DE565418C - Richtantenne - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
30. NOVEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE

R 84262 VIII φι al·

Radio-Austria Akt.-Ges. in Wien Richtantenne

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. März 1932 ab

Es ist bekannt, sogenannte Richtantennen dadurch zu bilden, daß eine Reihe von schwingenden Leitern (Dipolen) in einem bestimmten gegenseitigen Abstande in einer Vertikalebene angeordnet und gleichphasig erregt werden. Es ist vorgeschlagen worden, die einzelnen Dipole in Abständen von etwa einer halben Wellenlänge beiderseits eines Paralleldraht- (Lecher-) Systems anzuordnen, dessen Drähte zur Erzielung der gleichphasigen Erregung zwischen den einzelnen Anschlußpunkten sich kreuzen. Es ist auch vorgeschlagen worden, ähnliche Gebilde aus mehreren nebeneinander angeordneten Stromkreisen zusammenzusetzen, die durch einzelne synchron angetriebene oder gesteuerte Hochfrequenzquellen gespeist werden.

Gemäß der Erfindung wird nun ein wesentlich verbesserter Strahlungswirkungsgrad bei einfachster Bauart des Antennengebildes dadurch erzielt, daß mehrere in der Hauptstrahlungsrichtung hintereinander angeordnete Gruppen von gleichachsigen horizontalen Dipolen angewendet werden und diese Gruppen von einer einzigen Hochfrequenzquelle derart erregt werden, daß die Dipole jeder einzelnen Gruppe gleiche Phase haben, während die in einem Abstand von im wesentlichen einer halben Wellenlänge hintereinander angeordneten Dipolgruppen abwechselnd entgegengesetzte Phase aufweisen.

Beispiele für derartige Richtantennensysteme gemäß der Erfindung sind in den Fig. ι bis S dargestellt. Die Erregung der einzelnen Dipolantennen 1 bzw. 1' erfolgt auf einfache Weise durch Anschluß derselben an ein ungekreuztes Paralleldrahtsystem 2, 3, das zwischen je zwei gleichachsig angeordneten, benachbarten Dipolen hindurchgeführt wird. Die einzelnen Dipolgruppen sind im wesentlichen in einem einer halben Wellenlänge I — I entsprechenden Abstand hintereinander angeordnet, was die für die gerichtete Strahlungswirkung günstigste Erregung ergibt. Die einzelnen Dipolantennen liegen dabei an den Spannungsbäuchen der stehenden Welle auf dem Paralleldrahtsystem. Es werden daher, wenn das Paralleldrahtsystem von der Kopplungseinrichtung 4 aus durch eine go Hochfrequenzquelle gespeist wird, bei geeigneter Wahl der Abmessungen die Dipolantennen ι, ι ... in einer Phase und die Antennen 1', 1' ... in der um i8o° verschobenen

Phase schwingen, so daß sich alle Dipolantennen für Wellen in der Richtung des Doppelpfeiles χ in ihrer Wirkung unterstützen.

Die Verwendung von gegenphasig schwingenden Elementen bringt außer dem Vorteil von relativ niedrigen Masten noch einen weiteren Vorteil mit sich. Die theoretische Berechnung des Strahlungswiderstandes eines

ίο solchen Systems nach den von Pistolkors angegebenen Formeln zeigt nämlich, daß der Strahlungswiderstand eines derartigen Systems schon bei Verwendung von 4 · 4 Elementen mehr als doppelt so groß ist als der Strahlungswiderstand einer gleich großen und gleich angeordneten Anzahl von gleichphasig schwingenden Elementen, d. h. mit anderen Worten, daß der Nutzeffekt im ersten Falle bedeutend größer ist als im zweiten. Es ist auch möglich, mehrere derartige Gebilde, welche aus zwei oder mehreren Paralleldrahtspeiseleitungen mit daran angeschlossenen, gleichachsigen Dipolantennen bestehen, nebeneinander anzuordnen, um ein aus mehreren Teilen bestehendes Richtantennensystem zu erhalten, welches der Ausstrahlung nur nach zwei entgegengesetzten Richtungen fähig ist (Fig. 2). In die einzelnen Dipole können in bekannter Weise Wechselstromwiderstände 6 (Fig. 4), wie Kopplungs- oder Abstimmelemente, eingeschaltet werden oder einzelne Abschnitte 5 derselben rücklaufend ausgebildet werden (Fig. 3).

Unter manchen Umständen ist es von Vorteil, dieses Richtantennensystem so auszugestalten, daß es eine oder mehrere in sich geschlossene Schleifen bildet. Es ist in diesem Fall möglich, bei Frostwetter aus dem ganzen, eine Schleife bildenden Antennensystem einen Stromkreis zwecks Heizung zu bilden, um die Rauhreif- und Eisbildung an der Antenne hintanzuhalten. Die Zuführung des Heizstromes kann zweckmäßigerweise in der Nähe der Kopplungseinrichtung4, z.B.

an den Punkten 7 und 8, erfolgen, wobei es durch passende Anordnung von Sperrdrosseln und Sperrkondensatoren möglich ist, in bekannter Weise die Heizung des Antennensystems auch während des Betriebes vorzunehmen. Bei dieser Schleifenanordnung wird der Draht derart geführt und es werden gegebenenfalls die Abmessungen der eingeschalteten Wechselstromwiderstände derart gewählt, daß sich die erwähnte Phasenlage in den Dipolantennen 1, 1 ... in dem einen Sinne und in den anderen Antennen 1', 1' ... im anderen Sinne ergibt, genau so wie bei den früher erwähnten Ausführungsformen. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform als geschlossene Schleife besteht darin, daß die Stromstärke in allen Dipolen zwangsläufig dieselbe ist, was die Erzielung einer guten Richtcharakteristik wesentlich begünstigt. Zum Abgleichen etwa auftretender Unsymmetrien und zur genauen Einstellung der Spannungsbäuche können in allen Fällen in an sich bekannter Weise Schleifen von veränderlicher Größe dienen, wie sie in Fig. 5 bei 9 dargestellt sind.

Die einzelnen Gruppen von gleichachsigen, horizontalen Dipolantennen können alle in gleicher Höhe über dem Boden angeordnet sein, so daß ein sehr einfacher Aufbau mit verhältnismäßig niederen Masten möglich ist. In diesem Falle ergibt sich in einer vertikalen, zu den Achsen der einzelnen Antennen senkrechten Ebene die in Fig. 6 dargestellte Intensität der Strahlung für verschiedene Strahlungswinkel. In dieser Figur wie in Fig. 7 entspricht die punktierte Linie der Strahlungsintensität für den theoretischen Fall des vollkommen leitenden Bodens, während die voll ausgezogene Linie die Intensitätskurve unter Berücksichtigung der unvollkommenen Leitfähigkeit der Erde darstellt. Bei gleich hoher Anordnung aller Dipole ergibt sich nach Fig. 6 je ein Strahlungsmaximum nach beiden Richtungen in einem spitzen Winkel zur Erdoberfläche. Werden jedoch die einzelnen Dipolgruppen in verschiedenen Höhen, und zwar gegen die bevorzugte Strahlungsrichtung hin ansteigend angeordnet (beispielsweise in einer gegen die Horizontale geneigten Ebene), so ergibt sich eine weitgehende Unterdrückung der Strahlung nach der der gewünschten entgegengesetzten Richtung, eine Verstärkung der Strahlung nach der gewünschten Richtung und eine Ausstrahlung unter einem steileren Winkel α (Fig. 7), was für den Verkehr über große Entfernungen von Vorteil ist.

Anstatt die einzelnen Gruppen von Dipolantennen in einer einzigen Ebene anzuordnen, könnten sie auch in mehreren übereinanderliegenden Ebenen angeordnet werden, wobei nicht alle Antennen durch ein Drahtsystem gespeist werden müssen, sondern ein Teil auch durch Induktion erregt werden kann.

Bei der bisher beschriebenen Anordnung von horizontalen Dipolgruppen ist es nicht ohne weiteres möglich, einen Reflektor in Form einer vertikalen Antenne hinter dieser aufzubauen und dadurch die Strahlung nach einer Seite zu richten. Es läßt sich jedoch eine einseitige Richtwirkung erzielen, wenn als Reflektor ein der Sendeantenne ähnliches oder kongruentes, ebenfalls horizontales Gebilde verwendet wird, das im Abstand von einer Viertelwellenlänge von der eigentlichen Sendeantenne angeordnet ist und mit einer gegenüber dieser um 90° verschobenen Phase erregt wird.

Es ist mitunter vorteilhaft, in einem Winkel gegen die Erdoberfläche zu senden. Dieser Effekt kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielt werden, indem man die beiden Antennen nicht in einer horizontalen Ebene hintereinander, sondern hintereinander gestaffelt anordnet, so daß der Reflektor etwas tiefer liegt als die eigentliche Sendeantenne. Dies hat auch gleichzeitig den Vorteil, daß ίο eventuelle konstruktive Schwierigkeiten, die auftreten könnten, wenn man beide Antennen in derselben Ebene anordnen würde, vermieden werden. Die Hauptstrahlungsrichtung, in welcher dann gesendet wird, ist die Verbindungslinie einander entsprechender Punkte von Reflektor und Antenne.

Wie oben angegeben, kann man eine gegen die Erdoberfläche geneigte Hauptstrahlungsrichtung auch erzielen, wenn man die ganze Antenne in eine geneigte Ebene legt. Auch bei dieser Anordnung ist ein Reflektor anwendbar, der in der gleichen Ebene wie die Sendeantenne angeordnet sein kann. Man kann aber den durch Schräglage der Antennenanordnung erzielten Winkel der Hauptstrahlungsrichtung in bezug auf die Erdoberfläche auch dadurch ändern, daß man den Reflektor in eine etwas verschobene Ebene höher oder tiefer als die Antenne selbst legt. In diesem Fall wird dann die Strahlung unter einem größeren bzw. kleineren Winkel erfolgen als dem, um den die Antenne geneigt ist.

In der Zeichnung ist dies an dem Beispiel einer Richtantenne nach Fig. 4 schematisch dargestellt. Fig. S ist ein Grundriß, Fig. 9 eine Seitenansicht im Schnitt.

In Fig. 8 bedeuten 1 und 1' die hintereinander im Abstand einer halben Wellenlänge angeordneten horizontalen, gleichachsigen Dipolgruppen, in die Kopplungs- und Abstimmelemente 6 eingeschaltet sind. Die Speisung erfolgt durch die Spule 4 mittels der Paralleldrahtleitung 7, 8. Dieses die eigentliehe Sendeantenne darstellende Drahtgebilde ist in vollen Linien gezeichnet, während der Reflektor, der zu dieser kongruent ist, gestrichelt dargestellt ist. Dieser Reflektor ist im Abstand von einem Viertel der Wellenlänge hinter der Sendeantenne angeordnet, besteht aus den Dipolen 10 und 10' mit eingeschalteten Kopplungs- und Abstimmelementen 16 und wird durch die Spule 14 und die Paralleldrahtleitung 17, 18 mit einer gegenüber der Sendeantenne um go° verschobenen Phase erregt.

Antenne und Reflektor können in derselben

Ebene liegen, oder es können, wie in Fig. 9 dargestellt, die Reflektordrähte 10, 10' tiefer als die Antennendrähte 1,1' angeordnet sein.

In diesem Falle entspricht die Hauptstrah-

lungsrichtung, wie durch die Pfeile angedeutet, einem durch einander entsprechende Elemente der Antenne und des Reflektors gelegten parallelen Strahl. Da auch die 65 Schräglage der Antenne die Hauptstrahlrichtung beeinflußt, so kann die Schräglage des Reflektors, sei es zur Vergrößerung, sei es zur Verkleinerung oder Kompensation des Winkels der Hauptstrahl richtung zur Erd- 70 oberfläche, verwendet werden, wodurch etwa auftretende konstruktive Schwierigkeiten bei der Aufstellung leicht bewältigt werden können.

Claims (9)

75 Patentansprüche:

1. Richtantenne, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren hintereinander angeordneten Gruppen von gleichachsigen, horizontalen Dipolen besteht, die von einer einzigen Hochfrequenzquelle derart erregt werden, daß in jedem Augenblick die Dipole jeder einzelnen Gruppe gleiche Phase haben, während die in einem Abstand von im wesentlichen einer halben Wellenlänge hintereinander angeordneten Dipolgruppen abwechselnd entgegengesetzte Phase aufweisen.

2. Richtantenne nach Anspruch 1, da- go durch gekennzeichnet, daß die gleich- bzw. gegenphasige Erregung der einzelnen Dipolantennen dadurch erfolgt, daß je zwei gleichachsig angeordnete Dipole mit ihren benachbarten Enden an die Zweige einer Paralleldrahtleitung mit ungekreuzten Leitern angeschlossen sind.

3. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Dipolantennen derart zu mindestens einer ioo zusammenhängenden Schleife vereinigt sind, daß sich die gleich- bzw. gegenphasige Erregung derselben ergibt.

4. Richtantenne nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die einzelnen Dipole in an sich bekannter Weise Wechselstromwiderstände oder rückläufig angeordnete Abschnitte eingeschaltet sind.

5. Richtantenne nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen gleichachsigen, horizontalen Dipolgruppen in verschiedener Höhe über dem Boden, vorzugsweise gegen die bevorzugte Strahlungsrichtung hin ansteigend, angeordnet sind.

6. Richtantenne nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Dipolgruppen in einer oder in mehreren übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind, die gegen den Horizont geneigt sind.

7. Richtantenne nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der

Dipolantennen ohne Drahtzuführung durch Induktion erregt wird.

8. Richtantenne nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reflektor im wesentlichen parallel zur Sendeantenne in einem Abstand von im wesentlichen einer viertel Wellenlänge hinter dieser angeordnet ist und mit einer Phasenverschiebung von 90⁰ gegenüber dieser erregt wird. -

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor außerhalb der Ebene der Sendeantenne angeordnet ist, wodurch die Neigung der ursprünglichen Senderichtung gegen diese Ebene verändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen