Resistance of the individual radiators of 50 ohms corresponds to that of the transformed real input impedance as well as the characteristic impedance of the coaxial feed line of 50 ohms.

Als λ/2-Dipol in der Grundresonanz erregt, ist hier keine der im HF-Bereich erforderlichen Längenkompensation eines gemeinsames Antennenelementes für die Grund- und 3te Oberwel le nötig, weil physikalisch bedingt die Kurve des Verkürzungs faktors bei gleichem Schlankheitsgrad eines Antennenleiters mit steigender Frequenz im VHF/UHF-Bereich steiler abfällt als im HF-Bereich.Excited as a λ / 2 dipole in the basic resonance, there is none the length compensation required in the HF range common antenna element for the Grund- and 3rd Oberwel le necessary because of the physical nature of the curve of the shortening factor with the same slenderness of an antenna conductor decreases with increasing frequency in the VHF / UHF range than in the HF range.

Die Modifikationsetappe zum Trapez-Richtstrahler:
Für den Betrieb in der Bemessungsfrequenz 3fo werden mit Hilfe der zwei Rohrkreise unerwünschte Strahlungsanteile unterdrückt, so daß eine strahlungsfreie Entfernungsdiffe renz von 90° zwischen den beiden endgespeisten λ5/8Einzel elementen entsteht. Dadurch erreicht diese gestreckte kol lineare Dipolkombination von λ1,5 mechanischer Längenaus dehnung einen größeren Richtgewinn gegenüber einem ver gleichbaren λ1,25 langen Strahler oder gar dem oben er wähnten Ganzwellendipol.The modification stage for the trapezoidal directional spotlight:
For the operation in the rated frequency 3fo, unwanted radiation components are suppressed with the help of the two tube circles, so that a radiation-free distance difference of 90 ° is created between the two end-fed λ5 / 8 single elements. As a result, this elongated kol linear dipole combination of λ1.5 mechanical length expansion achieves a greater direct gain compared to a comparable λ1.25 long radiator or even the whole-wave dipole mentioned above.

Um diesen Richtgewinn noch weiter zu erhöhen, werden die λ5/8-Elemente an ihren Speisepunkten aus der Geraden zu ei nem Winkel von 33° abgewinkelt, so daß sie sich als gleich winkelige Trapezschenkelelemente in einem Winkel von 114° gegenüberstehen. Dies ist die gewinnoptimale Winkelanor dnung der Trapezschenkelelemente für eine Addition ihrer beiden Strahlungskeulen in Richtung der Höhenlinie der fiktiven Trapezebene. Das Abwinkeln der Elemente bewirkt gleichzeitig eine größere Annäherung der Nebenzipfel der Einzelstrahler zur Hauptstrahlrichtung und dadurch einen zusätzlichen Gewinnzuwachs, so daß im Endergebnis der Richtfaktor des Trapez-Richtstrahlers etwa viermal über dem des Halbwellendipols liegt.In order to increase this target profit even further, the λ5 / 8 elements at their feed points from the straight line to egg angled at an angle of 33 ° so that it turns out to be the same angular trapezoidal leg elements at an angle of 114 ° face each other. This is the most profitable Winkelanor extension of the trapezoidal leg elements for an addition of their two lobes in the direction of the contour of the fictitious trapezoidal plane. Angling the elements does the trick at the same time a closer approximation of the side lobes of the Single radiator to the main beam direction and thereby one additional profit increase, so that in the end result the Directivity factor of the trapezoidal directional spotlight about four times that of the half-wave dipole.

Beim Betrieb in der Grundresonanz wird die Nullstelle in der Richtcharakteristik des Halbwellendipols durch das Abwinkeln der Trapezschenkel nur gering getrübt, weil bei sinusförmigem Stromverlauf eines Halbwellendipols die stärkste Wellenablösung vom mittleren gestreckten Dipol abschnitt ausgeht. When operating in the basic resonance, the zero is in the directional characteristic of the half-wave dipole by the Angling the trapezoidal legs only slightly clouded, because at sinusoidal current profile of a half-wave dipole strongest wave separation from the middle stretched dipole section goes out.

