DE745862C

DE745862C - Device for adapting a linear antenna of variable length to a coaxial feed line

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Publication number: DE745862C
Application number: DET47939D
Authority: DE
Priority date: 1936-12-22
Filing date: 1936-12-22
Publication date: 1944-12-08

Description

Einrichtung zur Anpassung einer in ihrer Länge veränderlichen Linearantenne an eine koaxiale Speiseleitung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anpassung einer in ihrer Länge veränderlichen Linearantenne an eine koaxiale Speiseleitung. Es ist bekannt, zum Zwecke der Anpassung einer Antenne an eine Energieleitung an einer geeignet gewählten Stelle der Leitung eine Reaktanz parallel zu schalten, die zusammen mit dem Leitungsstück bis zur Antenne und mit der Antenne einen Widerstand darstellt, der gleichAem Wellenwiderstand.der Leitung ist, so &ß Anpassung herrscht und lcteine stehenden Wellen .auftreten. Diese Anordnung hat aber Nachteile bei Verwendung von koaxialen Speiseleitungen, da es bei diesen schwierig ist, an einer beliebigen Stelle rineParallelreaktanz anzuschließen, und da es vor allem praktisch undurchführbar ist, beim Wellenwechsel .den Leitungsabgriff -veränderlich zu machen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anpassung einer Antenne an eine koaxiale Leitung für beliebige Wellenlängen zu ermöglichen. Es ist bereits bekannt, beim Wellenwechsel die Länge der Antenne stets gleich 4 zu machen, so daß die Antenne stets einen rein Ohmschen Widerstand darstellt. Eine solche Antenne muß jedoch, wenn keine zusätzlichen Hilfsmittel zur Anpassung vorgesehen sind, an eineLeitung angeschlossen sein, derenWellenwiderstand gleich .dem Fußpunktwiderstand der Antenne ist, also z. B. 36 Ohm beträgt.Device for adapting a linear antenna of variable length to a coaxial feed line The invention relates to a device for adaptation a linear antenna of variable length to a coaxial feed line. It is known for the purpose of adapting an antenna to a power line to connect a reactance in parallel at a suitably selected point on the line, which together with the line piece up to the antenna and with the antenna a resistor which is equal to the wave impedance of the line, so that there is adaptation and there are standing waves. However, this arrangement has disadvantages Use of coaxial feed lines, as it is difficult to connect them to one to connect any point rine parallel reactance, and since it is especially practical It is impracticable to make the line tap changeable when changing the wave. It is the object of the present invention to adapt an antenna to a allow coaxial line for any wavelength. It is already known always make the length of the antenna equal to 4 when the wave changes, so that the antenna always represents a purely ohmic resistance. Such an antenna must, however, if no additional aids are provided for adaptation, to a line whose characteristic impedance is equal to the antenna's base point resistance is, so z. B. 36 ohms.

Für feste Wellen ist eine Anpassung bei Koaxialleitungen auch.durchÜbergangsstücke möglich, deren Länge und Wellenwiderstand so gewählt werden, daß eine Transformation des Antennenwiderstandes auf den Leitungswiderstand erzielt wird. Solche Anordnungen sind für Wellenwechsel schlecht geeignet, da hierbei eine Änderung der Länge des Übergangsstückes vorgenommen werden müßte, was zu komplizierten Konstruktionen führt.For fixed shafts, coaxial lines can also be adapted using transition pieces possible whose length and wave resistance are chosen so that a transformation the antenna resistance is achieved on the line resistance. Such arrangements are poorly suited for wave changes, as this results in a change in the length of the Transition piece would have to be made, which leads to complicated constructions.

Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung zur Anpassung einer in ihrer Länge veränderlichen Linearantenne an eine koaxiale Speiseleitung durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet, i. die Antenne ist in ihrer Länge gegenüber ihrer rein Ohmschen Abstimmung so weit verstimmt, daß der Antennenwirkwiderstand am Fußpunkt der Antenne gleich dem Wellenwiderstand der Speiseleitung ist, und 2. gleichzeitig ist parallel zum Leitungsausgang eine veränderbare Reaktanz vorgesehen, vorzugsweise in Form einer mit einem verschiebbaren Kurzschlußbügel versehenen Lecherleitung, deren Blindwiderstand den Blindwiderstand der Antenne kompensiert. Bei e_ner solchen Anordnung ist also durch die geeignet gewqhlte Länge der Antenne in bezug auf den Wirkwiderstand Anpassung hergestellt. Es tritt aber ein zusätzlicher Antennenblindwiderstand auf, .der durch eine zum Kabelausgang parallel liegende, gleichzeitig mit der Antenne veränderbare Reaktanz kompensiert wird.According to the invention there is a device for adapting one in their Variable length linear antenna to a coaxial feed line through the combination the following features: i. the antenna is opposite her in length purely ohmic tuning detuned so far that the antenna resistance at the base point of the antenna is equal to the wave resistance of the Feed line is, and 2. at the same time, a variable reactance is provided parallel to the line output, preferably in the form of a Lecher line provided with a movable short-circuit clip, whose reactance compensates for the reactance of the antenna. With one such Arrangement is therefore due to the suitably selected length of the antenna with respect to the Resistance adjustment made. But there is an additional antenna reactance on, .the one lying parallel to the cable outlet, at the same time as the antenna changeable reactance is compensated.

Durch die Parallelreaktanz wird die Antenne für die Gleichspannung auf Erdpotential gehalten, so daß atmosphärische Entladungen ungehindert abfließen können und auch der Kurzschlußbügel der Reaktanz selbst nicht auf Hochfrequenzpotential liegt.The parallel reactance makes the antenna for the DC voltage kept at ground potential so that atmospheric discharges can flow away unhindered can and also the short-circuit clip of the reactance itself not on high-frequency potential lies.

Die Abb. i zeigt den prinzipiellen Gedanken der Erfindung. q. ist der Außenleiter der Speiseleitung, deren Innenleiter 2 mit der Antenne 3 galvanisch verbunden ist. Parallel zu dem Leitungsausgang liegt dieLecherleitung i, deren Kurzschlußbügel5 verschiebbar ist. Für jede Wellenlänge wird nun die Antennenlänge und gleichzeitig die Stellung des Kurzschlußbügels so eingestellt, daß Anpassung. herrscht, was leicht durch Kontrolle der auf der Leitung 2, d. auftretenden Spannungen geschehen kann. Die konstruktive Ausbildung der veränderbaren Antenne ist beliebig; es ist z. B. möglich, die Antenne stabförmig in den Innenleiter der Speiseleitung einschiebbar auszubilden.Fig. I shows the basic idea of the invention. q. is the outer conductor of the feed line, its inner conductor 2 galvanically with the antenna 3 connected is. The Lecher line i, whose short-circuit clip 5 is movable. For each wavelength, the antenna length will now be and at the same time the position of the shorting bar adjusted so that adjustment. what is easy by checking the on line 2, d. occurring tensions can happen. The design of the variable antenna is arbitrary; it is Z. B. possible, the antenna can be inserted in the form of a rod into the inner conductor of the feed line to train.

Die Länge des. Strahlers und die Länge der kurzgeschlossenen Paralleldrahwleitung stel;en für vollkommene Anpassung in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander, das Hauptsächlich von dernWellenwiderstand der Speiseleitung abhängt. Es ist daher möglich, die I:instellvorrichtutig für die Antennenlänge und die Vorrichtung zur Verschiebung des Kurzschlußbrgels mechanisch miteinander zu kuppeln, so daß die Anpassulig für jede beliebige Wellenlänge mittels eines einzigen Bandgriffes ermöglicht wird.The length of the. Radiator and the length of the short-circuited parallel wire line stel; en for perfect adaptation in a very specific relationship to one another, which mainly depends on the characteristic impedance of the feed line. It is therefore possible, the I: adjusting device for the antenna length and the device for To mechanically couple displacement of the short-circuit bridge so that the Adaptable to any wavelength by means of a single strap will.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeigt die Abb.2. Die Antenne besteht hier aus einem in sich geschlossenen Drahtseil i, das durch einen Isolator 2 unterbrochen ist und das auf Rollen geführt wird. Durch Drehung einer der Rol-14n kann das als eigentlicher Strahler wirkende Stück i" von der Rolle 5 bis zum Isolator 2 so eingestellt werden, daß der Wirkwiderstand dieses Stückes an der Rolle 5 deich dem Wellenwiderstand der Zuführungsleituiig 3, d. ist, deren Innenleiter 3 mit der Rolle 5 verbunden ist. Parallel zli dem unteren horizontalen Teil der Drahtseilschleife läuft ein mit dem Außenleiter q. der Speiseleitung verbundener Leiter 6, der gegebenenfalls auch in sich geschlossen und über zwei Rollen geführt ist und zwischen dem und dem Horizontalteil .der Antennenanordnung ein Kurzschlußbügel 7 angeordnet ist. Dieser Kurzschlußbügel kann im einfachsten Falle direkt von Hand verstellt werden, oder er ist mit dem einen Teil der Drahtseilschleife (- mechanisch verbunden. so daß er bei Drehen beispielsweise der Rolle 8 verschoben wird. Wie schon oben erwähnt, `st der Strahler durch das Seilstück von der Rolle 3 bis zum Isolator 2 gebildet und die veränderliche Parallelreaktanz durch die kurzgeschlossene Doppelleitung, die von der Rolle 5 über den Kurzschlußbügel 7 bis zur Rolle 8 führt. Durch Drehen beispielsweise der Rolle 5 kann die Strahlerlänge und durch Drehen der Rolle 8 die Parallelreaktanz eingestellt werden. Noch besser ist es, an den Rollen 9 und io zu drehen, da diese beiden Erdpotential haben.A particularly advantageous embodiment of the invention is shown in FIG. The antenna here consists of a self-contained wire rope i, which is interrupted by an insulator 2 and which is guided on rollers. By turning one of the Rol-14n the actual radiator piece i ″ from the roller 5 to the insulator 2 can be adjusted so that the effective resistance of this piece on the roller 5 is equal to the wave resistance of the supply line 3, i.e. its inner conductor 3 is connected to the pulley 5. Parallel to the lower horizontal part of the wire rope loop runs a conductor 6 connected to the outer conductor q A short-circuit clip 7 is arranged. In the simplest case, this short-circuit clip can be adjusted directly by hand, or it is mechanically connected to one part of the wire rope loop (- so that it is moved when, for example, the roller 8 is turned. As already mentioned above, ` st the radiator formed by the piece of rope from the roller 3 to the insulator 2 and the variable parallel reactance through the short-circuited double line which leads from the roller 5 via the short-circuit clip 7 to the roller 8. By turning the roller 5, for example, the length of the emitter can be adjusted, and the parallel reactance can be adjusted by turning the roller 8. It is even better to turn rollers 9 and io, since these two have earth potential.

Die Abb. 3 zeigt eine ähnliche Anordnung wie die Abb.2, wobei aber die Anpassung durch Drehen einer einzigen Rolle herbeigeführt werden kann. Hier wird sowohl die Antenne wie auch die Kurzschlußleitung durch ein einziges sich geschlossenes Drahtseil gebildet. das über die Rallen 5, 9, 1o, 11, 8, 12 geführt ist. Das Leitungsteil zwischen der Rolle 5 und dem Isolator 2 dient wieder als Strahler, während das Leitungsteil zwischen der Rolle 5, dem Kurzschlußbügel 7 und der Rolle 8 die Parallelreaktanz darstellt. Bewegt sich beispielsweise der Isolator 2 nach oben (Verlängerung .der Antenne), so bewegt sich der .Kurzschlußbügel7, der mechanisch mit , dem Leitungsteil zwischen den Rollen 8 und 12 verbunden ist, nach recht, so daß die Lecherleitung ebenfalls verlängert wird. Die Anordnung der Abb. 3 eignet sich. insbesondere zur Fernsteuerung der Antenne. Die Anpassung kann bei ihr aber nicht so genau eingestellt werden wie bei der Anordnung gemäß Abb.2, da das Verhältnis von Längenänderung der Antenne zu Län-enänd2rung der Kurzschlußleitunnicht genau. wie in Abb.3 notwendig, linear ist. Um daher die Anpassung mittels eines einzigen Handgriffes beliebig genau zu ermöglichen, kann der Antrieb der beiden Rollen 9 und io in Abb. 2 beispielsweise über eine Kurvenscheibe mechanisch miteinander gekoppelt sein, so daß einer Verschiebung des Isolators 2 genau die gewünschte Verschiebung des Kurzschlußbügels 7 entspricht. Die Anordnung der n bb. 2 eignet sich besonders für einen großen Wellenbereich, , wählend die Anordnung der Abb. 3 bei kleineren Wellenbereichen vorteilhaft ist, da hier Lias Änderungsverhältnis von Antennenlänge zir Parallelreaktarlz -in genügendem Maße linear ist.Fig. 3 shows an arrangement similar to Fig. 2, but the adjustment can be made by turning a single roller. Here both the antenna and the short-circuit line are formed by a single closed wire rope. which is guided over the rails 5, 9, 1o, 11, 8, 12. The line part between the roller 5 and the insulator 2 again serves as a radiator, while the line part between the roller 5, the shorting clip 7 and the roller 8 represents the parallel reactance. If, for example, the insulator 2 moves upwards (extension of the antenna), the .Kurz-circuitbügel7, which is mechanically connected to the line part between the rollers 8 and 12, moves to the right, so that the Lecher line is also lengthened. The arrangement of Fig. 3 is suitable. especially for remote control of the antenna. The adaptation cannot be set as precisely as with the arrangement according to Fig. 2, since the ratio of the change in length of the antenna to the change in length of the short-circuit line is not accurate. as required in Fig.3, is linear. Therefore, in order to enable the adjustment by means of a single handle as precisely as desired, the drive of the two rollers 9 and io in Fig. 2 can be mechanically coupled to one another, for example via a cam disk, so that a displacement of the isolator 2 corresponds exactly to the desired displacement of the shorting bracket 7 . The arrangement of the n bb. 2 is particularly suitable for a large wave range, while the arrangement of Fig. 3 is advantageous for smaller wave ranges, since here Lias change ratio of the antenna length to the parallel reactor is sufficiently linear.

. Diekonstruktiven Einzelheiten- der in Abb. 2 und 3 dargestellten Anordnungen hängen von den jeweiligen äußeren Bedingungen der Antennenanlage ah. Es kann nötig sein, darauf zu achten,-.:daß'.:di.eauf Hochfrequenzpotential liegende Rolle 5 nicht allzu große Kapazität gegen Erde besitzt; da dieses-eine unbequeme Länge der Lecherleitung 5, 7, ß -bedingen oder die lineare Beziehung zwischen Antennen- und Lecherleitungslänge zu stark stören kann. Es ist daher zweckmäßig, statt einzelner Rollen oder Räder jeweils eine Anordnung gemäß der Abb.4 zu verwenden, deren Halteteil 6 aus Isoliermaterial besteht und deren Einzelrollen 2, 3; 4, 5 so klein wie möglich sind. Bei dieser Anordnung ist es gleichzeitig möglich, die Krümmung des Drahtseils i und damit die mechanische Beanspruchung sehr viel geringer zu machen, was unter anderen Umständen ein sehr großes Rad und damit eine sehr große Kapazität erforderlich machte.. The constructive details - those shown in Figs Arrangements depend on the respective external conditions of the antenna system ah. It may be necessary to pay attention to - .: that '.: That is on high frequency potential Roll 5 does not have too great a capacity against earth; because this-an inconvenient one Length of the Lecher line 5, 7, ß -conditional or the linear relationship between antennas- and the length of the Lecher line can interfere too much. It is therefore expedient instead of individual Rollers or wheels each use an arrangement as shown in Figure 4, their holding part 6 consists of insulating material and their individual rollers 2, 3; 4, 5 as small as possible are. With this arrangement it is possible at the same time to adjust the curvature of the wire rope i and thus the mechanical stress is much lower to make what is under other circumstances require a very large wheel and thus a very large capacity made.

Ein weiteres Ausführungsb-ispiel einer Anordnung nach der Erfindung zeigt die Abb. 5. Die Länge der stahförmigen Antenne i ist h'.er dadurch veränderbar, daß das Ende des Außenleiters 4 der konzentrischen Energieleitung mittels eines Rohrstückes 3 verschiebbar angeordnet ist, so daß der aus der Energieleitung herausragende wirksame Strahlerteil in seiner Länge veränderbar ist. Der Antennenleiter i ist starr mit dem Innenleiter 2 der Energieleitung verbunden. Zusammen mit dem Rohrstück 3, .das in leitender Verbindung mit ,dem geerdeten Kabelmantel 4 steht, ist ein Leiter 5 verschiebbar angeordnet, der am oberen Ende mit dem Innenleiter leitend verbunden ist und der parallel zu dem Rohrstück 3 verläuft. Zwischen .dem Rohrstück 3 und dem Leiter 5 ist ein Kurzschlußbü.gel 6 verschiebbar angeordnet, so daß wie in .den übrigen Abbildungen dem Kabelausgang parallel eine abstimmbare Lecherleitung liegt, die zur Kompensation des. Anfennenblindwiderstandes dient. (Die Leitung 5 kann auch aus einem konzentrisch den Rohrteil 3 umgebenden Rohr bestehen, das am oberen Ende durch einen Gleitkontakt 7 mit dem Antennenleiter verbunden ist. Der Kurzschlußbügel 6 kann z. B. durch einen Schlitz in dem Außenrohr 5 verschoben werden.) - Auch bei dieser Anordnung, die hauptsächlich für Antennenanordnungen auf Turmspitzen usw. in Frage kommt, kann die Verschiebung des Kurzschlußbü.gels 6 auf, irgendeine Weise mit der Längenänderung der Antenne mechanisch gekuppelt sein. Die Rohrlänge zwischen der Oberkante des Außenleiters 4 und der Oberkante des verschfebbaren Rohres 3 kann leicht, z. B. mittels eines Schlitzes in 3, abtastbar gemacht werden. Dies erleichtert die Abstimmung, da die zur Abtastung dienende Sonde, das Rohrstück 3 und der Schieber 6 nämlich nahe beieinander sin3. Drei Längsschlitze im- Rohr 3 ermöglichen eine bequeme Lagerung des Rohrendes von 4. Es genügt dann eine einzige wasserdichte Verbindung zwischen i und 4.Another exemplary embodiment of an arrangement according to the invention is shown in Fig. 5. The length of the steel-shaped antenna i can be changed by that the end of the outer conductor 4 of the concentric power line by means of a Pipe section 3 is slidably arranged so that the protruding from the power line effective radiator part is changeable in length. The antenna conductor i is rigidly connected to the inner conductor 2 of the power line. Together with the pipe section 3, .that is in conductive connection with, the earthed cable jacket 4, is a Head 5 slidably arranged, which is conductive at the upper end with the inner conductor is connected and which runs parallel to the pipe section 3. Between .the pipe section 3 and the conductor 5, a Kurzschlussbü.gel 6 is slidably arranged so that as In the other figures, a tunable Lecher line parallel to the cable outlet which serves to compensate for the antenna reactance. (Line 5 can also consist of a concentric tube surrounding the pipe part 3, which is on upper end is connected by a sliding contact 7 to the antenna conductor. Of the Shorting clip 6 can, for. B. be moved through a slot in the outer tube 5.) - Also with this arrangement, which is mainly used for antenna arrangements on top of towers etc. is in question, the shift of the Kurzschlussbü.gels 6 on, any Way be mechanically coupled with the change in length of the antenna. The pipe length between the upper edge of the outer conductor 4 and the upper edge of the movable tube 3 can easily, e.g. By means of a slot in FIG. 3, can be made scannable. this facilitates coordination, since the probe used for scanning, the pipe section 3 and the slide 6 namely close to each other sin3. Three longitudinal slots in the tube 3 allow convenient storage of the pipe end of 4. A single one is then sufficient watertight connection between i and 4.

