DE833064C

DE833064C - Sende- oder Empfangsantenne fuer grossen Frequenzbereich

Info

Publication number: DE833064C
Application number: DEE2005A
Authority: DE
Inventors: Edward Cecil Cork
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1946-10-01
Filing date: 1950-08-26
Publication date: 1952-03-03
Also published as: CH268705A; GB628986A; US2715184A; FR953486A

Description

Die Erfindung betrifft eine abgestimmte Sendeoder Empfangsantenne für elektromagnetische Wellen in einem großen Frequenzbereich.

Für einige Zwecke, insbesondere für Fernsehen.. ist es erforderlich, eine Antenne zu schaffen, die zum Senden oder Empfangen von elektromagnetischen Wellen in einem großen Frequenzbereich geeignet ist. Wenn zu diesem Zweck abgestimmte Antennen benutzt werden sollen, ist es nötig, diese so auszuführen, daß sie eine relativ kleine Selektivität erhalten. Deshalb ist es üblich, bei Dipolantennen den Durchmesser des Antennenleiters bzw. der Antennenleiter zu vergrößern, indem man statt einfacher Drähte rohrförmige Leiter verwendet.

Wenn man auf diese Weise den Leiterdurchmesser vergrößert, vermindert man die Antenneninduktanz und erhöht ihre Kapazität, so daß der Wellenwiderstand und damit auch die Selektivität der Antenne verkleinert wird. Wenn man jedoch ver-

ao sucht, in größerem Maße die Selektivität der Antenne auf diese Weise zu vermindern, indem man ihren Durchmesser weiter vergrößert, muß man die Antennenlänge verkürzen, mn die gewünschte Resonanz zu erzielen. Die Folge einer solchen Verkürzung ist aber eine Verminderung des Strahlungswiderstandes der Antenne, was wiederum zur Folge hat, daß die Selektivität der Antenne sich erhöht. In einem Versuch wurde die Schaffung eines Dipols gefordert, der im wesentlichen in einem Frequenzbereich von 50 bis 70 MHz Wellen mit gleichem Wirkungsgrad ausstrahlen kann. Bei den Versuchen, in einem solchen großen Frequenzbereich zu arbeiten, wurde der Antennenleiter im Durchmesser gleich 56 cm gemacht. Es stellte sich jedoch heraus, daß die Länge des Dipols so verkürzt werden mußte, daß sich der Strahlungswiderstand des Dipols von seiner normalen Größe von etwa 70 Ohm auf den sehr kleinen Wert von 18 Ohm erniedrigte und daß weiterhin nur ein Arbeitsfrequenzband von 5 MHz, entsprechend 8 0/0

der mittleren Frequenz, erzielt werden konnte. So war es durch die Verminderung des Strahlungswidcrstand.es unmöglich, den geforderten Frequenzbereich zu erzielen.

Es ist nun der Zweck vorliegender Erfindung, im Hinblick auf die Überwindung obenerwähnter Schwierigkeiten eine verbesserte Antenne zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Antenne ist mit einem ίο Sende- oder Empfangsgerät für großen Frequenzbereich gekoppelt, wobei der Antenncnleiter in Abständen entlang seiner Länge mit Serienkapazitäten versehen ist. Diese erwähnten Abstände betragen weniger als eine Viertelwellenlänge, und die Größe der Kapazitäten ist so gewählt, daß der Leiter in dem genannten Frequenzbereich im wesentlichen als Halb- oder Viertelwellenantenne mit im wesentlichen gleichbleibendem Wirkungsgrad arbeitet.

Unter Arbeiten in einem großen Frequenzbereich mit im wesentlichen gleichbleibendem Wirkungsgrad wird ein Arbeiten in einem Frequenzband verstanden, welches sich über mindestens 8 Oy₀ der mittleren Frequenz des Bereiches erstreckt, wobei die Änderung der Eingangsimpedanz in dem genannten Band klein genug sein soll, um die An tenne direkt aus einer Quelle konstanter Impedanz speisen zu können, welche in der Mitte des Bandes auf die Antenne abgestimmt ist, so daß in keinem Punkt des genannten Bandes ein Reflexionskoeffizient von mehr als 10O/0 zwischen der Quelle und der Antenne auftreten kann.

Gewünschtenfalls kann die Antenne aus einem Leiterpaar zum Betrieb als Halbwcllenantenne bestehen, wobei diese Leiter gegeneinander geneigt sein können, um ein schärfer definiertes Richtungsdiagramm zu ergeben.

Die erfindungsgemäße Antenne ist länger als ein gewöhnlicher Dipol und besitzt daher eine weiter ausgedehnte Stromverteilung als ein gewöhn lichcr Dipol. Eine solche Antenne neigt dazu, weniger selektiv zu sein als ein einfacher Dipol, da einerseits die größere Ausdehnung des Stromes eine größere Strahlungswirkung erzeugt, so daß die Antenne gedämpfter ist. Andererseits neigt sie auch deshalb dazu weniger selektiv zu sein, weil die Antenne infolge der neutralisierenden Wirkung der kapazitiven Belastung auf die Induktanz der Antenne geringere Reaktanz besitzt. Die Antenne hat auch infolge der ausgedehnteren Stromverteilung eine größere Richtwirkung als ein einfacher Dipol. Gewünschtenfalls kann die Belastungskapazität so gewählt werden, daß der Stromfluß an den Enden der Antenne erhöht wird.

Die Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnung erläutert.