Das Resultat aus der vergleichenden Gegenüberstellung der verschiedenen Antennensysteme ergibt:
Als Kennzeichnung für das zu beurteilende neuartige Richtantennensystem bleibt allein die Terminologie TRAPEZ-RICHTSTRAHLER aussagekräftig, denn nur die Konfigu ration einer Trapezgeometrie mit frequenzbezogenen konstan ten mechanischen Parametern gewährleistet bei gleichbleiben der Winkelanordnung der Strahlerelemente eine gleichbleiben de konstante Strahlungscharakteristik für die jeweiligen Ar beitsbereiche, wobei nach Anspruch 1 die zwei λ/8-Rohrkreise im Speisezentrum der Antenne die reale kleinere Seite des Trapezes bilden.The result of the comparative comparison of the different antenna systems shows:
Only the terminology TRAPEZ-RICHTFLASHLER remains meaningful as a designation for the new directional antenna system to be assessed, because only the configuration of a trapezoidal geometry with frequency-related constant mechanical parameters guarantees a constant, constant radiation characteristic for the respective working areas while maintaining the angular arrangement of the radiator elements Claim 1 the two λ / 8 tube circles in the feed center of the antenna form the real smaller side of the trapezoid.

Auch die parasitären Elemente sind strukturell dem Strah lungsmechanismus des Primärelementes angepaßt, Bild 1.1 und Bild 1.2.The parasitic elements are also structurally adapted to the radiation mechanism of the primary element, Figure 1.1 and Figure 1.2.

Als Monopolantenne funktioniert der λ5/8-Richtstrahler mit gleichem Neigungswinkel als Schrägdrahtantenne, Bild 2. Mit dem Terminus Trapez-Richtstrahler verbunden bleibt als weiteres Novum die Zweibandigkeit eines gemeinsamen li nearen Antennenelementes mit angepaßter kompromißloser 50- Ohm-Technik für zwei korrespondierende Frequenzbereiche oder bei Bedarf mit höherer Eingangsimpedanz als Falt- oder Mehr fachdipol mit den Möglichkeiten einer Impedanztransformation.As a monopole antenna, the λ5 / 8 directional radiator works with the same angle of inclination as a helical wire antenna, Figure 2. Connected to the term trapezoidal directional radiator, another novelty is the dual banding of a common linear antenna element with adapted uncompromising 50-ohm technology for two corresponding frequency ranges or at Requirement with higher input impedance than folding or multiple dipole with the possibility of an impedance transformation.

Elektrische Gattungszugehörigkeit und Stand der Technik:
Der Trapez-Richtstrahler vereint in sich gattungsgemäß als Zweibandantenne die beiden Standartantennen, als Grund wellenstrahler den Halbwellen-oder Faltdipol, als 2·λ5/8- Richtantenne den gestreckten 2·λ/2-Ganzwellendipol, wie sie nach dem heutigen Stand der Technik im VHF/UHF-Bereich un ter anderem als Sende/Empfangs-Einzelstrahler, als Erreger- und Parasitärelement einer Yagi-Antenne oder als Erreger element in einem Reflektorsystem, als Backfire-Antenne oder als Strahlerpaar einer Strahlergruppe verwendet werden.Electrical class and state of the art:
The trapezoidal directional radiator combines the two standard antennas in a generic manner, the half-wave or folding dipole as the basic wave radiator, the 2 · λ5 / 8 directional antenna as the 2 · λ / 2 full-wave dipole, as used in the current state of the art VHF / UHF range can be used as a single transmit / receive radiator, as an excitation and parasitic element of a Yagi antenna or as an excitation element in a reflector system, as a backfire antenna or as a pair of radiators in a radiator group.

Die gleiche Relation zu den Standardantennen ergibt sich auch bei der Verwendung als Vertikalstrahler, Bild 2.The same relation to the standard antennas also results when used as a vertical radiator, Figure 2.

Die mit der Erfindung erzielbaren technischen Vorteile wurden bereits im Wesentlichen bei der Suche nach dem spe zifischen Terminus für das neuartige Richtsystem offenkundig. The technical advantages achievable with the invention were already essentially in the search for the spe specific term for the new straightening system is obvious.

Dessen gewerbliche Anwendbarkeit, dessen praktische Aus führung und deren Grenzen, sollen zunächst beim Einsatz als 2·λ5/8-Einbandrichtsystem, auch mit parasitären Elementen, danach als Duo-Band- und Monopolantenne offengelegt werden: Nur als 2·λ5/8-Einbandrichtstrahler betrieben, kann der Trapez-Richtstrahler unsymmetrisch direkt über ein 50-0hm- Koaxialkabel gespeist werden, da die resonanten λ/8-Rohr kreise auch als Symmetrierglieder fungieren. Für einen Falt dipol wird natürlich ein Impedanzwandler benötigt.Its industrial applicability, its practical ex leadership and its limits should initially be used as 2 · λ5 / 8 single-directional straightening system, also with parasitic elements, then disclosed as a duo band and monopole antenna: Only operated as a 2 · λ5 / 8 single-beam directional emitter, the Trapezoidal directional spotlight asymmetrical directly via a 50-0hm Coaxial cables are fed because the resonant λ / 8 tube circles also act as symmetry elements. For a fold dipol an impedance converter is of course required.

Der schlanke Trapez-Richtstrahler hat einen sinusförmi gen Strombelag. Somit haben nicht nur der Speisepunkt, son dern auch die kollinearen λ/2-Elemententeilstücke einen Spannungsknoten mit einem ausgesprochenen Minimum, bei ei ner selbsttragenden Konstruktion die geeignete Stelle für eine Befestigung der Elemente mit metallischen Tragstüt zen, zum Beispiel vor einer Reflektorwand.The slim trapezoidal directional spotlight has a sinusoidal shape against electricity. So not only the feed point, son but also the collinear λ / 2 element sections Tension nodes with a pronounced minimum, at ei ner self-supporting construction the suitable place for fastening the elements with a metallic support zen, for example in front of a reflector wall.

Für eine Halterung der Dipolelemente in Dipolmitte sind beim Trapez-Richtstrahler in Bezug auf verlustarmes Iso liermaterial die Anforderungen nicht größer als bei jedem linearen Halbwellen- oder Faltdipol im VHF-UHF-SHF-Bereich, zumal es sich hier im Speisezentrum um die Halterung strah lungsfreier λ/8-Rohrkreiselemente handelt.For holding the dipole elements in the middle of the dipole with the trapezoidal directional spotlight in terms of low-loss insulation liermaterial the requirements are not greater than with any linear half-wave or folded dipole in the VHF-UHF-SHF range, especially since here in the dining center the bracket was shining lungs-free λ / 8 tubular circle elements.

Bei einer Ausführung des Trapez-Richtstrahlers als Falt dipol kann der dem Speisepunkt gegenüberliegende nicht un terbrochene Innenleiter der Rohrkreise mit dem metallischen Elemententräger elektrisch verbunden werden, gleich dem Pa rasitärelement in Bild 1.2.If the trapezoidal directional spotlight is designed as a folding dipole, the uninterrupted inner conductor of the pipe circles opposite the feed point can be electrically connected to the metallic element carrier, like the parasitic element in Figure 1.2.

Ein Ganzwellendipol hat durch seine hohe Fußpunktimpe danz an den Speiseklemmen ein Spannungsmaximum, so daß eine Halterung im Speisepunkt nicht problemlos ist. Aber auch der theoretische Spannungsknoten in Mitte der Halbwellenelemente ist wegen des relativ gleichmäßigen Strombelages der Dipole lemente nicht spannungslos, so daß auch hier eine isolierte Halterung erforderlich ist.A full wave dipole has a high base point danz at the supply terminals a voltage maximum, so that a Bracket in the feed point is not easy. But also that theoretical voltage nodes in the middle of the half-wave elements is because of the relatively uniform current coating of the dipoles elements are not de-energized, so that here, too, an isolated one Bracket is required.