Bei allen Anordnungen der Abb. i, 2, 3, 5 ist es vorteilhaft, zur Vermeidung von Vereisungen im Winter eine Heizung der Kontaktstellen vorzunehmen. Dies geschieht am einfachsten während der Betriebspausen durch einen Heizstrom, der den Weg Kabelinnenleiter; Kurzschlußleitung, Außenleiter durchfließt.In all arrangements of Fig. I, 2, 3, 5, it is advantageous to To avoid icing in winter, heat the contact points. The easiest way to do this is during breaks in operation using a heating current, of the way inner cable conductor; Short-circuit line, outer conductor flows through.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for adapting a linear antenna of variable length to a coaxial feed line, characterized by the combination of the following features: i. the antenna is so far out of tune in its length compared to its purely ohmic tuning that the antenna resistance at the base of the antenna is equal to the wave resistance of the feed line, and 2. parallel to the line output is a variable reactance whose reactive, vi, derstand the - Antenna reactance compensated. Device according to Claim i, characterized in that a Lecher line provided with a displaceable short-circuit clip serves as the variable reactance. 3. Device according to claim i, characterized in that the antenna is formed by a .in itself - closed, by an insulator (2) (Fig. 2) interrupted wire rope (i), which is guided over rollers in such a way that the a part (i ") located between a roller (5) connected to the inner conductor (3) of the feed line and the insulator (2) serves as the actual radiator and the wire rope part (i ') connected to this radiator at an angle together with one of these parallel conductors (6) connected to the outer conductor (4) of the feed line and forming the reactance bridged by a shorting clip (7) ) The conductor (6) connected to the feed line is also formed by a self-contained wire rope guided over pulleys, to which the short-circuit clip (7) is fastened in such a way that its position changes when one pulley (z. B. io) is rotated 5th egg Device according to Claims 3 and 4, characterized in that the drive for changing the antenna length (e.g. B. in Fig. 2) is mechanically coupled with the drive for moving the shorting bar (z. B. in Fig.2) directly or via a translation or a cam in such a way that there is complete adaptation for each wavelength. 6. Device according to claims i and 3, characterized in that the cable drive antenna (i) (Fig. 3) and the parallel wire line (6) -by a self-contained, on rollers (5, g, io, il, 8, 12) guided wire rope is formed in such a way that when the radiator part is lengthened, the short-circuit line is lengthened at the same time. 7. Device according to claim i, characterized in that the antenna length is changed by moving the outer conductor end (3) (Fig. 5): the feed line is changed and that a conductor (5) slidably connected to this at the exit point of the rod-shaped antenna conductor (i) is arranged displaceably, which runs parallel to the outer conductor of the feed line and which is connected to the outer conductor (3) by a displaceable short-circuit clip (6). B. Device according to claim 7, characterized in that the conductor (5) (Fig. 5) slidably connected to the antenna conductor is formed by a piece of pipe coaxially surrounding the outer conductor. To distinguish the subject of the application from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patent specification ...... No. 557 392; British - ...... - 436 012; USA.- - ...... - 2036456.