DE519903C

DE519903C - Kurzwellenantenne mit ungerichteter Wirkung

Info

Publication number: DE519903C
Application number: DEST46812D
Authority: DE
Original assignee: STAATLICHER ELEKTROTECHNISCHER
Current assignee: STAATLICHER ELEKTROTECHNISCHER
Priority date: 1929-01-04
Filing date: 1929-12-11
Publication date: 1931-03-11

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 11. MÄRZ 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M519903 KLASSE 21 a* GRUPPE

Kurzwellenantenne mit ungerichteter Wirkung Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Dezember 1929 ab

Je kleiner die Periode eines Oszillators ist, desto kleiner sind auch seine Abmessungen. Dieses allgemeine Gesetz bedingt eine spezifische Schwierigkeit beim Aufbau von Kurzwellenantennen mit ungerichteter Wirkung für große Leistung, die bis jetzt immer als ein Oszillator, z. B. Dipol, ausgebildet wurden. D ie Vergrößerung der Strahlungsenergie eines derartigen Oszillators erfordert, daß in diesem ein großer Vorrat an Schwingungsenergie konzentriert wird, während seine kleinen Dimensionen übermäßige Spannungsunterschiede bedingen, welche bedeutende Verluste in Isolatoren oder sogar die Bildung des Koronaeffektes usw. verursachen.

Die einzige Möglichkeit, diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist der Aufbau einer zusammengesetzten Antenne, die aus mehreren elementaren Oszillatoren besteht und einen großen S trahlungswiderstand besitzt.

Die Verwendung von zusammengesetzten Antennen ist bereits bekannt, aber nur auf dem Gebiet der gerichteten Wellensender.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine zusammengesetzte Kurzwellenantenne mit ungerichteter Wirkung z. B. für Rundfunkzwecke, bei der die horizontalen Oszillatoren miteinander durch abstimmbare Lecher-Systeme verbunden sind.

Das Wesen der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erklärt.

Die Antenne (Fig.: 1) besteht aus η horizontalen Oszillatoren, die ein regelmäßiges Polygon bilden. Die Oszillatoren sind in Reihe miteinander durch im wesentlichen vertikal orientierte Lecher-Systeme mit verstellbaren und zur Abstimmung dienenden Brücken verbunden. In Fig. 2 sind zwei Glieder einer solchen Antenne dargestellt. Die Strombäuche fallen abwechselnd auf die Mitten der horizontalen Oszillatoren und auf die verstellbaren Brücken m. Es sind daher alle Oszillatoren in Phase; die Länge dieser Oszillatoren braucht nicht unbedingt gleich einer halben Wellenlänge zu sein. Sie kann auch bedeutend kleiner sein. In diesem Fall erhält man nur eine gleichmäßigere Stromverteilung längs des Polygonumfanges, wie dies in Fig. 2 durch punktierte Linien angegeben ist.

Es ist klar, daß eine derartige Antenne eine Änderung der Abstimmung innerhalb breiter Grenzen und hiermit auch die Änderung des

Verhältnisses des Umfanges p des Polygons zur Wellenlänge zuläßt.

Die Ankopplung der Antenne wird mittels an .ein oder mehrere Punktpaare angesehlossener Speiseleitungen L bewerkstelligt. Die räumliche Strahlungsverteilung und der Strahlungswiderstand einer derartigen Antenne hängt von der Anzahl η der Oszillato-

, = 6ο Tr²

²J. ren und von dem Verhältnis des Umfanges des Polygons/? zur Länge der Welle λ ab.

Wenn man bei konstantem p und λ die Zahl η vergrößert und zugleich die Zahl eines jeden Oszillators verkleinert, so kommt man zu einem bestimmten Grenzfall. Für diesen Grenzfall ist der Strahlungswiderstand durch die Formel gegeben:

λ(4)+λ(4) + - "■

wobei /.j. J. usw. die Besselschen Funktionen der 3., 5. usw. Ordnung bedeuten.

Für -.- = 2 erhält man aus dieser Formel 2?_s = .133012.