Physikalisch bedingt ist die Raumbeanspruchung eines Tra pez-Richtstrahlers größer als die eines linearen Ganzwellen dipols. Die geometrische Entfernung zwischen den Enden der Trapezschenkel beträgt etwa λ 1,3 mal V(erkürzungsfaktor), die Höhe der fiktiven Trapezebene etwa λ 0,35 mal V. Zum Bei spiel wurde ein 2·λ5/8-Richtstrahler für den Fernsehkanal 36 eine Längenausdehnung von etwa 63 cm bei einer Tiefe von 17 cm haben. Um etwa den gleichen Richtgewinn wie der Trapez- Richtstrahler zu erreichen, müßte einem Ganzwellendipol ein zweites gespeistes Element parallel zugeordnet werden, wo bei ein in die Tiefe gehender doppelter Flächenbedarf gegen über dem Trapez-Richtstrahler entstehen würde.The space requirement of a tra is physically dependent pez directional radiator larger than that of a linear whole wave dipols. The geometric distance between the ends of the Trapezoidal leg is approximately λ 1.3 times V (reduction factor), the height of the fictitious trapezoidal plane is approximately λ 0.35 times V. game became a 2 · λ5 / 8 directional spotlight for the television channel 36 a length extension of about 63 cm at a depth of 17 cm. Around the same level of gain as the trapezoid To reach directional emitters would have to be a full-wave dipole second fed element can be assigned in parallel where with a double space requirement going into depth would arise above the trapezoidal spotlight.

Die größere Strahlungsdichte des Trapez-Richtstrahlers erzeugt als Erregerelement einer Yagi-Antenne einen entspre chend größeren Strom in den homogenen parasitären Elementen, die auch als Direktorreihe angekoppelt werden können. Eine Antenne gleicher Art mit einem Ganzwellendipol als Erreger element und den üblichen parasitären Elementen würde um den gleichen Richtgewinn wie der Trapez-Richtstrahler zu errei chen, etwa die doppelte Anzahl Antennenelemente benötigen.The greater radiation density of the trapezoidal directional lamp generates a corre sponding element of a Yagi antenna greater current in the homogeneous parasitic elements, which can also be coupled as a row of directors. A Antenna of the same type with a full-wave dipole as the exciter element and the usual parasitic elements would around the to achieve the same directional gain as the trapezoidal directional spotlight Chen, need about twice the number of antenna elements.

Auch im Zentimeterwellenbereich ergeben sich für den Tra pez-Richtstrahler effiziente Einsatzmöglichkeiten, zum Bei spiel als Erregerelement eines Winkelreflektors oder Para bolspiegels, wobei bei letzterem anstelle eines 0,6-1m- Spiegels eine Yagi-Antenne mit den Elementen des Trapez- Richtstrahlers bei geringerer Windlast für bestimmte Über tragungsaufgaben eine Alternative bieten könnte.Also in the centimeter wave range for the tra pez directional spotlights efficient applications, for example game as an excitation element of an angle reflector or para bolspiegel, the latter instead of a 0.6-1m A Yagi antenna with the elements of the trapezoid Directional spotlight with lower wind load for certain over tasks could offer an alternative.

Als Zweibandantenne funktioniert der Trapez-Richtstrahler nicht nur für Frequenzbänder fest zugeteilter Funkdienste, die in einem Frequenzabstand von 1 : 3 liegen. Es ergeben sich innerhalb eines Frequenzspektrums vom Meter- bis hin zum Zen timeterwellenbereich unbeabsichtigt derartige Konstellati onen.The trapezoidal directional antenna works as a two-band antenna not only for frequency bands of permanently assigned radio services, which are at a frequency spacing of 1: 3. Surrender within a frequency spectrum from meter to zen unintentionally such constellations onen.

So korrespondieren zum Beispiel die acht Fernsehkanäle des Bandes III mit 23 Kanälen der Bänder IV und V.For example, the eight television channels correspond of volume III with 23 channels of bands IV and V.

Zugeteilte Frequenzbänder für den kommerziellen Sprech funk sind das 2 m- und 70 cm-Band. Der Benutzerkreis ist für beide Bänder identisch.Allocated frequency bands for commercial speech funk these are 2 m and 70 cm bands. The user group is for both bands identical.

Hinzu kommen die den lizensierten Funkamateuren zuge teilten Bänder 6 m : 2 m, 2 m : 70 cm, 70 cm : 23 cm. In addition, there are licensed radio amateurs divided tapes 6 m: 2 m, 2 m: 70 cm, 70 cm: 23 cm.

Bei einer Zweiband-Yagi-Antenne sind die unterschiedli chen parasitären Elemente am Antennenträger nach der Logik der vorgegebenen Ordnung des Anspruchs 2 zu fixieren, Bild 1.1 und Bild 1.2.In the case of a two-band Yagi antenna, the various parasitic elements on the antenna carrier are to be fixed in accordance with the logic of the specified order of claim 2, Figure 1.1 and Figure 1.2.

Beim Betrieb als Zweiband-Faltdipol braucht das benötigte Leitungs-Transformations-und Symmetrierglied nur für das Grundwellenelement gefertigt zu werden, da dessen Ein- und Ausgangsphasenlage für beide Frequenzen die gleiche ist.When operating as a two-band folding dipole, you need the required Line transformation and balun only for that Fundamental wave element to be manufactured, since its input and Initial phase position is the same for both frequencies.

Bekannter Stand der Technik ist nur folgende "Duo-Yagi 2 m/7 cm", I5I: Obwohl es im Gegensatz zum Kurzwellenbereich wenig sinnvoll ist auch im Ultrakurzwellenbereich bei Anten nen konzentrierte Blindwiderstände als resonanzbestimmende Bauteile einzusetzen, wird diese Antennentechnik kommerziell für die Amateurbänder 70 cm und 2 m angeboten. Das Erregerele ment ist hier ein für 2 m verkürzter Faltdipol, der durch vier Serieninduktivitäten von je 6 nH für 2 m resonant wird, so wie der 70 cm-Part durch Überbrückung seiner elektrischen Strahlerenden mit zwei kleinen Kapazitäten. Eine Kapazitäts änderung von nur 0,05 pf würde die Resonanzfrequenz 432 MHz um mehr als ein Mega-Hertz verstimmen. Um eine Resonanz der 3ten Oberwelle zu unterbinden, werden mit Hilfe weiterer Se rieninduktivitäten die um eine halbe mechanische Länge ge kürzten Direktoren des 2-m-Bandes mit entsprechend verringer tem Wirkungsgrad für ihre Betriebsfrequenz resonant gemacht.Known prior art is only the following "Duo-Yagi 2 m / 7 cm ", I5I: Although it is in contrast to the shortwave range is also not very useful in the ultra-short wave range for antennas concentrated reactances as resonance determining Using antenna components, this antenna technology becomes commercial offered for the amateur tapes 70 cm and 2 m. The exciter ment is here a folded dipole shortened by 2 m, which through four series inductors of 6 nH each are resonant for 2 m, like the 70 cm part by bridging its electrical Radiator ends with two small capacities. A capacity A change of just 0.05 pf would make the resonance frequency 432 MHz out of tune by more than a mega hertz. To get a response from the Prevent 3rd harmonic wave, with the help of further Se Series inductors by half a mechanical length shortened directors of the 2 m band with a corresponding reduction efficiency made resonant for their operating frequency.

Als Zweiband-Einzelelement ist bisher kein lineares und kollineares Antennensystem bekannt, das die wellenlängen mäßigen Gegebenheiten nutzend, mit professioneller 50-Ohm- Technik, neben dem Betrieb in der Grundwellenresonanz, für das höher frequente Band einen so hohen Richtgewinn erzielt wie der Trapez-Richtstrahler.As a two-band single element is not a linear and Collinear antenna system known that the wavelengths moderate conditions, with professional 50-ohm Technology, in addition to the operation in fundamental wave resonance, for the higher frequency band achieves such a high level of gain like the trapezoidal directional spotlight.

Mit gleicher Effizienz kann der Trapez-Richtstrahler als vertikaler Richt-Dipol- oder Faltdipol sowohl als Einzelele ment wie auch als Gruppenantenne betrieben werden. So könnte z. B. gegenüber einem Rundstrahlantennensystem von vertika len λ/2-Dipolkreisgruppen eine gleichstarke Bündelung des Richtdiagramms mit einer reduzierten Gruppenanzahl von ver tikalen Trapez-Richtstrahlern erziehlt werden. The trapezoidal directional spotlight can be used with the same efficiency vertical directional dipole or folding dipole both as single element ment as well as being operated as a group antenna. So could e.g. B. compared to an omnidirectional antenna system from vertika len λ / 2 dipole circle groups an equally strong bundling of Directional diagram with a reduced number of groups of ver tical trapezoidal directional spotlights.

