DE4327277C2

DE4327277C2 - Directional beam antenna field for television omnidirectional and directional beam antennas

Info

Publication number: DE4327277C2
Application number: DE19934327277
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Ing Moll
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1993-08-13
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2013-08-14
Also published as: DE4327277A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Richtstrahl-Antennenfeld für Fernseh-Rund- und Richtstrahlantennen laut Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a directional beam antenna field for TV omnidirectional and directional antennae according to the generic term of the main claim.

Richtstrahl-Antennenfelder dieser Art sind bekannt (UHF- Richtstrahlfeld A87 4992 der Firma Rohde & Schwarz, Daten blatt N4-200 bzw. DE-OS 1 766 581 oder GB 1 295 845). Das Speiseleitungssystem dieser bekannten Richtstrahl felder, die an Rohr- und Gittermaste angebaut werden, ist mechanisch relativ aufwendig, es besteht aus mehrfach gebogenen Kupfer-Platten, auch in elektronischer Hinsicht ist dieses bekannte Richtstrahlfeld nicht optimal, es besitzt in dem vorgesehenen Gesamtfrequenzbereich von 470 bis 860 MHz relativ schlechte Anpassungs- und Horizontal diagrammwerte.Directional beam antenna fields of this type are known (UHF Directional beam field A87 4992 from Rohde & Schwarz, data sheet N4-200 or DE-OS 1 766 581 or GB 1 295 845). The feed line system of this well-known beam fields that are attached to tubular and lattice masts, is mechanically relatively complex, it consists of several bent copper plates, even in electronic terms, this well-known beam field is not optimal, it has in the intended total frequency range of 470 to 860 MHz relatively poor adjustment and horizontal chart values.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Richtstrahl-Antennenfeld dieser Art zu schaffen, das einen preiswerten und stabilen mechanischen Aufbau ermöglicht und trotzdem gute elektrische Eigenschaften besitzt.The object of the invention is a directional beam antenna field of this kind to create an inexpensive and stable allows mechanical construction and still good electrical Possesses properties.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Richtstrahl-An tennenfeld laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This task is based on a directional beam on tennenfeld according to the preamble of the main claim its characteristic features solved. Advantageous Next education results from the subclaims.

Ein erfindungsgemäßes Antennenfeld kann sehr einfach und preiswert auch in Massenproduktion hergestellt werden, es gewährleistet auch stets gleichbleibend gute reproduzier bare elektrische Eigenschaften. Die Anordnung des zur Kompensation des Frequenzganges vorgesehenen Pa rallelschwingkreises in Form einer Koaxial-Kurzschluß leitung unmittelbar in Verlängerung des mit der Koaxial kupplung verbundenen Koaxialleitungsstückes, das ein stückig mit diesem auf dem Reflektor befestigt ist, ergibt einen sehr stabilen mechanischen Aufbau, gleichzeitig wird hierdurch auch eine bessere elektrische Kompensation erreicht, da die Kurzschlußleitung durch Verschieben des Kurzschlußschiebers exakt abgeglichen werden kann. Vor allem in Kombination mit den auf der Abdeckhaube angebrachten Metallbelag-Muster werden unerwartet gute elektrische Eigenschaften erzielt, es ist durch ent sprechenden Abgleich eine Rückflußdämpfung von -30 dB erreichbar, also optimale Anpassung.An antenna field according to the invention can be very simple and can also be mass-produced inexpensively, it also ensures consistently good reproducibility bare electrical properties. The arrangement of the provided for compensation of the frequency response Pa parallel resonant circuit in the form of a coaxial short circuit Line directly in extension of the coaxial Coupling connected coaxial line piece, the one attached in pieces with this on the reflector results a very stable mechanical structure, at the same time this will also result in better electrical compensation reached because the short-circuit line by moving the short-circuit slide can be adjusted exactly. Especially in combination with those on the cover attached metal flooring patterns will be unexpectedly good electrical properties achieved, it is by ent a return loss of -30 dB achievable, so optimal adaptation.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will now be described more schematically Drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau eines Richtstrahl-Antennenfeldes bestehend aus zwei im Abstand von 0,4 bis 0,7 λ (λ = mittlere Betriebswellen länge des Gesamtfrequenzbandes von 470 bis 860 Mhz) vor einem Reflektor 1 angeordneten λ/2-Dipolen 2 und 3. Jeder Dipol 2, 3 besteht aus zwei tellerförmigen Dipolhälften 4, die Form und Größe dieser Dipolhälften 4 bestimmt die Breite und Konstanz des Horizontaldiagrammes im Gesamtfrequenzband, der gegenseitigen Abstand der beiden Dipole 2 und 3 bestimmt das Vertikaldiagramm. Die Dipol hälften 4 sind über Stützen 5 aus Isoliermaterial am Reflektor 1 befestigt. Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 1 die eine Dipolhälfte des Dipoles 3 weggebrochen dargestellt. Fig. 1 shows a perspective view of the structure of a directional beam antenna field consisting of two at a distance of 0.4 to 0.7 λ (λ = average operating wave length of the total frequency band from 470 to 860 MHz) λ / 2- arranged in front of a reflector 1 Dipoles 2 and 3 . Each dipole 2 , 3 consists of two plate-shaped dipole halves 4 , the shape and size of these dipole halves 4 determines the width and constancy of the horizontal diagram in the overall frequency band, the mutual distance between the two dipoles 2 and 3 determines the vertical diagram. The dipole halves 4 are attached to the reflector 1 via supports 5 made of insulating material. For the sake of clarity, one dipole half of the dipole 3 is shown broken away in FIG. 1.

Die beiden Dipole 2 und 3 werden gemeinsam über ein Koaxialkabel gespeist, das von der Rückseite des Reflektors 1 an einer dort befestigten Koaxialkupplung 6 an schließbar ist. Diese Koaxialkupplung 6 ist mit einem auf dem Reflektor 1 befestigten Koaxialleitungsstück 7 verbunden, das aus einem Außenleitungsrohr 8 besteht, das in der Mitte 23 mit dem Reflektor 1 galvanisch ver bunden ist. In der Mitte 23 zwischen den beiden im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten Dipolen 2 und 3 zweigt ein Koaxialleitungsstück 9 ab, dessen Außenleiter 10 wiederum als Rohr ausgebildet ist und unmittelbar auf dem Rohr 8 befestigt ist. Über diese Abzweigung 23 des Koaxialleitungsstückes 9 hinaus setzt sich das Außenleiterrohr 8 zu einem Kurzschlußleitungs stück 11 fort. Vom Innenleiter 12 des Koaxialleitungs stückes 7 zweigt der Innenleiter 13 des Koaxialleitungs stückes 9 ab, der Innenleiter 12 setzt sich über die Abzweigung 23 hinaus fort und ist im Kurzschlußleitungs stück 11 mit einem Kurzschlußschieber 14 verbunden. Durch Längsverschieben des Kurzschlußschiebers 14 ist die als Parallel resonanzkreis im Abzweigepunkt wirkende Kurzschlußleitung 11 abstimmbar.The two dipoles 2 and 3 are fed together via a coaxial cable which can be closed from the rear of the reflector 1 at a coaxial coupling 6 fastened there. This coaxial coupling 6 is connected to a fixed on the reflector 1 coaxial line piece 7 , which consists of an outer conduit 8 , which is galvanically ver in the middle 23 with the reflector 1 connected. A coaxial line piece 9 branches off in the middle 23 between the two dipoles 2 and 3 which are arranged at a distance from one another and parallel to one another, the outer conductor 10 of which in turn is designed as a tube and is fastened directly on the tube 8 . About this branch 23 of the coaxial line piece 9 , the outer conductor tube 8 continues to a short-circuit line piece 11 . From the inner conductor 12 of the coaxial line piece 7 branches off the inner conductor 13 of the coaxial line piece 9 , the inner conductor 12 continues beyond the branch 23 and is connected in the short-circuit line piece 11 to a short-circuit slide 14 . By longitudinally displacing the short-circuit slide 14 , the short-circuit line 11 acting as a parallel resonance circuit at the branch point can be tuned.

Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab Details des Übergangs vom Koaxialleitungsstück 9 auf die durch zwei übereinander parallel im Abstand angeordnete Streifenleitungen 15, 16 gebildete symmetrische Leitung. Die beiden Streifen leitungen 15 und 16 werden in einem den Wellenwiderstand bestimmenden gegenseitigen Abstand über dielektrische Stützen 17 parallel zueinander gehalten, die beiden Enden 18 und 19 der oberen Streifenleitung 15 sind unmittelbar an den beiden linken Dipolhälften 4 der beiden Dipole 2 und 3 befestigt, die Enden 20, 21 der darunter geführten Streifenleitung 16 sind mit den beiden rechten Dipolhälften 4 der Dipole 2 und 3 verbunden. Die Dipolhälften 4 mit den sie verbindenden Streifenleitungen 15 bzw. 16 sind einstückig aus einem Aluminiumblech ausgeschnitten und durch Prägen geformt. Die Mitte der oberen Streifenleitung 15 ist mit dem Innenleiter 13 des Koaxialleitungsstückes 9 verbunden, die untere Streifenleitung 16 mit dem Außen leiter 10, wie dies Fig. 2 zeigt. Zusätzlich ist an diesem Übergang zwischen Koaxialleitungsstück und symmetrischer Leitung noch ein U-förmiger Symmetrierbügel 22 vorgesehen, der mit der Verbindungsstelle zwischen Innenleiter 13 und Streifenleitung 15 verbunden ist und dessen Enden mit dem Rohr 8 des unterhalb der Streifenleitungen 15, 16 geführten Koaxialleitungsstückes 7 bzw. mit dem Reflektor 1 galvanisch verbunden sind. Die Anordnung nach Fig. 2 wirkt als Symmetrierglied. Fig. 2 shows on an enlarged scale details of the transition from Koaxialleitungsstück 9 to the superimposed by two parallel spaced lines 15, 16 formed symmetrical line. The two strip lines 15 and 16 are held parallel to each other in a mutual distance determining the wave resistance via dielectric supports 17 , the two ends 18 and 19 of the upper strip line 15 are attached directly to the two left dipole halves 4 of the two dipoles 2 and 3 , the Ends 20 , 21 of the strip line 16 guided underneath are connected to the two right dipole halves 4 of the dipoles 2 and 3 . The dipole halves 4 with the strip lines 15 and 16 connecting them are cut in one piece from an aluminum sheet and shaped by stamping. The center of the upper strip line 15 is connected to the inner conductor 13 of the coaxial line piece 9 , the lower strip line 16 to the outer conductor 10 , as shown in FIG. 2. In addition, a U-shaped balancing bracket 22 is provided at this transition between the coaxial line section and the symmetrical line, which is connected to the connection point between the inner conductor 13 and the strip line 15 and the ends of which are connected to the tube 8 of the coaxial line section 7 or the line below the strip lines 15 , 16 . are galvanically connected to the reflector 1 . The arrangement according to FIG. 2 acts as a balun.

Das gesamte Antennenfeld ist mit einer Haube 25 aus Kunst stoff, vorzugsweise Fiberglas, abgedeckt, die in Fig. 1 abgehoben dargestellt ist. Ihr Rand 26 ist mit dem Rand des Reflektors 1 verschraubbar. Die Höhe der Haube 25 ist so gewählt, daß im aufgesetzten Zustand ihre im wesentlichen ebene Oberseite 27 in einem Abstand von etwa 0,16 λ oberhalb der Dipolhälften 4 liegt. Auf der Innenseite der Haube 25 sind in dem Bereich zwischen den im Rechteck zueinander angeordneten Dipolhälften 4, also im Bereich oberhalb des vom Reflektor 1 nach oben abzweigenden Koaxialleitungsstückes 9, in einem vorbestimmten Muster verteilt kleine Metallbelag-Bereiche vorgesehen. Die kleinen quadratischen Metallbelag-Bereiche 28 besitzen beispielsweise eine Seitenlänge von 0,09 λ und sind in einem gegenseitigen Abstand von nur etwa 0,02 λ in einem in Fig. 1 dargestellten Muster auf der Innenseite der Haube 25 angeordnet. Der Abstand dieser in einem ausgewählten Muster verteilten Metallbeläge 28 von den Dipolhälften 4 und die Musterverteilung wird empirisch so gewählt, daß auch im oberen Frequenzbereich das Horizontaldiagramm die gleiche Breite besitzt wie im unteren Frequenzbereich. Durch diese Metallbeläge wird also eine konstante Diagrammbreite im Gesamtfre quenzband erzielt. Die Metallbeläge 28 werden vorzugsweise durch Aufspritzen eine Metall-Lackes (Leitsilber) auf der Innenseite der Haube 25 aufgebracht.The entire antenna field is covered with a hood 25 made of plastic, preferably fiberglass, which is shown lifted in Fig. 1. Its edge 26 can be screwed to the edge of the reflector 1 . The height of the hood 25 is selected so that its essentially flat upper side 27 is at a distance of approximately 0.16 λ above the dipole halves 4 in the attached state. On the inside of the hood 25 in the area between the dipole halves 4 arranged in a rectangle relative to one another, that is to say in the area above the coaxial line piece 9 branching off from the reflector 1 , small metal coating areas are provided in a predetermined pattern. The small square metal covering regions 28 have, for example, a side length of 0.09 λ and are arranged on the inside of the hood 25 at a mutual distance of only about 0.02 λ in a pattern shown in FIG. 1. The distance of these metal coatings 28 distributed in a selected pattern from the dipole halves 4 and the pattern distribution is chosen empirically so that the horizontal diagram also has the same width in the upper frequency range as in the lower frequency range. With these metal coverings, a constant diagram width is achieved in the overall frequency band. The metal coverings 28 are preferably applied by spraying on a metal lacquer (conductive silver) on the inside of the hood 25 .

Fig. 1 zeigt ein einfaches nur aus zwei Dipolen bestehendes Richtstrahl-Antennenfeld, mit dem gleichen Aufbau des Speise leitungssystems kann jedoch auch ein aus ingesamt vier nebeneinander angeordneten Dipolen bestehendes größeres Richtstrahlfeld aufgebaut werden, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Dazu ist es nur erforderlich, den Reflektor 1 entsprechend zu verlängern und dort nochmals die Dipolanordnung 2, 3 zu wiederholen und diese über das beschriebene Speiseleitungssystem zu speisen, wie dies gestrichelt durch das mit der gleichen Koaxial kupplung 6 verbundene Koaxialleitungsstück 7′ angedeutet ist. Die Wellenwiderstandsanspassung der beiden Leitungen erfolgt durch entsprechende Dimensionierung der Innen leiter 12, 12′. Fig. 1 shows a simple directional beam antenna field consisting only of two dipoles, with the same structure of the feed line system, however, a larger directional beam field consisting of a total of four dipoles arranged next to one another can also be built up, as is indicated by dashed lines in FIG. 1. To do this, it is only necessary to extend the reflector 1 accordingly and there to repeat the dipole arrangement 2 , 3 and to feed it via the feed line system described, as is indicated by dashed lines by the coaxial coupling piece 7 connected to the same coaxial coupling 6 '. The wave resistance adjustment of the two lines is carried out by appropriate dimensioning of the inner conductor 12 , 12 '.

Der Reflektor 1 besteht vorzugsweise aus nichtrostendem Edelstahl, die Schutzhaube aus Fiberglas, die Dipol hälften 4, die Außenleiterrohre 8, 10 und die Streifen leitungen 15, 16 aus wetterbeständigem Aluminium, die Innen leiter 12, 13 vorzugsweise aus versilbertem Messing. Die tellerförmigen Dipolhälften 4 sind über Schrauben an den Stützen 5 befestigt.The reflector 1 is preferably made of stainless steel, the protective cover made of fiberglass, the dipole halves 4 , the outer conductor tubes 8 , 10 and the strip lines 15 , 16 made of weatherproof aluminum, the inner conductor 12 , 13 preferably made of silver-plated brass. The plate-shaped dipole halves 4 are fastened to the supports 5 by means of screws.

Claims

1. directional antenna field for television broadcast and directional antennas with two spaced apart from each other in front of a reflector ( 1 ) arranged dipoles ( 2 , 3 ), which consist of plate-shaped dipole halves ( 4 ) and from a coaxial coupling ( 6 ) from one Coaxial line piece ( 7 ), a symmetry element ( 22 ) and one of this symmetry element to the dipoles ( 2 , 3 ) leading symmetrical line ( 15 , 16 ) are fed, characterized by the following features:

a) the outer conductor of the coaxial coupling attached to (6) Koaxialleitungsstückes (7) is designed as a tube (8) and mounted on the reflector (1);
b) at the end of the coaxial line piece ( 7 ) facing away from the coaxial coupling ( 6 ), a coaxial line piece ( 9 ) branches off from the reflector ( 1 ) into the space between the two dipoles ( 2 , 3 );
c) the tube ( 8 ) of the coaxial line piece ( 7 ) with the associated inner conductor ( 12 ) is extended from the branch ( 23 ) of the branching coaxial line piece ( 9 ) and forms a short-circuit line piece ( 11 );
d) the symmetrical feed line for the two dipoles ( 2 , 3 ) is formed by two strip lines ( 15 , 16 ) arranged one above the other and parallel to one another and at the same distance from the reflector ( 1 ) as the dipoles ( 2 , 3 ) above of the outer conductor tube ( 8 ), the ends ( 18 , 19 ) of one strip line ( 15 ) with one dipole halves and the other ends ( 20 , 21 ) of the other strip line ( 16 ) with the other dipole halves of the two dipoles ( 2 , 3 ) are connected while the center of one strip line ( 15 ) is connected to the end of the inner conductor ( 13 ) and the center of the other strip line ( 16 ) to the outer conductor ( 10 ) of the branching coaxial line piece ( 9 );
e) at the connection point between the inner conductor ( 13 ) and the upper strip line ( 15 ), a balancing bracket ( 22 ) is attached, which on both sides of the branching coaxial line piece ( 9 ) runs parallel to this down to the reflector ( 1 ) and is galvanically connected to it is;
f) the entire antenna field is covered with a plastic tub ( 25 ) attached to the edge of the reflector ( 1 );
g) a metal coating pattern ( 28 ) is provided on the bottom ( 27 ) of this trough ( 25 ) in the area between the dipoles ( 2 , 3 ) arranged in a rectangle.

2. Directional beam antenna field according to claim 1, characterized in that in front of the reflector ( 1 ) two further dipoles ( 2 , 3 ) are arranged with the same feed line arrangement, the respective ends of the two on the reflector ( 1 ) attached coaxial line pieces ( 7th , 7 ') are connected to a common coaxial coupling ( 6 ).

3. Directional beam antenna field according to one of the preceding claims, characterized in that the metal coating pattern ( 28 ) by metal paint surfaces are formed on the inside of the tub ( 25 ).