DE478394C - Antennenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Antennenanlagen und betrifft Einrichtungen, durch welche der Energieverlust durch die in den Tragteilen der Antenne induzierten Ströme ausgemerzt oder auf ein Mindestmaß gebracht und die Antenne zweckmäßig und ■wirkungsvoll isoliert wird.

Bei Erregung der Antenne werden in Masten und Tragteilen, Spannseilen u. dgl.

Schwingungen induziert, deren Phase entgegengesetzt der des Antennenstromes ist und die deshalb zu einer Verminderung der von der Antenne ausgestrahlten Energie führen, was durch ein Anwachsen des scheinbaren Widerstandes der Antenne in Erscheinung tritt.

Es ist bei Antennenanlagen vorgeschlagen, Induktanzen oder Kapazitäten oder beides zwischen Mast und Erde oder zwischen

ao Mast und Luftleiter oder beiden anzuordnen und diese Mittel so zu bemessen, daß der vom Mast zur Erde fließende Strom vermindert wird oder daß auch die Phase der Ströme gegenüber der Antenne so modifiziert wird, daß ihre Strahlung zusätzlich zur Antennenstrahlung erfolgt.

Die Erfindung führt dieses Problem weiter, als es durch derartige, dem Zufall ausgesetzte Anordnungen geschehen kann, indem sie jedem Mast und vorzugsweise auch den Spannseilen derartige elektrische Eigenschaften verleiht, daß diese Teile einen elektrischen Stromkreis bilden, der praktisch in Resonanz mit dem Antennenstrom steht und mit der Antenne selbst ein vollständiges und wirksames Ausstrahlungssystem bildet, dabei gleichzeitig die Antenne wirksam isoliert, die gegebenenfalls elektrisch leitend mit der Mastspitze verbunden werden kann, d. h. ohne Zwischenschaltung von Isolatoren.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung praktisch dadurch erreicht, daß man den Mast mit einem Käfig oder Überzug aus gut leitendem Stoff überzieht, beispielsweise mit einem Käfig aus Kupfer drahten. Hierdurch werden in Verbindung mit geeigneter Impedanzbelastung die erwähnten elektrischen Eigenschaften erzielt, d. h. es wird bewirkt, · daß die induzierten Mastströme im wesentlichen in Phase mit den Luftströmen im Luft- 5ό draht sind. Es ist für Traggerüste von Luftleitern vorgeschlagen worden, eine Isolierung statt durch Einschaltung eines hohen Widerstandes dadurch zu erzielen, daß man die Impedanz des Mastes gegen Durchgang von Schwingungen sehr hoher Frequenz derart erhöht, daß praktisch kein Strom von nennenswerter Größe fließen kann.

Die Erfindung ist durch die Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.

Abb. ι und 2 sind schematische Darstellungen des elektrostatischen Feldes an der Antenne;

Abb. 3 veranschaulicht schematisch die Spannungsverteilung auf Antenne und Tragteile;

Abb. 4 gibt schematisch eine Anordnung von Belastungseinrichtungen am Tragteil an: Abb. 5 ist die schaubildliche Darstellung eines Antennensystems;

Abb. 6 und 7 veranschaulichen Einrichtungen zur Veränderung der Belastung eines Tragteils, und

Abb. 8 ist das Schema einer Antennenanlage mit Tragteilen gemäß der Erfindung. In Abb. ι bis 3 ist die Antenne beispielsweise durch eine parallel zur Erde angeordnete Scheibe 1 angedeutet. Es ist dabei in Abb. ι mit 3 das elektrostatische Feld bezeichnet, das die Antenne 1 und den abwärts geführten Leiter 2 umgibt, wenn keine Tragteile, Spannvorrichtungen o. dgl. vorhanden sind. Die Einwirkung eines leitenden Stiitzteiles oder Mastes 4 in der Nähe der Antenne zeigt Abb. 2. Die Linien 5 gleicher Spannung sind in der Mastebene zusammengedrängt auf den Spalt 6 zwischen Antenne und Mastspitze, was eine sehr hohe elektrische Beanspruchung des Spaltes andeutet. Abb. 3 veranschaulicht die Wirkung der Induktion eines Stromes im Mast, der in Phase mit dem Antennenstrom ist. Ist die Antenne erregt, so möge die Spannungsverteilung an ihr in einem beliebigen Augenblick, beispielsweise wenn sich das obere Ende auf Höchstspannung befindet, durch die Kurve 7 dargestellt sein, die die Spannungsverteilung längs der Abwärtsleitung 2 darstellt, ferner durch die Kurve 8, die die Spannungsverteilung längs des Oberteiles der Antenne darstellt und die eine Fortsetzung der Kurve 7 bildet, hier jedoch zwecks Veranschaulichung nach einer anderen Achse gezeichnet ist. Sind Maststrom und Antennenstrom in Phase, so findet ein Spannungsabfall längs des Mastes statt, .und da dieser Abfall im wesentlichen in Phase -mit der. Antennenspannung ist, so wird er gänzlich oder teilweise der Spannung an der Antennenoberseite das Gleichgewicht halten. Die tatsächliche Spannungsverteilung längs des Mastes hängt von dar Mastkonstruktion, dem Verfahren der Masterregung und der gleichen Variablen a"b. Ist der Mast am Fuß mit Erde verbunden und befindet er sich in elektrischer Resonanz mit der Antenne, so möge die Spannungsverteilung durch die Kurve 9 wiedergegeben werden. Im geschilderten Fall ist eine Isolation der Antenne nur mit Rücksicht auf den Spannungsunterschied zwischen Mastspitze und Antennenspitze notwendig; sind die Spannungen an beiden Teilen gleich, so ist gar keine Isolation der Antenne notwendig. Die Erregung des Mastes kann auf beliebige Weise erfolgen. Beispielsweise kann er unabhängig mit der die Antenne speisenden Energiequelle verbunden oder induktiv oder kapazitiv mit der Antenne gekoppelt werden, und im letzteren Falle wird die kapazitive Kopplung vorzugsweise zwischen Mastspitze und Antennenspitze erfolgen. Er kann auch elektrisch mit der Antenne durch Verbindung von Punkten gleichen Potentials verbunden werden. In diesem Falle erfolgt zweckmäßig eine Verbindung der Mastspitze mit der Antennenspitze. Die Maste gemäß der Erfindung sind nun in Resonanz mit der Antenne dadurch gebracht, daß ihnen durch geeignete Konstruktion ein sehr niedriger Widerstand gegeben ist und daß sie in der erforderlichen Weise magnetisch belastet werden, z. B. durch den Mast umgebende Ringe aus fein unterteiltem Eisen, die bei Radiofrequenz zu arbeiten vermögen. Diese Belastungseinrichtungen können zu kleinen Einheiten zusammengebaut und über erhebliche Längen des Mastes in der in Abb. 4 angedeuteten Weise verteilt werden. In Abb. 4 sind mit 10 die Ringe aus unterteiltem Eisen bezeichnet. Sie können einzeln vom Mast abgestützt werden, so daß sie sich auf dem gleichen Potential befinden wie die Mastteile, in deren nächster Nähe sie liegen. Beispielsweise können sie durch Tragarme oder Tragstücke 11 gehalten werden. Der Wert der Induktanz, die erforderlich ist, um die Belastung herbeizuführen, kann dadurch herabgesetzt werden,; daß man Kondensatoren 12, wie in punktierten Linien angedeutet, in Brücke zu den hochinduktiven Mastteilen anordnet.

Abb. 5 zeigt eine= andere Methode der Belastung des Mastes 4, der in bekannter Weise auf einem Isoliersockel 13 ruht und durch Erde über eine Spule 14 verbunden ist, die so eingestellt ist, daß der Mast in Resonanz mit der Antenne 1 steht. Die Maste können auch am Fuß miteinander elektrisch leitend verbunden und durch eine gemeinsame Belastungsspule geerdet werden. Ist ein Abwärtsleiter vorhanden, so kann die gemeinsame Spule gleichzeitig für diesen Leiter Verwendung finden. Es können längs des Mastes auch eine oder mehrere isolierende Unterbrechungen angeordnet sein, die durch Belastungsspulen überbrückt sind.

Die Maste werden insbesondere durch Leiter gutleitend gemacht, z. B. durch Kupferleiter, die an ihnen entlanggeführt sind. Eine Anzahl von solchen Leitern, die rings um den Mast angeordnet und von ihm entfernt sind, wo es notwendig ist, kann zu die-

_t sem Zweck Anwendung finden. Sie bilden somit eine Art Käfig, der den Mast ganz oder teilweise einschließt. Vorzugsweise können die Leiter mit dem Mast in seiner ganzen Länge in elektrischer Verbindung stehen. Sie können aber auch isoliert und an manchen Punkten mit ihm verbunden sein. Gegebenenfalls können die Leiter rings um den Mast seiner Länge nach versetzt sein, ίο Eine zweckmäßige Art der Belastung einer Antennenanlage gemäß Abb. 5 besteht darin, daß die Belastungsspulen mit Abzweigungen versehen sind, wodurch Teile davon durch Schalter ein- oder ausgeschaltet werden können, die von einem entfernt gelegenen Punkt in Tätigkeit gesetzt werden, so daß aus der Ferne, z. B. von der Kraftstation aus, die Induktanz des Maststromkreises gleichzeitig und augenblicklich geändert werden kann. Etwa ei forderliche Feineinstellungen können durch Einstellung der Induktanz an einem beliebigen Einzelmast oder vorzugsweise durch Einstellung der Induktanz im Abwärtsleiter erfolgen.

Erfolgt die Belastung des Mastes durch herumgelegte Eisenringe, so kann auf den Eisenkern 10 auch eine Sekundärwicklung 15 aufgebracht und die induktive Wirkung im Mast kann dadurch geändert werden, daß ein äußerer Widerstand, z. B. die Impedanz 16, verändert wird. Wird der stark induktive Teil des Mastes durch einen Kondensator in der vorbeschriebenen Weise überbrückt, so kann die Abstimmung auch durch Veränderung der Kapazität dieses Kondensators 12 erfolgen, wie in Abb. 7 schematisch veranschaulicht ist.

Der Mast selbst wird eine gewisse Spannung gegen Erde haben, die insbesondere in den oberen Teilen hoch sein wird. Finden Maste mit Abspannungen Anwendung, so müssen auch die Abspanndrähte gegen den Mast isoliert werden, und die Isolation muß der hohen Spannung am Angriffspunkt des Spannseiles gewachsen sein. Diese können in der gewöhnlichen Weise voneinander isoliert sein, beispielsweise durch Anbringung einer Mehrzahl von Isolierunterbrechungen über ihre Länge hin. Zweckmäßig ist die Ab.

spannung in Abschnitte durch Isolierunterbrechungen zerlegt, und diese Abschnitte sind elektrisch durch Veränderung der Kapazität gegeneinander, gegen Antenne und Erde abgestuft. Statt dessen kann die Abstufung in ähnlicher Weise erfolgen, wie es oben bezüglich der Maste geschildert wurde, nämlich indem Ströme darin induziert werden. Ein zweckmäßiges Belastungsverfahren der Abspanndrähte ist die Verteilung der Belastungsspulen über ihre Länge. In Abb. 8 ist die Antenne 1 als Dreiecksnetz dargestellt, das in erster Linie durch drei Kopfverspannungen 17 getragen wird, die ihrerseits durch drei Maste 4 getragen werden. Die Maste werden durch Zwischenspanndrähte 18 gehalten, die sich von einem Mast zum anderen erstrecken, und durch Abspanndrähte 19 mit Belastungsspulen 20. Im dargestellten Beispiel ist ein Satz von drei Abspannseilen für jeden Mast vorgesehen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   •i. Antennenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Maste mit einer Impedanzbelastung derart versehen und mit einem den Wechselstromwiderstand herabsetzenden Kupferdrahtkäfig oder einem anderen Leiter derart leitend verbunden sind, daß die in den Masten induzierten Ströme mit dem Antennenstrom völlig oder annähernd in Phase sind und die Antennenausstrahlung vergrößern.
2. 2. Antennenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl isolierender Unterbrechungen des Mastes, die durch feste oder veränderliche Induktanzen überbrückt sind.
3. 3. Antennenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Ringe (10) aus (Hochfrequenz-) magnetischem Material, die den Mast umschließen und die gegebenenfalls zusätzlich abgestimmt sind, beispielsweise durch feste oder veränderliche Kondensatoren (12) oder Sekundärwicklungen (15) mit fester oder variabler Impedanz (z. B. Induktanz 16).
4. 4. Antennenanlage nach Anspruch. 2, gekennzeichnet durch einstellbare Kon- ioo densatoren, die in Brücke zu hochinduktiven Teilen des Mastes geschaltet sind (Abb. 7).
5. 5. Antennenanlage nach Anspruch 1

   bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masten am Fuße isoliert und an einem gemeinsamen Punkt an Erde und das Gegengewicht angeschlossen oder damit über eine gemeinsame Spule verbunden sind (Abb. 8).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen