DE543480C

DE543480C - An antenna consisting of a wire rolled up in the shape of a screw

Info

Publication number: DE543480C
Application number: DES98249D
Authority: DE
Original assignee: Societe Francaise Radio Electrique
Current assignee: Societe Francaise Radio Electrique
Priority date: 1930-05-06
Filing date: 1931-04-23
Publication date: 1932-02-05
Also published as: BE379299A; GB357480A

Description

Bekanntlich hat der Empfang kurzer Wellen besonders stark unter Schwunderscheinungen zu leiden. Eine der Ursachen des Schwundes liegt in der Drehung der Polarisationsebene der auffallenden Wellen, die mehr oder weniger gut empfangen "werden, je nachdem sich diese Ebene mehr oder weniger von der Polarisationsebene unterscheidet, für die die Empfangsantenne konstruiert ist.It is well known that the reception of short waves is particularly strong under fading phenomena to suffer. One of the causes of the fading is the rotation of the plane of polarization of the striking waves that are more or less well received ", depending on whether this plane differs more or less from the polarization plane, for which the receiving antenna is designed.

Mit der Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung werden alle Wellen gleich gut empfangen, gleichgültig, welches ihre Polarisationsebene ist.With the antenna according to the present invention, all waves become equally good received, regardless of their plane of polarization.

Dieses erzielt man auf folgende Weise:This can be achieved in the following way:

Es sei ein erstes Antennenelement, ζ. Β. eine halbe Welle, senkrecht; eine einfallende Welle, deren elektrisches Feld einen Winkel η mit der Senkrechten bildet, wird dann eine EMK von der Form induzieren:Let be a first antenna element. Β. half a wave, vertical; an incident wave whose electric field forms an angle η with the vertical will then induce an emf of the form:

C₁ = A cos ω t cos φ, C ₁ = A cos ω t cos φ,

wobei ω die hochfrequente Schwingung und t die Zeit ist. Wenn eine Viertelwellenlänge hinter dieses Element ein zweites identisches, aber waagerechtes Element gelegt wird, so ist die in diesem induzierte EMK:where ω is the high frequency oscillation and t is the time. If a second identical, but horizontal element is placed a quarter wavelength behind this element, the EMF induced in it is:

e„ = A sin co t sin φ,
woraus sich ergibt: e "= A sin co t sin φ,
from which results:

^ei "\~^e-z = A fcoscoi cosg) -f- sin eof sin φ)
= A cos (ωί — φ). ^e i "\ ~ ^e -z = A fcoscoi cosg) -f- sin eof sin φ)
= A cos (ωί - φ).

Wenn man diesem zweiten Element im Abstand von einer Viertelwellenlänge, d. h. im Abstand von einer halben Wellenlänge hinter dem ersten Element, ein drittes Element folgen läßt, so ergibt sich wieder:If this second element is placed at a distance of a quarter wavelength, i. H. at a distance of half a wavelength behind the first element, a third element follows, it results again:

e~ = — A cos ω t cos φ. e ~ = - A cos ω t cos φ.

Für ein viertes Element im Abstand von einer Viertelwellenlänge hinter dem dritten, d.h. einer halben Wellenlänge hinter dem zweiten, ergibt sich wieder:For a fourth element a quarter wavelength behind the third, i.e. half a wavelength behind the second, this results again:

worausfrom what

e₄ = — A sin cot sin φ,
+e₄ = — Acos (cot — φ). e ₄ = - A sin cot sin φ,
+ e ₄ = - A cos (co t - φ).

Aus dem Vorstehenden erkennt man, daß die Elemente 3 und 4 entgegengesetzt zu den Elementen 1 und 2 geschaltet sein müssen, damit die EMK sich addieren.From the above it can be seen that the elements 3 and 4 are opposite to the Elements 1 and 2 must be switched so that the EMF add up.

Wenn man den Aufbau in diesem Sinne fortsetzt, kommt man zu einer xA.nordnung gemäß den Fig. 1, 2 und 3, wo Fig. ι eine Antenne perspektivisch,If one continues the structure in this sense, one arrives at an arrangement according to FIGS. 1, 2 and 3, where FIG. 1 shows an antenna in perspective,

Fig. 2 von der Seite undFig. 2 from the side and

Fig. 3 von oben zeigt.Fig. 3 shows from above.

In Fig. ι liegt das Element 1, das eine halbe Welle lang ist, in einer senkrechten Ebene, aber derart in dieser Ebene geneigt, daß die senkrechte Projektion des Punktes B auf die Waagerechte durch A eine Viertelwellenlänge hinter dem Punkt A liegt. Daraus folgt, daß in Fig. 2 der Winkel 0 von AB mit der Senkrechten BB' gleich 30⁰ ist.In Fig. 1 the element 1, which is half a wave long, lies in a vertical plane, but inclined in this plane in such a way that the vertical projection of point B on the horizontal through A is a quarter wavelength behind point A. It follows from this that in FIG. 2 the angle 0 of AB with the perpendicular BB 'is equal to 30 ⁰ .

Das Element BC (Fig. 1 und 2) liegt in einer waagerechten, zum Papier senkrechtenThe element BC (Fig. 1 and 2) lies in a horizontal, perpendicular to the paper

Ebene, aber in dieser Ebene derart geneigt, daß die Projektion des Punktes C auf die Ebene der Fig. 2 eine Viertelwellenlänge hinter dem Punkte B liegt, d. h., daß die EIemente BC mit der Waagerechten, die durch B geht und senkrecht zur Ebene der Figur steht, denselben Winkel von 30⁰ bildet. Und so weiter.Plane, but inclined in this plane in such a way that the projection of point C onto the plane of FIG. 2 lies a quarter wavelength behind point B , that is to say that the elements BC are positioned horizontally through B and perpendicular to the plane of the figure stands, forms the same angle of 30 ⁰ . And so forth.

Eine nach diesen Grundsätzen aufgebaute Antenne kann man dadurch definieren, daß man sagt, daß sie als Schraube ausgebildet wird, und zwar durch Aufwickeln eines Drahtes auf ein Prisma mit quadratischerAn antenna constructed according to these principles can be defined by the fact that it is said to be formed as a screw by winding one up Wire on a prism with square

Grundfläche von der Seitenlänge — cos 30⁰,Base area of the side length - cos 30 ⁰ ,

wobei die Achse des Prismas parallel der Fortpflanzungsrichtung der Wellen ist undwhere the axis of the prism is parallel to the direction of propagation of the waves and

jedes lineare Segment eine Länge gleich —every linear segment has the same length -

ao hat.ao has.

Man erkennt, daß diese Anordnung die oben aufgezählten Bedingungen erfüllt. Die in dem Element 2 induzierte resultierende EMK ist gegenüber der in dem Element 1It can be seen that this arrangement fulfills the conditions listed above. the Resultant emf induced in element 2 is opposite that in element 1

um — verschoben; die in dem Element 3 induzierte EMK ist in Gegenphase zu der in dem Element 1 (eine halbe Welle zurück) usw. Nichtsdestoweniger haben die in den EIementen 1 und 3 induzierten EMK die Tendenz, alle beide den Strom im Sinne der Pfeile entsprechend der Erregung bei stehenden Wellen zirkulieren zu lassen. (Die Stromphase kehrt sich bei jedem Stromknoten, d. h. bei jedem Scheitel, um.)by - postponed; the EMF induced in element 3 is in phase opposition to that in that Element 1 (half a wave back) etc. Nonetheless, those in the elements have 1 and 3 induced emf the tendency to both carry the current in the sense of the To circulate arrows according to the excitation in standing waves. (The The current phase is reversed at every current node, i. H. at every parting, um.)

Je mehr man die Zahl der einzelnen Elemente vergrößert, einen um so stärkeren Richteffekt erzielt man.The more you increase the number of individual elements, the stronger A straightening effect is achieved.

Denn für eine Welle, die senkrecht zur Ebene der Fig. 1 ankommt, bilden die Elemente AB, CD, EF, GH eine Aufeinanderfolge von Antennen, deren Wirkungen sich addieren. Desgleichen die Elemente BC, ED, FG, HI eine zweite Aufeinanderfolge rechtwinklig zur ersten mit einer Konzentration in der Scheitelebene. Da der Abstand längs dem Weg der Welle zwischen AB und CD eine halbe Welle oder zwischen AB und EF eine ganze Welle ist, wirkt eine solche Antenne als Reflektor in dem Sinne, daß sie ebenso gut Wellen empfängt, die von vorn zur Ebene der Figur, als solche, die von hinten kommen.This is because for a wave that arrives perpendicular to the plane in FIG. 1, the elements AB, CD, EF, GH form a succession of antennas whose effects add up. Likewise, the elements BC, ED, FG, HI are a second succession at right angles to the first with a concentration in the vertex plane. Since the distance along the path of the wave between AB and CD is half a wave or between AB and EF a whole wave, such an antenna acts as a reflector in the sense that it also receives waves coming from the front to the plane of the figure, than those who come from behind.

Die empfangene Energie kann durch eine geeignete Kopplung zweckmäßig in der Mitte des Leiters ABCDEFGHI abgenommen werden. The received energy can expediently be picked up by a suitable coupling in the middle of the conductor ABCDEFGHI.

Naturgemäß kann eine solche Antenne auch in gleicher Weise für Sendezwecke dienen. Ferner kann man auch die beschriebene Konstruktion um einen beliebigen Winkel und ihre Längsachse drehen, derart, daß die Elemente AB um BC nicht abwechselnd waagerecht und senkrecht, sondern schräg angeordnet sind. Die einzige zu erfüllende Bedingung ist die, daß die zu empfangende Strahlung parallel zur Achse dieser Schraube ist.Naturally, such an antenna can also be used in the same way for transmission purposes. Furthermore, the construction described can also be rotated through any desired angle and its longitudinal axis, in such a way that the elements AB and BC are not arranged alternately horizontally and vertically, but rather at an angle. The only condition to be met is that the radiation to be received is parallel to the axis of this screw.

Zur Vergrößerung der Richtwirkung kann man mehrere solche Antennensysteme kornbinieren. Several such antenna systems can be combined to increase the directivity.

Die Form eines einzelnen Schraubenganges ist beliebig; sie kann rund sein oder irgendein Polygon bilden. Wesentlich ist, daß die Länge der abgewickelten Spirale doppelt so groß ist wie die Wellenlänge und daß die Schraubensteigung gleich der Wellenlänge ist sowie daß die Achse der Schraube mit der der Fortpflanzung übereinstimmt. The shape of a single screw thread is arbitrary; it can be round or form any polygon. It is essential that the length of the unwound spiral twice as large as the wavelength and that the pitch of the screw is equal to the wavelength and that the axis of the screw coincides with that of the propagation.

Claims

Patent claims:

1. An antenna consisting of a wire rolled up in the form of a screw, thereby characterized in that the length of a screw thread is equal to two wavelengths and the pitch is equal to one Wavelength is selected.

2. Antenna arrangement according to claim i, characterized in that a plurality of individual antennas made of helical wires to form a directional system are combined.

1 sheet of drawings