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Richtantennensystem für elektrische Wellen Die Erfindung betrifft
eineAntennenanordnung, die bei geringer räumlicher Ausdehnung eine starke Energiebündelung
liefert.
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In älteren Veröffentlichungen findet man Antennen dargestellt, -die
aus einem senkrechten Leiter bestehen, an dessen oberem Ende ein Büschel von im
Verhältnis zur Wellenlänge kurzen Drähten befestigt ist; diese dienen jedoch offensichtlich
nur als Kapazitätsflächen zur Beschwerung der Antennen. Es ist ferner bekannt, daß
eine in Oberwellen erregte Linearantenne verschiedene Strahlungszipfel aussendet,
deren Mittellinien je nach der Ordnungszahl der sich auf der Antenne erregenden
Oberschwingungen - unter verschiedenen Winkeln gegen die Antennenachse geneigt sind.
Diese Erscheinung hat zum Bau einer V-förmigen Antenne -geführt, wie sie z. B. die
Abb. i schemätisch darstellt. Das Strahlungssystem besteht aus zwei die Schenkel
eines Winkels a bildenden Einzelantennen A und A', die im Scheitelpunkt
des Winkels a von einer Energieleitung L, L' gespeist werden. Die
bei einer Antennendrahtlänge von 22 geltenden Richtdiagramme sind in die beiden
Schenkel eingezeichnet; die Mittellinien ihrer Hauptstrahlungsflächen schließen
bei der gewählten Erregung mit der Antennenachse Winkel von 36° ein. Beträgt der
Winkel a, unter dem die beiden Antennenzweige gegeneinander geneigt sind, nun 2X36=72-°,
so überlagern sich die von beiden Schenkeln herrührenden Strahlungsmaxima in der
Richtung der Winkelhalbierenden, so daß eine stärkere Energiebündelung erhalten
wird, als sie jede Einzelantenne liefert. Bei von .diesem Beispiel abweichenden
Erregungsverhältnissen, d. h. anderen Werten für das Verhältnis: AntennenlängeL/Wellenlänge
2,, sind die einzustellenden Winkel folgendermaßen zu wählen, damit eine genaue
Deckung der energiereichsten Strahlungszipfel erhalten wird.
Die Erfindung macht nun von diesen an sich bekannten Tatsachen Gebrauch und bewirkt
eine weitereEnergiebündelungdadurch, daß eine ganze Reihe eigenerregter Linearantennen
von verschiedenen Längen L und unter den jeweils entsprechenden Winkel a, gegeneinander
versetzt, fächerförmig angeordnet werden, und zwar vorzugsweise so, daß sie in einer
Ebene liegen. Auf diese Weise entsteht ein Richtantennensystem vom
Aussehen
der Abb.2, wobei die Längen der einzelnen Antennenzweige und die Winkel zwischen
ihnen den obigen Angaben entsprechen. Antennen mit fächerförmig auseinanderstrebenden,
in einer Ebene liegenden Leitern verschiedener Länge sind zwar schM bekannt; sie
besitzen jedoch mit der ErfinZ dung nur dieses äußere Merkmal gemeinsam, während
die .besondere Art der Anordnung der Einzelleiter und ihrer Speisung gemäß ihrem
abweichenden Zweck, z. B. als Breitbandantenne, eine ganz andere ist. Gemäß der
Erfindung ist eine Richtantennenanordnung aus fächerförmig auseinanderstrebenden,
vorzugsweise in einer Ebene liegenden Leitern verschiedener Länge dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere durch die gemeinsame Arbeitsfrequenz in verschiedenen Oberwellen erregte
V-Antennen von einer gemeinsamen Speisestelle aus mit .derartigen Winkeln der Einzelstrahler
kombiniert sind, daß ihre Strahlungsmaxima alle aufeinanderfallen.
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Auf Grund der vorausgeschickten Erläuterungen ist es ohne weiteres
verständlich, daß die Strahlungsmaxima sämtlicher Antennenzweige in der Winkelhalbierenden
Symmetrieebene zusammenfallen und die Richtschärfe des resultierenden Summendiagramms
vergrößern müssen.
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An sich erfolgt die Strahlung des beschriebenen Systems ebenso wie
die der V -I#iitenne gleichmäßig vorwärts und rückwärts, d. h. sowohl in
der Richtung der Winkelhalbierenden als auch in Richtung ihrer Verlängerung über
den Scheitelpunkt hinaus. Um ein einseitiges Richtdiagramm zu erhalten, wie es in
derPraxis meist gewünscht wird, kann hinter dem eigentlichen Strahlersystem noch
ein entsprechendes Reflektorsystem in an sich bekannter Weise so angeordnet werden,
daß sich die Strahlungsvektoren in Richtung der Winkelhalbierenden addieren und
in der entgegengesetzten Richtung gegenseitig auslöschen. Ist der zu diesem Zweck
erforderliche Abstand zwischen Antennensystem und Reflektorsystem, der je nach der
Erregungsphase des Reflektors verschiedene Vielfache von 7./q. betragen muß, kleiner
als die längsten Antennenzweige, so würden bei gleicher Orientierung die Antennen
des Reflektorsystems mit denen des Strahlsystems kollidieren. Um das zu vermeiden,
kann man das Reflektorsy stem umgekehrt verwenden, indem man die Zweige des Strahlsystems
in Richtung der gewünschten Strahlung zueinander neigt, die des Reflektorsystems
hingegen entgegengesetzt richtet. Auf diese Weise entsteht ein kombiniertes Antennengebilde
-mit einseitiger Richtcharakteristik nach dem Schema der Abb.3, worin A das Strahler-und
R das Reflektorsystem bedeuten. Gleichzeitig mit der Bündelung in der Horizontalebene
erfolgt auch eine Energiekonzentration in der Vertikalebene, die sich durch Anordnen
mehrerer gleichphasig gespeister Fächerantennen im Abstand von i(2 übereinander
leicht weiter steigern läßt.
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Schließlich läßt sich die Fächerantenne in überaus einfacher Weise
auch als Zwillingsfunkbake ausgestalten, indem man die Erregung der von den beiden
Speisepunkten ausgehenden Fächerhälften entweder ihrer Energie oder ihrer Phase
nach im a-it-Rhythmus oder in sonstigem schnellem Wechsel periodisch ändert. Wie
in der Abb. 3 angedeutet ist, überwiegt dann entweder die eine oder die andere Hälfte,
und dementsprechend verlagert sich das Richtdiagrailim nach rechts (1I) oder links
(I) von der Symmetrieebene, wobei die Symmetrieebene selbst als Fläche gleichbleibender
Strahlungsenergie bestehen bleibt. Urn auch bei der Zwillingsbake eine einseitige
Richtstrahlung beizubehalten, wir,1 die Rückstrahlung wieder durch ein Reflektorsystem
abgeschirmt, dessen Hälften zur Unterstützung der Zm-illingswirkung in gleichem
Rhythmus wie die Antenne selbst der Erregungsintensität oder der Phase nach abwechselnd
umgeschaltet .verden können. 1n Abb..I ist eine solche Anordnung nochmals finit
weiteren Einzelheiten dargestellt. Das Antennensvstem A- wird durch die Energieleitung
L, L' gespeist. In den Zug der Leitung sind Umwegleitungen. z. B. in Gestalt U-förmiger
Bügel C', U', eingeschaltet, die mittels der Tasteinrichtung T, T'
abwechselnd kurzgeschlossen werden. An Stelle der Bügel können auch andere Widerstände
in eine oder beide Leitungen eingeschaltet werden, etwa Ohmsche Widerstände I1%
oder Drosseln D (punktiert gezeichnet), die ebenfalls im Zeichenrhythmus kurzgeschlossen
werden (Schalter T"). Eine einseitige Richtwirkung läßt sich durch eine Reflektorwand
R aus Metallblech oder -netz in bekannter Weise herbeiführen. Es kann aber auch
ein Reflektorsystem wie in Abb. 3 angewendet werden, in dem die Speisung der beiden
Hälften in bezug auf die Amplitude durch vorgeschaltete Widerstände il<', D oder
in bezug auf die Phase durch Umwegleitungen L' synchron mit der Hauptantenne variiert
wird.