DE443064C - Antenne mit Gegengewicht - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM 20. APRIL 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE

(G 53390 VIlI\2ict)

Telefunken Gesellschaft für drahtlose Telegraphie m. b. H. in Berlin.

Antenne mit Gegengewicht. Patentiert im Deutschen Beiche vom 13. März 1921 ab.

Es sind bereits Sendeantennen bekannt geworden, bei welchen durch Parallelschalten und gleichzeitige phasengleiche Erregung ge-

Auch sind Sendeantennen nicht mehr neu, bei welchen die Antenne in Kapazitätsfelder eingeteilt und für jedes Feld eine direkte

trennter Antennen der resultierende Erdwider- | und abgestimmte Verbindungsleitung nach der stand proportional mit der Zahl der parallel gegenüberliegenden Gegengewichtsfläche gegeschalteten Antennen verringert wird. schaffen ist. Diese Ausführung führt zwar

zu einer starken Reduktion der Erdverluste indessen hat sie den Nachteil, daß die einzelnen Ausgleichsleiter einzeln abgestimmt und bei Wellenveränderungen, daher einzeln umgestimmt werden müssen, was eine zeitraubende und elektrisch schwierige Operation bedeutet Außerdem müssen die Abstimmspulen außerhalb der Station im Freien angeordnet werden.

ίο Gemäß vorliegender Erfindung sollen dieselben Vorteile* wie mit diesen bekannten Antennen erreicht werden, jedoch mit dem Unterschied, daß Einzelabstimmungen und entfernt von der Station im Freien aufgestellte Spulen vermieden werden. Wie nämlich Versuche ergeben haben, treten die Hauptverluste eimer Antenne nicht, wie bisher angenommen wurde, um die Erdungspunkte herum auf bzw. werden sie beim Gegengewicht durch die Induktionsströme in der Erde hervorgerufen, sondern sie haben ihren Ursprung vielmehr darin, daß bei dem bisherigen Bau der Antenne, sei es mit Gegengewichten, sei es mit Erdungen, unnötigerweise erhebliche Ströme über größere Längen hin in der Erde geführt wurden. Diese Erdströme bedingten aber große Verluste der Antenne.

Über die Verteilung der Kraftlinien, die aus der Antennenfläche austreten, kann die stihematische Darstellung in Abb. 1 ein Bild geben. In der Abbildung gibt die Ordinate- die Höhe über dem Erdboden an, die Abszisse die Entfernung, längs dem Erdboden gerechnet, von der Projektion des 3VEttelpunktes der Antennenfläche, welche als Scheibe von 500 m Radius gedacht ist und eine Höhe von 200 m hat. Es tritt fast der gesamte Antennenstrom im Randbereich in den Boden. Die Rechnung ergibt, daß fast die Hälfte aller Kraftlinien außerhalb der Projektion C der Antennenfläche auf dem Boden c-d, also außerhalb b-c endigen. Die dadurch entstehenden Verluste hat man zu verringern versucht, indem man die Gegenfläche groß und gut leitend gemacht hat, so daß auch der vom Rande austretende Verschiebungsstrom als Leitungsstrom möglichst in der Gegenfläche und nicht im Erdboden weitergeführt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß allein durch Vergrößerung der Gegenfläche eine optimale Wirkung moch nicht zu erreichen ist, sondern zur Verringerung der Erdverluste und somit zur Verbesserung des Wirkungsgrades eine Antennenanlage mit Gegengewicht so beschaffen sein muß, daß die einzelnen Flächen des Gegengewichtes unter den Stellen der Antennenfläche angeordnet werden, wo die Stromdichte am größten ist, daß ferner jeder Flächenteil mit dem Sender durch eine metallische, möglichst verlustfreie Zuführung verbunden wird, wobei die Zuführungen so zu bemessen sind, daß jede gerade so viel Strom von dieser Fläche zum Sender führt, als aus der zügehörigen Antennenfläche Kraftlinien austreten. Die Leitungen sind in einer größeren Entfernung vom Erdboden zu führen, damit sie eine geringe Kapazität besitzen. Es gelten, wie ersichtlich, für eine Antennenanlage mit Gegengewicht dieselben Gesichtspunkte wie bei der Erdung einer Antenne.

Die Erfindung besteht also in erster Linie darin, diese Ströme/, welche beim Schwingen der Antenne auftreten müssen und dem Ausgleich der geladenen Kapazitätsfläche entsprechen, auf unmittelbar metallischem und verlustfreiem Wege und nicht mehr durch den Erdboden den zugeordneten Kapazitätsfeldem zuzuführen.

Während nun früher die Führung durch vertikale Leitungen erfolgt, welche die Kapazitätsgegenflächen direkt verbinden, werden nach der vorliegenden Erfindung unter der Antenne bzw. über ihre Fläche hinausragend kapazitive Gegenflächen angeordnet und diese in bezug auf die Stromzuführung in voneinander unabhängige Flächenteile zerlegt. Jeder dieser Flächenteile wird direkt durch eine metallische Leitung mit dem Sender verbunden, und der Strom eines jeden FlächenteilesF, entsprechend der Abb. 2, wird auf einem ganz direkten Wege W dem Sender zugeführt. Der Strom von diesem Flächenteil fließt also nicht mehr durch die Erde entsprechend den alten. Anordnungen. Auf diese Weise ist für jede Gegenfläche eine Stromleitung zum Sender vorhanden, und jede Fläche führt nur so viel Strom, als ihr aus der entsprechenden Antennenfläche zukommt. Denn würde sie mehr führen, d.h. auch noch Strom führen, der einer anderen Antennenfläche zukommt, so würde dieser Strom auch erst wieder aus der Gegenfläche hinaus in die Erde hinein fließen müssen und wieder erst nach einem längeren Weg in der Erde bis unter die betreffende andere Gegenfläche, welcher dieser Strom zugehört,'und von hier aus erst nach der zugeordneten Antennenfläche, Es wären also durch Ausgleichsströme im Erdboden wieder Erd-Verluste vorhanden. Sowohl bei Wellenänderungen wie bei der erstmaligen Abstimmung erfolgen die notwendigen Änderungen an Selbstinduktionen oder Kapazität nur im Sta-(ionshaus selber, und alle Abstimm eiern eilte sind vor den Einflüssen der Witterung geschützt. Über die günstigste Anlage der metallischen Verbindungsleitungen ist folgendes zu sagen:

Abb. 2 zeigt eine Antenne, welche aus den beiden kreisrunden Flächen Ά und B besteht, wobei die untere Fläche einen größeren

Claims (5)

1. Durchmesser erhält als die obere, damit das elektrische Feld der oberen Fläche möglichst von der Erde abgeschirmt wird.
2. Denkt man sich beide Flächen in eine gleiche ZaIiI Sektoren unterteilt, so werden nach der Erfindung mehrere Ausgleichsleitungen V, W so angelegt, daß die elektrischen Ladungen der beiden Flächen sich auf möglichst direktem, metallischem und verlustfreiem Wege ausgleichen.
3. Verfolgt man die KapazitätsverLeilung über die obere Flächet längs eines beliebigen Durchmessers, z. B. M-N, so findet man eine Verteilung, wie sie für die linke Hälfte in dem direkt darüber gezeichneten Diagramm D dargestellt ist.
4. Die größte Stromdichte lieg) hiernach für diesen und für jeden anderen Durchmesser auf einer Kreislinie
5. 5. Der direkteste Ausgleich mit kürzesten Wegen für den Strom innerhalb des Sektors tritt dann ein, wenn die Ausgleichsleitungen an einen Punkt dieser Kreislinie S in jedem Sektor geführt sind.

   Die Kapazitätsverteilung auf der unteren Fläche ist nicht so einfach der Rechnung zugänglich. Es ist aber anzunehmen, daß auch hier eine Kreislinie T vorhanden ist, in welcher die größte Dichte des eintretenden Verschiebungsstromes für jeden Sektor liegt, und daß auch diese Linie ziemlich am äußeren Rande der unteren Fläche verläuft.

   Während nun bei den bisherigen zentralen Verbindungen der Antennenflächen, d. h. Verbindungen zwischen den Mittelpunkten der beiden Flächen, die Ströme in beiden Flächen die gesamte Drahtlänge dieser Flächen in radialer Richtung durchlaufen mußten, um schließlich dort zu enden, wo sie entsprechend der Ladungsverhältnisse der beiden Flächen hingehören, werden sie bei dieser neuen Art der Verbindungsleitungen direkt an den Ort geführt, wo sie gemäß der Lage und Größe der Kapazitätsfläche bzw. des elektrischen Feldes endigen wurden. Durch den Fortfall aller unnötigen Wege werden aber nicht nur Kupferverluste gespart, sondern es wird vor allen Dingen vermieden, daß bei Gegengewichtsanlagen unnötig große Ströme, parallel zur Erdoberfläche geführt, in der schlecht leitenden Erde Verlustströme induzieren und so durch die Erde als schlechteres Dielektrikum Verluste hervorgerufen werden.

   Solange in der oberen Fläche die Leitungsverluste gänzlich vernachlässigt werden können, wird der Unterschied dazwischen, ob die Zuleitungen zur oberen Fläche zentral oder an die Stellen der größten Kapazität heranführen, gering sein. Wenn dagegen die obere Fläche zum Teil aus schlecht leitendem Material besteht (Stahldrähten), so wird auch hier die Verteilung der Zuleitungen im Sinne der Erfindung notwendig sein. Bei der unteren Fläche dagegen wird die Verteilung naclh' den Stellen größter Kapazität immer notwendig sein, und zwar gleichgültig, ob die untere Fläche im ganzen oder unterteilt als isolierles Gegengewicht ausgeführt oder an ihrer Stelle die Leitfähigkeit der Erde mit zahlreichen Erdplatten ausgenutzt wird.

   Ähnlich wie bei einer symmetrischen Antenne ist auch bei jeder beliebigen unsymmetrischen die größte Kapazität am Rande. Auch hier kommt es also darauf hinaus, die metallischen, direkten Ausgleichsleitungen in die Nähe des Randes zu führen. Selbst bei erheblichem Widerstand der Ausgleichsleitungen spielt der vermehrte Kupferwiderstand nur eine kleine Rolle gegenüber der Verminderung der Erdverluste durch den Fortfall der Ausgleichsströme in der Erde.

   Wenn die Flächen eine sehr große Ausbreitung haben, so wird es zweckmäßig sein, die einzelnen Abschnitte in Richtung vom Mittelpunkt nach dem Rand noch mehrfach zu unterteilen, und zwar möglichst so, daß alle Teile annähernd gleiche Strombeträge erhalten. Dies gelingt wiederum dadurch, daß die Kapazitätsverteilung ermittelt und zu Punkten gleicher Kapazität die Ausgleichsleitungen gezogen werden. Eine Isolation der Gegenge- go wichtsfelder gegeneinander erbringt den Vorteil, daß die Erdverluste im vollkommensten Maße überwunden werden.

   Pa τ κ ν τAnspruch:

   Antenne mit Gegengewicht mit geringem Erdverlust, dadurch gekennzeichnet, daß die unter der Antenne angeordnete bzw. über sie hinausragende kapazitive Gegenfläche in voneinander in bezug auf die Stromzuführung unabhängige leitende Flächenteile zerlegt ist, daß ferner jeder Flächenteil mit dem Sender durch eine metallische direkte, möglichst verlustfreie Zuführung von geringer Kapazität verbunden und daß schließlich jede elektrische Zuführung so bemessen ist, daß sie gerade so viel Strom führt, wie der elektrischen Ladung der zugehörigen Teilfläche im Άη-tennenfelde entspricht, so daß Ausgleichsströme im Erdboden zwischen den einzelnen leitenden Flächen vermieden werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.