DE540481C - Antennenanordnung zum Senden oder Empfang gerichteter kurzer Wellen - Google Patents

Description

Zur Aussendung gerichteter elektromagnetischer Wellen für die Zwecke der drahtlosen Telegraphic benutzt man in der Regel Antennensysteme, die aus mehreren in definier tem Abstand räumlich zueinander angeordneten Einzelantennen bestehen, denen in bestimmten Phasenbeziehungen zueinander hochfrequente Ströme zugeführt werden. Erfolgt beispielsweise die Speisung der in einer geraden Linie angeordneten Einzelantennen gleichphasig, was zweckmäßiger durch ein Parallelsystem bzw. ein verzweigtes System von Verbindungsleitungen mit der Hochfrequenzquelle geschieht, so erfolgt maximale Energieausstrahlung senkrecht zur Ebene des Antennensystems. Werden die Antennen derart gespeist, dai5 die zeitliche Phasendifferenz der hochfrequenten Ströme in zwei aufeinanderfolgenden Antennen gleich der Zeit ist. die die Raumwelle benötigen würde, um von der ersten Antenne zur benachbarten zu gelangen, die zeitliche Phasendifferenz also: Abstand der Antenne dividiert durch Lichtgeschwindigkeit, so findet einseitige Energieausstrahlung in der Längsrichtung des Antennensystems statt, ähnlich wie das bei einer sogenannten Wellenantenne ■ Beverage-Antenne 1 der Fall ist. Es bauen in diesem Fall gewissermaßen die Antennen eine im Raum . fortschreitende elektromagnetische Welle auf. Zur Speisung eines derartigen einseitig strahlenden Längsantennensystems hat man bereits ■ die Verwendung einer unverzweigten, gegebenenfalls mit Querverbindungen versehenen Doppelleitung vorgeschlagen, auf der sich zwecks Erzielung der gewünschten Phasenbeziehungen der Ströme in den mit ihr gekoppelten Einzelstrahlantennen die hochfrequenten Wellen mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen müssen. Als zweckmäßig für das Senden und Empfangen kurzer elektrischer Wellen hat sich dabei ein Antennensystem erwiesen, wie es in Abb. 1 dargestellt ist, das aus einer größeren Zahl von annähernd auf die Welle abgestimmter Antennendrähte 6 gebildet wird, die in im Verhältnis zur Wellenlänge kurzem Abstand hintereinander die Längsdrähte 2, 4 einer Doppelleitung quer verbinden. Diese Konstruktion ist praktisch und gibt außerordentlich gute Resultate. Sie hat jedoch noch den Nachteil, daß wegen der natürlichen Dämpfung der Sendeenergie die Energiestrahlung von jedem folgenden Oszillator geringer ist als die vom vorhergehenden Oszillator. Aus verschiedenen Gründen, von denen der eine der ist, daß der Längsstrom in der Doppelleitung am Ende bei nicht allzu großer Länge der Sendeleitung Null sein muß, ist es wünschenswert, daß die in den Queroszillatoren 6 fließenden Ströme in ihrer Stärke ausgeglichen werden. Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Energie den aufeinanderfolgenden Strahlern mit fortschreitend zunehmender Kopplung zugeführt wird. Dieses kann man leicht dadurch erreichen, daß man die Sendeleitungen nicht parallel anordnet, sondern etwas konvergieren läßt, wodurch die Energie den auf-

einanderfolgenden Strahlern an Punkten zugefiihri wird, die zunehmend einander näher liegen. Die Speiseleitungen sind auf diese Weise mit jedem Strahler wie mit der Primärwicklung eines Autotransformators verbunden, dessen Sekundärwicklung der Oszillator selbst ist; diese Transformatoren haben fin zunehmend größeres Spannungsübersetzungsverhältnis.

ίο Man kann sich die Wirkungsweise der Anordnung auch in der Weise erklären, daß auf den am Ende der Speiseleitung liegenden Oszillatoren, wo die Spannungsamplitude der Speiseströme bereits weiter herabgesunken ist, sich zwischen Punkten einer geringeren Entfernung die durch die Speiseleitung definierte Spannung ausbilden muß und daher auf allen Oszillatoren die gleiche Spannung pro Längeneinheit herrschen muß.

Es ist weiter wünschenswert, daß beim Senden die Phasenbeziehung in den aufeinanderfolgenden Stralilern etwas vorschreitend ist gegenüber der natürlichen Phasenverschiebung einer Welle im Raum in denselben Entfernungen, damit jeder Strahler einen zusätzlichen Strahlungsimpuls zu der Welle hinzufügen kann, die schon ausgesendet ist. Umgekehrt soll beim Empfang die Phase in den einzelnen Querdrähten etwas gegenüber der so natürlichen Phase der aufzunehmenden Wellen nacheilen, damit auf jede Antenne ein zusätzlicher kumulativer Impuls von der Welle im Raum aufgedrückt wird. Dieses läßt sich durch Anwendung von Regelimpedanzen in den Speiseleitungen erreichen. An Stelle besonderer Phasenregelimpedanzen in der Sendeieitung läßt sich derselbe Zweck ohne irgendwelche zusätzlichen Teile nur durch geeignete Abstimmung der Querdrähte erreichen. Die 4" einzelnen Strahler sind Kreise, die die Induktanz- und Kapazitanzbeziehung der Sendeleitung beeinflussen, und man kann durch leichtes Verstimmen dieser Oszillatoren gegenüber ihrem theoretisch richtigen Wert für die Arbeitswelle die Impedanz der Speiseleitungen ändern.

Die Erfindung ist schematisch in vier Abbildungen dargestellt.

In Abb. 2 besteht die Sendeleitung aus den beiden Leitern 2 und 4 und den Querstrahlern 6, die geeignet dicht nebeneinanderliegen. Ihr Abstand beträgt nicht mehr als Vi Wellenlänge; zweckmäßig ist der Abstand Vg Wellenlänge oder weniger. Die Gesamtlänge der Antenne soll so sein, daß der Strom in den Leitungen 2 und 4 am Ende auf Null gebracht ist. Würde man nur die Dämpfung berücksichtigen, so würde diese Forderung eine unendlich lange Antennenanordnung bedingen; es tritt jedoch eine Rückwirkung der Welle im Raum auf die Strahler auf, die beim letzten Strahler den Strom in den Zuleitungen auch bei nur endlicher Ausdehnung praktisch auf Null bringt. Beispielsweise war die Antennenlänge bei einer Ausführung von der Größenanordnung von zehn Wellenlängen. Die Leitungen 2 und 4 sind mit den aufeinanderfolgenden Strahlern 6 in allmählich zunehmendem Spannungsübersetzungsverhältnis gekoppelt.

Es ist schon darauf hingewiesen, daß es zweckmäßig ist, Phasenregelimpedanzen in der Energieübertragerleitung 2, 4 vorzusehen. Dieses kann sowohl durch geeignetes Verstimmen der Seitenstrahler 6 geschehen; es können auch, wie in den Abb. 3 bis 5 dargestellt ist, Verlängerungsspulen 10 (Abb. 3'), Verkürzungskapazitäten 12 (Abb. 4; in die Strahler 8 bzw. io eingeschaltet werden. Unter Umständen kann es sich als zweckmäßig erweisen, mit Hilfe von Spulen 16 und Kondensatoren 18 die Strahler 14 (Abb. 51 abzustimmen. Die Querstrahler können waagerecht, senkrecht oder schräg angeordnet sein. Normalerweise liegt die Antenne genügend hoch über dem Erdboden, so daß keine merkliche unausgeglichene Kapazität vorhanden ist, wenn senkrechte Strahler verwendet werden.

Die vorbeschriebene Antenne eignet sich go sowohl für Empfang als auch für Senden; wenn von Speiseleitungen gesprochen ist, so ist damit allgemein beim Senden die Zuführungsleitung für die Strahler und beim Empfangen die Zuführungsleitung für den Empfänger gemeint.

Claims (2)

1. Patentansprüche.

   i. Antennenanordnung zum Senden oder Empfang gerichteter kurzer Wellen, 10c dadurch gekennzeichnet, daß an eine über mehrere Wellenlängen in der Strahlungsrichtung sich ausdehnende, nach den Enden zu konvergierende Doppelleitung in im Vergleich zur Wellenlänge nahem Abstand voneinander gleich lange, vorzugsweise ungefähr ¹Z₂ Wellenlänge betragende Querstrahler galvanisch gekoppelt sind.
2. 2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ver- no Stimmung der Querantennendrähte, daß die Stromphase in jedem Draht gegenüber der entsprechenden Phase der längs der Antenne im Raum fortschreitenden Welle beim Sender etwas voreilt, beim Empfänger etwas nacheilt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen