DE710360C

DE710360C - Antenna arrangement

Info

Publication number: DE710360C
Application number: DER99356D
Authority: DE
Inventors: Harold O Peterson
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1936-05-19
Filing date: 1937-05-14
Publication date: 1941-09-11

Description

Antennenanordnung In vielen Fällen ist es erwünscht, eine horizontal polarisierte Rundstrahlung auszusenden, da horizontal polarisierte Empfangsantennen lokalen Störungen weniger ausgesetzt sind als vertikal polarisierte. Ein einfacher, horizontal liegender Dipol ist zu diesein Zweck nicht verwendbar, da er in Richtung seiner Achse nicht strahlt. Gegenstand der Erfindung ist daher eine Antenne, die zur Rundstrahlung von horizontal polarisierten kurzen Wellen geeignet ist.Antenna arrangement In many cases it is desirable to have a horizontal one Send out polarized omnidirectional radiation, as horizontally polarized receiving antennas are less exposed to local interference than vertically polarized ones. A simple one horizontally lying dipole is not usable for this purpose, as it is in the direction of its axis does not shine. The invention is therefore an antenna that is suitable for omnidirectional radiation of horizontally polarized short waves.

Es ist bereits eine Antennenanordnung in Form einer horizontal liegenden kreisförmigen Leiterschleife bekannt, welche in stehenden Wellen. erregt wird. Weiterhin ist es bekannt, eine z. $. rhombusförmig gestaltete horizontal liegende Leiterschleife in fortschreitenden Wellen zu erregen, und zwar derart, claß an die eine Ecke des Rhombus eine Speiseleitung angeschlossen ist und an der gegenüberliegenden Ecke ein Widerstand eingeschaltet ist, der gleich dem Wellenwiderstand der Schleife ist. Dadurch werden fortschreitende Wellen in der Schleife erregt, welche jedoch nicht längs des Umfangs der ganzen Schleife den gleichen Umlaufsinn besitzen, sondern-,velche in den beiden Schleifenhälften verschiedenen Umlaufsinn besitzen. Gemäß der Erfindung ist eine Antennenanordnung in Form einer mit fortschreitenden Wellen gespeisten Leitungsschleife, in der fortschreitende Wellen bestellen, insbesondere zur Aussendung oder zum Empfang horizontal polarisierter Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontal ausgespannter kreisförmiger Leiter so gespeist ist, daß die fortschreitenden Wellen längs der ganzen Schleife dieselbe Umlaufrichtung besitzen. An Hand der Abbildungen soll die Erfindung näher beschrieben werden. Abb. i zeigt einen horizontal angeordneten kreisförmigen Leiter i, dessen Durchmesser gleich - ist (i = Wellenlänge). Der Durchmesser ist also so bemessen, daß der Umfang des kreisförmigen Leiters ein ganzzahliges Vielfaches einer Wellenlänge beträgt. Die Hochfrequenzenergie wird vom Sender T über eine konzentrische Leitung T'L' dem kreisförmigen Leiter am einen Ende zugeführt und am anderen Ende über einen Widerstand abgenommen, so daß in dem kreisförmigen Leiter fortschreitende Wellen und keinerlei stehende Wellen auftreten. Die Fortpflanzungsrichtung der Wellen ist durch einen Pfeil angedeutet. Durch die Stromverteilung auf dem Leiter bildet sich in jedem Moment ein Strahlungsfeld mit bestimmten örtlichen Maxima und Minima heraus, das sich jedoch infolge der fortschreitenden Wellen ständig dreht und so zu einer in der Horizontalebene gleichmäßigen Strahlung führt. Die eingezeichnete Stromverteilung gilt nur für einen einzigen Zeitpunkt.It is already an antenna arrangement in the form of a horizontal one circular conductor loop known which in standing waves. is excited. Farther it is known to use a z. $. Rhombus-shaped horizontal conductor loop to excite in progressive waves, in such a way, to the one corner of the Rhombus connected to a feed line and at the opposite corner a resistor is switched on which is equal to the characteristic impedance of the loop. This will excite advancing waves in the loop, but not have the same sense of rotation along the circumference of the whole loop, but-, velche have different directions of rotation in the two halves of the loop. According to the invention is an antenna array in the form of a traveling wave fed Line loop in which progressive waves order, especially for broadcast or for receiving horizontally polarized waves, characterized in that a horizontally stretched circular conductor is fed so that the advancing Waves have the same direction of rotation along the entire loop. At The invention is to be described in more detail using the illustrations. Fig. I shows one horizontally arranged circular conductor i, the diameter of which is the same - (i = wavelength). The diameter is so dimensioned that the circumference of the circular Conductor is an integral multiple of a wavelength. The high frequency energy is from the transmitter T via a concentric line T'L 'the circular conductor fed at one end and removed via a resistor at the other end, so that in the circular conductor there are progressive waves and no standing waves appear. The direction of propagation of the waves is indicated by an arrow. The current distribution on the conductor creates a radiation field at every moment with certain local maxima and minima, which, however, result from the progressive Waves constantly rotates and so in the horizontal plane uniform radiation leads. The current distribution shown is only valid for a single point in time.

Abb. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der sich innerhalb des kreisförmigen Leiters ein zylindrischer Reflektor befindet, dessen Abstand vom Strahler geeignet gewählt, z. B. gleich einer Viertelwellenlänge, ist. Der Reflektor besteht vorzugsweise aus Metall oder aus irgendeinem anderen Material, dessen Dieleltrizitätskonstante größer ist als die der Luft.Fig. 2 shows a similar arrangement in which the circular Head is a cylindrical reflector whose distance from the radiator is suitable chosen, e.g. B. equal to a quarter wavelength. The reflector is preferably made made of metal or any other material whose dielectric constant is greater than that of the air.

Abb.3 zeigt im Querschnitt eine Anordnung mit einem kreisförmigen Leiter 3, einem Rotationsparaboloid .I als Reflektor und einem zweiten Reflektor 4#. Durch diese Anordnung wird die Strahlung in der Vertikalebene gebündelt.Fig.3 shows in cross section an arrangement with a circular Head 3, a paraboloid of revolution .I as a reflector and a second reflector 4 #. This arrangement bundles the radiation in the vertical plane.

Abb. d. zeigt eine aus zwei übereinander angeordneten, kreisförmigen Leitern bestehende Antenne, die symmetrisch gespeist sind und durch einen Abschlußwiderstand R abgeschlossen sind, der so bemessen ist, daß nur fortschreitende Wellen auftreten. Damit beide Leiter gleichphasig durchflossen werden, muß zwischen den einen Energieleiter und den einen Strahler eine Phasenumkehreinrichtung, z. B. eine Umkehrleitung S von Länge, eingeschaltet sein. Die Leitung S' 2 ist ebenso wie der Abstand zwischen den beiden Strahlern eine halbe Wcllcnlänge lang. Die Abb. q.a und 41) zeigen die momentatte Stromverteilung auf den beiden Leitern der .l. Man sieht, claß die Stromverteilung #leicltl>liasig ist, so daß sich die Fel( <lcr iti der horizontalebene in allen Richtungen unterstützen. Statt nur zwei Leiter können beliebig viele kreisförmige Leiter übereinander angeordnet werden.Fig. D. shows an antenna consisting of two circular conductors arranged one above the other, fed symmetrically and terminated by a terminating resistor R which is dimensioned such that only progressing waves occur. So that both conductors are traversed in phase, a phase reversing device, z. B. a reversing line S of length, be switched on. The line S '2 is the same as the distance between the two emitters half Wcllcnlänge long. Fig. Qa and 41) show the instantaneous current distribution on the two conductors of the .l. You can see that the current distribution is #leicltl> liasig, so that the fields of the horizontal plane support each other in all directions. Instead of just two conductors, any number of circular conductors can be arranged one above the other.

Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Hochfrequenzenergie von einem Sender T über eine Energieleitung T' L' einem schraubenlinienförmig verlaufenden Leiter 6 zugeführt wird, der ebenso wirkt wie mehrere übereinander angeordnete kreisförmige Leiter gemäß Abb. 4.. Um eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Windungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Windungen mindestens gleich einer Viertelwellenlänge zu machen. Ist der Umfang einer Antennenwindung gleich einem Vielfachen der Wellenlänge, so sind sämtliche Windungen gleichphasig gespeist. Der vertikale Rückführungsleiter von dem oberen Ende der Schraubenlinie, der den Abschlußwiderstand R enthält, ist vorzugsweise innerhall) des Antennengebildes herabgeführt.Fig. 5 shows another embodiment of the invention in which the High frequency energy from a transmitter T via a power line T 'L' in a helical shape running conductor 6 is fed, which acts as well as several one above the other arranged circular conductors as shown in Fig. 4 .. To ensure mutual interference To avoid the individual turns, it is advantageous to reduce the distances between to make successive turns at least equal to a quarter wavelength. If the circumference of an antenna turn is a multiple of the wavelength, then all windings are fed in phase. The vertical return ladder from the top of the helix containing the terminating resistor R is preferably within the hall) of the antenna structure.