6-gleich

Vektors E φ und

*·"(ΐ)+ΜτΗ

Die Größe des elektrischen im Punkt ß, dessen Breite dessen Abstand vom Antennenmittelpunkt gleich, /"ο ist, kann man berechnen aus der Formel:

sin ω I t—'S.

In dieser Formel ist E in Mikrovolt pro m, i_a in Ampere und r₀ in km ausgedrückt." Wie eine weitere theoretische Untersuchung zeigt, kann man die Verteilung des Vektors E in der Vertikalebene (in Abhängigkeit vom Breitenwinkel φ) mittels eines Spiegels ändern, der durch eine konzentrisch mit der ersten Antenne angeordnete andere, ähnliche Antenne von einem etwas kleineren Radius gebildet ist.

Da die Phase des Vektors E im Punkt α durch den Abstand r₀ bestimmt ist, der für die Antenne und den Spiegel der gleiche ist, so wird die Phasendifferenz der von der Antenne und von dem Spiegel ausgehenden Schwingungen überall gleich der Phasendifferenz der Ströme in der Antenne und im Spiegel sein oder sich von dieser um π unterscheiden.

In Fig. 3 ist beispielsweise die für den Fall

£-=15 berechnete Strahlungsverteilung dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich, bildet die Strahlung eine Reihe der Maxima und Minima, ist gleich Null für φ = o.o°, bildet aber bei 83° ein Maximum.

Durch Beobachtungen von Meissner (Jahrbuch der drahtlosenTelegraphieundTelephonie, Bd. 32, Heft 4, Seite 113 ff.) ist eine derartige Strahlungsverteilung nicht vorteilhaft, da die vorteilhafteste Richtung eines Strahlenbüschels die horizontale Richtung ist.

Mit Hilfe des oben angegebenen Spiegels kann man dieses Maximum unterdrücken.

Da bei φ = 83° das Argument J₁ für die Antenne mit Radius ρ und für den Spiegel mit Radius Q₁ fast dasselbe ist — d. h. ihre

Differenz —£- (ρ—^₁) cos φ infolge des nur unbedeutenden Betrages von cos φ klein ist —, so müssen, um die Strahlung in der Nähe des Zenites zu unterdrücken, der Antenne und dem Spiegel entgegengesetzte Phasen erteilt werden.

Allgemein gesprochen kann man durch verschiedenartige Kombination der Radien, der Phasen und der Amplituden der Antenne und des Spiegels oder der Spiegel (man kann mehrere nehmen) nach Wunsch verschiedene Strahlungsverteilungen erhalten.

Man kann sich von zusätzlichen Minima auch ohne die Verwendung des Spiegels befreien, wenn man in geeigneter Weise die

Größe -γ-- ρ cos φ wählt. Wenn man z. B.

diese Größe gleich 2 cos φ wählt, so daß also der Umfang gleich doppelter Wellenlänge ist, so kann man sich vom unerwünschten Maximum befreien und die in der Fig. 4 dargestellte Verteilung erhalten.

Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist die intensivste Strahlung für diesen Fall im Intervall φ = ο bis ψ= ζο° enthalten.

Eine solche Beziehung weist z. B. mit großer Annäherung eine Antenne auf, die aus acht Oszillatoren, je ¹J₄ λ lang, besteht.

Claims

Patentansprüche:

1. Kurzwellenantenne mit ungerichteter Wirkung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 11 hintereinander geschalteten, ein Polygon bildenden horizontalen Oszillatoren besteht, die miteinander durch abstimmbare Lecher-Systeme verbunden sind.

2. Antennenanordnung aus zwei oder mehreren konzentrischen, nach Anspruch 1 gebildeten Antennen.

3- Antennenanordnung nach Anspruch 2 mit zwei konzentrischen Antennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromphasen in diesen Antennen entgegengesetzt gerichtet sind.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Wahl des Verhältnisses ~ (wobei ρ den Antennenradius und X die Wellenlänge bedeutet), daß unerwünschte Strahlungsmaxima beseitigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen