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Antennenanordnung zur Aussendung von zwei oder mehreren einseitig
gerichteten Strahlungen Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Antennenanordnung
zur Aussendung von zwei oder mehreren einseitig gerichteten, voneinander unterscheidbaren
Strahlungen, deren Richtungen einen kleinen Winkel miteinander bilden, insbesondere
zur Bildung von Leitstrahlen und Winkelsektoren.
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Bekannt ist eine Richtantennenanordnung, die aus einer geraden Anzahl
von mehr als zwei in einer Ebene angeordneten Einzeldrähten besteht; dabei ist die
Anordnung derart getroffen, daß die Hälfte der Antennendrähte in Gegenphase zur
anderen Hälfte schmingt und daß die in gleicher Phase schwingenden Antennendrähte
nebeneinander angeordnet sind. Derartige Richtantennen sind aber nur dann brauchbar,
wenn beispielsweise ein und dieselben Signale in zwei verschiedene Richtungen gesandt
werden sollen; für den vorliegenden Zweck sind sie jedoch unbrauchbar.
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Zur Führung von Fahrzeugen werden in vielen Fällen sog. Leitstrahlen
oder Leitebenen verwendet. Diese Leibebenen werden gebildet durch eine Ebene relativ
gleicher Empfangsfieldstärken zweier von einem Ort ausgehender mehr oder minderdivergierender
Strahlenbündel, die entweder nacheinander mit demselben Modulationston im Takt bestimmter
Morsezeichen oder gleichzeitig, dann aber mit verschiedener Modulationsfrequenz,
ausgesandt werden. In der Ebene relativ gleicher Empfangsfeldstärken und damit auch
auf der Linie absolut gleicher Feldstärken ergänzen sich boide Strahlungen zu einem
besonders charakteristischen Zeichen, z. B. zu einem Dauerzeichen.
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Es hat sich gezeigt, daß sich beim Vorhandensein von reflektierenden
Gegenständen, z. B. anderen Fahrzeugen, in der Nähe des direkten Strahlenganges
zwischen Leitstrahlsender und Empfänger Verlagerungen des Leitstrahles ergeben,
die außerordentlich unangenehm werden können, wenn z. B. die Fahrzeuge mit Hilfe
des Leitstrahles um ein bestimmtes Hindernis herumgeführt werden sollen. Zur Veranschaulichung
dieses Vorganges soll die Abb. i herangezogen werden. Zur Bildung des Leitstrahles
LL sind zwei Richtantennen A.1 und A, mit dem Sender S verbunden und so aufgestellt,
daß sie die beiden Diagramme I und II mit den Seitenkennungen »a« und »b«
aussenden. An dem Leitstrahl LL befinde sich ein Empfänger E. Senden die beiden
Richtantennen gleich starke Bündel aus, so sind die von beiden Antennen auf dem
Leitstrahl hervorgerufenen Feldstärken gleich. Gerät aber ein stark reflektierender
Gegenstand F, z. B. ein Schiff, in das Strahlungsfeld, so gelangt außer auf dem
Wege der direkten Strahlung Sd noch auf dem Umwege über den Rückstrahler Feine indirekte
Strahlung Si zum Empfänger. Diese reflektierte Strahlung weist außer der Laufzeitdifferenz
noch
Änderungen in der Polarisation auf, da bei der Reflexion ein vom Material des Reflektors
abhängiger Phasen; Sprung auftritt. Je nachdem ob die auf d Umwege über den Rückstrahler
F zum EMOw-@ fänger E gelangte Strahlung nun gleichphasig. oder gegenphasig zur
direkten Strahlung eintrifft, wird die im Empfänger beobachtete Zeichenstärke vergrößert
oder verkleinert. Sind die Umwege für beide Strahlungen, wie in Abb. i gezeigt,
ungleich, so kann der Fall eintreten, daß im Empfänger z. B. die Strahlung I mit
der Kennung »a« verstärkt und die Strahlung II mit der Kennung »b« abgeschwächt
wird, was eine Verlegung des Leitstrahles nach der »b«-Seite hin zur Folge hat.
