DE451664C

DE451664C - Antenna system for directed wireless message transmission

Info

Publication number: DE451664C
Application number: DEM98281D
Authority: DE
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1926-04-30
Filing date: 1927-02-12
Publication date: 1927-11-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennen-Anlage für gerichtete drahtlose Nachrichten-Übermittlung. The invention relates to an antenna system for directional wireless communication.

Im allgemeinen haben solche Antennen Abmessungen in der Größenordnung mehrerer Wellenlängen, wobei sie auf ihre ganze Länge mittels Kabel an einer Anzahl von Punkten gespeist werden.In general, such antennas have dimensions on the order of several Wavelengths, being fed along their entire length by cables at a number of points.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung der Speiseleitungen, bei der die Reflexionen längs der Kabel auf ein Minimum verringert werden.The present invention relates to an arrangement of the feed lines in which the Reflections along the cable are reduced to a minimum.

Bei der einfachsten Antenne, bestehend aus einem einzelnen Draht, der durch einen Antennentransformator gespeist wird, und einem Kabel von einer Hochfrequenzquelle, werden Reflexionen im wesentlichen vermieden, wenn die Antennenabstimmung und die Kopplung des Transformators so einao gestellt sind, daß die effektive Belastung des Kabels am Antennenetide ein Widerstand ist, der numerisch gleich ist der Quadratwurzel des Quotienten, den man erhält, wenn man die effektive Induktanz durch die effektive Kapazität dividiert.The simplest antenna, consisting of a single wire through a Antenna transformer, and a cable from a high frequency source, Reflections are essentially avoided if the antenna tuning and the coupling of the transformer are done in this way are set so that the effective load on the cable at the antenna surface is a resistance, which is numerically equal to the square root of the quotient that one gets when one the effective inductance divided by the effective capacitance.

In der Folge wird dieser Widerstand, der natürlich gleich dem Wellenwiderstand ist,, durch das Symbol R₀ bezeichnet. Bei einem ausgedehnteren Antennensystem wird jedoch die Beseitigung der Reflexionen schwieriger. Man betrachte z. B. den Fall eines Antennensystems, bestehend aus vier Antennen, jede gespeist durch einen Antennentransformator, wobei die Primärwicklungen dieser Transformatoren paarweise durch zwei Längen von Zwillings-»Antennen«-Kabeln verbunden sind; diese Kabel seien miteinander an ihren Mittelpunkten durch eine Länge eines »Zwischen«-Zwillingskabels verbunden, das seinerseits an seinem Mittelpunkt durch einIn the following this resistance, which is of course equal to the wave resistance, is denoted by the symbol R _0. However, with a more extensive antenna system, the elimination of the reflections becomes more difficult. Consider e.g. B. the case of an antenna system consisting of four antennas, each fed by an antenna transformer, the primary windings of these transformers being connected in pairs by two lengths of twin "antenna"cables; these cables are connected to one another at their midpoints by a length of an "intermediate" twin cable, which in turn is connected at its midpoint by a

»Sender«-Zwillingskabel gespeist wird, das zu der Hochfrequenzenergiequelle führe."Transmitter" twin cable is fed that lead to the high frequency energy source.

Wenn bei einer solchen Anordnung die Antennenbelastungen wie oben eingestellt werden, entstehen an den Verbindungspunkten doch noch Reflexionen, die Veranlassung geben zu starken stationären Wellen in den Kabeln.If with such an arrangement the antenna loads are set as above reflections still arise at the connection points, the cause give too strong stationary waves in the cables.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen ίο solche stationäre Wellen in den »Sender«- Kabeln nahezu beseitigt und in den »Zwischen«- und »Antennene-Kabeln verringert werden.According to the present invention ίο such stationary waves in the "transmitter" - Cables almost eliminated and reduced in the »intermediate« and »antenna cables will.

In einem Kabel, in dem die Endbelastung nicht ein Widerstand ist gleich dem Wellenwiderstand R₀ entstehen stationäre Wellen, aber an Punkten des Kabels, eine Viertelwellenlänge entfernt, sind Strom und Spannung in Phase, d. h. an diesen Punkten ist die Wirkung der Belastung die eines reinen Widerstandes. Wenn man die Dämpfung vernachlässigt, falls an irgendeinem solchen Punkt der Wert dieses Widerstandes KR₀ In a cable in which the end load is not a resistance equal to the characteristic impedance R ₀ , stationary waves arise, but at points on the cable a quarter wavelength away, the current and voltage are in phase, i.e. at these points the effect of the load is that of a pure one Resistance. If one neglects the damping, if at any such point the value of this resistance KR ₀

ist, so wird er am nächsten Punkt — R₀, amit will be at the next point - R ₀ , am

nächsten KR₀ usw.next KR ₀ etc.

Bei dem oben besprochenen ausgedehnten Antennensystem ζ. B. wird, wenn die Antennenbelastungen so eingestellt werden, daß in den Antennenkabeln keine Reflexionen sind, die Belastung an den Zwischenkabeln an ihren Verbindungsstellen mit den Antennenkabeln V₂ R₀ sein; daher werden in den Zwischenkabeln stationäre Wellen auftreten.With the extended antenna system ζ discussed above. B. if the antenna loads are adjusted so that there are no reflections in the antenna cables, the load on the intermediate cables at their junctures with the antenna cables will be V ₂ R ₀ ; therefore, stationary waves will appear in the intermediate cables.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Kabel eine ungerade Zahl von Viertelwellenlängen lang gemacht, so daß die effektive Impedanz jedes Kabels am Verbindungspunkt im wesentlichen ein Widerstand ist, gleich der Anzahl solcher Kabel mal R₀. In accordance with the present invention, these cables are made an odd number of quarter wavelengths long so that the effective impedance of each cable at the connection point is essentially a resistance equal to the number of such cables times R ₀ .

Auf diese Weise veranlaßt die Impedanz dieser Kabel, die Verbindungspunkte verbinden, die an ihrem eigenen Verbindungspunkt parallel sind, eine effektive Belastung gleich der eines Widerstandes R₀ auf das nächste Kabel nach dem Sender zu, an dem Verbindungspunkt mit diesem Sender. • Man erkennt, daß, wenn zwischen dem Sender und jeder Antenne eine gerade Anzahl von Verbindungen besteht, die oben beschriebene Anordnung stationäre Wellen zwischen dem Sender und der nächsten Verbindungsstelle eliminiert.In this way the impedance of these cables connecting connection points which are parallel at their own connection point causes an effective load equal to that of a resistor R ₀ on the next cable after the transmitter, at the connection point with that transmitter. It can be seen that if there is an even number of connections between the transmitter and each antenna, the arrangement described above eliminates stationary waves between the transmitter and the next connection point.

Bei einer ungeraden ZaM von Verbinduingsstellen dagegen ist es nötig, entweder an dieser Verbindungsstelle einen Transformator vorzusehen oder die Antennenbelastungen _l (auf ^₂ R₀ bei dem beschriebenen System) und die Längen der Antennenkabel so einzustellen, daß sie die gewünschten effektiven Impedanzwerte an den Verbindungspunkten ergeben (2 R₀ im Falle des oben beschriebenen Antennensystems).In the case of an odd number of connection points, on the other hand, it is necessary either to provide a transformer at this connection point or to set the antenna loads _l (to ^ ₂ R ₀ in the system described) and the lengths of the antenna cables so that they have the desired effective impedance values at the connection points result (2 R ₀ in the case of the antenna system described above).

Die Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch an einem Antennensystem mit vier Antennen dargestellt.The invention is shown schematically in the drawing on an antenna system with four Antennas shown.

A₁ bis A± sind Antennen, die durch Kabelabschnitte ι bis 7 unter Vermittlung der Verbindungsleitungen T₁ bis T₃ gespeist werden. A ₁ to A ± are antennas that are fed by cable sections ι to 7 through the intermediary of the connecting lines T ₁ to T _3.

Wenn die Antennenbelastungen genau so eingestellt sind, daß in den Abschnitten 1 bis 4 keine stationären Wellen entstehen, bilden die beiden Abschnitte 1 und 2, parallel an der Verbindungsleitung T₁, eine Belastung ¹I₂ R₀ auf den Abschnitt 5. In gleicher Weise bilden die Abschnitte 3 und 4 eine Belastung ^x/₂ R₀ auf den Abschnitt 6. Es entstehen also stationäre Wellen in den Abschnitten 5 und 6.If the antenna loads are set precisely so that no stationary waves arise in sections 1 to 4, the two sections 1 and 2, parallel to the connecting line T ₁ , form a load ¹ I ₂ R ₀ on section 5. In the same way the sections 3 and 4 form a load ^x / ₂ R ₀ on the section 6. So stationary waves arise in the sections 5 and 6.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Abschnitte 5 und 6 nun ein ungerades Vielfaches, einer Viertelwellenlänge, so daß die effektive Impedanz jeder bei ihrer Verbindung T₃ im wesentlichen die eines reinen Widerstandes 2 R₀ ist.In accordance with the present invention, sections 5 and 6 are now an odd multiple, a quarter wavelength, so that the effective impedance of each at their connection T ₃ is essentially that of a pure resistor 2 R ₀ .

Die beiden Belastungen 2 R₀₁ parallel auf dem Abschnitt 7, bilden einen. Endwiderstand R₀, so daß keine stationären Wellen darin auftreten können.The two loads 2 R ₀₁ parallel on section 7 form one. Terminal resistance R ₀ , so that no stationary waves can occur in it.

In gleicher Weise kann die Erfindung auf ein Zuführungssystem mit jeder gewünschten Zahl von Verbindungsfeitungen und jeder gewünschten Anzahl von Abzweigungen an den Verbindungen angewendet werden.In the same way, the invention can be applied to a delivery system with any desired Number of connecting lines and any desired number of branches the connections are applied.

Die vorliegende Erfindung eignet sich ebenso für den Empfang als auch für das Senden drahtloser Signale.The present invention is suitable for reception as well as for Sending wireless signals.

Claims

Patent claims:

ι. Antenna plant for directional wireless Message transmission with several individual antennas, characterized in that the cable sections (5, 6) between the connection points of the antenna cables (i, 2, 3, 4) an odd one Multiples of a quarter wavelength are long.

2. Antenna system after. Claim 1, characterized in that transformers are provided at the end points of the antenna cables, by means of which the end loads can be precisely adjusted.

1 sheet of drawings.