Fig. ι stellt einen erfindungsgemäßen kapazitiv belasteten Dipol dar;

Fig. 2 zeigt eine kapazitiv belastete Antenne gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die kapazitive Belastung entlang der Antennenarme abgestuft ist, um an den Antennenenden eine Erhöhung des Stromes zu erhalten. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 liegen die zwei ausstrahlenden oder empfangenden Leiter 10 und 11 der Antenne beispielsweise in der gleichen vertikalen Ebene. Jeder der zwei Leiter kann zwei Freiraumwellenlängen lang und in der genannten Ebene um 30 gegenüber der Vertikalen geneigt sein. Kapazitive Serienbelastungsglieder 12, welche in die Leiter 10 und 1 1 eingefügt sind, können, müssen aber nicht von gleicher Größe und gleichmäßig verteilt sein.

Bei einer Ausführungsform der Antenne, welche für eine mittlere Frequenz von 200 MHz vorgesehen ist, kann sich jeder Leiter 10 und 11 über eine Länge von zwei Freiraumwcllenlängcn erstrecken, und die Kapazitäten können in gleichen Abständen von ³/₁₂ einer Freiraumwellcnlänge angeordnet sein und in ihrer Größe gleichförmig von 5 pF an den inneren Enden bis 8 pF an den äußeren Enden der Antenne abgestuft sein. Der Durchmesser des Antennenleiters kann angenähert 6 mm betragen.

Die Leiter 10 und 1 1 können an ihren benachbarten Enden 13, 14 mit einem Sende- oder Empfangsgcrät für großen Frequenzbereich verbunden sein.

Bei einer solchen Anordnung arbeitet die Antenne praktisch als Halbwellcnantenne in dem genannten großen Frequenzbereich, wobei angenähert eine Vicrtelwellenstromverteiluiig längs eines jeden Leiters 10 und 11 besteht.

Das Richtungsdiagramm der Antenne ist in seiner Art ähnlich den beiden Lappen eines Dipols, mit der Ausnahme, daß die Lappen schärfer ausgeprägt sind. Wenn die Leiter 10 und 11 gleich gerichtet sind, ist das Diagramm symmetrisch, jedoch kann jeder Lappen eine Tendenz zur Spaltung in zwei Lappen besitzen, wenn die Leiter 10 und 1 1 übermäßig lang sind. Durch Neigen der Leiter 10 und 11 gegeneinander wird die Tendenz der Lappen zum Aufspalten überwunden, jedoch wird dadurch das Richtungsdiagramm leicht asymmetrisch.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung zeigt eine aus mehreren rohrförmigen Leiterelementen 15 gebildete Antenne. Diese Elemente sind gegeneinander isoliert und, wie aus der Zeichnung ersichtlich, durch ihre überlappten Enden kapazitiv miteinander gekoppelt. Durch richtige Wahl der Länge der einzelnen Leiterelemente oder des Grades ihrer Überlappung oder durch beides kann eine ungleichförmige kapazitive Scrienbelastung der Antenne erhalten werden, was, eine Halbwellenstromverteilung längs der Antenne ergibt, bei der an den Antennenenden ein größerer Stromfluß vorhanden ist, als wenn die Antenne in der üblichen Form einer unbelasteten geraden Stange, eines Drahtes oder Rohres, d. h. als einfacher Dipol, ausgebildet wäre.

Falls gewünscht, kann die erfindungsgemäße Antenne als gerader Draht ausgebildet sein, welcher durch in Serie geschaltete Kondensatoren belastet ist, welche ungleichmäßig hinsichtlich ihrer Größe oder ihres Abstandes oder beider verteilt sind, so daß an den Antennenenden ein größerer Stromfluß erhalten wird.

Die in Fig. ι der Zeichnung dargestellte Antenne kann, wie bereits erwähnt, an ihren nebeneinanderlicgenden Enden 13 und 14 und die in Fig. 2 dargestellte Antenne in ähnlicher Weise an dem zentral gelegenen Leiterelement 15 mit einem Sende- oder Empfangsgerät verbunden sein. Es können aber auch die Außenenden der Antennen mit dem Sendeoder Empfangsgerät verbunden sein.

Falls gewünscht, können zur Enteisung der Antenne die Kapazitäten mit Leitungen oder Spulen parallel geschaltet sein, welche für die Betriebsfrequenzen der Antenne eine hohe Impedanz darstellen, jedoch in der Antenne einen fortlaufenden Stromweg für Gleich- oder Niederfrequenzheizstrom schaffen.

Wenn auch die Erfindung in obigem an Hand von Dipolantennen beschrieben wurde, kann sie natürlich auch für Viertelwellenantcnnen verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Sende- oder Empfangsantenne für großen Frequenzbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenleiter in Abständen entlang seiner Länge mit Kapazitäten versehen ist und daß a$ die genannten Abstände kleiner sind als ein Viertel der Betriebswellenlänge und die Größe der Kapazitäten so gewählt ist, daß der Antennenleiter im genannten Frequenzbereich im wesentlichen als Halb- oder Viertelwellenantenne mit im wesentlichen gleichförmigem Wirkungsgrad arbeitet.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Paar als Halbwellenantenne arbeitende Leiter aufweist, die gegeneinander geneigt sind, um ein schärfer definiertes Richtungsdiagramm zu erhalten.
3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienkapazitäten über die Länge der Antenne in ungleichförmiger Weise so verteilt sind, daß der Stromfluß an den Enden der Antenne erhöht wird.
4. Antenne nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der (oder die) Leiter mehrere Abschnitte aufweist (oder aufweisen),. deren Enden einander überlappen, jedoch voneinander isoliert sind, um eine kapazitive Scrienbelastung zu ergeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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