DE826456C

DE826456C - Abgestimmte Antenne zum Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen

Info

Publication number: DE826456C
Application number: DEP35339A
Authority: DE
Inventors: Edward Cecil Cork
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1944-05-02
Filing date: 1949-03-01
Publication date: 1952-01-03
Also published as: FR916270A; CH251040A; BE460255A; GB586578A; NL126120C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 3. JANUAR 1952

P 35339 VIII a / 21 a* D

Edward Cecil Cork, London

ist als Erfinder genannt worden

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine abgestimmte Antenne zum Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen in einem weiten Frequenzbereich.

Für manche Zwecke, besonders zum Fernsehen, ist es erforderlich, eine Antenne zu verwenden, welche fähig ist, elektromagnetische Wellen zu senden oder zu empfangen, deren Frequenzspektrum sich über einen großen Bereich erstreckt. Wenn abgestimmte Antennen für solche Zwecke verwendet werden, ist es erforderlich, sie so auszubilden, daß sie eine verhältnismäßig geringe Abstimmschärfe besitzen. Es ist daher beispielsweise bei Dipolantennen zu diesem Zweck üblich, den Durchmesser des Antennenleiters bzw. der Antennenleiter durch Anwendung rohrförmiger anstatt einzelner massiver Drähte zu erhöhen. Durch Erhöhung des Durchmessers der Leiter in dieser Weise wird der induktive Blindwiderstand der Antenne verringert und die Kapazität der Antenne erhöht, so daß der Wellenwiderstand und dadurch die Abstimmschärfe der Antenne verringert wird. Wenn jedoch versucht wird, die Abstimmschärfe der Antenne auf diese Weise durch weitere Erhöhung ihres Durchmessers bedeutend herabzusetzen, wird es notwendig sein, die Länge der Antenne zu verringern, um die gewünschte Resonanz zu erhalten. Infolge dieser Verkürzung wird der Strahlungswiderstand der Antenne verringert. Diese Verringerung bewirkt eine Neigung zur Er-

höhung der Abstimmschärfe der Antenne. Es wurde beispielsweise verlangt, einen Dipol herzustellen, der geeignet ist, Wellen mit angenähert gleichem Wirkungsgrad in einem sich von 50 bis 70 MHz erstreckenden!Frequenzbereich zu senden. Beim Versuch, einen so großen Sendebereich zu erhalten, wurde ein Durchmesser des Antennenleiters in der Größenordnung von 56 cm verwendet; es wurde jedoch gefunden, daß die Länge des Dipols so verringert werden mußte, daß der Strahlungswiderstand des Dipols von normalem Wert von. ungefähr 70 Ohm auf den sehr geringen Wert von 18 Ohm herabgesetzt wurde, und es konnte ferner nur ein Sendebereich von etwa 5 MHz oder 8°/o der mittleren Frequenz erreicht werden. Die Verringerung des Strahlungswiderstandes macht es daher unmöglich, den gewünschten großen Sendebereich zu erhalten. Die Erfindung bezweckt, eine verbesserte Antenne zu schaffen, bei welcher die obengenannten Schwierigkeiten behoben sind.

Erfindungsgemäß besteht die abgestimmte Antenne aus einem Antennenleiter mit großen Querausmaßen und mit in Abständen über seine Länge verteilten Serienkapazitäten, wobei die Länge der genannten Antenne und die Werte der genannten Kapazitäten so bemessen· sind, daß die genannte Antenne imstande ist, im wesentlichen gleichmäßig Wellen in einem Frequenzbereich zu senden oder zu empfangen, der 8% der mittleren Frequenz, auf welche die Antenne abgestimmt ist, wesentlich überschreitet. Der hier angewandte Ausdruck »im wesentlichen gleichmäßig« bedeutet, daß Veränderungen des Scheinwiderstandes der genannten Antenne innerhalb des Frequenzbereiches nur insoweit wirken, daß die Antenne durch einen Generator festen Scheinwiderstandes gespeist werden kann, ohne daß sie größere Amplitudenreflexionen als io°/o innerhalb des genannten Bereiches aufweist.

Ferner ist mit einem Antennenleiter mit großen Querausmaßen ein Antennenleiter mit solchen Querausmaßen gemeint, daß ein daraus erbauter HaIbwellendipol eine wesentlich, d. h. 10% oder mehr, geringere bauliche Länge hätte als die halbe Freiraumwellenlänge der Resonanzfrequenz. Es wird im weiteren klar sein, daß der Antennenleiter keinen kontinuierlichen Umfang zu haben braucht, sondern aus einer Anzahl selbständiger, getrennter Leiter zusammengesetzt sein kann. In diesem Fall sind die Querausmaße des Antennenleiters die Querausmaße des von den genannten selbständigen Leitern eingeschlossenen Raumes.

Es ist zweckmäßig, die Antenne aus einem Antennenleiter von wirklich großen Ausmaßen zu bilden, so daß ihr Wellenwiderstand nicht größer als 500 Ohm ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Abstände der Serienkapazitäten kleiner als ein Viertel der wirksamen Wellenlänge und vorzugsweise in der Größenordnung von oder kleiner als ein Zwölftel der wirksamen Wellenlänge gewählt.

Die Länge der Antenne kann ungefähr gleich der halben Wellenlänge oder mehr der Mittelfrequenz des Frequenzbereiches sein, so daß sie einen gewünschten Strahlungswiderstand aufweist und durch geeignete Wahl der erwähnten Kapazitäten die gewünschte Resonanz erhalten werden kann. Mittels der erfindungsgemäßen Antenne ist es möglich, einen großen Sendebereich zu erhalten, ohne eine Antenne mit übermäßig großen Ouerausmaßen verwenden zu müssen. Ferner wurde gefunden, daß eine Erhöhung der Richtwirkung der Antenne gegenüber einem normalen Dipol erhalten wird. Es ist bekannt, daß durch Vergrößerung der Länge einer Antenne der Strahlungswiderstand ebenfalls erhöht wird, und es wird daher in manchen Fällen geschätzt werden, daß die erfindungsgemäße Antenne mit größerer als Halbwellenlänge ausführbar ist.

Die erfindungsgemäße Antenne kann aus röhrenartigen Leitern von großen Durchmessern bestehen; falls es aber wünschenswert ist, die Windwirkung zu verringern, kann die Antenne aus mehreren ■ Leitern von geringem Durchmesser bestehen, die so angeordnet sind, daß bezüglich der Wirkung die erwähnte große Fläche vorhanden ist. Die Kapazitäten können dadurch gebildet sein, daß die genannten rohrförmigen Leiter mit großem Durchmesser oder die genannten Leiter von geringem Durchmesser in Abschnitten hergestellt und die benachbarten Enden derselben überlappt und gegeneinander isoliert sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Antenne dargestellt.

Fig. ι zeigt die Antenne in Seitenansicht; Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1.

Die Dipolantenne besteht aus zwei Teilen 1, 2, wobei jeder Teil durch eine Zuleitung 3 gespeist wird. Der Teil 1 ist in drei Abschnitte 4, 5, 6 und der Teil 2 in entsprechender Weise in¹ drei Abschnitte 7, 8, 9 unterteilt, wobei jeder Abschnitt mehrere Leiter ,aufweist, welch zueinander parallel und, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, auf einem Kreis angeordnet sind, wobei die Leiter eines Abschnittes mit denjenigen des benachbarten Abschnittes ausgerichtet sind. Die Anordnung bildet auf. diese Weise in ihrer Wirkung einen zylindrischen oder rohrförmigen Leiter mit großer Fläche. Die einzelnen Leiter in den genannten Abschnitten! sind durch leitende Ringe 10 bis 21 gestützt, an denen no die Leiter in irgendeiner Weise befestigt sind. Der Teil ι der Antenne ist, abgesehen von den Verbindungen der Speiseleitung 3 durch isolierte, mit den Tragringen 15,16 verbundene Stützen 22, vom Teil 2 isoliert. Jeder Antennenabschnitt enthält sechs Leiter α und sechs Leiter b, wobei die Enden der Leiter α eines Abschnittes in die Enden der Leiter a des benachbarten Abschnittes eingeführt und diese Enden voneinander isoliert sind, so daß durch die überlappten Flächen Kapazitäten gebildet werden. Auf diese Weise ist jeder Teil der Antenne mit in Abständen über seine Länge verteilten Kapazitäten versehen. Die Leiter b, welche zwischen den Leitern α eines Abschnittes angeordnet sind, sind von den Zwischenleitern b in dem benachbarten Abschnitt dadurch getrennt, daß die Enden dieser