Abb.6 zeigt eine Anordnung, bei der ein kreisförmiger Strahler 7 in solchem Abstand über der Erde oder einer Reflexionsfläche angeordnet ist, daß sich ein maximales Feld in einem Erhebungswinkel a ausbildet. Die Höhe Tiber Erde ist so zu wählen, daß in einem gewünschten Punkt die direkte Strahlung und die am Erdboden reflektierte Strahlung gleichphasig eintreffen. Dies ist der Fall, wenn der Abstand ABC eine halbe Wellenlänge verschieden ist von einem ganzzahligen @"ielfachen einer Wellenlänge. Es ist auf diese Weise möglich, eine hohlkonusartige Richtcharakteristik zu erzielen, die für viele Zwecke, z. B. zur Blindlandung von Flugzeugen, erwünscht ist.Figure 6 shows an arrangement in which a circular radiator 7 in such a distance above the earth or a reflecting surface that forms a maximum field at an elevation angle a. The height of the Tiber earth is to be chosen so that in a desired point the direct radiation and that on the ground reflected radiation arrive in phase. This is the case when the distance ABC is half a wavelength different from an integer @ "multiple one Wavelength. In this way it is possible to have a hollow cone-like directional characteristic to achieve that for many purposes, e.g. B. for blind landing of aircraft, desired is.

Die in den Abb. i, .4a und 4b eingezeichneten Stromv-,rteilungen zeigen jeweils zwei Wellenlängen. Hierauf ist die Erfindung aber nicht beschränkt. Der Durchmesser der einzelnen kreisförmigen Strahler ist besonders dann anders als oben angegeben zu wählen, wenn der Abstand zwischen übereinanderliegenden Strahlern so klein ist, daß die Phasengeschwindigkeit der Wellen infolge der Rückwirkung der einzelnen Strahler aufeinander wesentlich verändert wird.The flow distributions shown in Figs. 4a and 4b show two wavelengths each. However, the invention is not restricted to this. Of the The diameter of the individual circular radiators is then particularly different than above specified to be selected if the distance between radiators lying on top of one another is so is small that the phase velocity of the waves due to the reaction of the individual radiators on each other is changed significantly.

Die geschilderte Antenne kann selbstverständlich auch zur Aussendung von vertikal polarisierten Wellen Verwendung finden, wobei die Achse des kreis- oder zylinderförmigen Systems horizontal liegt. Die maximale Ausstrahlung erfolgt dann in einer Richtun- senkrecht zu dieser Achse.The antenna described can of course also be used for transmission of vertically polarized waves are used, the axis of the circular or cylindrical system lies horizontally. The maximum broadcast occurs then in a direction not perpendicular to this axis.

Claims

I '.% - rt, _. N.r. \ -, st, t; ücllt :: i. Antenna arrangement in the form of a finite advancing waves fed line loop, especially for transmission or horizontally for reception polarized waves, characterized that a horizontally stretched circular conductor is fed so that the advancing Waves have the same direction of rotation along the entire loop. z. Antenna after Claim i, characterized in that two circular conductors are parallel to one another are arranged at a distance from each other, fed symmetrically and through a Terminating resistance equal to the characteristic impedance of the system and that a phase reversing device, if necessary, in the feed line of one conductor lies. 3. Antenna according to claim i, characterized in that the feed via a concentric line takes place and that between the outer conductor of the line and one end of the antenna conductor has a resistance equal to the characteristic impedance the system is switched on. d .. antenna according to claim i, characterized in that that it consists of a helically wound conductor. j. Antenna after claims i to d.,. characterized in that the circumference of the circular Conductor is equal to an integral multiple of a wavelength.