Merkmale des Zweiband-Vertikalstrahlers mit Radials, Bild 2, und der Monopolantenne sind aus dem Text des An spruchs 3 zu ersehen. U.a. ist daraus ersichtlich, wie und wie weit man beim Betrieb im frequenzhöheren Band durch Ver ändern der gegenseitigen Winkelstellung der Radials, sowohl untereinander, wie auch in Richtung zum Trapezelement, ge wünschte bestimmte Richtcharakteristiken bevorzugen kann. Im Grundwellenbetrieb ist bekanntlich die Reaktion gering.Features of the two-band vertical radiator with radials, Figure 2, and the monopole antenna can be seen from the text of claim 3. Among other things, it can be seen from this how and to what extent one can prefer certain directional characteristics desired when operating in the higher frequency band by changing the mutual angular position of the radial, both with respect to one another and in the direction of the trapezoidal element. As is well known, the response in fundamental wave operation is low.

Als vertikaler Dreh-Richtstrahler ohne parasitäre Ele mente ist das Antennensystem das erste seiner Art.As a vertical rotating directional spotlight without parasitic ele the antenna system is the first of its kind.

Falls man ein annähernd vollkommenes Runddiagramm errei chen will, kann man dies durch kontinuierliches Strecken erzielen, bis hin zum gestreckten Basiselement des Trapez- Richtstrahlers.If you achieve an almost perfect circular diagram you can do this by continuous stretching achieve, right down to the elongated base element of the trapezoid Directional spotlight.

Nicht nur elektrisch Gewinn bringend, sondern auch Raum und Kosten sparend, ersetzt ein Trapez-Zweiband-Vertikal strahler zwei über eine Anpaßweiche getrennt gespeiste λ/4- Einband-Groundplaneantennen, wie sie allerorts bei Sprech funk-Sendezentralen installiert sind.Not only electrically profitable, but also space and cost-saving, replaces a trapezoidal two-band vertical radiator two λ / 4- fed separately via a matching switch Single-band groundplane antennas, such as those used for speech radio transmission centers are installed.

Für den mobilen Sprechfunk wird eine Antenne mit Rund charakteristik gefordert.For mobile radiotelephony, an antenna with a round characteristics required.

So wie die jeweilige Position des Groundplane-Strahlers zu den Radials, beeinflußt hier der Montageort des Monopol strahlers an der leitfähigen Karosserie des Kraftfahrzeu ges, als elektrischen Bestandteil des Gesamtantennensystems, die Abstrahlcharakteristik der Antenne. Für einen gestreck ten λ/4- bzw. λ5/8-Strahler ist für ein Runddiagramm die Dachmitte der günstigste Aufstellungsort. Verändert man von hier die Antennenposition in Richtung Kofferraum, so ergibt sich zu dieser Richtung hin ein Gewinnverlust. Würde hier orts ein Trapez-Element angebracht mit Winkelöffnung in die se Richtung, so könnte der Gewinnverlust durch die dem Tra pezstrahler eigene Richtcharakteristik kompensiert werden. Es wäre auch die Richtung des geringsten Windwiderstandes.Just like the respective position of the ground plane spotlight to the radials, here affects the mounting location of the monopoly spotlight on the conductive body of the motor vehicle ges, as an electrical component of the overall antenna system, the radiation pattern of the antenna. For a stretch ten λ / 4 or λ5 / 8 emitter is the for a round diagram Middle of the roof the cheapest place of installation. One changes from here the antenna position towards the trunk, so results a loss of profit towards this direction. Would here a trapezoidal element attached with an angular opening in the direction, the loss of profit due to the tra own directional characteristic can be compensated. It would also be the direction of least wind resistance.

Als λ/4-Antenne für 2 m überschreitet der 2-Band-Mono polstrahler nicht die für diesen Frequenzbereich vom FTZ zugelassene geometrische Länge von 600 mm für Autotelefon antennen auf dem Fahrzeugdach. As a λ / 4 antenna for 2 m, the 2-band mono exceeds pole emitters not those for this frequency range from the FTZ approved geometric length of 600 mm for car phone antennas on the vehicle roof.

In der Beschreibung genannte Fundstellen:Locations mentioned in the description:

I1I "V-Antenne", P. S. Carter - US-Patent 19 74 387
I2I "Der Ganzwellenwinkeldipol", N. E. Lindenblad - US-Patent 21 31 108, 1936
I3I Patentanmeldung P 37 32 994.4
I4I "cq DL", Clubzeitschrift des DARC, D-3507 Baunatal, 1/88, Seiten 13/14
I5I "cq DL" 7/1991, Anzeigenteil Seite 32, WH-59-N 2m/70 cm Duo-YagiI1I "V Antenna", PS Carter - U.S. Patent 19 74 387
I2I "The Whole-Wave Angle Dipole", NE Lindenblad - US Patent 21 31 108, 1936
I3I patent application P 37 32 994.4
I4I "cq DL", club magazine of the DARC, D-3507 Baunatal, 1/88, pages 13/14
I5I "cq DL" 7/1991, display part page 32, WH-59-N 2m / 70 cm Duo-Yagi

Claims

1. KEYSTONE RADIATOR for dual band operation in the VHF / UHF range. As 2 · λ5 / 8 directional dipole for 3f _o , alternatively the same antenna element as λ / 2 fundamental wave dipole for f _o . No concentrated components. A common 50 ohm antenna input, characterized by the following features:

- during harmonic operation, the λ5 / 8 legs of the trapezoid are fed in in-phase with low impedance via non-radiating resonant λ / 8 tube circuits ( Figure 1),
- the tube circles form the smaller parallel side of the trapezoid in the feed center of the antenna conductor,
an optimal spreading angle of the two 5/8 legs causes a convergence of their radiated antenna fields,
- Due to the trapezoidal structure, they add up to a unidirectional main beam in the direction of the opening of the spreading angle.
- When entering the fundamental frequency, the λ / 8 tube circles of the harmonic frequency are not resonant,
- due to their antenna-specific properties, their mechanical lengths add up to those of the λ5 / 8 legs,
- Their total length corresponds to the mechanical length of the fundamental wave dipole and also its electrical wavelength (two-band one-element antenna),
- its antenna characteristics experience practically no change due to the trapezoidal structure,
- A trapezoidal directional emitter can therefore not only as a single emitter dipole or folding dipole, but also as a profitable exciter antenna in a reflector system, for. B. a two-band Yagi antenna to be efficient.

2. Parasitic radiators as directors and reflectors of a Yagi antenna for two-band operation with the configuration of the trapezoidal directional radiator according to claim 1, characterized by the following features:

- the parasitic element for the harmonic frequency consists of two λ / 2 long angle legs, Figure 1.1,
the angle they form has the size of the structural angle of the trapezoidal spotlight,
- the legs are electrically separated by a distance of λ / 2, the parasitic element for both frequency bands, Figure 1.2, adapts completely to the radiation mechanism of the trapezoidal directional radiator, it consists of the same electrical components as the exciter radiator,
- the supply terminals are galvanically connected to each other in the voltage node, they carry zero potential,
- With its two λ5 / 8 dipole legs as reflector / director element, the parasitic element achieves a much higher gain when the primary element is excited in the harmonic frequency than when operating in the fundamental wave frequency with the two λ / 4 elements that have become electric as λ / 2 -Element
- However, in the case of a two-band Yagi antenna, it may only function for the fundamental wave frequency,
- The physical cause is the wavelength-dependent geometric gradation of the element distances from the director / reflector element to the excitation element.

3. KEYSTONE RADIATOR as a vertical antenna with angled radial with the configuration of the KEYSTONE RADIATOR according to claim 1, characterized by the following features:

- In line with its structure, the trapezoidal directional radiator also retains its specific directional diagram as a vertical antenna, with polarization and bundling in the vertical plane taking place by rotating its antenna axis by 90 °, Figure 2.
- In this antenna system, the radials lack the outer conductor of the tube circuit provided for the operating frequency of the third harmonic; the remaining inner conductor provides a functional replacement as a λ / 8 partial length of a radial (c) by means of an orthogonal decoupling with respect to the corresponding upper radiator element,
- The λ5 / 8 leg of this radial forms with the upper radiator leg the same angle as in the horizontal position,
there is a greater gain in the direction of the bisector than in the apex direction,
the relation becomes even greater if two radials are offset from one another at a smaller angle (bc) than at an extended angle (ac), even with a uniform offset of several radials there is a greater gain structurally in the direction of the angle opening of the upper radiator arm
- as a monopole antenna over a large conductive surface, the halved KEYSTONE RADIATOR works as a helical wire antenna,
- In fundamental wave operation, the antenna system works with the radiation characteristics of a vertical lambda-half or lambda-quarter long radiator.