Zwischenleiter, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sich im Abstand voneinander befinden. Die Leiter sind jedoch durch die leitenden Ringe io bis 2i galvanisch miteinander verbunden.
Allgemein sollten soviel Kapazitäten als möglich über die Länge der Antenne verteilt sein, praktisch wurde jedoch gefunden, daß die Anordnung von vier Kapazitäten, wenn man die Kapazitäten zwischen zwei Abschnitten als eine einzige Kapazität auffaßt, genügt, wobei die Kapazitäten in Abständen gleich einem Zwölftel einer Wellenlänge angeordnet sind. Eine solche Antenne war zum Betrieb mit einer Mittelfrequenz von 58 MHz bestimmt, wobei die Gesamtlänge des Antennenleiters gleich einer halben Wellenlänge bei dieser Mittelfrequenz bzw. 2,59 m war. Bei dieser Ausbildung genügte die Anordnung von vier Kapazitäten von je 130 Mikro-mikrofarad, um eine flache Resonanzkurve über ein Frequenzspektrum von 50 bis 65 MHz zu erhalten. Die Leiter jedes Abschnittes der Antenne warem in gleichen Abständen auf einem Kreis von 15,24 cm Durchmesser angeordnet. Der äußere Durchmesser des Leiters α in den Abschnitten 6 und 7 war 22,2 mm, in den Abschnitten 5 und 8 dagegen 12,7 mm, und in den Abschnitten 4 und 9 war er 6,35 mm. Der Wellenwiderstand der Antenne war etwa 240 Ohm und der Strahlungswiderstand ungefähr 72 Ohm.

Die auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist geeignet, den Winddruck herabzusetzen.

Es kann jedoch, falls gewünscht, auch jeder der Abschnitte 4 bis 9 aus einem einzigen rohrförmigen Leiter mit großem Durchmesser bestehen, dessen Enden zwecks Bildung der genannten Kapazität jeweils überlappt sind. Ferner, während bei dem gezeichneten Beispiel die Antenne als zylindrischer Dipol ausgebildet ist, läßt sich die Erfindung auch auf andere Antennenformen anwenden, beispielsweise auf Doppelkegel- oder Ellipsoidantennen. Im Falle dieser beiden Arten können die Antennen aus entsprechend geformten Leitern aufgebaut sein, um der Antenne die gewünschte Gestalt zu verleihen, wobei die Leiter in Abschnitten angeordnet sind, deren Enden zur Bildung der Kapazitäten überlappt sind.

Claims

Patentansprüche:

ι. Abgestimmte Antenne zum Senden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Antennen leiter besitzt, welcher große Querausmaße aufweist und mit in Abständen über seine Länge verteilten Serienkapazitäten versehen ist, wobei die Länge der genannten Antenne und die Werte der genannten Kapazitäten so bemessen sind, daß die genannte Antenne imstande ist, im wesentliehen gleichmäßig Wellen in einem Frequenzbereich zu senden oder zu empfangen, der 8% der mittleren Frequenz, auf welche die Antenne eingestellt ist, wesentlich überschreitet.
2. Antennenach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Wellenwiderstand nicht größer als 500 Ohm ist.
3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Kapazitäten kleiner sind als ein Viertel der wirksamen WeI-lenlänge und vorzugsweise in der Größenordnung von einem Zwölftel oder weniger der wirksamen Wellenlänge.
4. Antenne nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Antenne angenähert der halben Wellenlänge oder mehr der Mittelfrequenz des Frequenzbereiches entspricht.
5. Antenne nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten dadurch gebildet sind, daß der Antennenleiter in Abschnitten ausgeführt ist und die Enden der Abschnitte überlappt und gegeneinander isoliert sind.
6. Antenne nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne mehrere Leiter aufweist, welche so angeordnet sind, daß sie in ihrer Wirkung einen Leiter mit großem Querschnitt bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2652 12.