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Zur Vermeidung dieses Übelstandes sollen erfindungsgemäß die Antennen
so angeordnet werden, daß die Zentren der verschiedenen von ihnen" ausgehenden Strahlungen
in bezug auf einen in der Nähe des direkten Strahlungsganges zwischen Sender und
Empfänger befindlichen Rückstrahler gleiche Entfernungen besitzen. Läßt man also
die verschiedenen Strahlungen theoretisch von einem Punkt ausgehen, so wird der
abschwächende oder verstärkende Einflüß des Rückstrahlers stets für beide Strahlungen
gleich sein. Die Gleichheit beider Signalstäken am Empfänger; die den Leitstrahl
kennzeichnet, wird durch den Rückstrahler dann nicht mehr gestört.
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Die erfindungsgemäße Antennenanordnung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentren der die Strahlenbündel aussendenden, aus mehreren Einzelstrahlern
bestehenden Antennen wenigstens in einer, vorzugsweise horizontalen Richtung um
weniger als eine Wellenlänge voneinander entfernt sind.
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Es sind nun Anordnungen bekannt, die entweder zweiseitige Richtstrahldiagramme
ergeben oder aber einseitig gerichtete Diagramme mit einer Bündelung in nur einer
Richtung. Bei diesen Einrichtungen wird absichtlich eine verhältnismäßig geringe
Kennschärfe des Leitstrahles erzeugt, da es sich meist um Leitstrahlen zur Führung
von Flugzeugen handelt. Naturgemäß ruft dann aber ein- in das Strahlungsfeld gelangender
reflektierender Gegenstand eine praktisch zu vernachlässigende Verlagerung des Leitstrahles
hervor. Versuche haben ergeben, daß eine Verzerrung der Funkschneise bei den bekannten
Funkbaken nur dann auftritt, wenn in ihr ein metallischer Gegenstand liegt, der
genau auf die halbe Wellenlänge abgestimmt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann man z. B. Mehrfach-Richtantennen
verwenden, bei denen alle Einzelstrahler in einer Fläche, vorzugsweise in einer
Ebene, angeordnet sind, oder auch .derart, daß sich die Richtantennen gegenseitig
durchdringen. . Will man Einzelstrahler mit Reflektorspiegeln anwenden, so wird
man die zur Erzeugung der verschiedenen Strahlenbündel r#'lienenden Einzelstrahler
außerhalb des Brenn-,:punktes bzw. der Brennlinie des Spiegels anordnen, insbesondere
die Einzelstrahler um gleiche Abstände, aber nach verschiedenen Seiten, von der
Brennlinie aus gesehen, versetzen.
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In vielen Fällen genügt es jedoch, wenn man die verschiedenen Richtantennen
übereinander anordnet, so daß ihre Zentren nur in bezug auf die seitliche Lage zu
Rückstrahler und Empfänger uni weniger als eine Wellenlänge voneinander entfernt
sind.
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In den Abb. z bis 7 sollen beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgedankens
dargestellt werden.
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In Abb. z sind vor einem Reflektorspiegel P zwei Richtantennen D"
und D2, z. B. Dipolzeilen, außerhalb des Brennpunktes B des Spiegels angebracht.
Die Richtungen der Hauptvektoren ihrer Strahlungen, die mit der Spiegelachse einen
kleinen- Winkel bilden, sind durch die Pfeile V, und V2 angedeutet. Um die Strahlenbündel
möglichst klar und eindeutig hervortreten zü lassen, kann man vor jedem Strahler
einen kleinen Hilfsreflektor R1 bzw. R2 anbringen, die eine direkte Strahlung in
die nicht gewünschte Richtung unterbinden.
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In der Abb. 3 sind zwei aus denDiapolen ai, a2, a3 und bi,
b2, b3 bestehende Mehrfachantennen gezeigt, deren Strahlenebenen sich gegenseitig
durchdringen. Die Vertikalverbindungsleitungen, die die Einzelstrahler jeder Mehrfachantenne
miteinander verbinden, sind der Übersicht halber als einpolige Leiter gezeichnet.
Die Ebenen der Einzelstrahler bilden einen kleinen Winkel miteinander.
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In Abb.4 sind zwei Mehrfachantennen gezeigt, bei denen die zu verschiedenen
Antennena und b gehörigen Einzelstrahler in einer Ebene liegen. Die hier gezeigte
Anordnung kann natürlich in vertikaler oder horizontalen Richtung erweitert bzw.
fortgesetzt werden. Die Speisung der beiden Antennen a und b erfolgt nun so, daß
die Hauptvektoren der Strahlungen einen gewissen Winkel miteinander einschließen.
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In Abb. 5 sind die Dipolzeilen der beiden Richtantennen abwechselnd
übereinander angeordnet. Die zusammengehörigen Dipolzeilen DIS , DI2 , DIII , Diiz
werden gruppenweise derart phasenverschoben gespeist, daß die Strahlungsrichtung
in gewissen Grenzen in jedem beliebigen Winkel erfolgen kann. Die Steigeleitungen
der beiden Mehrfachstrahler führen zu den Energieleitungen SI und SII. Diese Anordnung
ergibt eine sehr feste Kopplung zwischen den beiden Systemen, da die
Einzeldipole
parallel zueinander liegen und daher strahlungsgekoppelt sind. Diese gegenseitige
Kopplung ist nachteilig, wenn die beiden Einzelsysteme an getrennte Sender angeschlossen
werden. Sie ist aber belanglos, wenn die Speisung von einem Sender etwa durch Umschaltung
erfolgt.
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In Abb. 6 ist ein -weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Dipolgruppen
der beiden Strahler sind abwechselnd nebeneinander angeordnet. Die entsprechenden
Gruppen, also Di1, DIII-4, Di5_A, DIi, werden zusammengefaßt und in geeigneter Weise
phasenverschoben gespeist, so daß die Hauptstrahlungsrichtungen unter dem jeweils
gewünschten Winkel liegen. Bei dieser Anordnung sind die Einzelsysteme sehr wenig
miteinander gekoppelt, da die Einzeldipole der verschiedenen Systeme in einer Geraden,
nämlich ihrer Achse, liegen, in der sie ja nicht strahlen. Die Speisung erfolgt
wieder über die Energieleitungen SI und SII entweder von einem Sender auf zwei verschiedenen
Wellen oder auf einer Welle durch Umschaltung, oder auch von zwei getrennten Sendern.
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Die Speisung der Einzeldipole kann vom Spannungsbauch her erfolgen.
Hierdurch entstehen aber leicht Ursymmetrien in den Speiseleitungen, so daß @es
vorteilhaft ist, vom Strombauch her zu speisen. Die Dipole können eine Länge von
X/2 'haben, können aber auch durch kapazitive Beschwerung verkürzt sein. Ebenso
können auch die in den Abbildungen gezeichneten Energieleitungen beliebig anders
angeordnet sein.
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In Abb.7 ist eine Anordnung gezeigt, bei der der Erfindungsgedanke
nur bis zu einem gewissen Grade durchgeführt ist. Bei Wasserfahrzeugen befinden
sich die Rückstrahler meist in einer definierten Ebene, d. h. praktisch auf der
Wasseroberfläche. In solchen Fällen genügt es, wenn man die Richtantennen A, und
A. übereinander, d. h. senkrecht zur Wasseroberfläche, und zwar so anordnet, daß
sie den gewünschten Winkel cp miteinander bilden. Die seitliche Lage zu Rückstrahler
und Empfänger, auf die es in diesem halle nur ankommt, ist die gleiche.